结构化学-教学大纲

第一篇：结构化学-教学大纲

《结构化学》课程教学大纲

（供应用化学专业使用）

一、课程性质

结构化学是应用化学的专业基础课。本课程是在学生已经学过高等数学、物理学、无机化学、分析化学、有机化学和物理化学的基础上，在进一步从原子、分子的水平上研究物质微观结构以及结构与性能间的关系的学科。要求学生系统地掌握结构化学的基本原理、基本方法与基本技能，通过各个教学环节培养学生独立思考、独立分析和创新的能力，使之具有一定的分析和解决化学方面实际问题的能力，从而为进一步学好专业课程及今后从事科学研究，奠定良好的化学理论基础。

考虑到应用化学专业的培养方向，本课程在内容的选材上突出了基础和实用性。选择了化学键理论，原子结构，晶体化学等为主要内容，使学生通过对化学键理论的学习，为深入学习有关的知识打下基础，通过对晶体组成结构与性能之间关系的学习，为材料科学的学习打下基础。

本课程理论讲授共54学时，3学分。理论教学主要通过课堂讲授，多媒体影视课件、习题课(或课堂讨论)、演算习题、自学及实验等教学形式，达到学习本课程的目的。

二、教学内容与要求 量子力学基础和原子结构。这部分内容在第一～三章中讲授。要求了解量子力学的基本假设，掌握氢原子的薛定谔方程及求解要点，提高对原子结构的认识，深入理解原子轨道的意义、性质和空间图象。了解多电子原子中心力场近似法及He原子的变分法处理，了解核外电子排布的依据，了解角动量的偶合及原子光谱的意义。化学键理论和分子结构。这部分内容主要在第五章中讲授。要求重点掌握化学键的三个基本理论：分子轨道理论、价键理论和配位场理论。要求掌握价键理论在多原子分子结构中的应用，了解S－P杂化轨道的组成及键角公式。掌握HMO方法及其在共轭分子中的应用，了解前线轨道理论。要求掌握配位场理论在配合物结构中的应用，以及s-p 配键配合物和多原子p 键配合物的结构。

点阵理论和晶体结构。这部分内容主要在第四、六、七章中讲授。要求掌握晶体周期性结构的特点及由此特点决定晶体的各种性质。了解单晶、多晶衍射法的基本原理，了解金属、离子化合物、分子化合物等各类晶体结构的基本型式及规律。

绪论

结构化学课程的任务、内容、在现代化学各学科中的应用及学习方法(1学时)

第一章 量子力学基础知识 教学要点: 从黑体辐射、光电效应、电子衍射三个基本实验事实出发，得出了光和实物微粒具有波粒二象性这一基本特性。由微观粒子的波动性获得测不准关系式，它表明微观粒子没有同时确定的坐标和动量，要用波动力学来描述，根据微观粒子能量量子化和波动性，在许多科学家大量工作总结的基础上，提出了作为量子力学理论基础的若干基本假设，在此基础上以一维势箱粒子为实例，介绍了量子力学解决问题的途径和方法。本章许多基本概念抽象难懂，但它是后面原子结构和分子结构各章学习的基础，必须重视。不少学生对结构化学的学习感到困难与量子力学基础中一些基本概念，特别是几个基本假设没有深入理解很有关系，建议同学们在基本概念的理解上多花点功夫。教学时数: 课堂讲授8学时 教学内容: 1-1 实物微粒的波粒二象性

1-2 微观粒子的运动状态及其运动规律 1-3 量子力学基本假设

1-4势箱中运动的粒子—共轭分子的自由电子模型 考核要求: 了解：黑体辐射，光电效应，氢原子光谱的基本现象； Planck量子假设，Einstein光子学说和Bhor原子结构理论的基本内容；测不准原理的涵义并能用于判断客体运动符合量子力学还是经典力学。理解：波函数的基本涵义和性质，及态叠加原理的意义；Schrodinger方程的建立过程及其物理涵义；量子力学用于微观体系的一般步骤；量子力学处理一维势箱粒子（能量量子化现象，零点能效应，节点现象，隧道效应）。

