結(jié)構(gòu)化學(xué)復(fù)習(xí)提綱.doc

結(jié)構(gòu)化學(xué)復(fù)習(xí)提綱第一章 量子力學(xué)基礎(chǔ)了解量子力學(xué)的產(chǎn)生背景黑體輻射、光電效應(yīng)、玻爾氫原子理論與德布羅意物質(zhì)波假設(shè)以及海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理，掌握微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、量子力學(xué)的基本假設(shè)與一維勢(shì)阱中粒子的Schrdinger方程及其解。重點(diǎn)：微觀粒子的運(yùn)動(dòng)特征和量子力學(xué)的基本假設(shè)。 一維勢(shì)阱中粒子的Schrdinger方程及其解。1. 微觀粒子的運(yùn)動(dòng)特征a. 波粒二象性：能量動(dòng)量與物質(zhì)波波長(zhǎng)頻率的關(guān)系 e = hn p = h/lb. 物質(zhì)波的幾率解釋： 空間任何一點(diǎn)物質(zhì)波的強(qiáng)度(即振幅絕對(duì)值的平方)正比于粒子在該點(diǎn)出現(xiàn)的幾率c. 量子化（quantization）：微觀粒子的某些物理量不能任意連續(xù)取值, 只能取分離值。如能量,角動(dòng)量等。d. 定態(tài)：微觀粒子有確定能量的狀態(tài)玻爾頻率規(guī)則：微觀粒子在兩個(gè)定態(tài)之間躍遷時(shí)，吸收或發(fā)射光子的頻率正比于兩個(gè)定態(tài)之間的能量差。即 e. 測(cè)不準(zhǔn)原理: 不可能同時(shí)精確地測(cè)定一個(gè)粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量(速度)坐標(biāo)測(cè)定越精確(Dx =0)，動(dòng)量測(cè)定就越不精確(Dpx = )，反之動(dòng)量測(cè)定越精確(Dpx =0)，坐標(biāo)測(cè)定就越不精確 (Dx = )f. 微觀粒子與宏觀物體的區(qū)別: (1). 宏觀物體的物理量連續(xù)取值；微觀粒子的物理可觀測(cè)量如能量等取分離值，是量子化的。(2). 微觀粒子具有波粒二象性，宏觀物體的波性可忽略。(3). 微觀粒子適用測(cè)不準(zhǔn)原理，宏觀物體不必。(4). 宏觀物體的坐標(biāo)和動(dòng)量可以同時(shí)精確測(cè)量，因此有確定的運(yùn)動(dòng)軌跡，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用坐標(biāo)與動(dòng)量描述；微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量不能同時(shí)精確地測(cè)量，其運(yùn)動(dòng)沒有確定的軌跡，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用波函數(shù)描述。(5). 宏觀物體遵循經(jīng)典力學(xué)；微觀粒子遵循量子力學(xué)。(6). 宏觀物體可以區(qū)分；等同的微觀粒子不可區(qū)分。2. 微觀粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述a. 品優(yōu)波函數(shù)的三個(gè)要求: 單值 連續(xù) 平方可積 波函數(shù)exp(imq) m的取值？b. 將波函數(shù)歸一化 q = 02p c. 波函數(shù)的物理意義 y|(x, y, z, t)|2dxdydz表示在t時(shí)刻在空間小體積元(xx+dx, yy+dy, zz+dz)中找到粒子的幾率d. 波函數(shù)的單位* 3. 物理量與厄米算符每個(gè)物理可觀測(cè)量都可以用一個(gè)厄米算符表示a. 線性算符與厄米算符b. 證明id/dx是厄米算符*c. 寫出坐標(biāo)，動(dòng)量，能量，動(dòng)能，勢(shì)能與角動(dòng)量的算符d. 寫出一個(gè)N電子原子，或N電子M核的分子的哈密頓算符如寫出H2電子體系的哈密頓算符(在國(guó)際單位或原子單位下)。e. 什么是算符的本證函數(shù)與本征值f. 厄米算符的本征函數(shù)與本征值的特點(diǎn), 能證明這些特點(diǎn)*g. 物理量的厄米算符的本征值與測(cè)量的關(guān)系*i. 