《结构化学基础》课程PPT教学课件（第三版）第一章 量子力学基础（授课老师：艾洪奇、齐中囡）

结构化学基础 (第三版) 周公度段连运编著 授课老师:艾洪奇齐中囡 2021-1-21

2021-1-21 1 结构化学基础 （第三版） 周公度 段连运 编著 授课老师：艾洪奇 齐中囡

三个问题 关于考试: 考试成绩的组成:期末成绩80%+平时成 绩20%左右(出勤十作业十平时小测验)。 2.往届的考试情况 ■关于学习重点: 三部分:课堂例题。作业,小测验 2021-1-21

2021-1-21 2 三个问题 n 关于考试： 1. 考试成绩的组成：期末成绩80%＋平时成 绩20％左右（出勤＋作业＋平时小测验）。 2. 往届的考试情况 n 关于学习重点： 三部分：课堂例题，作业，小测验

两点希望(要求) 1.严格要求自己,打好基础,从第一堂课开 始 2.按时上课,掌握重点,独立完成每一次的 作业,做一个合格的大学生 2021-1-21

2021-1-21 3 n 两点希望(要求) 1. 严格要求自己，打好基础，从第一堂课开 始。 2. 按时上课，掌握重点，独立完成每一次的 作业，做一个合格的大学生

绪论 现代化学的发展趋势及其特点 结构化学的研究内容、研究方法及发展简史 注意事项 2021-1-21

2021-1-21 4 绪 论 Ø现代化学的发展趋势及其特点 Ø结构化学的研究内容、研究方法及发展简史 Ø注意事项

现代化学的发展趋势及其特 化学研化学事实 化学理论 化学事实:人们熟知的各种现象的研究 化学理论:各种现象是否有规律,即需要研究现象的本质 1986年 Nobel化学奖获得者李远哲教授:“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 新排列和组合。” 量子力学运用于解释H2的形成 量子化学的诞生 2021-1-21

2021-1-21 5 一. 现代化学的发展趋势及其特点 化学研究 化学事实 化学理论 化学事实：人们熟知的各种现象的研究 化学理论：各种现象是否有规律，即需要研究现象的本质 1986年Nobel化学奖获得者李远哲教授： “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 新排列和组合。 ” 量子力学运用于解释H2的形成 量子化学的诞生

化学理论宏观力学统计热力学)}完整体系构 微观(结构化学、量子化学) 1.化学的发展趋势是合成化学、结构化学和量子化学的紧密结 合并相互促进(多学科多层面的研究) 2五个特点(发展趋势决定了以下的特点) ①宏观到微观 二十世纪以来,化学从研究宏观领域,进入微观领域的研究。 从研究物质的光、电、热、磁的宏观性质到微观粒子的内部结构 及运动状态,建立起了量子化学、核化学等新学科。 ②定性到定量 2021-1-21 6

2021-1-21 6 化学理论 宏观(热力学、统计热力学) 微观(结构化学、量子化学) 完整体系构成 1. 化学的发展趋势是合成化学、结构化学和量子化学的紧密结 合并相互促进（多学科多层面的研究） 2.五个特点（发展趋势决定了以下的特点） ① 宏观到微观 二十世纪以来，化学从研究宏观领域，进入微观领域的研究。 从研究物质的光、电、热、磁的宏观性质到微观粒子的内部结构 及运动状态，建立起了量子化学、核化学等新学科。 ② 定性到定量

定量研究是必然趋势,这需要借助精密的测试工具。为深人 究原子、分子和晶体的结构和性质间的关系,结构化学在计算机 和四圆衍射仪等现代仪器的推动下,可提供丰富可靠的定量结构 数据,对复杂的生物大分子结构也有解决办法。 精密晶体结晶学可以精密地测定分子中电子云分布和化学 成键状况。 ③静态到动态 静态结构:当物质的内部结构处于稳定状态,它将不随时间而 变化,称为静态结构。 种静态 另一种静态 化学反应过程中产生的过渡态、激发态、中间产物为动态结构。 过渡态:通常指结构的中间态。 激发态:指电子的运动状态。 中间产物:上述二者都叫中间产物都是瞬间不稳定的

2021-1-21 7 定量研究是必然趋势，这需要借助精密的测试工具。为深入研 究原子、分子和晶体的结构和性质间的关系，结构化学在计算机 和四圆衍射仪等现代仪器的推动下，可提供丰富可靠的定量结构 数据，对复杂的生物大分子结构也有解决办法。 精密晶体结晶学可以精密地测定分子中电子云分布和化学 成键状况。 ③静态到动态 静态结构：当物质的内部结构处于稳定状态，它将不随时间而 变化，称为静态结构。 一种静态 另一种静态 化学反应过程中产生的过渡态、激发态、中间产物为动态结构。 过渡态：通常指结构的中间态。 激发态：指电子的运动状态。 中间产物：上述二者都叫中间产物,都是瞬间不稳定的

④体相到表相:表面化学 以合成氨在催化剂上反应为例:Fe催化剂+A|203k2Ca0Mg0 ⑤纯化学学科到边缘学科 生物化学、半导体化学、环境化学、超导材料、稀土材料、 原子核物理、物理化学、化学物理等。 彐结构化学的研究内容、研究方法及发展简史 1.研究内容 主要研究原子、分子和晶体的微观结构及结构与性能间的关系。 几何结构 微观结构 电子结构 2021-1-21 8

2021-1-21 8 ④体相到表相：表面化学 以合成氨在催化剂上反应为例：Fe催化剂+Al2O3 k2O CaO MgO ⑤纯化学学科到边缘学科 生物化学、半导体化学、环境化学、超导材料、稀土材料、 原子核物理、物理化学、化学物理等。 二. 结构化学的研究内容、研究方法及发展简史 1.研究内容 主要研究原子、分子和晶体的微观结构及结构与性能间的关系。 微观结构 几何结构 电子结构

几何结构:是指构成原子、分子及晶体的更基本微粒的空间几 何构型,尤其是对称性问题。 如:Sl CHa Td BF3 D3h 电子结构:是指电子的运动状态和能级(组态)。 研究内容决定了学习结构化学的目的 学会用微观结构的观点和思维方法来分析和解决化学中遇到的 实际问题。 2021-1-21

2021-1-21 9 如： SF6 Oh CH4 Td BF3 D3h 电子结构：是指电子的运动状态和能级（组态）。 研究内容决定了学习结构化学的目的 学会用微观结构的观点和思维方法来分析和解决化学中遇到的 实际问题。 几何结构：是指构成原子、分子及晶体的更基本微粒的空间几 何构型，尤其是对称性问题

2.研究方法 ①归纳法(个别到一般) 利用现代的物理测试手段,如衍射法、光谱法及核磁 共振法等对物质的光、电、磁、热等性质的测定,或用计 算机模拟的方法,了解物质内部原子的排布及电子运动状 态等,然后再把这些数据总结成规律。 ②演绎法(一般到个别) 即从微观物体普遍遵循的量子力学规律(物理工具)出发 研究原子中电子的结构及电子与核的相互作用。 2021-1-21

2021-1-21 10 2. 研究方法 ①归纳法（个别到一般） 利用现代的物理测试手段，如衍射法、光谱法及核磁 共振法等对物质的光、电、磁、热等性质的测定，或用计 算机模拟的方法，了解物质内部原子的排布及电子运动状 态等，然后再把这些数据总结成规律。 ②演绎法（一般到个别） 即从微观物体普遍遵循的量子力学规律（物理工具）出发， 研究原子中电子的结构及电子与核的相互作用