南京大学结构化学双语课件CH7LEC1

结构化学PPT课件

1 c1 o.5 0 s o 4 0 0.20
解得： c22 0.20
c2 0.45
c1210.80 c1 0.89
据此，可计算出H2O 中，两个孤对电子所在轨道的成分（ α=0.30 ，β＝0.7）,夹角（θ=115.4o ）
CHENLI
19
例 2. NH 3
实验测定 NH3 分子属C3v 点群。3个 N—H 键中 s 、p 成分相同。∠HNH=107.3o。
D∞h D3h Td
D4h D3h C4v Oh
CO2 , N3BF3 , SO3
CH4
Ni(CN)42PF5 IF5 SF6
CHENLI
13
• 杂化轨道满足正交性、归一性
例： i aisbip
由归一性可得： i *id1 ai2 bi2 1
由正交性可得： i*jd0
i j
★根据这一基本性质，考虑杂化轨道的空间分布及杂化前原子轨道的取向，就能写出杂化轨道中原子轨道的组合系数。
b0 .5p 5 x0 .7Cp H0 y EN L0 I .4s5
18
若不需区分 px 和 py ,只需了解杂化轨道中 s成分和 p 成分，
可按
cos 计算夹角。
对于 H2O 中的 O 原子只有 s 轨道和 p 轨道参加杂化。
设 s 成分为 α， p 成分β=1- α
则：
1 c o s 0
y H
0 .6c 1 1 p x 0 .7c 1 9 p y c2 s
根据原子轨道正交、归一条件，可得：解之，得 c12 0.80 c1 0.89
x
{ c12 c22 1 0 .62c 1 1 2 0 .72c 9 1 2 c 2 2 0

南京大学结构化学双语课件CH6LEC3

S 0

S 1
1
S

R 0

1 3

R 1

R 3

R 5

1 2
a 0
-a
3
a 0
5
R
4
Frontier Orbitals
Rough evaluation of molecular energies for even alternant
E ER ES 2b

r~s
c0 r c0 s 1 3 1 1 3 )
Molecule benzene naphthalene azulene biphenylene pentalene haptalene
HOMO LUMO 1 -1 0.618 -0.618 0.477 0.445 0.471 0 -0.400 -0.445 0 -0.311
Gap (D/b) REPE 2 0.065 1.22 0.055 0.88 0.89 0.47 0.31 0.023 0.027 -0.022 -0.004
6.5 Chemical Reactions
Topics
1. Frontier orbitals （前线轨道） 2. Odd alternants （基交替烃） 3. Electrophilic aromatic substitution 4. Pericyclic reactions （周环反应）
1. Frontier Orbitals
Examples of Frontier Orbital
Frontier Orbitals
LUMO
HOMO LUMO HOMO
Benzene
Butadiene

《结构化学》课件

《结构化学》ppt课件
contents
目录
• 结构化学简介 • 原子结构与性质 • 分子的电子结构与性质 • 晶体结构与性质 • 结构化学实验结构化学的定义
总结词
结构化学是一门研究物质结构与性质之间关系的科学。
详细描述
结构化学主要研究原子的排列方式、电子分布和分子间的相互作用，以揭示物质的基本性质和行为。
晶体的电导率、热导率等性质取决于其内部结构，不同晶体在这些方面表现出不同的特性。
晶体的力学性质
晶体材料的应用
晶体的硬度、韧性等力学性质与其内部原子排列密切相关，这些性质决定了晶体在不同工程领域的应用价值。
晶体材料广泛应用于电子、光学、激光、半导体等领域，如单晶硅、宝石等。了解晶体的性质是实现这些应用的关键。
分子的选择性
分子的选择性是指分子在化学反应中对反应物的选择性和对产物的选择性。选择性强的分子可以在特定条件下优先与某些反应物发生反应，产生特定的产物。
04
晶体结构与性质
晶体结构的基础知识
晶体定义与分类
晶体是由原子、分子或离子在空间按一定规律重复排列形成的固体物质。根据晶体内部原子、分子或离子的排列方式，晶体可分为七大晶系和14种空间点阵。
电子显微镜技术
• 总结词：分辨率和应用 • 电子显微镜技术是一种利用电子显微镜来观察样品的技术。相比光学显微镜，
电子显微镜具有更高的分辨率和更大的放大倍数，因此可以观察更细微的结构和组分。 • 电子显微镜技术的分辨率一般在0.1~0.2nm左右，远高于光学显微镜的分辨率（约200nm）。因此，电子显微镜可以观察到更小的晶体结构、病毒、蛋白质等细微结构。 • 电子显微镜技术的应用范围很广，例如在生物学领域中，可以用于观察细胞、病毒、蛋白质等生物样品的结构和形态；在环境科学领域中，可以用于观察污染物的分布和形态；在材料科学领域中，可以用于观察金属、陶瓷、高分子等材料的表面和断口形貌等。

