结构化学课程教学大纲
结构化学-教学大纲
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。
结构化学课程教学大纲
结构化学课程教学大纲预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制《结构化学》课程教学大纲（三年制专科.试行）课程编号：03110204课程性质：专业限选课适用专业：化学教育开设学期：第 5 学期考核方式：开卷一、教学目的与任务通过量子力学的相关内容的讲解，让同学们体会物质微观结构的相关知识及分子的电性、磁性和分子光谱，并在此基础上掌握用量子力学简单的解释相关的状态；进而学习配位化合物的相关知识、分子对称性德知识和晶体的简单内容；要求学生能够用量子力学解释简单的微观体系，如单电子体系，共轭体系等。
二、与其他专业课程的联系与高等数学、量子力学、物理学、物理化学、无机化学等的相关知识联系紧密；尤其是数学方面的知识更为重要。
三、学时数及分配本课程总学时为33（11周，周课时3），其中课堂教学31学时，考核2学时。
学时分配表四、教学内容第一章量子力学基础和原子结构教学要求这部分知识是对量子力学基本概念、原理及思想方法进行正确地描述和对原子中单电子运动的量子力学处理结果的意义的描述。
教学内容1、波粒二象性：德布罗意波的关系式；二象性的实验验证——晶体的电子衍射，不确定关系△x, △P所代表的意义及实物微粒的波粒二象性。
2、波函数及物质波的几率解释：用波函数描写态的必要性与可能性，波函数合格条件（连续单值有效），波函数的正交归一性。
3、定态薛定谔方程在直角坐标系中的形式及各项的物理意义4、量子力学原理在简单体系中的应用示例——维势箱粒子运动势函数的特点与势箱的概念。
求解结果对之维势箱的简单扩展，特别是两条基本规律.5、单电子原子——氢原子（类氢离子）的结构：定核近似模型定态薛定谔方程在极坐标中的形式求解偏微分方程的一般思想——变数分离，以及变数分离的基本方法6、波函数及电子云的图形表示及其物理意义电子云、等密度面，波函数角度分布的图形表示及物理意义7、电子自旋自旋波函数与自旋轨道；泡利原理与多电子波函数8、根据电子壳层结构解释元素化学性质的周期性变化9、多电子原子的组态和电子填充原则原子光谱的多重结构——光谱项的意义；Hund规则。
结构化学课程教学大纲
5.1 价键理论的要点及简单运用。(了解)
5.2 价电子对互斥理论及判断常见分子的几何构性的方法。(理解)
5.3 杂化轨道理论的要点。论判断常见分子的杂化类型。(理解)
内 6．配合物的化学键理论（4 学时）
容
6.1 配合物的价键理论。(了解)
、
6.2 晶体场理论的基本内容和简单应用。(掌握)
学
基
3.2 群的定义，分子点群。(了解)
本
3.3 用分子点群的分类方法判断常用分子所属点群。(掌握)
要
3.4 根据分子点群确定常见分子的极性及旋光性的一般方法。(掌握)
求 4．分子轨道理论（10 学时）
4.1 氢分子离子的哈密顿算符及薛定谔方程表达式。(掌握)
4.2 线性变分原理及氢分子离子的薛定谔方程的求解。(了解)
基
本
6、教材与参考书目：
情 《结构化学》第二版,夏少武, 化工出版社,2005
况 《结构化学基础》第三版, 周公度, 高教出版社,2002
《结构化学》, 李柄瑞, 高教出版社,2004
7、考核方式：考试、闭卷平时成绩 30％、期终考试 70％
8、教学环境：课堂、多媒体
课
程
通过本课程的学习，学生应掌握量子力学的基本概念及计算方法，同时还应得到一般
2.2 分离变量法及薛定谔方程的解法。(了解)
课
2.3 三个量子数的物理意义及原子轨道的概念。(掌握)
程
2.4 原子轨道的径向态函数(了解)，径向分布函数的图形及节面的意义。(理解)
内
2.5 原子轨道的角度分布图的形状及节面数。(掌握)