掌握：微观粒子波粒二象形的本质及其统计解释；算符的基本概念；本征函数，本征值和本征态的概念；力学量平均值计算，量子力学的基本假设。

第二章 原子的结构和性质

教学要点: 求解薛定谔方程初学者往往感到数学复杂，实际上结构化学这门课并不要求对该方程完整求解，关键在于搞清解的基本思路就可以了。按势能函数→球极坐标Laplace算符→Schrodidger方程→变量分离得常微分方程→解方程得n、l、m量子数，能级表达式和波函数这样的思路进行理解。量子数的物理意义与用量子数求相应物理量有关，物理量各表式来源子量子力学，主要在于理解物理意义。应多花功夫深入理解波函数ψ和电子云ψ2的图形，特别是经向分布图和原子轨道等值线图和角度分布图的作图方法和图形的物理意义，其余部分主要在于理解基本概念和量子力学基本假设有关的各种计算 教学时数: 课堂讲授10学时 教学内容: 2-1 单电子原子的薛定谔方程及其解 2-2 量子数及其意义 2-3 波函数和电子云的图形 2-4 多电子原子的结构 2-5 原子光谱 考核要求: 了解:自洽场方法的基本思想；Zeemann效应；中心立场近似和屏蔽模型的物理意义。

理解：氢原子的Schrodinger方程的求解过程；能量状态和Virial定理；原子状态和角动量加和规则的物理涵义；原子光谱选律及其在碱金属原子中的应用；正确理解元素周期律的本质和核外电子排布规律。掌握：量子力学讨论微观体系的方法和步骤；氢原子Schrodinger方程解的物理意义（量子数n，l，m，原子轨道及其表示方法，波函数和电子云的图象及其特征）；电子自旋假设的基本涵义，Pauli原理的物理意义，单电子假设的基本思想及其在处理多电子体系中的作用；正确书写原子光谱项的方法。

第三章 双原子分子的结构和性质

教学要点: 由分子体系中Schrodinger方程解得的波函数ψ，反映了分子体系中单电子的运动状态，称ψ为分子轨道，本章讨论的许多内容均与该概念有关，因此必须结合量子力学基本假设进一步深入理解分子轨道概念，同时还应把分子轨道与变分原理结合理解。变分法用原子轨道线性组合近似表示分子轨道，利用求极值方法调节组合系数，求得能量最低时对应的波函数（分子轨道）和相应的能量表达式，对线性变分原理有完整正确的理解，才能对分子轨道理论的由来有正确的理解，因为这部分内容较抽象难懂，学习过程中应细心领会，每学一节，首先想一想，它要回答什么问题，分子轨道的分布特点和分类，要认真分析分子轨道示意图的特点以及它与各种化学键之间的联系。教学时数: 课堂讲授8学时 教学内容: 3-1 H2+的结构和共价键的本质 3-2 分子轨道理论 3-3双原子分子的结构 考核要求：

理解：Born-ppnheimer近似的物理意义；线性变分法对双原子分子的应用。

掌握：分子轨道理论处理H2+分子的基本假设（变分函数的构成）和主要结论（Haa，Hbb，Sab的物理意义，体系能量曲线，电子云分布）；分子轨道理论的基本要点（单电子近似，LCAO-MO方法，成键三原则）；分子轨道的类型，符号能级次序及电子的排布规则；分子轨道理论处理双原子分子结构的一般过程和重要结论；能正确给出分子键级、磁性等；学会利用分子光谱光和电子能谱的信息判断分子结构及成键性质。

第四章 分子的对称性

教学要点: 要确定分子的点群，首先必须知道分子的空间结构，再根据空间结构找出分子全部独立的对称元素。对于较复杂的分子，根据空间结构确定对称元素，要凭空间想象来进行，具有一定的困难，往往是独立的对称元素找不完全。为了克服学习中的困难，学习过程中应当借助分子结构模型来确定对称元素，注意掌握各类点群对称元素的特点。

