結(jié)構(gòu)化學(xué)課程大綱

1、結(jié)構(gòu)化學(xué)課程大綱第1章 量子力學(xué)基礎(chǔ) 1.1 從經(jīng)典力學(xué)到早期量子論1.1.1 黑體輻射與能量量子化1.1.2 光電效應(yīng)與光量子化1.1.3 原子光譜與軌道角動量量子化1.2 量子力學(xué)的建立1.2.1 實物粒子的波粒二象性1.2.2 Schrödinger方程1.2.3 波函數(shù)的概率解釋1.2.4 不確定原理1.2.5 量子力學(xué)公設(shè) 1.3 阱中粒子的量子特征1.3.1 一維無限深勢阱中的粒子1.3.2 三維無限深勢阱中的粒子1.4 隧道效應(yīng)第2章 原子結(jié)構(gòu)2.1 單電子原子的Schrödinger方程及其解2.1.1 單電子原子Schrödinger方程的建立2

2、.1.2 坐標變換與變量分離2.1.3 方程的求解：原子軌道與能級1 / 142.1.4 virial定理與零點能2.2 原子軌道和電子云的圖形表示2.2.1 作圖對象與作圖方法: 三元函數(shù)的降維2.2.2 軌道和電子云的徑向部分和角度部分的對畫圖2.2.3 軌道和電子云的等值面圖與界面圖：函數(shù)參數(shù)化2.2.4 軌道和電子云的網(wǎng)格圖：坐標參數(shù)化2.2.5 電子云黑點圖2.2.6 原子軌道的宇稱2.3 量子數(shù)與可測物理量2.3.1 算符與可測物理量2.3.2 角動量的空間量子化2.4 多電子原子的結(jié)構(gòu)2.4.1 多電子原子Schrödinger方程的近似求解2.4.2 構(gòu)造原理與Sla

3、ter行列式2.5 原子結(jié)構(gòu)參數(shù)2.5.1 電離能2.5.2 電子親和勢2.5.3 電負性2.5.4 化學(xué)硬度2.6 原子光譜項2.6.1 組態(tài)與狀態(tài)2.6.2 L-S矢量耦合模型2.6.3 原子光譜項和光譜支項的求法2.6.4 基譜項的確定: Hund規(guī)則2.6.5 躍遷選律2.6.6 Zeeman效應(yīng)第3章 雙原子分子結(jié)構(gòu)與化學(xué)鍵理論3.1 分子軌道理論3.1.1 的Schrödinger方程與B.O.近似3.1.2 變分原理及其證明3.1.3 的Schrödinger方程的變分求解3.1.4 共價鍵的本質(zhì)3.1.5 分子軌道理論要點3.1.6 分子軌道的類型3.1.7

4、 雙原子分子的價層軌道與電子組態(tài)3.2 價鍵理論3.2.1 H2的Schrödinger方程的變分求解3.2.2 電子配對法的量子力學(xué)基礎(chǔ)3.2.3 原子軌道的雜化3.3 MO理論與VB理論的比較3.4 雙原子分子的光譜項3.4.1 分子譜項及支項3.4.2 非等價組態(tài)的譜項3.4.3 等價組態(tài)的譜項3.4.4 混合組態(tài)的譜項3.4.5 分子譜項的宇稱和反映對稱性第4章 分子對稱性與群論初步4.1 對稱性概念4.2 分子的對稱操作與對稱元素4.2.1 旋轉(zhuǎn)與旋轉(zhuǎn)軸4.2.2 反映與鏡面4.2.3 反演與對稱中心4.2.4 旋轉(zhuǎn)反映與映軸(旋轉(zhuǎn)反演與反軸)4.3 分子點群4.3.1 單

5、軸群4.3.2 雙面群4.3.3 高階群4.3.4 無旋轉(zhuǎn)軸群4.3.5 確定分子點群的流程圖4.4 分子對稱性與偶極矩、旋光性的關(guān)系4.4.1 分子對稱性與偶極矩4.4.2 分子對稱性與旋光性4.5 群的表示與應(yīng)用初步4.5.1 群的概念4.5.2 相似變換與共軛類4.5.3 群的表示與特征標4.5.4 群論在化學(xué)中的應(yīng)用實例第5章 多原子分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)5.1 非金屬單質(zhì)的結(jié)構(gòu)化學(xué):8N法則5.2 非共軛分子幾何構(gòu)型與VSEPR規(guī)則5.3 分子幾何構(gòu)型與Walsh規(guī)則5.4 共軛分子與SHMO法5.4.1 丁二烯離域大鍵的SHMO處理5.4.2 簡并軌道的求解與等貢獻規(guī)則5.4.3 直鏈和