一維或三維自由粒子的波函數(shù)，證明其是動(dòng)量與能量的本證函數(shù)*4. 平均值a. 量子力學(xué)計(jì)算平均值的公式 b. 處于本征態(tài)時(shí)，物理量的平均值：等于對(duì)應(yīng)的本征值 c. 處于非本征態(tài)時(shí)物理量的本征值的計(jì)算5. 薛定諤方程a. 寫出含時(shí)薛定諤方程，對(duì)于單粒子或多粒子b. 對(duì)能量守恒體系，寫出定態(tài)薛定諤方程，定態(tài)的意義6. 一維與三維無限深勢(shì)井a(chǎn). 寫出能量本征值與定態(tài)波函數(shù)，注意量子數(shù)的范圍b. 證明定態(tài)波函數(shù)是正交歸一的 c. 波函數(shù)的節(jié)點(diǎn): 對(duì)一維勢(shì)井中的粒子，第n個(gè)能級(jí)yn有n-1個(gè)節(jié)點(diǎn)d. 零點(diǎn)能：基態(tài)的能量e. 計(jì)算坐標(biāo)，動(dòng)量，能量在定態(tài)的平均值f. 在給定的非定態(tài)時(shí)，計(jì)算能量測(cè)量結(jié)果的幾率與能量平均值*g. 二維與三維的能級(jí)簡(jiǎn)并情況h. 用一維勢(shì)井處理一維p共軛體系: 例題1.3.1, 1.3.2 第二章 原子結(jié)構(gòu)了解單電子原子的Schrdinger方程及其求解過程，掌握量子數(shù)的物理意義、類氫原子的能級(jí)與定態(tài)波函數(shù)的特征，了解多電子原子Schrdinger方程的近似求解方法平均場(chǎng)近似與獨(dú)立粒子模型和中心力場(chǎng)近似，了解角動(dòng)量的偶合與原子光譜項(xiàng)的推引。重點(diǎn)：?jiǎn)坞娮釉拥腟chrdinger方程的求解，量子數(shù)的物理意義，類氫原子的能級(jí)與定態(tài)波函數(shù) 1. 氫原子與類氫粒子a. 寫出哈密頓與定態(tài)薛定諤方程b. 寫出能級(jí)公式，能級(jí)簡(jiǎn)并情況 c. 定態(tài)波函數(shù)的三個(gè)量子數(shù)及其物理意義，它們分別是哪些物理量的本征值相關(guān)的量子數(shù)，指出其取值范圍。 對(duì)于給定的定態(tài)波函數(shù)即類氫原子軌道，能給出電子的這些物理量的值。例子：習(xí)題2.9 d. 類氫原子軌道：常見的1s, 2s, 2p, 3s, 3p,3d軌道的形狀，各種節(jié)面的數(shù)目與位置，徑向分布函數(shù)與徑向分布圖原子軌道ynlm的節(jié)面： nl1個(gè)球形節(jié)面； l個(gè)非球形節(jié)面(如平面或錐面等)。共n1節(jié)面。2. 角動(dòng)量與電子自旋a. 單粒子軌道角動(dòng)量：本征函數(shù)，本征值b. 電子自旋角動(dòng)量：電子自旋量子數(shù)，c. 電子自旋波函數(shù)，原子軌道與自旋軌道 d. 兩電子體系的自旋波函數(shù)會(huì)寫出兩個(gè)電子的反對(duì)稱與對(duì)稱自旋波函數(shù) e. 自旋統(tǒng)計(jì)定理：等同玻色子體系域等同費(fèi)米子體系的波函數(shù)f. 單電子的總角動(dòng)量：由l與s求出j g. 多電子體系的總軌道角動(dòng)量，總自旋角動(dòng)量與總角動(dòng)量對(duì)兩電子體系：由l1與l2求出L, 由s1與s2求出S, 由L與S求出J。 3. 光譜項(xiàng)的推求a. 什么是電子組態(tài)，光譜項(xiàng)與光譜支項(xiàng)，會(huì)計(jì)算它們中包含的簡(jiǎn)并量子態(tài)的數(shù)目b. 對(duì)于給定的電子組態(tài)，會(huì)推求其光譜項(xiàng)與光譜支項(xiàng)，并給出其能級(jí)順序，重點(diǎn)是不等價(jià)電子組態(tài)如 2p13p1組態(tài)等 c. 對(duì)于給定原子的電子組態(tài)，能直接用洪特規(guī)則求出其基態(tài)光譜項(xiàng)與光譜支項(xiàng)如 2p13p1, 2p2組態(tài)4. 多電子原子與元素周期性質(zhì)a. 會(huì)寫多電子體系的行列式波函數(shù)，如對(duì)He與Li基態(tài)，會(huì)寫出其行列式波函數(shù)b. 多電子原子的原子軌道能與單電子原子的區(qū)別c. 電離能，與周期表中電離能的變化規(guī)律d. 