教学时数: 课堂讲授4学时 教学内容: 4-1 对称操作和对称元素 4-2 对称操作群与对称元素的组合 4-3 分子的点群

4-4 分子对称性与偶极矩和旋光性的关系 考核要求：

理解：对称操作的组合规则和对易规则，熟悉群的基本概念；分子对称性和分子物理性质之间的关系（偶极距，旋光性）。

掌握：对称元素和对称操作的基本概念（恒等，旋转，反映，象转，反演）；分子点群的分类方法。

第五章 多原子分子的结构和性质

教学要点: 多原子分子的结构和性质与双原子结构和性质两章之间有较紧密的联系，学习本章必须对第三章中线性变分原理和分子轨道理论的基本要点有完整的理解，在此基础上就容易深入领会HMO法的基本假定和处理方法，掌握共轭分子体系的结构和性质。教学时数: 课堂讲授10学时 教学内容: 5-1简单分子轨道理论 5-2 价键理论简介 5-3 杂化轨道理论 5-4离域分子轨道理论 5-5配位场理论

5-6 分子轨道的对称性及反应机理 考核要求：

理解：杂化轨道波函数的构造方法，Huckle处理共扼有机分子时引进的假设等

掌握：杂化轨道理论的基本要点，以及等性和不等性杂化轨道的计算方法；Huckle分子轨道理论的基本要点及对共扼有机分子和简单无机分子的处理方法；大P 键的概念，类型及形成条件；用Huckle分子轨道理论计算分子图的方法和分子图中各数据的物理意义。

第六 章 晶体结构

基本要求：

掌握晶体结构的点阵理论和晶体对称性的知识，了解X射线衍射法的原理及应用。掌握解金属晶体，离子晶体，共价晶体，分子型晶体的结构和性质，掌握常见而重要的若干晶体的结构和性质。教学要点：

1．晶体结构的周期性和点阵。2．晶体的对称元素和对称操作。3．晶胞的定义。4．7个晶系。5．晶体学点群。

6．点阵点指标、晶棱指标、晶面指标。教学时数: 课堂讲授10学时 教学内容与考核要求： 6-1晶体结构的周期性 6-2 晶体的宏观对称性 6-3 晶体的定向和晶面符号 6-4晶体的微观对称性 6-5 晶体的230个空间群 6-6 离子晶体

6-7共价晶体、分子晶体、和混合键型晶体 6-8 共价半径、原子半径、离子半径

第七章 物质结构分析方法简介

教学要点: 了解测定分子和晶体结构的实验方法。着重了解分子光谱、X射线衍射等方法所依据的基本原理，以及这些方法在测定结构中的作用和应用范围，为了解与掌握现代化学中的重要实验方法打下初步的基础。

教学时数: 课堂讲授4学时 教学内容: 7-1 X射线衍射分析 7-2 分子光谱 考核要求：

理解：分子光谱、X射线衍射等方法所依据的基本原理。掌握：一些简单光谱实验的应用。

三、教学时数分配

本课程总学时为54学时

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课程内容..................................................学时

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绪论...........................................................1 第 一 章 量子力学基础知识......................................8 第 二 章 原子的结构和性质......................................10 第 三 章 双原子分子的结构和性质................................8 第 四 章 分子的对称性..........................................4 第 五 章 多原子分子的结构和性质................................10 第 六 章 晶体结构.............................................10 第 七 章 物质结构分析方法.....................................3 ——————————————————————————————————————

四、教学方式

采用多媒体教学与传统教学相结合的方式；以课堂讲授为主，并配合模型实习、课堂讨论等形式。讲授过程中插入练习或思考题、使学生不会因信息量太大而难于接受。在课堂讲授、作业、习题课、辅导答疑、考试等教学的各个环节，把最新的科研成果纳入教学内容之中；着力改革教学方法，既教学生知识又教学生获取知识的方法，培养和锻炼学生科学的思维方法，提高学生的科学思维能力，帮助和启发学生勤奋学习，刻苦锻炼，提高分析问题和解决问题的能力。

五、考核方式

期末闭卷考试

参考书目：

1.周公度，段连运《结构化学基础》(第四版)，北京大学出版社2008 2.林梦海等编，《结构化学》(第二版)，北京: 科学出版社，2008 3.李炳瑞编著，《结构化学》，北京:.高等教育出版社，2004 4.李奇等主编《结构化学》)，北京师范大学出版社2008