6、單環(huán)共軛體系本征值的圖解法5.4.4 分子圖：電子密度、鍵級、自由價5.4.5 共軛效應(yīng)5.4.6 共軛分子在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用5.4.7 超共軛效應(yīng)5.5 飽和分子的正則軌道與定域軌道5.6 缺電子分子的結(jié)構(gòu)5.6.1 缺電子原子化合物的三種類型5.6.2 硼烷中的多中心鍵5.6.3 金屬烷基化合物中的多中心鍵5.7 等瓣類似性關(guān)系5.7.1 等瓣類似性概念5.7.2 八面體構(gòu)型金屬配體碎片與有機碎片的等瓣類似性5.7.3 其他構(gòu)型的金屬配體碎片與有機碎片的等瓣類似性5.7.4 各種配位的分子碎片的等瓣類似關(guān)系小結(jié)5.7.5 等瓣類似性原理的應(yīng)用實例5.8 多原子分子的譜項5.8.1 電子組態(tài)

7、與分子譜項5.8.2 熒光與磷光5.9 配位場理論5.9.1 晶體場理論 5.9.2 配位場理論5.9.3 T-S圖與電子光譜5.10 分子軌道對稱性守恒原理5.10.1 前線軌道理論5.10.2 相關(guān)圖理論第6章 超分子化學(xué)簡介6.1 超分子的概念6.2 分子間相互作用6.2.1 van der Waals作用6.2.2 氫鍵6.2.3 堆積作用6.2.4 疏水效應(yīng)6.3 分子識別與自組裝6.3.1 分子識別 6.3.2 自組裝6.3.3 模板效應(yīng)6.4 超分子實例6.4.1 具有分形結(jié)構(gòu)的樹狀大分子6.4.2 杯芳烴/球碳配合物6.4.3 球碳的超分子6.4.4 卟啉類分子組裝的人工天線系

8、統(tǒng)6.4.5 輪烷、索烴和紐結(jié)6.4.6 超分子多面體和“分子膠囊”6.4.7 超分子“架、梯、格、樓”6.5 晶體工程第7章 晶體的點陣結(jié)構(gòu)與X射線衍射法7.1 晶體的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)特征7.2 現(xiàn)代科技中的晶體材料7.3 晶體結(jié)構(gòu)的周期性和點陣7.3.1 結(jié)構(gòu)基元與點陣7.3.2 點陣單位和晶格7.3.3 平移群7.3.4 晶胞7.4 晶體結(jié)構(gòu)的對稱性7.4.1 晶體的對稱操作和對稱元素7.4.2 32種晶體學(xué)點群7.4.3 7種晶系和6種晶族7.4.4 14種空間點陣型式7.4.5 點陣點、直線點陣、平面點陣的指標7.4.6 空間群7.4.7 晶體對稱性各種概念的相互關(guān)系7.5 X射線衍射法7

9、.5.1 晶體對X射線的相干散射7.5.2 衍射方向與晶胞參數(shù)7.5.3 衍射強度與晶胞中原子的分布7.5.4 多晶粉末衍射7.6 實際晶體中的缺陷7.6.1 固有點缺陷7.6.2 雜質(zhì)點缺陷第8章 金屬晶體與離子晶體的結(jié)構(gòu)8.1 金屬單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)8.1.1 等徑圓球最密堆積：A1、A3型結(jié)構(gòu)8.1.2 最密堆積結(jié)構(gòu)中的空隙類型8.1.3 非最密堆積結(jié)構(gòu)8.1.4 空間利用率8.1.5 金屬原子半徑8.2 合金的結(jié)構(gòu)8.2.1 金屬固溶體8.2.2 金屬化合物8.2.3 間隙化合物與間隙固溶體8.3 離子晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)8.3.1 離子鍵和晶格能8.3.2 離子半徑8.3.3 離子半徑比與配

