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《结构化学》课程考试大纲
2012-03-16 12:33  

课程编号:0711319

课程性质专业基础课

适用专业化学

开设学期第五学期

考试对象:相关专业全部学生

一、课程考核目的

促进学生复习、巩固所学的知识。检验学生掌握结构化学基本理论与基础知识的情况。了解学生用量子力学解释简单的微观体系,如单电子体系,共轭体系等的能力;理解物质性质与其微观结构的关系的能力。检验学生分析解决一般实际问题和进一步自学结构化学书刊的能力。

二、课程考试方式及时间

本课程的考试均以闭卷考的形式进行,期终的考核成绩以期末成绩为主(70%),平时和作业情况也作期终考核成绩的一部分(30%),考核成绩为百分制。本课程不仅为后续课的学习打基础,而且对学生毕业后的工作,以及进一步学习将产生一定的影响。

考试时间一般规定为120分钟

 

三、教学时数

本课程总学时为4816周,周课时3)。

四、教材与主要参考书

教材:结构化学(第一版),东北师范大学 等编,(高等教育出版社)

参考书目

1、结构化学基础(第四版) 周公度 段连运 (北京大学出版社)

2、物理化学(第一版) 邓景发 范康年 (高等教育出版社)

3、物质结构(第二版) 潘道皑等 (高等教育出版社)

五、考核知识点与考核目标

本考试大纲根据《结构化学》课程标准的教学要求,按照化学学科的理论知识体系,提出考核的内容和考核要求。考核要求分为三个层次:了解、理解和掌握。

 

第一章  量子力学基础

考核内容:

1、旧量子论的历史背景:Plank“能量子”的意义;Einstein 光量子论;氢原子光谱;

2Bohr 理论概述|:氢原子线状光谱的解释;Bohr原子结构理论基本要点;

3、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;

4、波函数及物质波的几率解释;

5、薛定谔方程在直角坐标系中的形式及各项的物理意义;

6、物理量的算符表示;

7、量子力学原理在简单体系中的应用示例——维势箱粒子运动。

考核要求

1. 掌握Plank能量子的意义;理解Einstein 光量子论;

2.了解氢原子线状光谱的解释;Bohr原子结构理论基本要点;

3. 掌握德布罗意波的关系式;理解不确定关系△x, P所代表的意义;了解二象性的实验验证——晶体的电子衍射;

4 理解波函数的正交归一性;掌握波函数合格条件(连续 单值 有效);

5.理解薛定谔方程所代表的物理意义;

6. 理解算符的概念;掌握厄米算符的性质;了解算符与物理量之间的关系及常见物理量的算符形式;

7. 掌握维势箱粒子运动求解方程的过程和方法;了解对求解结果物理意义的分析和说明,粒子运动的量子化特征(量子数和量子状态) ,量子效应(零点能和离域效应),波函数节点和能级的关系。

第二章原子结构与原子光谱

考核内容:

1单电子原子——氢原子(类氢离子)的结构;

2、定态薛定谔方程在极坐标中的形式;

3、能级表达式及几个量子数值之间的关系;

4、按lm值分类的波函数表示法;

5、波函数及电子云的图形表示及其物理意义;

6、轨道角度分布图的作法;

7、多电子体系波函数的Pauli原理以及反对称波函数的行列式;

8、双电子体系的波函数的单态和三重态,自旋相关效应及交换能的概念;

9Hund规则的说明;

10、多电子原子的组态和电子填充原则;

11、根据电子壳层结构解释元素化学性质的周期性变化,及一些元素的性质;

12、原子的整体状态和光谱项;

13、原子光谱的多重结构——光谱项的意义;

14、等价电子组态光谱项的推求。

考核要求

1. 理解定核近似模型的提出假设;

   2.了解求解偏微分方程的一般求解过程;

   3、了解其解的实函数形和复函数形之间的联系和区别;

   4、掌握波函数及电子云的图形表示及其物理意义;

   5、理解量子数n lm的意义和作用;了解通过波函数求能量,角动量平方,角动量Z分量及磁矩的值;

   6、掌握Pauli原理;

7、掌握Hund规则;

8、了解通过电子壳层结构解释元素化学性质的周期性变化,及一些元素的性质;

9、掌握光谱项、光谱支项、基谱项的求解;了解非等价电子组态光谱项和等价电子组态光谱项的推求。

 

第三章 分子的对称性与点群

考核内容:

1、对称操作和对称元素的概念及其相互关系;

2、分子点群的的分类;

3、典型分子的点群结构;

4、分子点群的乘法表;

5、群的表示;

6、群的性质;

7、点群的性质;

8、点群的特征标表;

9、点群的特征标表的应用;

10、点群与分子的旋光性的关系;

11、点群与分子的偶极矩的关系;

12、分子对称性判断分子偶极矩及旋光性的方法。

考核要求

1、掌握对称操作和对称元素的概念;理解其相互关系;掌握分子对称操作的分类;

2、掌握分子点群的的分类;掌握典型分子的点群结构;

3、理解分子点群的乘法表;

4、掌握群的表示;理解群的性质。

5、掌握点群的性质;理解点群的特征标表;了解点群的特征标表的简单应用;

6、理解点群与分子的旋光性的关系和点群与分子的偶极矩的关系;掌握利用分子对称性判断分子偶极矩及旋光性的方法。

第四章  双原子分子的结构和性质

考核内容:

1、线性变分法及其对H2+的处理步骤;