了解電負(fù)性的定義及其特征e. 相對(duì)論效應(yīng)及其對(duì)元素周期性的影響第三章 共價(jià)鍵和雙原子分子的結(jié)構(gòu)化學(xué)了解玻恩-奧本海默近似、變分原理與線性變分法，了解價(jià)鍵理論和掌握分子軌道理論對(duì)H2+和H2的處理以及共價(jià)鍵的本質(zhì)，掌握分子軌道理論方法、原子軌道線性組合分子軌道方法以及分子軌道理論對(duì)第一第二周期元素的同核與異核雙原子分子電子結(jié)構(gòu)的處理，了解分子光譜。重點(diǎn)：分子軌道理論及其對(duì)雙原子分子電子結(jié)構(gòu)的處理, 分子光譜。1. 氫分子離子與氫分子的分子軌道處理a. 會(huì)寫電子的哈密頓算符與定態(tài)薛定諤方程b. 用兩個(gè)H原子的原子軌道1s, 2s, 2p組合形成的分子軌道：能級(jí)順序與軌道符號(hào)，以及軌道符號(hào)的含義c. H2+, H2-, H2, He2+的基態(tài)電子組態(tài)，鍵級(jí)d. 共價(jià)鍵的本質(zhì)2. 分子軌道理論a. 什么是分子軌道: 分子中單電子波函數(shù)b. 理解原子軌道線性組合分子軌道，掌握s, p軌道線性組合形成的分子軌道 c. 什么是成鍵軌道，反鍵軌道，與非鍵軌道，掌握其特征與區(qū)別 d. 能畫出兩個(gè)原子軌道線性組合分子軌道的圖形e. 原子軌道線性組合形成分子軌道的三個(gè)條件：(1). 對(duì)稱性匹配(2). 能量接近 (3). 最大重疊3. 雙原子分子的分子軌道理論a. 第二周期元素的同核雙原子分子的分子軌道能級(jí)順序Li, Be,O,F：(sg2s)(su2s*)(sg2pz)(pu2p)(pg2p*)(su2pz*)N,C,B：(1sg)(1su)(1pu)(2sg)(1pg)(2su) b. 第二周期元素的同核雙原子分子的基態(tài)電子組態(tài)，鍵級(jí)，鍵長(zhǎng)與鍵能順序, 磁性例子：習(xí)題3.2, 3.4c. 第二周期元素的異核雙原子分子的基態(tài)電子組態(tài)d. HF的分子軌道處理，分子軌道能級(jí)順序與基態(tài)電子組態(tài)4. 雙原子分子的光譜項(xiàng)*會(huì)推求雙原子分子的光譜項(xiàng)，特別是書上表3.3.4中的分子的基態(tài)光譜項(xiàng)5. 分子光譜a. 振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜的選律同核雙原子分子偶極矩為0，沒有純轉(zhuǎn)動(dòng)光譜；異核雙原子分子偶極矩非0，有純轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。同核雙原子分子偶極矩保持為0，沒有振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜；異核雙原子分子偶極矩非0且被振動(dòng)改變，有振動(dòng)-純轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。雙原子分子沒有純振動(dòng)光譜,因?yàn)镈J0。b. 多原子(線性與非線性)分子的平動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)與振動(dòng)自由度c. 多原子分子的正則振動(dòng)模式 例子 H2O, CO2等，習(xí)題3.25, 3.26。d. 異核雙原子分子的純轉(zhuǎn)動(dòng)光譜 e. 異核雙原子分子的振-轉(zhuǎn)光譜第四章 分子的對(duì)稱性初步了解分子對(duì)稱性知識(shí)和群的基本概念，掌握幾種典型對(duì)稱元素的組合，能準(zhǔn)確判定一般分子所屬的點(diǎn)群和全部對(duì)稱元素，并籍此判斷分子的性質(zhì)。重點(diǎn): 對(duì)稱操作與對(duì)稱元素的組合，分子點(diǎn)群，偶極矩, 分子點(diǎn)群的判斷。1. 對(duì)稱元素與對(duì)稱操作a. 掌握分子的所有對(duì)稱元素與對(duì)稱操作b. 掌握對(duì)稱元素的組合與對(duì)稱操作的乘積2. 對(duì)稱操作群，分子的點(diǎn)群a. 掌握群的定義b. 能寫出一個(gè)分子的所有對(duì)稱元素與對(duì)稱操作c. 能證明一個(gè)分子的所有對(duì)稱操作構(gòu)成群，并能做出群的乘法表*d. 