結(jié)構(gòu)化學復習提綱

1、結(jié)構(gòu)化學復習提綱第一章 量子力學基礎(chǔ)了解量子力學的產(chǎn)生背景¾黑體輻射、光電效應、玻爾氫原子理論與德布羅意物質(zhì)波假設(shè)以及海森堡測不準原理，掌握微觀粒子的運動規(guī)律、量子力學的基本假設(shè)與一維勢阱中粒子的Schrödinger方程及其解。重點：微觀粒子的運動特征和量子力學的基本假設(shè)。 一維勢阱中粒子的Schrödinger方程及其解。1. 微觀粒子的運動特征a. 波粒二象性：能量動量與物質(zhì)波波長頻率的關(guān)系 e = hn p = h/lb. 物質(zhì)波的幾率解釋： 空間任何一點物質(zhì)波的強度(即振幅絕對值的平方)正比于粒子在該點出現(xiàn)的幾率c. 量子化（quantization）：

2、微觀粒子的某些物理量不能任意連續(xù)取值, 只能取分離值。如能量,角動量等。d. 定態(tài)：微觀粒子有確定能量的狀態(tài)玻爾頻率規(guī)則：微觀粒子在兩個定態(tài)之間躍遷時，吸收或發(fā)射光子的頻率正比于兩個定態(tài)之間的能量差。即e. 測不準原理: 不可能同時精確地測定一個粒子的坐標和動量(速度)坐標測定越精確(Dx =0)，動量測定就越不精確(Dpx = ¥)，反之動量測定越精確(Dpx =0)，坐標測定就越不精確 (Dx = ¥)f. 微觀粒子與宏觀物體的區(qū)別: (1). 宏觀物體的物理量連續(xù)取值；微觀粒子的物理可觀測量如能量等取分離值，是量子化的。(2). 微觀粒子具有波粒二象性，宏觀物體的波性

3、可忽略。(3). 微觀粒子適用測不準原理，宏觀物體不必。(4). 宏觀物體的坐標和動量可以同時精確測量，因此有確定的運動軌跡，其運動狀態(tài)用坐標與動量描述；微觀粒子的坐標和動量不能同時精確地測量，其運動沒有確定的軌跡，運動狀態(tài)用波函數(shù)描述。(5). 宏觀物體遵循經(jīng)典力學；微觀粒子遵循量子力學。(6). 宏觀物體可以區(qū)分；等同的微觀粒子不可區(qū)分。2. 微觀粒子運動狀態(tài)的描述a. 品優(yōu)波函數(shù)的三個要求: 單值 連續(xù) 平方可積 波函數(shù)exp(imq) m的取值？b. 將波函數(shù)歸一化 q = 02pc. 波函數(shù)的物理意義 y|(x, y, z, t)|2dxdydz表示在t時刻在空間小體積元(xx+dx

4、, yy+dy, zz+dz)中找到粒子的幾率d. 波函數(shù)的單位* 3. 物理量與厄米算符每個物理可觀測量都可以用一個厄米算符表示a. 線性算符與厄米算符b. 證明id/dx是厄米算符*c. 寫出坐標，動量，能量，動能，勢能與角動量的算符d. 寫出一個N電子原子，或N電子M核的分子的哈密頓算符如寫出H2電子體系的哈密頓算符(在國際單位或原子單位下)。e. 什么是算符的本證函數(shù)與本征值f. 厄米算符的本征函數(shù)與本征值的特點, 能證明這些特點*g. 物理量的厄米算符的本征值與測量的關(guān)系*i. 一維或三維自由粒子的波函數(shù)，證明其是動量與能量的本證函數(shù)*4. 平均值a. 量子力學計算平均值的公式b.

5、處于本征態(tài)時，物理量的平均值：等于對應的本征值c. 處于非本征態(tài)時物理量的本征值的計算5. 薛定諤方程a. 寫出含時薛定諤方程，對于單粒子或多粒子b. 對能量守恒體系，寫出定態(tài)薛定諤方程，定態(tài)的意義6. 一維與三維無限深勢井a(chǎn). 寫出能量本征值與定態(tài)波函數(shù)，注意量子數(shù)的范圍b. 證明定態(tài)波函數(shù)是正交歸一的c. 波函數(shù)的節(jié)點: 對一維勢井中的粒子，第n個能級yn有n-1個節(jié)點d. 零點能：基態(tài)的能量e. 計算坐標，動量，能量在定態(tài)的平均值f. 在給定的非定態(tài)時，計算能量測量結(jié)果的幾率與能量平均值*g. 二維與三維的能級簡并情況h. 用一維勢井處理一維p共軛體系: 例題, 1.3.2 第二章 原子

6、結(jié)構(gòu)了解單電子原子的Schrödinger方程及其求解過程，掌握量子數(shù)的物理意義、類氫原子的能級與定態(tài)波函數(shù)的特征，了解多電子原子Schrödinger方程的近似求解方法¾平均場近似與獨立粒子模型和中心力場近似，了解角動量的偶合與原子光譜項的推引。重點：單電子原子的Schrödinger方程的求解，量子數(shù)的物理意義，類氫原子的能級與定態(tài)波函數(shù) 1. 氫原子與類氫粒子a. 寫出哈密頓與定態(tài)薛定諤方程b. 寫出能級公式，能級簡并情況c. 定態(tài)波函數(shù)的三個量子數(shù)及其物理意義，它們分別是哪些物理量的本征值相關(guān)的量子數(shù)，指出其取值范圍。對于給定的定態(tài)波函數(shù)即類氫原