容
2.6 多电子原子的哈密顿算符和薛定谔方程的表达式。(掌握)
《结构化学》课程教学大纲
结构化学》课程教学大纲、课程说明一）课程名称：结构化学所属专业：材料化学课程性质：必修学分：3二）课程简介：结构化学是本科化学专业、材料化学专业和应用化学专业的一门专业必修课。
课程主要从量子力学基本假设出发，研究原子结构和分子结构的基本特征，以及原子在分子和晶体中的空间分布。
重点在于揭示化学键的本质和结构与性能之间的关系，阐述物质的微观结构与其宏观性能的相互关系。
结构化学不但与其他化学学科联系密切，而且与生物科学、地质科学、材料科学和医药学等各学科的研究相互关联、相互配合、相互促进，近年来愈来愈被材料研究者和化工工程师所重视。
目标与任务：本课程主要探讨物质的静态结构，学生通过本课程的学习，能够建立起原子结构、分子结构和晶体结构的基本概念，特别是能够通过定量计算，加强对原子轨道和分子轨道等基本概念的理解，并从原子、分子等微观结构角度加深对物质结构与性能关系的深入了解。
使学生能够从微观层次着眼，抓住问题本质，深刻理解“结构决定性质”这一基本原理，培养理论联系实际的能力，并为后续课程的学习打下必要的基础。
（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；先修课程主要是高等数学，大学物理，无机化学、有机化学和分析化学等。
后续课程主要是高等结构化学和量子化学。
学习结构化学可以从原子、分子结构、甚至电子结构层面加深对先修课程中相关内容的理解，也为后续课程打下坚实的基础。
四）教材与主要参考书教材采用李炳瑞主编的《结构化学（多媒体版）（第2版）》主要参考书：1、周公度、段连运：《结构化学基础》，北京大学出版社，2008 年，第四版。
2、徐光宪、王祥云：《物质结构》，高等教育出版社，1987 年，第二版。
3、周公度：《结构和物性》，高等教育出版社，2000 年。
4、潘道皑、赵成大和郑载兴：〈物质结构〉，高等教育出版社，1989 年，第二版二、课程内容与安排第一章量子力学基础1.1从经典力学到早期量子论1.2量子力学的建立1.3阱中粒子的量子特征1.4隧道效应（一）教学方法与学时分配教学方法：教师讲授为主，课堂讨论为辅。
结构化学实验教学大纲
一、课程概述1. 课程名称：结构化学实验2. 课程性质：专业基础课3. 适用对象：化学、应用化学等相关专业本科生4. 学时安排：32学时（含实验课和理论课）5. 先修课程：无机化学、有机化学、物理化学等二、教学目标1. 知识目标：（1）掌握结构化学的基本概念、原理和方法；（2）了解分子、晶体、固体的结构类型和特点；（3）熟悉常见化学键的性质及成键规律；（4）掌握X射线衍射、红外光谱、核磁共振等结构分析方法。
2. 能力目标：（1）培养学生独立完成实验的能力，提高实验操作技能；（2）培养学生分析问题、解决问题的能力；（3）提高学生运用理论知识解决实际问题的能力；（4）培养学生严谨的科学态度和团队合作精神。
3. 素质目标：（1）培养良好的实验习惯和严谨的科学态度；（2）提高学生的创新意识和实践能力；（3）培养学生的社会责任感和职业道德。
三、教学内容1. 实验部分：（1）分子结构实验：分子构型测定、分子对称性分析、分子构型预测等；（2）晶体结构实验：单晶X射线衍射实验、粉末X射线衍射实验、晶体结构解析等；（3）固体结构实验：红外光谱实验、核磁共振实验、电子衍射实验等；（4）化学键性质实验：共价键、离子键、金属键、氢键等化学键的性质实验；（5）结构分析方法实验：X射线衍射、红外光谱、核磁共振等结构分析方法实验。
2. 理论部分：（1）结构化学的基本概念、原理和方法；（2）分子、晶体、固体的结构类型和特点；（3）常见化学键的性质及成键规律；（4）结构分析方法的基本原理和应用。
