绪论和量子力学基础

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1、结构化学应用化学系赵月春Tel:13544533767Email:yuechunzhao@hotmail.com结构化学是以量子力学为基础，联系无机化学，有机化学实验事实讨论原子，分子化学键理论的一门科学。学习本课程需具备高等数学、大学物理、线性代数、无机化学、有机化学等课程基础。本课程阐述原子间以什么样的结合力形成分子、原子的组成及连接方式是怎样决定分子的几何构型，并表现出独特的物理与化学性质，进而了解“结构决定性能，性能反映结构”，从而建立起“结构--性能--应用”的渠道。教材：《结构化学基础》北京大学出版社参考书：《结构化学习题解析》北京大学出版社《结构化学》江元生著

2、南京大学（高教出版社）《结构化学》厦门大学化学系物构组科学出版社《结构化学》谢有畅邵美成人民教育出版社结构化学---课程介绍课程计划与课时安排（总学时：48学时）理论课：48学时第一章绪论及量子力学基础4学时第二章原子结构和性质6学时习题课2学时第三章共价键和双原子分子结构化学6学时第四章分子的对称性4学时第五章多原子分子中的化学键6学时习题课2学时第六章配位化合物的结构和性质6学时第七章晶体的点阵结构和晶体性质4学时第八章金属的结构和性质4学时第九章离子化合物的结构化学4学时成绩评定和考试试题类型本课程学习成绩按百分制评定：理论考试成绩：90%平时成绩（作业）：10%考试

3、试题类型：填空题：30%选择题：30%问答题：10%计算题：30%绪言结构化学的主要内容结构化学的发展历程结构化学的研究对象和研究途径结构化学的研究方法和学习方法结构化学的主要内容动态结构：化学反应之时，结构随时间而变化。从一静态结构到另一静态结构，如中间产物，过渡态，激发态…结构化学：是研究原子、分子和晶体的微观结构，研究原子、分子中电子的运动规律，研究物质的微观结构和宏观性能之间关系的一门科学。结构：几何结构和电子结构或静态结构和动态结构。静态结构：稳定状态之时，结构不随时间而变化。电子结构主要是指描述电子运动规律的波函数，即原子轨道和分子轨道，通过轨道相互作用了解化学

4、键的本质。几何结构主要是指分子或晶体中原子空间布排的立体结构。“物质结构”这门学科是在十九世纪末叶逐步发展起来的。当时由于生产力的不断提高，实验技术有了很大的发展。有一些物理学家观察到许多现象，用当时已经非常成熟、理论体系已经非常完整的经典物理学理论无法加以说明，甚或与其推论完全相反。最主要的发现有：电子的发现、元素的天然放射现象的发现、黑体辐射现象的规律的发现等。这就迫使人们对经典物理学的体系提出革命性的见解，并逐步发展新的理论体系。1900年普朗克(M.Planck)提出量子论，是在微观领域内对经典物理学第一次强有力的冲击，且为以后量子力学理论的建立作了良好开端。结构化

5、学的发展历程发展史：1900—至今（简介之）1905年爱因斯坦（A.Einstein）提出相对论，在高速运动的物体的力学方面对经典力学提出重要修正与补充。过后他又在量子论和相对论基础上以光电现象作为实验基础，提出光的量子论，把对微观世界物质运动的规律的研究又推进了一大步。1913年玻尔(N.Bohr)则把他们的理论与卢瑟福(E.Rutherford)的原子有核模型巧妙地结合起来，第一次提出原子结构的量子理论，首次提出原子内部电子运动状况具有不连续性即量子化特性的思想，又提出定态的概念，并成功地把氢原子光谱现象与氢原子内电子运动的定态相联系起来，为运用光谱现象研究原子的内部结

6、构提供了理论基础与成功的经验。玻尔理论的发展，使化学键的电子理论得以建立，使得化学基础理论的发展进入一个新的阶段。由于玻尔原子结构理论在进一步发展中遇到难以克服的困难，1924年法国青年物理学家德·布罗意（deBroglie）用与光的量子论相类比的方法提出电子等微观质点的运动兼具波动性的见解，后来他的这一假说得到实验的证明，于是薛定谔（Schrodinger）、海森堡(Heisenberg）、狄拉克（Dirac）等在这一假说的基础上有选择地吸取了经典物理学的光辉成就，建立了量子力学理论。从此物质的微观结构的研究就获得比较可靠而有效的理论基础。从1927年开始就诞生了量子化学

7、这门新学科，种种物理测试方法进一步建立起来。这使得化学键的理论进一步得到发展，有力地推动了化学基础理论的研究。目前，由于电子计算机的迅速发展，量子化学的比较严格较为精确的计算日益成为可能。同时各种物理测试的手段也得到突飞猛进的发展，特别是光电子能谱技术的兴起，以无可辩驳的实验事实直接证明了量子化学中所用单电子轨函模型的合理性，使理论计算与实验研究能更紧密地结合起来。可预见，化学的基础理论及实验方法都将有进一步的发展。在两个世纪内发展起来的传统的实验与理论紧密相结合的化学研究方法．在吸收了量子化学理论方法及物理测试的