7、子軌道，能給出電子的這些物理量的值。例子：習題2.9 d. 類氫原子軌道：常見的1s, 2s, 2p, 3s, 3p,3d軌道的形狀，各種節(jié)面的數(shù)目與位置，徑向分布函數(shù)與徑向分布圖原子軌道ynlm的節(jié)面： nl1個球形節(jié)面； l個非球形節(jié)面(如平面或錐面等)。共n1節(jié)面。2. 角動量與電子自旋a. 單粒子軌道角動量：本征函數(shù)，本征值b. 電子自旋角動量：電子自旋量子數(shù)，c. 電子自旋波函數(shù)，原子軌道與自旋軌道d. 兩電子體系的自旋波函數(shù)會寫出兩個電子的反對稱與對稱自旋波函數(shù)e. 自旋統(tǒng)計定理：等同玻色子體系域等同費米子體系的波函數(shù)f. 單電子的總角動量：由l與s求出j g. 多電子體系的總軌道

8、角動量，總自旋角動量與總角動量對兩電子體系：由l1與l2求出L, 由s1與s2求出S, 由L與S求出J。3. 光譜項的推求a. 什么是電子組態(tài)，光譜項與光譜支項，會計算它們中包含的簡并量子態(tài)的數(shù)目b. 對于給定的電子組態(tài)，會推求其光譜項與光譜支項，并給出其能級順序，重點是不等價電子組態(tài)如 2p13p1組態(tài)等c. 對于給定原子的電子組態(tài)，能直接用洪特規(guī)則求出其基態(tài)光譜項與光譜支項如 2p13p1, 2p2組態(tài)4. 多電子原子與元素周期性質(zhì)a. 會寫多電子體系的行列式波函數(shù)，如對He與Li基態(tài)，會寫出其行列式波函數(shù)b. 多電子原子的原子軌道能與單電子原子的區(qū)別c. 電離能，與周期表中電離能的變化規(guī)

9、律d. 了解電負性的定義及其特征e. 相對論效應及其對元素周期性的影響第三章 共價鍵和雙原子分子的結(jié)構(gòu)化學了解玻恩-奧本海默近似、變分原理與線性變分法，了解價鍵理論和掌握分子軌道理論對H2+和H2的處理以及共價鍵的本質(zhì)，掌握分子軌道理論方法、原子軌道線性組合分子軌道方法以及分子軌道理論對第一第二周期元素的同核與異核雙原子分子電子結(jié)構(gòu)的處理，了解分子光譜。重點：分子軌道理論及其對雙原子分子電子結(jié)構(gòu)的處理, 分子光譜。1. 氫分子離子與氫分子的分子軌道處理a. 會寫電子的哈密頓算符與定態(tài)薛定諤方程b. 用兩個H原子的原子軌道1s, 2s, 2p組合形成的分子軌道：能級順序與軌道符號，以及軌道符號的

10、含義c. H2+, H2-, H2, He2+的基態(tài)電子組態(tài)，鍵級d. 共價鍵的本質(zhì)2. 分子軌道理論a. 什么是分子軌道: 分子中單電子波函數(shù)b. 理解原子軌道線性組合分子軌道，掌握s, p軌道線性組合形成的分子軌道c. 什么是成鍵軌道，反鍵軌道，與非鍵軌道，掌握其特征與區(qū)別d. 能畫出兩個原子軌道線性組合分子軌道的圖形e. 原子軌道線性組合形成分子軌道的三個條件：(1). 對稱性匹配(2). 能量接近 (3). 最大重疊3. 雙原子分子的分子軌道理論a. 第二周期元素的同核雙原子分子的分子軌道能級順序Li, Be,O,F：(sg2s)(su2s*)(sg2pz)(pu2p)(pg2p*)(

11、su2pz*)N,C,B：(1sg)(1su)(1pu)(2sg)(1pg)(2su)b. 第二周期元素的同核雙原子分子的基態(tài)電子組態(tài)，鍵級，鍵長與鍵能順序, 磁性例子：習題3.2, 3.4c. 第二周期元素的異核雙原子分子的基態(tài)電子組態(tài)d. HF的分子軌道處理，分子軌道能級順序與基態(tài)電子組態(tài)4. 雙原子分子的光譜項*會推求雙原子分子的光譜項，特別是書上表中的分子的基態(tài)光譜項5. 分子光譜a. 振動-轉(zhuǎn)動光譜的選律同核雙原子分子偶極矩為0，沒有純轉(zhuǎn)動光譜；異核雙原子分子偶極矩非0，有純轉(zhuǎn)動光譜。同核雙原子分子偶極矩保持為0，沒有振動-轉(zhuǎn)動光譜；異核雙原子分子偶極矩非0且被振動改變，有振動-純轉(zhuǎn)