5.东北师范大学等编，《结构化学》，北京: 高等教育出版社，2003 6.潘道恺 等《物质结构》(第二版)，高等教育出版社1989 7.唐作华《基础结构化学》，四川大学出版社1994 8.郭用猷《结构化学》，山东大学出版社1998 9.江元生《结构化学》，高等教育出版社1997 12.徐光宪《物质结构》（第二版），高等教育出版社1987 13.范康年，邓景发《物理化学》(第2版)，高等教育出版社2005年 14.范康年《物理化学学习指导》，复旦大学出版社1996 15.周公度《结构化学习基础题解析》(第三版)，北京大学出版社2002

第二篇：《结构化学》教学大纲

《结构化学》教学大纲

课程中文名称：结构化学

课程英文名称: STRUCTURE CHEMISTRY

总学时： 60 讲课学时： 60习题课学时：0 实验学时：0 上机学时： 0 授课对象: 理学院应用化学系应用化学专业、材料化学专业本科生 先修课程:高等数学、大学物理、物理化学

一、课程教学目的

结构化学是研究原子、分子和晶体结构，以及结构与性能关系的一门基础科学，是在物理化学解决反应方向、限度和速率问题的基础上，解决反应本质问题的科学，是培养跨世纪化学、化工、生命科学高素质专门人才知识结构和能力的重要组成部分。本课程旨在培养学生树立“结构化学”的观点，了解结构化学研究和解决问题的方法，并掌握结构化学的基础理论和基本知识，从而为以后的学习和工作打下必要的结构基础。

二、教学内容及基本要求 第0章 绪论（2学时）

教学内容：结构化学的研究对象；学习目的；学习内容；学习方法；课程安排及要求；主要参考书。

教学要求：了解结构化学的研究对象和具体的学习内容，明确结构化学在了解反应本质，发现、合成和提取符合人类一定需要的新物质，以及推动化学学科发展等多方面的作用。并注重理论联系实际，摆脱宏观现象和传统观念的束缚，学会抽象思维和数学工具的应用。第1章 量子力学基础知识（4学时）

教学内容：微观粒子的波粒二象性及其特点；测不准关系及其应用；量子力学基本假设（波函数与几率，力学量与算符，薛定谔方程，态叠加原理，电子自旋）；波函数的合格条件；量子力学处理问题的一般步骤；一维势箱中粒子的运动状态的描述及其具体的处理方法。

教学要求：了解微粒子（主要是电子）的运动特点，用波函数描述电子运动状态的原因及波函数的物理意义。掌握能量算符的写法，理解波函数的合格条件，熟练掌握用量子力学处理一维势箱粒子的方法，并熟记其结论。

第2章 原子结构和性质（16学时）

教学内容：类氢离子体系的薛定谔方程及其简单求解（坐标变换，分离变量，方程求解），波函数有关图形；角动量及量子数的物理含义；多电子原子结构；屏蔽效应与钻穿效应，基态原子核外电子排布规律，原子光谱项。

教学要求：理解薛定谔方程求解的基本思路，掌握归一化处理方法，了解复函数与实函数解的关系，明确四个量子数的来历、合理组合及物理含义，熟悉波函数角度分布图、电子云角度分布图、电子云图、径向向布函数图等图形的画法和所能说明的问题。了解多电子原子薛定谔方程各项的含义；多电子波函数与单电子波函数的不同；屏蔽效应，钻导效应及其结果；原子光谱项的意义及表示方法。掌握多电子原子核外电子的排布规律以及原子结构与周期系的关系。第3章 分子轨道理论（12学时）

教学内容：氢分子离子的薛定谔方程及其线性变分法处理；分子轨道理论基本要求；分子轨道的类型、符号和能级顺序；双原子分子的结构和性质。休克尔分子轨道理论，电荷密度、键级、自由价、分子图及反应活性；离域键的形成条件；原子轨道对称守恒原理。

教学要求：掌握氢分子离子的线性变分法处理。了解分子轨道理论的基本要求，了解轨道类型、符号和能级顺序，学会用休分子轨道法处理离域键，并掌握求算电荷密度、自由价、键级的方法及分子图表示和分子图的应用。了解分子轨道对称守恒原理的基本要点以及对反应机理的说明。

