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甘肃民族师范学院化学专业课程教学大纲
结构化学
一、说明
（一）课程性质
结构化学是四年制化学本科专业的必修基础理论课程。结构化学主要研究原子、分子及晶体的结构以及它们与物质的物理、化学性质的关系。
（二）教学目的使学生掌握微观物质运动的基本规律，获得原子、分子及晶体结构的基本理论、基础知识，了解物质的结构与性能关系，了解研究分子和晶体结构的近代物理方法的基本原理，加深对前修课程，如无机化学、有机化学等的有关内容的理解，为后续课程的学习打下必要的基础；通过本课程的学习，培养学生能从结构化学与物质性质（性能）相互关系的基本规律出发，分析和解决问题。从而提高学生运用结构化学的原理和方法来分析问题解决问题的能力，进一步培养他们的辩证唯物主义世界观，以期能更好的完成中学化学的教学任务以及更好的从事科学研究。
（三）教学内容
第0章 绪论
第1章 量子力学基础和原子结构 第2章 共价键理论与分子结构 第3章 配位场理论和络合物结构
第4章 分子结构测定方法的原理及应用 第5章 晶体结构
（四）教学时数
60学时
（五）教学方式
主要采用课堂教学、习题课教学、课外辅导，以及测试、考查、考试等方法。并尽可能地充分利用图表、模型等形象化和电化教具，务使讲授具体、直观、生动，但应注意防止引起某些片面性和科学性的错误。
二、本文
第0章 绪论
教学要点：
量子力学发展简史及学习方法 教学时数：学时 教学内容：
第一节 本课程的地位和作用、主要内容 第二节 量子力学发展简史及学习方法 考核要求：
了解量子力学发展史
第一章 量子力学基础和原子结构
教学要点：
1、以一维势箱模型、类氢离子体系为例，重点讲解量子力学处理微观体系的思想、模型和方法
2、类氢体系波函数、量子数及其应用
教学时数：
14学时 教学内容：
第一节 经典物理学的困难、量子力学的诞生、微观粒子运动特征
1、三个著名实验解释微观粒子运动特征——量子论诞生
2、实物微粒运动状态的波粒二象性、德布罗意关系式和物质波及统计解释
3、不确定关系（测不准原理）
第二节 量子力学基本假设、微观粒子运动状态的表示方法及薛定谔方程
1、波函数和微观粒子的状态
2、算符和力学量
3、本征值、本征函数和本征方程
4、薛定谔方程的算符表达式
5、态叠加原理
第三节 一维势箱粒子的薛定谔方程及解
1、一维势箱模型、体系薛定谔方程及解
2、一维势箱粒子薛定谔方程解的讨论
3、一维势箱体系结论的应用
第四节 氢原子与类氢离子的定态薛定谔方程及解
1、氢原子与类氢离子的定态薛定谔方程（直角坐标、球坐标）
2、氢原子与类氢离子的定态薛定谔方程的解（变量分离法、基态解、一般解）
3、氢原子与类氢离子的定态薛定谔方程解的讨论（量子数、波函数）第五节 波函数与电子云的图形表示法
界面图、等值图、径向分布图和角度分布图
第六节 多电子原子结构理论的轨道近似模型——原子轨道
1、多电子原子体系的薛定谔方程
2、轨道近似、中心力场近似模型、半经验处理——屏蔽模型
3、方程解的讨论 第七节 电子自旋
1、自旋问题的提出
2、自旋波函数、自旋-轨道、完全波函数概念
3、行列式波函数和保里原理 第八节 原子整体的状态与原子光谱项
1、原子整体状态的描述（原子的量子数、角动量的耦合）
2、原子光谱与原子光谱项（原子光谱、原子光谱项推求、原子光谱项对应能级的相对大小、光谱选律）第九节 核外电子排布与元素周期律（自学）教学要求：
1、了解微观粒子运动的特点，量子力学处理微观体系的基本方法和步骤
2、理解量子力学基本假设中的概念和假设的内容、基本概念、解一维势箱体系、类氢体系薛定谔方程的数学方法
3、掌握德·布罗意关系式；一维势箱体系薛定谔方程解、解的意义及应用 类氢体系量子数的取值和意义，能量、角动量及其分量的计算，波函数与电子云的各种图示法，中心力场近似模型的思想，原子轨道和电子自旋的概念，行列式波函数
考核要求：
1、掌握德·布罗意关系式；一维势箱体系薛定谔方程解、解的意义及应用
2、掌握类氢体系量子数的取值和意义，能量、角动量及其分量的计算，波函数与电子云的各种图示法，中心力场近似模型的思想，原子轨道和电子自旋的概念，行列式波函数