掌握所介紹的所有分子點(diǎn)群：包括點(diǎn)群符號(hào)，點(diǎn)群的對(duì)稱元素，點(diǎn)群的對(duì)稱操作e. 給定一個(gè)分子，能判斷其所屬的點(diǎn)群3. 對(duì)稱性的應(yīng)用a. 掌握用對(duì)稱性判斷分子偶極矩的判據(jù)，對(duì)給定的分子能判斷其是否有偶極矩，能根據(jù)偶極矩獲取分子結(jié)構(gòu)的信息b. 理解鍵矩的意義及其與分子偶極矩的關(guān)系*c. 掌握用對(duì)稱性判斷分子的旋光性的判據(jù)及其應(yīng)用第五章 多原子分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)掌握價(jià)電子對(duì)互斥理論和雜化軌道理論，了解多原子分子的分子軌道理論方法，掌握用p電子近似與休克爾近似處理p共軛體系的分子軌道方法，能應(yīng)用HMO方法處理簡(jiǎn)單的p共軛分子, 了解前線軌道理論。1. 價(jià)層電子互斥理論a. 掌握該理論的全部b. 能夠用該理論預(yù)測(cè)分子的幾何構(gòu)型2. 雜化軌道理論a. 什么是雜化與雜化軌道b. 原子形成分子時(shí)原子軌道為什么要雜化？c. 雜化的規(guī)律d. 什么是等性雜化與不等性雜化e. 雜化軌道的正交歸一g. sp, sp2, sp3等性雜化：雜化軌道的表達(dá)式 h. 雜化軌道的方向：會(huì)計(jì)算雜化軌道最大值方向之間的夾角*f. 掌握常見的雜化類型：特別是雜化軌道的空間構(gòu)型及其點(diǎn)群，見表5.2.1i. 對(duì)給定分子，能利用價(jià)層電子互斥理論判斷其幾何構(gòu)型，并指出其中原子的雜化類型 3. 休克爾分子軌道理論a. 掌握該理論的全部?jī)?nèi)容：包括理解什么是p電子近似，什么是休克爾近似，寫出鄰接矩陣，久期方程，齊次線性方程組，解之，獲得p分子軌道能級(jí)與分子軌道表達(dá)式，計(jì)算各原子的p電子數(shù)，p鍵鍵級(jí)，自由價(jià)，做出分子圖。b. 能應(yīng)用該理論計(jì)算2, 3, 4個(gè)原子形成的p共軛體系的p電子結(jié)構(gòu)c. 會(huì)計(jì)算離域能，能利用該理論解釋p共軛分子的一些物理化學(xué)性質(zhì)d. 掌握單環(huán)共軛多烯烴的休克爾處理的結(jié)果：包括能級(jí)順序，4n+2規(guī)則，并用此規(guī)則判斷環(huán)共軛體系是否有芳香性核形成大p鍵4. 離域p鍵與超共軛效應(yīng)a. 什么是離域p鍵b. 離域p鍵的形成條件c. 能指出分子中的離域p鍵，并利用此分析分子的一些物理化學(xué)性質(zhì)，以及分析分子鍵長(zhǎng)等結(jié)構(gòu)特征d. 理解超共軛效應(yīng)，并能利用此分析分子鍵長(zhǎng)等結(jié)構(gòu)特征第七章 晶體的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)和晶體的性質(zhì)理解晶體結(jié)構(gòu)的周期性特征，掌握點(diǎn)陣與晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)系以及點(diǎn)陣的平移對(duì)稱性，掌握晶胞的概念與晶胞內(nèi)原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，了解晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，掌握根據(jù)晶體對(duì)稱性劃分的七大晶系、六種正當(dāng)晶胞與十四種空間點(diǎn)陣型式，了解晶面指標(biāo)與晶面間距。了解晶體衍射方向的兩個(gè)基本方程布拉格方程與勞埃方程。重點(diǎn)：晶體的周期性結(jié)構(gòu)，點(diǎn)陣和晶胞，晶胞內(nèi)原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，晶體的對(duì)稱性，七大晶系、六種正當(dāng)晶胞與十四種空間點(diǎn)陣型式。 全面理解書7.1, 7.2, 7.3, 了解7.4, 7.5, 7.6。第八章 金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)了解金屬的自由電子理論與能帶理論；掌握等徑圓球的兩種最密堆積結(jié)構(gòu)立方最密堆積(ccp)與六方最密堆積(hcp)與體心立方密堆積的各種特征：所屬晶系, 晶胞類型與晶胞參數(shù)