第4章 价键理论（2学时）

教学内容：价键理论基本要点以及对简单分子的应用；杂化轨道理论；价电子对互斥理论。

教学要求：理解价键理论的基本要点，掌握用价键理论处理简单分子的方法。理解杂化轨道理论的基本思想，了解Sp3、Sp2、Sp杂化轨道的组成、空间取向以及成键能力的大小，学会判断等性杂化和不等性杂化，并掌握用价电子对互斥理论判断一般分子几何构型的方法。第5章 配合物的化学键理论（4学时）

教学内容：配合物的价链理论；晶体场理论（中心离子d轨道的分裂，配合物的紫外可见光谱；中心离子d离子的排布；晶体场稳定化能；姜-泰勒效应）。

教学要求：理解配合物价键理论，掌握晶体场理论，能够判断在不同晶体场中d轨道的分裂情况和d电子的排布情况，并学会计算晶体场稳定比能的方法。

第6章

分子对称性与群（16学时）

教学内容：群的定义；同构与同态；共轭元素和类；对称操作群；群的表示；群论在分子轨道理论和杂化轨道理论中的应用

教学要求：掌握对称操作群的定义、分类，会判断分子所属点群；了解群的表示；学会群论在分子轨道理论和杂化轨道理论中的应用 第7章

晶体结构（4学时）

教学内容：空间点阵与晶体；晶胞中的微粒；晶棱和晶面指标；晶体的宏观对称性；晶体学点群；晶体的微观对称性；实际晶体的缺陷。教学要求：了解直线、平面和空间点阵结构，晶体中微粒的分数坐标，晶体的宏观对称操作，三大晶族，七大品系，32个点群，230个空间群。掌握布拉格方程应用。

三、考试权重

平时成绩：5-10%；期中考试：5-10%；期末笔试：80-90%

第三篇：结构化学教学大纲

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——CFSE

5、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

第四篇：哈尔滨工业大学：结构化学 教学大纲

40学时《结构化学》课程教学大纲

课程中文名称： 结构化学

课程英文名称:：STRUCTURE CHEMISTRY

总学时： 40 讲课学时：40习题课学时： 0 实验学时：0 上机学时： 0 授课对象：应用化学系应化学工程与工艺等专业大三本科生 先修课程：高等数学、大学物理、物理化学

一、课程教学目的

结构化学是研究原子、分子和晶体结构，以及结构与性能关系的一门基础科学，是在物理化学解决反应方向、限度和速率问题的基础上，解决反应本质问题的科学，是培养新世纪化学、化工、生命科学高素质专门人才知识结构和能力的重要组成部分。本课程旨在培养学生在树立“结构化学”的观点的基础上，了解结构化学研究和解决问题的方法，并掌握结构化学的基础理论和基本知识，为以后的学习和工作打下必要的结构基础。

二、教学内容及基本要求 第一章 绪论（2学时）

教学内容：结构化学的研究对象；学习目的；学习内容；学习方法；课程安排及要求；主要参考书。

教学要求：了解结构化学的研究对象和具体的学习内容，明确结构化学在了解反应本质，发现、合成和提取符合人类一定需要的新物质，以及推动化学学科发展等多方面的作用。并注重理论联系实际，摆脱宏观现象和传统观念的束缚，学会抽象思维的方法和数学工具的应用。

第二章 量子力学基础知识（6学时）

教学内容：微观粒子的波粒二象性及其特点；测不准关系及其应用；量子力学基本假设（波函数与几率，力学量与算符，薛定谔方程，态叠加原理，电子自旋）；波函数的合格条件；量子力学处理问题的一般步骤；一维势箱中粒子运动状态的描述及其具体的处理方法。

教学要求：了解微粒子（主要是电子）的运动特点，用波函数描述电子运动状态的原因及波函数的物理意义。掌握能量算符的写法，理解波函数的合格条件，熟练掌握用量子力学处理一维势箱粒子的方法，并熟记其结论。第三章 原子结构和性质（14学时）