四、教学过程1. 实验课前准备：（1）教师提前发布实验预习报告，要求学生认真预习实验内容，明确实验目的、原理、步骤和注意事项；（2）学生提前准备好实验所需仪器、试剂和设备。
2. 实验课教学：（1）教师讲解实验原理、步骤和注意事项；（2）学生分组进行实验，教师巡回指导；（3）实验过程中，教师及时解答学生提出的问题，纠正实验操作错误；（4）实验结束后，学生填写实验报告，总结实验结果。
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《结构化学》课程教学大纲
一、课程说明
（一）课程名称：结构化学
所属专业：材料化学
课程性质：必修
学分：3
（二）课程简介：
结构化学是本科化学专业、材料化学专业和应用化学专业的一门专业必修课。
课程主要从量子力学基本假设出发，研究原子结构和分子结构的基本特征，以及原子在分子和晶体中的空间分布。
重点在于揭示化学键的本质和结构与性能之间的关系，阐述物质的微观结构与其宏观性能的相互关系。
结构化学不但与其他化学学科联系密切，而且与生物科学、地质科学、材料科学和医药学等各学科的研究相互关联、相互配合、相互促进，近年来愈来愈被材料研究者和化工工程师所重视。
目标与任务：
本课程主要探讨物质的静态结构，学生通过本课程的学习，能够建立起原子结构、分子结构和晶体结构的基本概念，特别是能够通过定量计算，加强对原子轨道和分子轨道等基本概念的理解，并从原子、分子等微观结构角度加深对物质结构与性能关系的深入了解。
使学生能够从微观层次着眼，抓住问题本质，深刻理解“结构决定性质”这一基本原理，培养理论联系实际的能力，并为后续课程的学习打下必要的基础。
（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；
先修课程主要是高等数学，大学物理，无机化学、有机化学和分析化学等。
后续课程主要是高等结构化学和量子化学。
学习结构化学可以从原子、分子结构、甚至电子结构层面加深对先修课程中相关内容的理解，也为后续课程打下坚实的基础。
（四）教材与主要参考书。
教材采用李炳瑞主编的《结构化学(多媒体版)(第2版)》
主要参考书：
1、周公度、段连运：《结构化学基础》，北京大学出版社，2008年，第四版。
2、徐光宪、王祥云：《物质结构》，高等教育出版社，1987年，第二版。
3、周公度：《结构和物性》，高等教育出版社，2000年。
4、潘道皑、赵成大和郑载兴：〈物质结构〉，高等教育出版社，1989年，第二版。
二、课程内容与安排
第一章量子力学基础
1.1 从经典力学到早期量子论
1.2 量子力学的建立
1.3 阱中粒子的量子特征
1.4 隧道效应
（一）教学方法与学时分配
教学方法：教师讲授为主，课堂讨论为辅。
学时分配：（8学时）
（二）内容及基本要求
主要内容：
1、微观粒子的运动特征
2、量子力学基本假设
3、薛定谔方程及其解
【重点掌握】：量子力学的基本假设，氢原子的薛定谔方程及求解要点。
【了解】：隧道效应，量子理论与经典物理学理论相矛盾的实验现象，旧量子理论的内容与优缺点。
【难点】：氢原子的薛定谔方程的求解。
第二章原子结构
2.1 单电子原子的Schrödinger方程及其解
2.2 原子轨道和电子云的图形表示
2.3 量子数与可测力学量
2.4 多电子原子的结构
2.5 原子结构参数
2.6 原子光谱项
（一）教学方法与学时分配
教学方法：教师讲授为主，课堂讨论为辅。
学时分配：（9学时）
（二）内容及基本要求
主要内容：了解当代量子力学研究原子结构的基本步骤，对简单的氢原子进行量子化的处理，从中掌握量子化学的基本原理，对以后处理复杂原子体系做
理论准备。
【重点掌握】：原子结构的认识，原子轨道的意义、性质和空间图象，波函数和电子云的图形和原子光谱项，氢原子薛定谔方程的建立、解法和对其的解
释。
【了解】：多电子原子中心力场近似法，原子结构参数和当代量子力学研究原子结构的基本步骤。
