复旦大学物理化学教学大纲

教学目的与要求：

课程性质：

物理化学A是化学类（包括：化学、应用化学、高分子材料、化学工程和材料化学）本科学生的一门基础课程，学生在预修高等数学、普通物理学和普通化学A课程后修读本课程。基本内容：

物理化学是研究物质的结构、性质及其变化的普遍规律的一门学科。内容包括物质结构，化学热力学，统计热力学和化学动力学。

基本要求：

通过本课程的学习，要求学生系统地掌握物理化学的基本原理和方法，加深对其它化学课程内容的理解，并初步具有应用物理化学的基本原理分析和解决一些实际问题的能力。

教学内容及学时分配：

绪论（2学时）

了解：物理化学的内容、特点及本课程的学习方法。

讲课要点：

0-1物理化学的内容

0-2物理化学的学习方法

（上）

第一章量子化学基础（12学时）

了解：黑体辐射，光电效应，氢原子光谱的基本现象；用量子力学求解上述体系的基本数学过程。

理解：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;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，简谐振子，刚性转子所得的基本结论（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，特别是关于厄米算符的定义和性质；本征函数，本征值和本征态的概念；量子力学的基本假设。

讲课要点：

1-1波粒二象性

1-2量子力学

1-3简单应用

第二章原子结构和原子光谱（10学时）

了解：自洽场方法的基本思想；Zeemann效应。

理解：氢原子的Schrodinger方程的求解过程；中心立场近似和屏蔽模型的物理意义；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；定态微扰法和变分法的基本思想及其对氦原子的处理过程；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，能量状态和Virial 定理）；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；用Slater屏蔽常数估算原子轨道能量的方法，；正确书写原子光谱项的方法。

讲课要点：

2-1氢原子的薛定谔方程及其解

2-2氢原子的薛定谔方程解的讨论

2-3近似方法和氦原子

2-4电子自旋和保里原理

2-5多电子原子结构

2-6原子的状态和原子光谱项

2-7原子光谱

第三章共价键理论和双原子分子结构（8学时）

理解：Born桹ppnheimer近似的物理意义；理解价键理论处理双原子分子结构的一般过程，表示方法；组态和分子角动量耦合的物理意义，分子轨道理论和价键理论的差异。

掌握：线形变分法对双原子分子的应用；价键理论处理H+2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，共价键本质）；价键理论的基本要点；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；正确书写分子光谱项的方法。

讲课要点：

3-1氢分子离子的线性变分法处理

3-2分子轨道理论

3-3双原子分子结构

3-4双原子分子光谱项

3-5H2分子结构和价键理论

第四章分子对称性和群论初步（10学时）

理解：对称操作的组合规则和对易规则，熟悉群的基本概念和子群，共扼类，同态，同构的概念；分子对称性和分子物理性质之间的关系（偶极距，旋光性）；广义正交定理及其推论的物理含义；波函数作为不可约表示的基和群的直积表示的内容。

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；对称操作矩阵表示的意义和方法，熟悉基，特征标，等价表示，直和，可约表示和不可约表示的概念；特征标表的使用方法；熟悉运用投影算符法求解对称性匹配函数的方法。讲课要点：

4-1对称操作及其组合规律

4-2群的知识和分子点群

4-3群的表示和特征标

4-4群表示理论的应用

第五章多原子分子结构（14学时）

了解：分子轨道图形理论的基本思想；原子簇化合物的基本特征和结构规则；中央金属离子和配体对分裂能的影响；常用的量子化学计算方法。

理解：离域轨道和定域轨道的概念，相互关系及其求解方法；缺电子分子的结构特征和多中心键的基本内容；配位化合物的结构特征和Jahn-Teller效应；配位化合物分子轨道理论的基本内容（s 和p 轨道及其电子占据情况）和s -p 配键的成键过程及有关配位化合物的基本特征；价电子对互斥理论的基本内容和用途。

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；晶体场理论的基本思想和晶体场中d轨道分裂的判别方法；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。

讲课要点：

5-1饱和多原子分子结构

5-2共扼分子结构

5-3缺电子分子和原子簇的结构

5-4配位化合物结构

5-5分子性质的计算

第六章晶体结构（16学时）

了解：晶体的缺陷；空间群的基本概念；合金的结构；C60的结构特征。

理解：金属能带理论的基本内容及其对金属性质的解释；离子半径的计算方法（哥希密特方法和泡林方法）；离子的极化现象及其对离子化合物性质的影响；泡林规则的基本涵义及其在解释复杂硅酸盐化合物结构中的应用；共价半径的概念；分子间作用力的本质和范德华尔半径的物理意义；分子型晶体的结构特征；氢键的本质和氢键型晶体──冰的结构特征。掌握：点阵，点阵单位，晶胞，晶面等基本概念；布拉维规则和晶面的表示方法；晶体的宏观对称元素和微观对称元素及取对称操作的内容；晶体的对称性定理和晶体的划分情况（国际符号，七个晶系，十四种空间点阵形式，32点群及其相互关系）；等径圆球密堆积原理及其在金属晶体中的应用（A1，A3型）；晶体金属键的本质和金属半径的概念；常见的离子晶体类型（NaCl，CsCl，立方ZnS，六方ZnS，CaF2，TiO2）；离子晶体点阵能的理论计算方法；离子的堆积规则；典型共价化合物──金刚石的结构；混合型化合物──石墨的结构。

讲课要点：

6-1晶体结构的周期性和点阵理论

6-2晶体结构的对称性及其分类

6-3金属键和金属晶体结构

6-4离子键和离子晶体结构

6-5共价键晶体结构和混合键型晶体结构

6-6分子间作用力，氢键和对应的晶体结构

（中）

第一章热力学第一定律和热化学（12学时）