结构化学第七章课件

Laue方程的推导
a (cos －cos0 )= h h为整数即在入射角为0 时，在方向产
生衍射。
直线点阵上衍射圆锥的形成
Laue 方程组：对于空间点阵，应同时满足以下三式，
h、k、l为整数(但并不都是互质整数)－－衍射指标。
Laue 方程把衍射方向和晶胞参数联系在一起。
Laue方程组决定了衍射方向的分立性，因为空间点阵的衍射方向是以三个互不平行的直线点阵为轴的的三组圆锥面的共交线，所以只有某些特定方向上才会出现衍射。
h k l=nh* nk* nl* 才能产生反射。如果某一晶面(h*k*l*)产生n级衍射，则可把其看作是晶面(nh*nk*nl*)的一级衍射。晶面(h*k*l*)的面间距为d，则晶面(nh*nk*nl*)的面间距就是d/n，于是Bragg方程可写成：
2 (dh*k*l*)/n sinn = 即：2 dhkl sin =
d hkl
a h2 k2 l2
正交晶系
dh*k*l*
1 ( h* )2 ( k )2 (l )2
abc
六方晶系
dh*k*l*
1
4( h*2
hk 3a2
k
2
)
l 2 c2
Bragg方程表明，晶面指标为(h*k*l*)的晶面只对某些
角的入射线产生反射。可以证明，对于这些晶面，只有衍射方向hkl和晶面指标(h*k*l*)满足：
1. 宏观对称元素和对称操作晶体的理想外形在宏观表现出来的对称性
对称元素旋转轴 (n或n) 反映面 (m) 对称中心 (i)
反轴 ( n )
对称操作
旋转 L() =2/n
反映 M 反演 I
旋转反演L()I

南京大学结构化学双语课件CH6LEC2

2
Probability of finding 1 electron (from MO 2) on atom 1 is calculated by
2 c1 ( 2 ) 2 0.6022 0.725
2
Charge Densities
Since 1 and 2 are the only two MOs occupied by electrons, the probability of finding 1 electron (from all of the MOs) on atom 1 is calculated by
*
*
* * *
*
*
*
*
*
*
*
*
? ?
Properties of alternant Hydrocarbons
Theorem For alternant hydrocarbons, the p energy levels +x and –x occurs in pairs (x). For the paired MOs, the atomic orbital coefficients for labeled atoms (*) are the same, while for unlabeled atoms, the only differences are that they are opposite in sign.
•Molecular Graph 分子图
1. Charge Densities
Butadiene x4=-1.618 x3=-0.618
4 0.3721 0.6022 0.6023 0.3724
3 0.6021 0.3722 0.3723 0.6024

结构化学课件第五章

1.2
内层电子
基组态
成键电子
MO 是由8个 AO 线性组合而成的
与 C 的 2s 匹配的线性组合是：
与 C 的 2px、2py、2pz 匹配的线性组合是：
，
，
1.3
衍射实验
基组态
a1
a1*
t2
t2*
1s
2s
2p
C CH4 4H
1.1
特征标：2，0，0，2 比较特征标表知， A1,B2特征标之和恰是2，0，0，2，即此二维可约表示可约化成A1,B2 两个不可约表示，也即1sa和1sb可组合成分别属A1和B2的基将属同一不可约表示的群轨道组合成分子轨道
非键分子轨道
基组态
非键分子轨道
成键分子轨道
反键分子轨道
成键分子轨道
反键分子轨道
9
杂化轨道沿一个方向更集中地分布，与其他原子成键时，重叠部分增大，因而成键能力增强。 R/a0 碳原子sp3 杂化轨道等值线图（2）杂化轨道成键能力增强。杂化后轨道数目不变，但空间取向改变，以更有利于同外来原子相互作用，因而有利于成键。（1）杂化轨道保持原子轨道的正交归一性。
（3）杂化轨道在空间有特定取向
两个不等性杂化轨道的最大值之间的夹角公式显然，杂化轨道间夹角与杂化轨道的成分相关取a轴作x 轴，因此，
杂化轨道
参加杂化的原子轨道
构型对称性实例
sp sp2 sp3 dsp2 dsp3 dsp3 d2sp3
s , px s , px , py s , px , py , pz dx2-y2 , s , px , py dz2 , s , px , py , pz dx2-y2, s , px , py , pz dz2, dx2-y2, s , px , py , pz