【难点】：可测力学量求解，数学计算繁杂，教学时避免从数学讲数学，应对新概念讲细讲透。
第三章双原子分子结构与化学键理论
3.1分子轨道理论(MO)
3.2 价键理论(VB)
3.3 MO理论与VB理论的比较
3.4 双原子分子的光谱项
（一）教学方法与学时分配
教学方法：教师讲授为主，课堂讨论为辅。
学时分配：（10学时）
（二）内容及基本要求
主要内容：以H2+和H2的量子力学处理为基础,使学生掌握简单分子轨道理论和价键理论的理论基础和基本的概念。
学会用分子轨道理论讨论常见同核、
异核双原子分子的结构，清楚共价键的本质。
求双原子分子的光谱项。
【重点掌握】：分子轨道理论、价键理论，分子光谱，线性变分法处理H2+ 和H2，共价键本质及典型的双原子分子的电子排布。
求双原子分子的光谱项。
【了解】：σ、π、δ键的形成。
【难点】：线性变分法处理H2+ 和H2的分子轨道理论，H2的全波函数的确定。
第四章分子对称性与群论初步
4.1 对称性概念
4.2 分子中的对称操作与对称元素
4.3 分子点群
4.4 分子对称性与偶极矩、旋光性的关系
（一）教学方法与学时分配
教学方法：教师讲授为主，课堂讨论为辅。
学时分配：（8学时）
（二）内容及基本要求
主要内容：通过分子对称性学习，使学生对分子点群有一系统了解，掌握群的定义，分子点群具有对称元素：对称轴、对称中心、对称面和映转轴。
了解分子
点群的分类，能判断常见分子所属的对称点群及包含的对称元素，能分析
分子对称性与偶极矩、旋光性的关系。
【重点掌握】：分子点群具有对称元素：旋转轴、对称面、对称中心和映转轴。
分子对称点群可分为C n、C nv、C nh、D n、D nh、D nd、S n及高阶群T、O、I
等。
分子对称性与偶极矩、旋光性的关系。
【了解】：了解高阶群中的T d、T h、O h、I h等。
【难点】：对称操作与对称元素组合，分子点群，分子对称性、偶极矩和极化率。
第五章多原子分子结构与性质
5.1 非金属元素的结构化学: 8- N法则
5.2 非共轭分子几何构型与VSEPR规则
5.3 分子几何构型与Walsh规则
5.4 共轭分子与SHMO 法
5.5 饱和分子的非定域轨道与定域轨道
5.6 缺电子分子的结构
5.7 等瓣类似性关系
5.8 多原子分子的谱项
5.9 配位场理论
5.10 分子轨道对称守恒原理
（一）教学方法与学时分配
教学方法：教师讲授为主，课堂讨论为辅。
学时分配：（13学时）
（二）内容及基本要求
主要内容：了解8- N法则，掌握价电子对互斥理论（VSEPR），杂化轨道理论和离域分子轨道理论，SHMO方法及其在共轭分子中的应用，等瓣类似性
关系，配位场理论，前线轨道理论。
饱和分子的非定域轨道与定域轨道，
缺电子分子的结构。
【重点掌握】：价电子对互斥理论（VSEPR），杂化轨道理论和离域分子轨道理论，SHMO方法及其在共轭分子中的应用，前线轨道理论，配位场理论。
【了解】：8- N法则判断非金属元素的结构，饱和分子的非定域轨道与定域轨道，缺电子分子的结构，等瓣类似性关系，分子几何构型与Walsh规则。
【难点】：SHMO方法及其在共轭分子中的应用，前线轨道理论，配位场理论。
第六章超分子化学简介
6.1 超分子的概念
6.2 分子间相互作用
6.3 分子识别与自组装
6.4 超分子实例
6.5 晶体工程
（一）教学方法与学时分配
教学方法：教师讲授为主，课堂讨论为辅。
学时分配：（6学时）
（二）内容及基本要求
主要内容：超分子的概念，分子间相互作用和分子识别与自组装。
【重点掌握】：超分子的概念，分子间van der Waals作用，氢键，π-π堆积作用，疏水效应和分子识别与自组装。
【了解】：超分子实例和晶体工程。
【难点】：分子间相互作用和分子识别与自组装。
制定人：王丹
审定人：
批准人：
日期：2016-5-23。