教学内容：类氢离子体系薛定谔方程的求解（坐标变换，分离变量，方程求解），波函数有关图形；角动量及量子数的物理意义；多电子原子结构；屏蔽效应与钻穿效应，基态原子核外电子排布规律，原子光谱项。

教学要求：理解薛定谔方程求解的基本思路，掌握归一化处理方法，了解复函数解与实函数解的关系，明确四个量子数的来历、合理组合及物理含义，熟悉波函数角度分布图、电子云角度分布图、电子云图、径向向布函数图等图形的画法和所能说明的问题。了解多电子原子薛定谔方程各项的含义；多电子波函数与单电子波函数的不同；屏蔽效应、钻导效应及其所致结果；原子光谱项的意义及表示方法。掌握多电子原子核外电子的排布规律以及原子结构与周期系的关系。

第四章 分子轨道理论（10学时）

教学内容：氢分子离子的薛定谔方程及其线性变分法处理；分子轨道理论基本要点；分子轨道的类型、符号和能级顺序；双原子分子的结构和性质。休克尔分子轨道理论，电荷密度、键级、自由价、分子图及共轭分子的反应活性；离域键的形成条件；原子轨道对称守恒原理。

教学要求：掌握氢分子离子的线性变分法处理。了解分子轨道理论的基本要点，了解轨道类型、符号和能级顺序，学会用休克尔分子轨道法处理离域键，并掌握求算电荷密度、自由价、键级的方法及分子图表示与应用。了解分子轨道对称守恒原理的基本要点以及对反应机理的说明。

第五章 价键理论（4学时）

教学内容：价键理论基本要点以及对简单分子的应用；杂化轨道理论；价电子对互斥理论。

教学要求：理解价键理论的基本要点，掌握用价键理论处理简单分子的方法。理解杂化轨道理论的基本思想，了解Sp、Sp、Sp杂化轨道的组成、空间取向以及成键能力的大小，学会判断等性杂化和不等性杂化，并掌握用价电子对互斥理论判断一般分子几何构型的方法。

第六章 配合物的化学键理论（4学时）

教学内容：配合物的价键理论；晶体场理论（中心离子d轨道的分裂，配合物的紫外可见光谱；中心离子d电子的排布；晶体场稳定化能；姜-泰勒效应）。

教学要求：理解配合物价键理论，掌握晶体场理论，能够判断在不同晶体场中d轨道的分裂情况和d电子的排布情况，并学会计算晶体场稳定化能的方法。

60学时《结构化学》教学大纲

课程中文名称：结构化学

课程英文名称: STRUCTURE CHEMISTRY 总学时： 60 讲课学时：60 实验学时：0 上机学时： 0 授课对象: 理学院应用化学系应用化学专业、材料化学专业本科生 先修课程:高等数学、大学物理、物理化学

一、课程教学目的

结构化学是研究原子、分子和晶体结构，以及结构与性能关系的一门基础科学，是在物理化学解决反应方向、限度和速率问题的基础上，解决反应本质问题的科学，是培养跨世纪化学、化工、生命科学高素质专门人才知识结构和能力的重要组成部分。本课程旨在培养学生树立“结构化学”的观点，了解结构化学研究和解决问题的方法，并掌握结构化学的基础理论和基本知识，从而为以后的学习和工作打下必要的结构基础。

二、教学内容及基本要求 第一章 绪论（2学时）

教学内容：结构化学的研究对象；学习目的；学习内容；学习方法；课程安排及要求；主要参考书。

教学要求：了解结构化学的研究对象和具体的学习内容，明确结构化学在了解反应本质，发现、合成和提取符合人类一定需要的新物质，以及推动化学学科发展等多方面的作用。并注重理论联系实际，摆脱宏观现象和传统观念的束缚，学会抽象思维和数学工具的应用。第二章 量子力学基础知识（8学时）

教学内容：微观粒子的波粒二象性及其特点；测不准关系及其应用；量子力学基本假设（波函数与几率，力学量与算符，薛定谔方程，态叠加原理，电子自旋）；波函数的合格条件；量子力学处理问题的一般步骤；一维势箱中粒子的运动状态的描述及其具体的处理方法。