2015结构化学Chap7

晶体宏观特征是由于晶体内原子分子等微粒在空间的周期排列的结果，可抽象成为一个数学上的点阵。
点阵是一组无限的点，连结其中任意两点可得一向量，将各个点按此向量平移能使它复原。平移必须是按向量平行移动；点阵中每个点都具有完全相同的周围环境。
Nankai University
《结构化学》第七章晶体学基础
Nankai University
《结构化学》第七章晶体学基础
判断结构基元的方法
找出所有等同点，指出套数和内容（每套的周期必一样）把点阵点设在其中任一套等同点的位置每个点阵点代表一个结构基元，结构基元内容为各套中的一个原子结构基元的重复周期为一套点的周期
Nankai University
《结构化学》第七章晶体学基础
素单位(素格子)：每个单位摊到一个点阵点的单位叫素单位。
复单位：每个单位摊到一个以上点阵点的单位叫复单位(复格子)。正当单位(正当格子)：
尽量选取具有较规则形状的、面积较小的平行四边形单位叫正当单位。
c方向拉长
a
c a
c
c
b
扭
b
c b a g b
a或b方向拉长
a
压斜
b a
对角方向拉长
a a
a
Nankai University
《结构化学》第七章晶体学基础
格子模型
cP
cI
Nankai University
cF
mP
mC
c
三斜 anorthic (P) (triclinic) a b c, b g 90o
Nankai University
b a g b

《结构化学》PPT课件

(2)反键轨道具有和成键轨道相似的性质，每一轨道也可按Pauli不相容原理、能量最低原理和Hund规则安排电子，只不过能级较相应的成键轨道高，轨道的分布形状不同。
(3)在形成化学键的过程中，反键轨道并不都是处于排斥的状态，有时反键轨道和其他轨道相互重叠，也可以形成化学键，降低体系的能量，促进分子稳定地形成。利用分子轨道理论能成功地解释和预见许多化学键的问题，反键轨道的参与作用常常是其中的关键所在，在后面讨论分子的化学键性质时，将会经常遇到反键轨道的作用问题。
方程
i i
ii
分子体系总能量 E = ∑Ei
2．分子轨道是由分子中原子的原子轨道线性组合(li near combination of atomic orbitals， LCAO)而成。
由n个原子轨道组合可得到n个分子轨道，线性组合系数可用变分法或其它方法确定。由原子轨道形成的分子轨道，能级低于原子轨道的称为成键轨道，能级高于原子轨道的称为反键轨道，能级等于或接近原子轨道的一般为非键轨道。 3．两个原子轨道要有效地组合成分子轨道，必须满足对称性匹配，能级相近和轨道最大重叠三个条件。其中对称性匹配是先决条件，其它影响成键的效率。 4．分子中电子按 Pauli不相容原理、能量最低原理和Hund规则排布在MO上
三键三键
CO、NO的电子组态分别如下： CO [( 1σ)2 ( 2σ)2 ( 3σ)2 (4σ)2 (1π)4 (5σ)2 ] NO [( 1σ)2 ( 2σ)2 ( 3σ)2 (4σ)2 (1π)4 (5σ)2 (2π)1 ]
CO :
CO与N2是等电子体，
一样也是三重键：一个σ键，二个π键，但是与N2分子不同的是有一个π键为配键，这对电子来自氧原子。(如右图所示）CO作为一种配体，能与一些有空轨道的金属原子或离子形成配合物。例如同ⅥB，ⅦB和Ⅷ 族的过渡金属形成羰基配合物：Fe（CO)5、Ni(CO)4 和Cr(CO)6等。

结构化学第7章：晶体结构与性质2 英文课件

Point groups
Point groups are a way of classifying molecules in terms of their internal symmetry. Molecules can have many symmetry operations that result into indistinguishable configurations. Different collections of symmetry operations are organized into groups. These 11 groups were developed by Schoenflies.
2. vertical (v) if it contains the principal axis. Examples: ammonia, with the plane going through one H atom. Ammonia has three v axes.
3. dihedral (d) if it bisects angles formed by C2 axes. Example: staggered ethane. The principal axis is a C3 axis going through the
Linear molecules have a C containing the molecular axis. The principal axis is the axis of rotation of highest order.
6
Reflection and symmetry plane
Reflection in the xz plane transforms x,y,z into x,-y,z.