第二章 共价键理论与分子结构
教学要点：
1、线性变分法处理氢分子离子体系
2、同核双原子分子的结构
3、HMO理论的基本要点
4、分子对称性与分子点群 教学时数：
14学时 教学内容：
+第一节 H2的分子轨道和共价键的本质
1、氢分子离子的薛定谔方程（定核近似与势能曲线）
2、氢分子离子的量子力学近似处理——线性变分法
3、氢分子离子薛定谔方程解的讨论（三个积分、能量曲线）
4、氢分子离子波函数、分子轨道概念、共价键的本质 第二节 分子轨道理论
1、分子轨道理论的要点
2、原子轨道线性组合为分子轨道法（LCAO-MO）
3、分子轨道的类型、符号和能级顺序 第三节 双原子分子结构
1、同核双原子分子
2、异核双原子分子 第四节 杂化轨道理论
1、杂化轨道理论内容
2、sp、sp2、sp3、dsp3、d2sp3简介
3、杂化轨道理论应用
第五节 离域π键与共轭分子结构
1、HMO理论的基本要点和休克尔行列式
2、共轭体系的HMO处理
3、电荷密度，键级、自由价、分子图及应用
4、无机共轭分子
5、离域π键形成的条件和类型
第六节 多中心键与缺电子分子结构（自学）第七节 分子对称性与分子点群
1、对称操作与对称元素
2、分子点群
3、分子点群的确定
4、分子点群和分子的物理性质（分子的旋光性和偶极矩）
教学要求：
1、了解线性变分法，分子体系的薛定谔方程
2、理解杂化轨道理论，离域π键形成的条件和类型，分子点群和分子的物理性质
3、掌握分子轨道的类型、符号和能级顺序，同核双原子分子的结构，分子图的计算与应用，分子点群的确定，判断分子的杂化态及几何构型，离域分子轨道和定域分子轨道区别及应用，根据分子骨架写出休克尔行列式，一些离域分子的成键情况及对性质的影响
考核要求：
1、掌握分子轨道的类型、符号和能级顺序
2、同核双原子分子的结构，分子图的计算与应用
3、分子点群的确定
4、判断分子的杂化态及几何构型，离域分子轨道和定域分子轨道区别及应用，根据分子骨架写出休克尔行列式，一些离域分子的成键情况及对性质的影响
第三章 配位场理论和络合物结构
教学要点：
1、晶体场中d轨道能级分裂
2、晶体场稳定化能 教学时数：
12学时 教学内容：
第一节 有关络合物的几个概念
1、电价配键与电价络合物
2、共价配键和共价络合物 第二节 晶体场理论
1、晶体场模型
2、晶体场中d轨道能级分裂
3、d轨道中电子的排布—高自旋态和低自旋态（分裂能Δ和成对能P）
4、晶体场稳定化能——CFSE5、晶体场理论的应用（络合物的稳定性、颜色、水和热、姜－泰勒效应）第三节 络合物的分子轨道理论简介
6、络合物的分子轨道理论要点
7、正八面体络合物中的σ轨道和π轨道
8、羰基络合物和氮分子络合物
第四节 晶体场理论与分子轨道理论的比较及配位场理论
1、晶体场理论与分子轨道理论的比较
2、配位场理论
第五节 原子簇化合物的结构简介（自学）教学要求：
1、了解络合物价键理论，姜－泰勒效应，原子簇化合物的结构
2、理解络合物的分子轨道理论的基本思想，配位场理论
3、掌握晶体场中d轨道能级分裂，d轨道中电子的排布—高自旋态和低自旋态，晶体场稳定化能的计算，晶体场理论的应用，络合物的几何构型羰基络合物和氮分子络合物的结构特点
考核要求：
1、理解络合物的分子轨道理论的基本思想，配位场理论
2、掌握晶体场中d轨道能级分裂，d轨道中电子的排布—高自旋态和低自旋态，晶体场稳定化能的计算，晶体场理论的应用，络合物的几何构型羰基络合物和氮分子络合物的结构特点
第四章 分子结构测定方法的原理及应用
教学要点：
1、双原子分子的转动光谱
2、双原子分子的振动光谱 教学时数：
12学时 教学内容：
第一节 分子光谱
1、分子光谱的产生与分类
2、双原子分子的转动光谱（刚性转子模型和非刚性转子模型）
3、双原子分子的振动光谱（谐振子模型和非谐振子模型）
4、双原子分子振—转光谱
5、多原子分子的振动 第二节 分子的磁性和磁共振谱
1、分子的磁性
2、核磁共振谱(NMR)
3、电子自旋共振谱(ESR)第三节 光电子能谱(PES)
1、X光电子能谱(XPS)
2、紫外光电子能谱(UPS)教学要求：
