結(jié)構(gòu)化學(xué)復(fù)習(xí)提綱

1、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 Schr?dinger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 Schr?dinger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= h p = h/b. 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

2、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( x =0) ，動(dòng)量測(cè)定就越不精確( px =) ，反之動(dòng)量測(cè)定越精確( px =0) ，坐標(biāo)測(cè)定就越不精確 (x =)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

3、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(i m )m的取值？b. 將波函數(shù)歸一化= 0 2c. 波函數(shù)的物理意義( x, y, z, t ) 2dxdydz 表示在 t 時(shí)刻在空間小體積元 ( x x+dx,y y+dy, z z+dz) 中找到粒子的幾率

4、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

5、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) n 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 共軛體系 :例題 1.3.1, 1.3.2第二章原子結(jié)

6、構(gòu)了解單電子原子的Schr?dinger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Schr?dinger 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?Schr?dinger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。

7、例子：習(xí)題 2.9d. 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nlm 的節(jié)面：nl 1 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 jg. 多電子體系的總軌道角動(dòng)量，總

8、自旋角動(dòng)量與總角動(dòng)量對(duì)兩電子體系：由l 1 與 l 2 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 2p 13p1 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 2p 13p1, 2p 2 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.

9、 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

10、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. H 2+, H 2 , H 2, He 2+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：( g 2s)(u

11、2s*)(g2pz)(u2p)(g2p*)(u2pz* )N,C,B：(1 g)(1u)(1u)(2g)(1g )(2u)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) -

12、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)?J 0。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 H 2O, 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

13、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

14、多原子分子的分子軌道理論方法，掌握用電子近似與休克爾近似處理共軛體系的分子軌道方法，能應(yīng)用HMO方法處理簡(jiǎn)單的共軛分子 , 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 , sp 3 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

15、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，獲得分子軌道能級(jí)與分子軌道表達(dá)式，計(jì)算各原子的電子數(shù)，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)原子形成的共軛體系的電子結(jié)構(gòu)c.會(huì)計(jì)算離域能， 能利用該理論解釋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 鍵4. 離域 鍵與超共軛效應(yīng)a.什么是離域鍵b. 離域 鍵的形成條件c. 能指出

16、分子中的離域 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) , 空間