结构化学1

1、多原子分子中的化学键理论要是我们企图把美国科学研究工作日益增长的优势完全归功于充足的经费，那是不公正的；专心致志，坚韧忍耐，同志式的友好精神，以及共同合作的才能，在它的科学成就中起着重要的作用。爱因斯坦，对美国的印象1931年,第 5 章,5.1 价键理论1. 价层电子成对价电子对 成键电子对（bp） 孤对电子对（lp） 2. 价电子对互斥理论 3. 杂化轨道理论,价电子对互斥理论：,原子周围各个价电子对之间由于互相排斥作用， 在键长一定的条件下，相互间距离愈远分子愈稳定。,VSEPR :Valence shell electron pair repulsion1940年提出。

2、4.4.1 分子的对称性与偶极矩分子偶极矩的对称性判据: 分子中有反演中心 、或四重反轴、或至少有两个对称元素相交于唯一的一点， 满足其中任何一条即为非极性分子.在常见的分子点群中, 极性分子的点群有Cn、Cnv、Cs .,4.4 分子对称性与偶极矩、旋光性的关系,4.4.2 分子的对称性与旋光性,振幅为A、位相为t的平面偏振光可看作是周期、振幅相同而旋转方向相反的两个圆偏振光的合成. 对于每一个圆偏振光, 如果对着它传来的方问看，偏振面顺时针旋转称为右旋圆偏振光，逆时针旋转称为左旋圆偏振光.,左、右旋圆偏振光合成平面偏振光,物质旋光性产。

3、黄正国(E-mail:hsxyhzgmail.tjnu.edu.cnLab:明理楼 B-427室 )天津师范大学化生学院结 构 化 学(Structural Chemistry)放拧煌酣吐辅翰恤忙盎厩医怖广辫期逆诣啤盒罪果识狭曝爸挞祖欧柱乖秉结构化学preface结构化学preface绪论(Preface)必皇魔异幼翟屠衡敷楷半缴杜煎土苞铅涧沽前洛铜挣凰幌锚绥抗厚滑萎苍结构化学preface结构化学preface参考书 :潘道皑，赵成大，郑载兴，物质结构，北京，高等教育出版社， 1994罗文秀，结构化学简明教程，济南，山东大学出版社， 1988江元生，结构化学，北京，高等教育出版社， 1997林梦海，结构化学，北京。

4、第9章 离子化合物的结构化学,离子化合物的结构化学,负离子较大，正离子较小。故离子化合物的结构可以归结为不等径圆球密堆积的几何问题。具体处理时可以按负离子(大球)先进行密堆积，正离子(小球)填充空隙的过程来分析讨论离子化合物的堆积结构问题。离子半径：核间的平衡距离等于两个互相接触的球形离子的半径之和。但是：1、如何划分成正负离子半径则有几种不同的方案。2、离子半径的数值也与所处的环境有关，并非一成不变.,正方体（立方）空隙（配为数8）,体对角线 =2r+2r-,立方体棱长 = 2r-,最小立方空隙：,正方体（立方）空隙（配为。

5、量子与物质结构导论,0、绪言 0-1、结构化学的本质,0-1-1、定义定义：研究原子、分子和晶体的微观结构，进而研究物质的结构和性能之间关系的一门学科，由表及里，表里统一的学科。（烤面包从里面热起）0-1-2、内容1、原子和分子内电子的运动情况，由此得到原子和分子内的电子组态和化学键的本质。电子它的组态、它的键合,2、分子和晶体内多原子在空间排列的相对位置即主体构型。原子构型0-1-3、目的提供微观结构的理论依据，揭示微观体系的运动规律，借助当代物理学的先进手段（XRD、NMR等），推动结构研究的不断深入。,0-1-4、应用微观组。

6、01.量子力学基础知识【1.1】将锂在火焰上燃烧，放出红光，波长 =670.8nm，这是 Li 原子由电子组态 (1s)2(2p)1(1s) 2(2s)1 跃迁时产生的，试计算该红光的频率、波数以及以 kJmol-1为单位的能量。解：8114.90ms.690s67.c1.c.c34142-1 -0Js 6.ol78.kJmolAEhNs【1.2】 实验测定金属钠的光电效应数据如下：波长 /nm 312.5 365.0 404.7 546.1光电子最大动能 Ek/10-19J 3.41 2.56 1.95 0.75作“动能-频率” ，从图的斜率和截距计算出 Plank 常数(h)值、钠的脱出功(W)和临阈频率( 0)。解：将各照射光波长换算成频率 v,并将各频率与对应的光电子的。

