结构化学电子教案

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1、结构化学电子教案课程性质：结构化学是化学、应用化学、材料化学专业的基础理论课。结构化学是在原子、分子水平上，深入到电子层次，研究物质的微观结构及其宏观性能关系的科学。其内容涉及用量子力学原理与方法研究化学问题，进而建立物质结构理论；提出与创造结构分析方法；是一门思想性强又高度联系实际的基础理论课。内容主要包括：量子力学基础知识、原子的结构和性质、分子的结构和性质、化学键理论、晶体化学、研究结构的实验方法等。教材：1.《物质结构》潘道皑等编高等教育出版社19892.《物质结构》徐光宪等编高等教育出版社1988参考书：1.《结构化学》江元生著高等教育出版社20002.《

2、结构化学问题解析》苑星海等编天马图书出版2003学时：70，（讲授68学时中含模型课和习题课）主讲教师：苑星海教授课程内容简介：“结构化学”是以电子构型和几何构型为两条主线,系统讲授三种理论和三类结构:量子理论和原子结构、化学键理论和分子结构、点阵理论和晶体结构。为本科生打下三方面基础:量子化学基础、对称性原理基础、结晶化学基础。这些基础对于建立微观结构概念和原理、掌握现代测试方法具有不可替代的作用。课程特点与学习方法：学生通过结构化学的学习，应对物质的微观结构基本原理及思想方法有正确的认识，学会辩证的思维方法，树立辩证唯物主义的世界观；对典型微观结构物理模型、物理

3、意义及其在化学中的应用有不同程度的理解和掌握；使学生能够理解结构与性能的相互关系及某些实验方法的基本原理。对教师则要求做到思想观点、教学内容和实验事实相结合；深入理解教材，深入浅出的讲解和直观教学与强化基本训练相结合，对学生加强科学思维和创新精神的培养；通过教学，使学生对先行课的有关内容加深理解，另一方面为后续课和科学研究及中等学校的化学教学打下坚实基础，从而使学生初步具备运用结构化学基本原理和方法分析问题、解决问题的能力，提高素质，进一步培养辩证唯物主义世界观，毕业后能更好地完成化学教学或科研任务。第一章量子力学基础和原子结构说明：各章重点和难点详见教学大纲。一、

4、重、难点难点——实物微粒的波粒二象性。重点——量子力学对单电子原子的处理；原子光谱项。二、基础要求1．正确理解实物粒子的波粒二象性。2．正确理解波函数的物理意义。3．清楚引出薛定谔方程的思路，认识薛定谔方程的物理意义。4．通过对势箱中粒子的处理，了解量子力学处理微观体系的一般方法。通过对势箱结果的讨论，初步掌握量子数、能数、简并及正交归一性等概念，为进一步讨论原子结构作好准备。5．熟悉量子力学的基本假定。6．掌握单电子原子薛定谔方程一般解的结果，认识n、l、m的物理意义。7．掌握波函数及电子云的各种图形，会画原子轨道的角度分布图，并懂得其物理意义。8．掌握用各种物理

5、模型处理多电子原子的基本物理思想，重点掌握中心力场模型。9．掌握原子轨道、电子云、径向分布函数、电子自旋、屏蔽效应、钻穿效应及轨道能级等基本概念。10．掌握原子光谱项及光谱支项的推求方法。三、基本内容§1-1经典物理学的困难和量子论的诞生1900年以前，物理学的发展处于经典物理学阶段，它由Newtan(牛顿)的经典力学，Maxwell（麦克思韦）的电、磁和光的电磁波理论，热力学和统计物理学等组成。这些理论构成一个相当完善的体系，对当时常见的物理现象都可以从中得到说明。但是事物总是不断向前发展的，人们的认识也是不断发展的。在经典物理学取得上述成就的同时，通过实验又发现

6、了一些新现象，它们是经典物理学无法解释的。1.黑体辐射——普朗克（planck）的量子假说：量子说的起源黑体：一种能全部吸收照射到它上面的各种波长的光，同时也能发射各种波长光的物体。带有一个微孔的空心金属球，非常接近于黑体，进入金属球小孔的辐射，经过多次吸收、反射，使射入的辐射全部被吸收。当空腔受热时，空腔壁会发出辐射，极小部分通过小孔逸出。若以En表示黑体辐射的能量，Endn表示频率在n到dn范围内、单位时间、单位表面积上辐射的能量。以En对n作图，得到能量分布曲线。由图中不同温度的曲线可见，随着温度（T）的增加，En的极大值向高频移动。许多物理学家试图用经典热力

7、学和统计力学理论来解释此现象。其中比较好的有Rayleigh-Jeans（瑞利-金斯）包分子物理学中能量按自由度均分原则用到电磁辐射上，得到辐射强度公式，它和实验结果比较，在长波处很接近实验曲线，而在短波长处与实验显著不符。另一位是Wein（维恩），他假设辐射按波长分布类似于Maxwell的分子速率分布，所得公式在短波处与实验比较接近，但长波处与实验曲线相差很大。1900年，普朗克(M.Planck)根据这一实验事实，突破了传统物理观念的束缚，提出了量子化假设：（1）黑体内分子、原子作简谐振动，这种作简谐振动的分子、原子称谐振子，黑体是有不同频率的谐振子组成。每