2、对H2+处理结果的能级公式及SabHaaHab特有函数形式及其物理意义;

3、依靠能量和波函数讲述共价键本质;

4、简单分子轨道理论;

5LCAOMO成键三原则;

6、双原子分子的轨道类型,图形,符号表示和能级顺序;

7. 分子光谱: 分子光谱的产生与分类、双原子分子的转动光谱(刚性转子模型和非刚性转子模型)、双原子分子的振动光谱(谐振子模型和非谐振子模型)双原子分子振—转光谱、多原子分子的振动

8. 分子的磁性和磁共振谱 、分子的磁性、核磁共振谱(NMR)、电子自旋共振谱(ESR)

9. 光电子能谱(PES)X光电子能谱(XPS)、紫外光电子能谱(UPS)

考核要求

1、理解线性变分法;了解其对H2+的处理步骤;

2、掌握SabHaaHab特有函数形式及其物理意义;理解双原子分子中电子运动状态。

3、理解共价键本质;

4、理解分子轨道理论;

5、掌握LCAOMO成键三原则;

6、掌握简单的双原子分子的电子组态;了解分子轨道与化学键联系和区别;

7、理解价键理论;掌握价键理论对简单分子构型的讨论;理解价键理论与分子轨道理论的比较。

8. 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)

9. 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。简单的图谱分析。

 

第五章 多原子分子的结构和性质

考核内容:

 

1、杂化轨道理论和离域分子轨道理论
2
HMO
3
、分子轨道对称性和反应机理
4
、共价键的键长和键能
5
、分子间作用力和分子形状

考核要求

1、理解杂化轨道理论;掌握杂化轨道概念;

2、理解等性杂化与非等性杂化;了解sp,dsp杂化;

3、了解多原子分子非定域分子轨道的离域化;

4、理解杂化轨道理论与分子轨道理论的区别与联系;

5、掌握HMO方法;

6、理解分子的结构与性质的关系。

 

第六章  配位化合物的结构和性质

考核内容:

1、晶体场理论和配位场理论;

    2、过渡金属化合物的分类;

    3、配位化合物的结构及在水中的颜色的不同的解释;

    4、应用晶体场理论对过渡金属化合物进行解释;

    5、稳定化能的求解;

    6、配位化合物的结构发生的畸变的不同;

    7、高自旋和低自旋化合物的区别与联系;

    8、不同配位化合物的结构与性质;

  9、分子轨道理论在配合物中的应用;

  10、过渡金属化合物的结构与其他化合物的区别

11、物质的磁性和磁共振

考核要求

1、理解晶体场理论和配位场理论;了解配位化合物的结构;掌握其对在水中的颜色的不同的解释;了解晶体场理论对过渡金属化合物进行解释;

    2、掌握稳定化能的求解;

    3、掌握配位化合物的结构发生的畸变的不同;

    4、掌握高自旋和低自旋化合物的区别与联系;

    5、理解分子轨道理论在配合物中的应用;

6、了解过渡金属化合物的结构与其他化合物的区别。

7、了解物质磁性的原因,掌握判断和测量磁性的方法。

第七章  晶体结构的点阵理论

考核内容:

1、点阵和点阵结构;

2、点阵和平移对称的概念,晶体的点阵结构、结构基元;

3、空间点阵的划分、空间格子、点阵单位,正当点阵单位,14种空间点阵型式及基特点,晶面指标;

4、晶体结构的描述,晶胞,晶胞参数,原子分数座标;

5、晶体的宏观对称性;

6、晶体的对称操作,对称元素及符号,七个晶系及各晶系的特征对称元素;

732个晶体点群;

8、晶体的微观对称性;

9、螺旋轴,滑移面及符号;

考核要求

1、掌握点阵和点阵结构;理解点阵和平移对称的概念。

2、掌握晶体的点阵结构、结构基元;

3、理解空间点阵的划分、空间格子、点阵单位,正当点阵单位,14种空间点阵型式及基特点;掌握晶面指标表示;

4、理解晶体结构的描述;

5、了解晶体的对称操作,对称元素及符号,七个晶系及各晶系的特征对称元素;了解32个晶体点群;

6、理解晶体的微观对称性;

7、了解螺旋轴,滑移面及符号;

第八章 晶体的结构与晶体材料

考核内容:

1、金属晶体;金属键的本质(自由电子模型和能带理论);

2、典型密堆积A1A2A3的几何特点;

3、合金的结构和性质

4、各类晶体的典型结构;

5、离子晶体;离子键的本质,晶格能的计算;

6、几种典型结构的几何特点(负离子堆积方式点阵型式、正离子占空隙种类,配位数比,分数坐标):NaCl,CsCl,ZnS(立方).ZnS(六方)CaF2

考核要求

1、理解金属键的本质;了解自由电子模型和能带理论;

2、掌握典型密堆积A1A2A3的几何特点及其空间占用率;

3、了解合金的结构和性质。

4、理解离子键的本质;了解晶格能的计算;

5、了解几种典型结构的几何特点(负离子堆积方式点阵型式、正离子占空隙种类,配位数比,分数坐标):NaCl,CsCl,ZnS(立方).ZnS(六方)CaF2

6、了解混合键型晶体:石墨.CuCl2CdI2等;

第九章晶体的结构与晶体材料

考核内容:

1导电高分子材料

2磁性材料

3非线性光学材料

4纳米材料

5超导材料

考核要求

掌握导电高分子材料、磁性材料、非线性光学材料、纳米材料、超导材料的概念和用途.

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