7、第一章 量子力学基础简介,本章要求：,1、了解量子力学处理问题的方法,2、理解微观粒子波粒二象性的含义,3、理解 基本概念：算符、本征方程、本征值、本征函数,基本公式：,P = h/mv = h/ E = h XP h （应用）,2、的意义 的品优条件 正交归一性 归一化系数的求算,波函数,薛定谔方程的两种表达形式,X、2X图的特征线性算符的判断本征函数、本征值的判断,一维势箱,例1 求 =A(31+22+3)中的归一化系数A，式中1、2和3是正交归一化波函数。,例2、下列函数哪几个是算符d2/dy2的本征函数。若是其本征值是多少？ e-y 、 y3 、 alogy、 5cos(4y)、,是 。

8、结构化学基础 （第三版） 周公度 段连运 编著,主讲教师：孙 忠 副教授 辅 导：许 嘉 授课学时：48 学分：3 参 考 书：1.周公度 段连运编著结构化学基础，第二版，北京大学出版社，1995年2.谢有畅 邵美成编结构化学，第二版，人 民教育出版社，1983年3.江元生遍结构化学，第一版，高等教育出版社，1997年,绪 言,结构化学的研究范围 结构化学的主要内容 结构化学的发展历程 结构化学的学习方法,第一章 量子力学基础知识,1.1 微观粒子的运动特征经典物理学遇到了难题19世纪末，物理学理论（经典物理学）已相当完善： Newton力学 Maxwell电磁。

9、结 构 化 学 实 验,南京航空航天大学 材料科学与技术学院 2012-10-29,实验项目,一、目的要求,了解磁介质在磁场中的磁化现象；测定物质的摩尔磁化率，推算分子磁矩，估计分子内未成对电子数； 掌握古埃 (Gouy)磁天平测定磁化率的原理和方法。,二、实验原理,1.1 物质在外磁场H作用下，由于电子等带电体的运动，会被磁化而感应出一个附加磁场H，该现象称为磁介质的磁化。物质被磁化的程度用磁化率表示，而 、H、H的关系为：,1、摩尔磁化率和分子磁矩,1.2 称为物质的体积磁化率，简称磁化率，表示单位体积内磁场强度的变化，反映了物质被磁化。

10、结构化学复习,第一章 量子力学基础知识 第二章 原子的结构和性质 第三章 共价键和双原子分子的结构化学 第四章 分子的对称性 第五章 多原子分子的结构和性质 第六章晶体的点阵结构与X射线衍射法 第七章金属晶体与离子晶体的结构 第八章结构分析原理,第一章 量子力学基础知识,1.1 微观粒子的运动特征 1.2 量子力学基本假设 1.3 箱中粒子的薛定谔方程及其解,本章要求： 微观粒子的运动特征（波粒二象性、测不准原理、能量量子化）；物质波的物理意义；量子力学五条基本假设（判断是否是品优波函数、判断线性算符、判断厄米算符，会计算波函。

11、第三章 共价建和双原子分子的结构化学,Chapter 3 Molecular Structure and Chemical Bonding Theory,分子结构,分子：物质中独立地、相对稳定地存在并保持该化合物特征的最小微粒，是参与化学反应的基本单元。,空间结构：原子在空间的排列(核结构),电子结构：分子中电子的排列(能级结构),原子相互吸引、相互排斥，以一定的次序和方式结合成分子,3.1 化学键概述,物质化学 性 质,分子 性质,分子 结构,原子间相互作用,化学键,离 子,Na+ Cl,Fe3+( Cl)6,N-O,中性分子,He-He,离子键,配位键,共价键,金属键,H 键,范德华力,研究化学键的三个基本理论。

12、位于第二周期，第 A。 硼是人们很早就使用过的元素，古代埃及人制造玻璃时已用到过硼砂，但直到 1809年才由英国化学家戴维（ Davy Humphry） 利用电解熔融三氧化二硼制备出单质硼。同年法国化学家盖 -吕萨克（Gay-Lussac） 与泰纳（L.J.Thenard） 也用金属钾还原无水硼酸制得单质硼。 5.7 硼烷和有关化合物的结构硼在我国是丰产元素，西藏的许多湖泊里含有硼酸或硼砂。古代阿拉伯炼金家就是从我国西藏获得硼砂。 硼有四个价轨道，但仅有三个价电子，轨道数大于价电子数，这样的原子叫缺电子原子，与其它元素原子形成化合物后，其周围还达。

