结构化学-第1章讲义

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二 课程内容 对象 主要理论工具
章节
原子 量子力学
分子 点群理论 共价键理论
第一章 量子力学 第二章 原子结构
第三章 分子对称性 第四章 双原子分子 第五章 多原子分子
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对象 主要理论工具
章节
络合物 配位场理论 第六章 配位化合物
晶体 点阵结构理论 第七章 晶体结构 密堆积原理 第八章 晶体材料
献有发明了微积分，发现了万有引力定律和经典力学等等，被誉为人类历
史上最伟大，最有影响力的科学家。为了纪念牛顿在经典力学方面的杰出
成就，“牛顿”后来成为衡量力的大小的物理单位。
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2. Maxwell电磁场理论
波函数描述运动状态：
单色平面波 (x,t) Acos(x t)
(λ为波长，ν为频率)
这些振子的能量只能取某些基本能量单位的 整数倍，基本能量单位和频率成正比——
h E n n h （n=1, 2, 3…）
Planck 常数：h=6.626× 10-34 J·s
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振子在吸收或者发射电磁波时，只能从某一个特 定状态过渡到另一个特定状态，
E(v,T
)dv
8v2k
维恩公式只适用于短波部分;
瑞利-金斯公式则只适用于长波部分,它在短 波部分引出了 “紫外灾变”，即波长变短时辐 射的能量密度趋于无穷大,而不象实验结果那样 趋于零。
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Planck 量子论
1900年12月14日，普朗克公布了他对黑体 辐射的研究成果。
提出假设：黑体辐射的是带电的谐振子。
结构化学
(物质结构)
教材：
《网结构络化资学源》第: 二版, 东北师范大学，华东师范大
学，西北师范大学，高等教育出版社，2016。
主要参考书：
1. 潘道皑，《物质结构》，高等教育出版社，1987 2. 周公度，《结构化学基础》， 北大出版社，1995 3. 江元生，《 物质结构》，高等教育出版社，1999 4. 李宗和，《结构化学》，高等教育出版社，2002 5. 林梦海，《结构化学》，科学出版社，2004 6. 李炳瑞，《结构化学》，高等教育出版社，2004 7. 周公度，《结构化学习题解析》，北大出版社，1995 8. 倪 行，《物质结构学习指导》，科学出版社，1999
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辐射能量与温度的关系:
E T4 斯忒蕃公式
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维恩位移定律
maxT 2.9 10 3 m K
短波波段与实验符合得很好，但 维恩公在式长波波段与实验有明显的偏离。
E
C1
5 exp( C2
/ T )
C1和C2是两个经验参数， 通过符合实验曲线来确定
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维恩 (Wilhelm Wien ,1864-1928), 1911年诺贝尔物理学奖, 以表彰
推导, 克服学习障碍;
☻ 反复理解新概念，多思考、多讨论，基本
概念、公式和理论模型要清楚。
☻ 有问题及时解决, 平时积极参加辅导答疑。
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成绩评定:
平时成绩(作业, 测查): 期中成绩: 期末成绩:
20% 20% 60%
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第一章 量子力学基础
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M. Planck被誉为量子论的创始人。 关于科学发现问
科 题，他曾有这样一段精辟的论述：
学
我们遇到了一个难题，即如何找到最适当的假说的问
他发现了热辐射定律
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瑞利、金斯从能量连续的经典力学出发，推导出 黑体辐射平衡时在频率范围v —v + dv内：
E(v,T
)dv
8v2k
c3
T
dv
在长波或高温情况下，同实验结果相符，但在短波范 围，能量密度则迅速地单调上升，同实验结果矛盾。
紫外灾难
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黑体辐射能量密度与波长的关系是19世纪 末物理学家关心的重要问题之一。经典物理学 在此遭遇严重困难：
场强： I∝|Ψ|2
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麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831～1879） 英国物理学家，经典电磁理论的奠基人。
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3．Boltzman、Gibbs的统计物理学
玻耳兹曼(Ludwig Boltzmann 1844-1906）奥地利理论物理 学家，经典统计物理学的奠 基人之一，他提出的玻耳兹 曼能量分布律是经典统计的 基础。
c3
T
dv {ehv / kT
} 1
成功地解释了黑体辐射的能量曲线
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近代伟大的德国物理学 家，1858年4月23日生于基 尔。 1947年10月3日在哥廷 根逝世。量子论的奠基人。 获1918年诺贝尔物理学奖。
（ Max Karl Ernst Ludwig Planck ）
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吉布斯(Gibbs Josiah Willard, 1839~1903), 美国物理化学家
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一 、量子论
1. 黑体辐射与普朗克的量子论
黑体是能够100%吸收投射到它上面的电 磁波的物体。
黑体辐射所研究的问题是黑体腔内热辐 射能量密度ρ随波长λ(或频率)的变化规律。
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第一节 量 子力学产生的背景
经典物理学
1．Newton 力学
t
1 2
a
t2
•能量可连续改变： E= T + V
艾萨克·牛顿(Isaac Newton, 1642年~1727年)
英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家，其研究领域
包括了物理学、数学、天文学、神学、自然哲学和炼金术。牛顿的主要贡
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网络资源:

教学管理
精品课程
省级精品课程 结构化学
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一网络基本资内源容: 绪
论
结构化学主要研究原子、分子和晶 体的结构(几何结构和电子结构)以及结构 和性质间的相互关系。
• 归类于物理化学。
• “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 重新排列组合。” —李远哲
扩展内容
第九章 材料科学简介 (自学为主)
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三 知识特点
微观领域：与宏观差别大，初学抽象，不 易理解
新概念多，抽象思维和逻辑推理多
数学、物理知识运用较多 内容集中系统，连续性强
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四 学习方法
☻ 认真听讲, 课后及时复习，按时完成作业; ☻ 适当复习原有知识, 讲授中避开繁杂数学