教学要求：了解微粒子（主要是电子）的运动特点，用波函数描述电子运动状态的原因及波函数的物理意义。掌握能量算符的写法，理解波函数的合格条件，熟练掌握用量子力学处理一维势箱粒子的方法，并熟记其结论。第三章 原子结构和性质（14学时）

教学内容：类氢离子体系的薛定谔方程及其简单求解（坐标变换，分离变量，方程求解），波函数有关图形；角动量及量子数的物理含义；多电子原子结构；屏蔽效应与钻穿效应，基态原子核外电子排布规律，原子光谱项。

教学要求：理解薛定谔方程求解的基本思路，掌握归一化处理方法，了解复函数与实函数解的关系，明确四个量子数的来历、合理组合及物理含义，熟悉波函数角度分布图、电子云角度分布图、电子云图、径向向布函数图等图形的画法和所能说明的问题。了解多电子原子薛定谔方程各项的含义；多电子波函数与单电子波函数的不同；屏蔽效应，钻导效应及其结果；原子光谱项的意义及表示方法。掌握多电子原子核外电子的排布规律以及原子结构与周期系的关系。

第四章 分子轨道理论（12学时）

教学内容：氢分子离子的薛定谔方程及其线性变分法处理；分子轨道理论基本要求；分子轨道的类型、符号和能级顺序；双原子分子的结构和性质。休克尔分子轨道理论，电荷密度、键级、自由价、分子图及反应活性；离域键的形成条件；原子轨道对称守恒原理。

32教学要求：掌握氢分子离子的线性变分法处理。了解分子轨道理论的基本要求，了解轨道类型、符号和能级顺序，学会用休分子轨道法处理离域键，并掌握求算电荷密度、自由价、键级的方法及分子图表示和分子图的应用。了解分子轨道对称守恒原理的基本要点以及对反应机理的说明。

第五章 价键理论（4学时）

教学内容：价键理论基本要点以及对简单分子的应用；杂化轨道理论；价电子对互斥理论。

教学要求：理解价键理论的基本要点，掌握用价键理论处理简单分子的方法。理解杂化

32轨道理论的基本思想，了解Sp、Sp、Sp杂化轨道的组成、空间取向以及成键能力的大小，学会判断等性杂化和不等性杂化，并掌握用价电子对互斥理论判断一般分子几何构型的方法。

第六章 配合物的化学键理论（4学时）

教学内容：配合物的价链理论；晶体场理论（中心离子d轨道的分裂，配合物的紫外可见光谱；中心离子d离子的排布；晶体场稳定化能；姜-泰勒效应）。

教学要求：理解配合物价键理论，掌握晶体场理论，能够判断在不同晶体场中d轨道的分裂情况和d电子的排布情况，并学会计算晶体场稳定比能的方法。第七章 晶体结构（8学时）

教学内容：空间点阵与晶体；晶胞中的微粒；晶棱和晶面指标；晶体的宏观对称性；晶体学点群；晶体的微观对称性；实际晶体的缺陷。

教学要求：了解直线、平面和空间点阵结构，晶体中微粒的分数坐标，晶体的宏观对称操作，三大晶族，七大品系，32个点群，230个空间群。掌握布拉粒格方程应用。第八章 结构分析方法（8学时）

教学内容：X-射线衍射法；电子吸收谱，质谱，拉曼光谱。教学要求：掌握分析原理和具体分析方法。

第五篇：结构素描教学大纲

结构素描

一、课程开设的意义、作用和地位

结构素描是艺术设计专业的必修课程和基础课程。结构素描基础课程以线条节奏、黑白明暗进行造型练习为主要训练手段，通过对结构素描理论及技能的系统、科学、严格地讲授与训练，培养学生正确认识与表现物象的造型形态，掌握概括与归纳对象的能力。同时培养对创造新的形态的能力进行训练，即培养学生的创造力，为后续的专业设计打下良好的基础。

二、教学目的、任务和要求

结构素描理论知识的学习和课堂写生训练，使学生从中获得丰富的视觉经验及审美体验，并能有意识的运用多种技法进行表现。通过课堂写生、写生中的再创造、形体转换、解构重构、空间意向、形象联想、创造性思维的表达，在比较与综合中透彻地理解结构素描的针对性或规定性的课题训练，使学生了解和掌握结构素描造型的基本原理及技法，从而提高艺术设计的表现力和创造力。