1、了解分子光谱的产生与分类，双原子分子振—转光谱，核磁共振谱(NMR)，电子自旋共振谱(ESR)，X光电子能谱(XPS)，紫外光电子能谱(UPS)
2、理解基本概念
3、掌握双原子分子的转动能级和谱线的分布特点，利用转动光谱求解分子的结构参数，双原子分子的振动能级和谱线的分布特点，利用振动光谱求解分子的结构参数，影响化学位移的因素，简单的图谱分析
考核要求:
1、掌握双原子分子的转动能级和谱线的分布特点
2、利用转动光谱求解分子的结构参数，双原子分子的振动能级和谱线的分布特点
3、利用振动光谱求解分子的结构参数，影响化学位移的因素，简单的图谱分析
第五章 晶体结构
教学要点：
1、晶体的点阵理论，晶体的宏观对称性
2、金属晶体的堆积型式和金属原子半径
3、晶体结构的能带理论，离子键及离子半径，X-射线晶体结构分析原理
教学时数：学时 教学内容：
第一节 晶体的点阵理论
1、晶体的点阵理论
2、晶胞及晶胞的二个基本要素
3、晶面和晶面指标
4、晶体的特点和晶体的缺陷 第二节 晶体的对称性
1、晶体的宏观对称性
2、晶体的微观对称性 第三节 金属晶体结构
1、晶体结构的密堆积原理
2、金属晶体的堆积型式和金属原子半径
3、晶体结构的能带理论
4、金属键的本质和金属的一般性质 第四节 离子晶体和离子键
1、离子键及典型离子化合物
2、离子键理论
3、复杂离子化合物及其结构简介 第五节 共价键型晶体和混合键型晶体
1、共价型原子晶体
2、混合键型晶体
第六节 分子型晶体和分子间作用力
1、分子型晶体
2、氢键和氢键型晶体 第七节 X-射线晶体结构分析
1、X射线在晶体中的衍射
2、衍射方向与晶胞参数
3、衍射强度与晶胞中原子的分布
4、晶体结构分析方法简介
教学要求：
1、了解复杂离子化合物结构，氢键和氢键型晶体，晶体结构分析方法
2、理解基本概念，晶体的微观对称性，晶体结构的密堆积原理，离子键理论
3、掌握晶胞及晶胞的二个基本要素，晶面和晶面指标，金属晶体的堆积型式和金属原子半径，离子的堆积型式和离子半径，利用劳埃方程和布拉格方程求晶胞参数，晶体的系统消光规律
考核要求：
1、掌握晶胞及晶胞的二个基本要素，晶面和晶面指标.2、金属晶体的堆积型式和金属原子半径，离子的堆积型式和离子半径，利用劳埃方程和布拉格方程求晶胞参数，晶体的系统消光规律
三、参考书目
1、潘道皑等,《结构化学》，高等教育出版社, 1989年第二版。
2、徐光宪,《结构化学》，人民教育出版社，1979年。
3、周公度、段连运,《结构化学基础》，北京大学出版社，1997年第二版。
4、谢有畅、邵美成,《结构化学》，人民教育出版社，1979年。
四、本课程使用教具和现代教育技术的指导性意见
本课程采用课堂讲授为主，讨论、多媒体教学、模型和实践相结合的多种手段开展教学。
五、课外学习
（一）课外读书
1、目标
通过课外书籍的阅读，巩固和拓展所学知识，以便更深入的理解、掌握微观物质运动的基本规律，获得原子、分子及晶体结构的基本理论、基础知识，了解物质的结构与性能关系知识，并能合理地解释一些实际问题。
2、阅读书目
1、徐光宪，《结构化学》，人民教育出版社，1979年。
2、周公度，《结构化学基础》，北京大学出版社，1997年第二版。
3、学习要求
拓展知识面，进一步巩固和理解所学知识点
4、时间安排
课程结束后两个月内完成5、评价方式
结果评价
（二）课外讨论
1、目标
进一步提高学生对所学知识的掌握和理解能力
2、讨论内容
学习结构化学的体会及其在实际中的应用
3、讨论要求
准确理解所学知识，句子通顺、流利，表达清晰。
4、时间安排
期中和期末的周末
5、评价方式
结果与过程相结合（三）实践活动
1、目标
锻炼学生对知识点在实际中应用的能力
2、实践内容
运用所学知识点解释实际现象
3、实践要求
知识点的描述正确，解释合理
4、时间安排
期中和期末的周末
5、评价方式
结果与过程相结合（四）课外作业
1、目标
进一步巩固和提高学生对所学知识的掌握和理解能力
2、作业内容
对几个典型实际现象，进行解释理解
3、作业要求
解释合理、透彻，知识点描述正确
4、时间安排
与课外讨论同时进行
5、评价方式
结果评价
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