10、位數(shù)的關(guān)系8.3.4 離子堆積與晶體結(jié)構(gòu)8.3.5 二元離子晶體的結(jié)晶化學(xué)規(guī)律8.3.6 多元離子晶體的結(jié)晶化學(xué)規(guī)律: Pauling 規(guī)則8.3.7 硅酸鹽的結(jié)構(gòu)簡介8.3.8 鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)8.3.9 離子極化效應(yīng)8.3.10 結(jié)晶化學(xué)定律與鍵型變異原理8.4 固體能帶理論簡介8.4.1 近自由電子近似模型8.4.2 緊束縛近似模型第9章 新功能材料的結(jié)構(gòu)簡介9.1 液晶9.1.1 液晶的結(jié)構(gòu)特點與分類9.1.2 液晶的應(yīng)用9.2 非晶態(tài)材料9.2.1 非晶態(tài)固體及其結(jié)構(gòu)特征9.2.2 非晶態(tài)合金9.2.3 非晶態(tài)半導(dǎo)體9.3 準晶態(tài)材料9.4 高溫超導(dǎo)材料9.5 新型合金材料9.5.1 儲

11、氫合金9.5.2 形狀記憶合金9.6 納米材料9.6.1 納米材料9.6.2 納米材料的基本物理效應(yīng)9.6.3 球碳9.6.4 碳納米管9.6.5 氮化硼納米管9.6.6 單層石墨9.6.7 掃描探針顯微技術(shù)9.6.8 納米材料在信息技術(shù)方面的應(yīng)用9.7 光子晶體9.8 左手材料9.9 仿生材料第10章 結(jié)構(gòu)分析原理10.1 分子中的量子化能級10.2 分子光譜10.2.1 轉(zhuǎn)動光譜10.2.2 振動光譜10.2.3 電子光譜10.3 核磁共振譜10.3.1 核自旋磁矩的量子化與核磁能級10.3.2 核磁共振10.3.3 化學(xué)位移10.3.4 自旋耦合與自旋分裂10.3.5 一級譜的簡單規(guī)律性

12、10.4 電子自旋共振譜10.4.1 電子自旋磁矩的量子化與自旋磁能級10.4.2 電子自旋共振（順磁共振）10.4.3 自旋-軌道耦合10.4.4 超精細結(jié)構(gòu)10.4.5 ESR譜的應(yīng)用10.5 光電子能譜10.5.1 基本原理10.5.2 儀器10.5.3 紫外光電子能譜10.5.4 X射線光電子能譜10.5.5 Auger能譜第11章 計算化學(xué)簡介11.1 量子化學(xué)計算基本原理11.1.1 從頭計算方法11.1.2 本征方程的矩陣表述與厄米方陣對角化11.1.3 HFR方程11.1.4 計算方法11.1.5 基組11.2 三種基本的任務(wù)類型：SP、OPT、FREQ11.2.1 Gauss

13、ian程序簡介11.2.2 分子幾何構(gòu)型的輸入11.2.3 分子勢能面上的駐點11.2.4 單點能量計算11.2.5 分子幾何構(gòu)型優(yōu)化11.2.6 頻率分析11.3 Gaussian在科學(xué)研究中的應(yīng)用11.3.1 電子給體-電子受體之間的相互作用11.3.2 雙自由基損耗臭氧的機理研究11.3.3 高精度能量模型: G2方法11.3.4 IRC與反應(yīng)途徑11.3.5 NMR化學(xué)位移的計算11.3.6 溶液中的分子11.3.7 分子間相互作用的計算11.3.8 洋蔥算法11.4 HyperChem程序應(yīng)用簡介11.4.1 概述11.4.2 分子模型的構(gòu)建11.4.3 分子幾何構(gòu)型的優(yōu)化11.4.4 單點能計算11.4.5 紅外光譜的計算11.4.6 電子光譜的計算11.4.7 分子勢能曲線的計算11.4.8 生物大分子的構(gòu)建11.5 一些常用計算程序簡介11.5.1 材料模擬軟件Materials Studio11.5.2 納米器件模擬軟件ATK11.5.3 計算機輔助藥物設(shè)計軟件Sybyl第12章 結(jié)構(gòu)信息與QSAR12.1 結(jié)構(gòu)與物性數(shù)據(jù)