三、教学内容与教学安排

(1)速写 10课时

速写是素描的一种表现形式，是基础造型能力之一。它主要是培育敏锐的观察力、审美意识、表现技能。课堂练习安排为(1)由慢到快(2)由静到动(3)由简到繁(4)临摹、写生相结合。课堂上首先进行理论的指导与示范，课堂练习主要目的是能够迅速地、简要地概括和提炼所要描绘的对象，在一定作业量的完成情况下，使学生能够达到预期目标。另一方面在观察体验生活，对生活、自然及人类的再认识上，促进综合素养，达到对美的敏锐发现与迅速表达。

(2)几何形体、静物写生 30课时

几何形体是最初级内容，它包括基本形体及透视学的常规训练。一切复杂物体可以简化为最简单的基本形体，如正方体、圆柱体，圆球体等。所以，研究几何体的结构、透视、明暗等规律，将具有普通性指导意义。同时也是初步熟悉和掌握写生的一般步骤与方法，提高抓形能力及表现能力，为下一步表现较复杂的对象打下基础。

静物是指瓜果、蔬菜、日用器皿等，当然也包括植物、山川云石等自然物。如树叶、树枝、昆虫、鸟类、鱼、贝、螺等物体。它们是一种自然生态的自由形，不像几何形体那么规则，因此在练习时就会面临在描绘过程中进行创造性提炼加工的问题。自然物有着丰富多彩的形体、颜色、肌理和结构，在对其表现过程中，在把握表达上有一定难度，同时对形体间的相互关系的正确处理也十分重要。

(3)石膏像、人物写生 30课时

前面我们进行了几何形体与静物的写生练习，对物体的空间、结构、透视的知识技能有了一定的基础，现开始转到石膏像素描写生。石膏像要比静物的形体复杂，但是石膏像的结构虽然复杂，我们可以用几何形体的原理来分析认识它。

人体结构有着自身天然的形式美的规律，人体的结构、功能之合理、完美，涵盖了自然造物之精髓。人物写生，可以得到各种结构，有机形态的训练。我们在对人物生理结构有所了解的基础上，要用艺术结构的方法去理解表现对象。所谓艺术结构就是在生理结构的基础上有一定程度的改变、调整甚至重组。强化对象的体量感及节奏感，既要表现出块状的体面，又能表示空间，显示前后进退，既要把握自然结构的准确，还要有必要的夸张和强调的表现能力。

(4)解构重构、联想创意 30课时

重构与联想练习是面对客观对象，以其为原发点、为契机、为切入点进行创意性的写生和构成，做到有感而发、有意而表。凭借形象的联想，我们可以强调改变视觉常性，开发想象，同时将注意力放在想象效果的实际描绘上，充分利用和发挥所掌握的描绘技能，达到体现构想、表达创意的目的;它们可以是矛盾空间、超现实空间、虚拟空间、梦幻空间、错视空间、玄妙空间等创意表达。具体形式练习：(一)物象的质感转换，即是突破现实物体原有的质地概念，如把瓷器的质地转换为玻璃、金属、木材、纸棉等质地。(二)将一个物象造型特征转变为另一物象的造型，或把它们进行变换、转移或融合，使它产生一个全新的形态。(三)要能够自如地营造描绘一个虚构空间，诸如要设计一种电器产品，必须具备虚构未成现实的一个产品的能力。(四)将多种不同时空的形象进行同一画面组接或转换，使其在画面中产生一种全新的时空秩序。

这种素描的训练要求我们改变习以为常的观察方法，以一种全新的视角审视眼前的物象，而通过视觉联想、意味联想、形态联想、时空联想等手法达到。

四、教学方法的原则性建议

任课教师制定教学教案一定要适合本专业的教学要求，应包含教学方法和内容，强调以培养学生造型意识、创造能力为目的进行多种方法、技法的表现。每阶段的结构素描课程一定要系统地讲授理论知识，充分利用多媒体课件授课，拓展学生眼界，提高造型认识。