12、動光譜。雙原子分子沒有純振動光譜,因為DJ¹0。b. 多原子(線性與非線性)分子的平動，轉(zhuǎn)動與振動自由度c. 多原子分子的正則振動模式 例子 H2O, CO2等，習題3.25, 3.26。d. 異核雙原子分子的純轉(zhuǎn)動光譜e. 異核雙原子分子的振-轉(zhuǎn)光譜第四章 分子的對稱性初步了解分子對稱性知識和群的基本概念，掌握幾種典型對稱元素的組合，能準確判定一般分子所屬的點群和全部對稱元素，并籍此判斷分子的性質(zhì)。重點: 對稱操作與對稱元素的組合，分子點群，偶極矩, 分子點群的判斷。1. 對稱元素與對稱操作a. 掌握分子的所有對稱元素與對稱操作b. 掌握對稱元素的組合與對稱操作的乘積2. 對稱操作

13、群，分子的點群a. 掌握群的定義b. 能寫出一個分子的所有對稱元素與對稱操作c. 能證明一個分子的所有對稱操作構(gòu)成群，并能做出群的乘法表*d. 掌握所介紹的所有分子點群：包括點群符號，點群的對稱元素，點群的對稱操作e. 給定一個分子，能判斷其所屬的點群3. 對稱性的應用a. 掌握用對稱性判斷分子偶極矩的判據(jù)，對給定的分子能判斷其是否有偶極矩，能根據(jù)偶極矩獲取分子結(jié)構(gòu)的信息b. 理解鍵矩的意義及其與分子偶極矩的關(guān)系*c. 掌握用對稱性判斷分子的旋光性的判據(jù)及其應用第五章 多原子分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)掌握價電子對互斥理論和雜化軌道理論，了解多原子分子的分子軌道理論方法，掌握用p電子近似與休克爾近似處理p

14、共軛體系的分子軌道方法，能應用HMO方法處理簡單的p共軛分子, 了解前線軌道理論。1. 價層電子互斥理論a. 掌握該理論的全部b. 能夠用該理論預測分子的幾何構(gòu)型2. 雜化軌道理論a. 什么是雜化與雜化軌道b. 原子形成分子時原子軌道為什么要雜化？c. 雜化的規(guī)律d. 什么是等性雜化與不等性雜化e. 雜化軌道的正交歸一g. sp, sp2, sp3等性雜化：雜化軌道的表達式h. 雜化軌道的方向：會計算雜化軌道最大值方向之間的夾角*f. 掌握常見的雜化類型：特別是雜化軌道的空間構(gòu)型及其點群，見表i. 對給定分子，能利用價層電子互斥理論判斷其幾何構(gòu)型，并指出其中原子的雜化類型3. 休克爾分子軌道理

15、論a. 掌握該理論的全部內(nèi)容：包括理解什么是p電子近似，什么是休克爾近似，寫出鄰接矩陣，久期方程，齊次線性方程組，解之，獲得p分子軌道能級與分子軌道表達式，計算各原子的p電子數(shù)，p鍵鍵級，自由價，做出分子圖。b. 能應用該理論計算2, 3, 4個原子形成的p共軛體系的p電子結(jié)構(gòu)c. 會計算離域能，能利用該理論解釋p共軛分子的一些物理化學性質(zhì)d. 掌握單環(huán)共軛多烯烴的休克爾處理的結(jié)果：包括能級順序，4n+2規(guī)則，并用此規(guī)則判斷環(huán)共軛體系是否有芳香性核形成大p鍵4. 離域p鍵與超共軛效應a. 什么是離域p鍵b. 離域p鍵的形成條件c. 能指出分子中的離域p鍵，并利用此分析分子的一些物理化學性質(zhì)，以

16、及分析分子鍵長等結(jié)構(gòu)特征d. 理解超共軛效應，并能利用此分析分子鍵長等結(jié)構(gòu)特征第七章 晶體的點陣結(jié)構(gòu)和晶體的性質(zhì)理解晶體結(jié)構(gòu)的周期性特征，掌握點陣與晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)系以及點陣的平移對稱性，掌握晶胞的概念與晶胞內(nèi)原子的分數(shù)坐標，了解晶體結(jié)構(gòu)的對稱性，掌握根據(jù)晶體對稱性劃分的七大晶系、六種正當晶胞與十四種空間點陣型式，了解晶面指標與晶面間距。了解晶體衍射方向的兩個基本方程¾布拉格方程與勞埃方程。重點：晶體的周期性結(jié)構(gòu)，點陣和晶胞，晶胞內(nèi)原子的分數(shù)坐標，晶體的對稱性，七大晶系、六種正當晶胞與十四種空間點陣型式。 全面理解書7.1, 7.2, 7.3, 了解7.4, 7.5, 7.6。第八章 金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)了解金屬的自由電子理論與能帶理論；掌握等徑圓球的兩種最密堆積結(jié)構(gòu)¾立方最密堆積(ccp)與六方最密堆積(hcp)與體心立方密堆積¾的各種特征：所屬晶系, 晶胞類型