13、,结构化学structure chemistry,绪 论,About subject content,History of quantum mechanics,A. About subject content,量子力学（或波动力学）,是从大量实践中总结出来的研究微观体系的科学理论。,微观世界的量子性,微粒运动规律的统计性,能够正确反映微粒运动的统计规律， 并能提供微观粒子的运动定律。,化学的规律是有的，那就是量子力学。所有化学现象都是原子核和外围电子的重新排列和组合。,李远哲,大学化学Vol.2.No.5,B. History of quantum mechanics,量子力学：,求解一个不可貌相的简单方程式：,H = E ,看似简单，但要理解H、E 和。

14、第二章 原子结构,本章我们运用量子力学基本原理研究原子的性质，其中最重要的是能级和角动量。,2.1 类氢离子的薛定谔方程,2.2 类氢离子波函数和轨道能级,2.3 多电子原子的结构,2.4 原子光谱项,2.1 类氢离子的薛定谔方程,2.1.1 引言 2.1.2 变数分离 2.1.3 求解F方程 2.1.4 Q方程的解 2.1.5 R方程的解,1885-1910年间发现氢原子的线状光谱,原子结构认识的实验基础,1897年Thomson发现电子,1909-1911年间Rutherfold的散射实验,“葡萄丁”模型,“行星绕日”模型,“玻尔”模型,2.1.1 引言,类氢离子的薛定谔方程：,总能量=原子核动能+电子动能+核。

15、4.3 分子轨道理论和双原子分子结构,4.3.1 分子轨道理论 4.3.2 双原子分子轨道特点 4.3.3 同核双原子分子 4.3.4 异核双原子分子,4.3.1 分子轨道理论,1.分子轨道近似（记住）,与原子类似，对分子仍采用单电子近似：电子在整个分子形成的有效势中运动，分子的空间波函数是每个电子的空间波函数的乘积：,每个电子的空间波函数就是分子轨道，它属于整个分子。在分子轨道近似下，所有电子都属于整个分子，而不是某个原子。,2.原子轨道线性组合LCAO-MO（记住）,(1) 在单电子近似下的分子轨道（即单电子空间波函数），可以由原子轨道的线性叠加构。

16、结构化学习题解答-结构化学基础北京大学出版社,第一章 量子力学基础知识,1.3金属钾的临阈频率为5.4641014s-1，用它作光电池的阴极，当用波长为300nm的紫外光照射该电池时，发射的光电子的最大速度是多少？,解,第一章 量子力学基础知识,解：在给定加速电压下，由测不准关系所决定的电子坐标的不确定度为：这坐标不确定度对于电视机（即使目前世界上尺寸最小的袖珍电视机）荧光屏的大小来说，完全可以忽略。人的眼睛分辨不出电子运动中的波性。因此，电子的波性对电视机荧光屏上成像无影响。,1.8,是算符 的本征函数，求本征值。,解：应用量。

17、量子力学基础知识习题,习题1： 金属钾的临阈频率为5.4641014s-1，用它作光电池的阴极，当用波长为300nm的紫外光照射该电池时，发射的光电子的最大速度是多少？,解: 根据光子学说，光子和电子发生碰撞时服从能量守恒定律，即,习题2： 计算下述粒子的德布罗意波的波长：(a) 质量为10-10kg，运动速度为0.01ms-1的尘埃；(b) 动能为300eV的自由电子。,解: (a),(b),习题3： 电视机显像管中运动的电子，假定加速电压为1000V，电子运动速度的不确定度v为速度的10判断电子的波性对荧光屏上成像有无影响？,解: 由不确定度关系,所以，在给定加速电压。

18、第四章 分子的对称性,Chapter 4. Molecular Symmetry,4.1 对称性概念 4.2 分子中的对称操作与对称元素 4.3 分子点群 4.4 分子对称性与偶极矩、旋光性的关系4.4.1 分子的对称性与偶极矩4.4.2 分子的对称性与旋光性,Contents,第四章目录,4.5 群的表示与应用初步4.5.1 群的概念4.5.2 相似变换与共轭类4.5.3 群的表示与特征标 4.5.4 群论在化学中的应用实例,Contents,4.1 对称性概念,判天地之美,析万物之理。 庄 子在所有智慧的追求中，很难找到其他例子能够在深刻的普遍性与优美简洁性方面与对称性原理相比. 李政道,对称在科学界开始产生重要。