结构化学第四章课件 (1)

ˆ ˆ C E 2 ˆ ˆ C E 2 ˆ ˆ C E 2 2 ˆv ˆv ' ˆv ˆv ' ˆv ˆv ' ˆv ˆv '
ˆv ˆv ' ˆv ' ˆv ˆ ˆ C E 2 ˆ ˆ C E 2
复习
v’ C2 v 属4阶群
公式图表
参考书目
上午10时23分
上午10时23分
参考书目
17
概况
大纲
复习
公式图表
交叉式乙烷分子中不具有C6和与之垂直的σh，但存在S6。
上午10时23分
参考书目
18
对称元素Sn与In关系
I1 S2 i I 2 S1 I 3 S6 C3 i I 4 S4 I 5 S10 C5 i I 6 S3 C3 S1 I 2 S 2 I1 i S3 I 6 C3 S4 I 4 S5 I10 C5 S6 I 3 C3 i
m
I n iCn
概况
m ˆm ˆm i ˆ I Cn n
ˆ iC ˆ ˆn I n
大纲
化简
复习
公式图表
参考书目
等效
上午10时23分 12
化简
概况
等效
大纲
复习
n为奇，2n个操作，Cn＋i 4倍数，In（独立对称元素，包含Cn/2） n为偶，非4倍数，Cn/2＋ h
公式图表
参考书目
上午10时23分
上午10时23分
概况
大纲
复习
公式图表
参考书目
27
4.3 分子点群
概况
分子点群：分子对称元素的组合（或称对称操作的集合）；分子为有限图形，其质心对所有对称元素必须为不变的, 分子所有对称元素必须至少通过一点，故称点群分子点群的分类：4 类，16 个群

南京大学结构化学双语课件CH3LEC2

Shoulder-to-head overlap, Sij = 0
p p Shoulder-to-head overlap, Sij = 0 d p
Coulomb Integral
ai
H ii 1 2 ˆ d i H i i 2
* * *

l 1
E ci 0
i = 1, 2, …, N
E
ˆ H d
*
d
*

c 1 1
c 2 2 c N
N

N
*
ˆ H c 1 1 c 2 2 c N
*
N
d
c 1 1
c 2 2 c N
For nonzero solutions, it must satisfy
H ir ES ir 0
Secular Equation
Steps of the Linear Variation Method
1. Calculating the matrix elements Hij and Sij 2. Solve the secular equation to find n eigenvalues E1, E2, …, En (Energy Levels) 3. Substitute E in the linear equation set with each Ei , solve it to get {c1i, c2i, …, cni,}, Molecular Orbital
c H
i i 1
n
ir
ESir 0,
(r 1, 2, , n)

结构化学课件.ppt

发展简史：
“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。
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。
结构化学是在原子、分子水平上研究物质分子构型与组成的相互关系，以及结构和各种运动的相互影响的化学分支学科。它是阐述物质的微观结构与其宏观性能的相互关系的基础学科。
结构化学是一门直接应用多种近代实验手段测定分子静态、动态结构和静态、动态性能的实验科学。它要从各种已知化学物质的分子构型和运动特征中，归纳出物质结构的规律性；还要从理论上说明为什么原子会结合成为分子，为什么原子按一定的量的关系结合成为数目众多的、形形色色的分子，以及在分子中原子相互结合的各种作用力方式，和分子中原子相对位置的立体化学特征；结构化学还要说明某种元素的原子或某种基团在不同的微观化学环境中的价态、电子组态、配位特点等结构特征。
当对很多个别具体对象进行测量后，再总结成规律。当然这些测试方法的原理，也是以量子理论为基础的。其中有一种称做原子参数图示方法或键参数函数方法，可以总结出对冶金、化工等科学技术上有实际意义的规律。这些规律对于发展化学健理论也有其价值。
两条途径中，前者主要是量子化学的主要内容，后者主要是物理测试方法等的内容。当然这两部分内容彼此间还是有密切联系的。前者的基本理论都是来源于实践，在由实践总结成基本理论时，归纳法也起了很重要的作用。后者又依靠前者作为理论基础，在由基本理论指导新实验技术的建立和发展时，演绎法也有重要的作用。