结构化学

课程编码：B0412015Y 英文名称：Structural Chemistry 课时：38 学分：2.00 课程属性：专业课 主讲教师：郑卫军等

结构化学是研究原子、分子、固体的微观结构、运动规律，以及结构与性能关系的科学。《结构化学》是高等院校化学专业的一门基础理论课，主要介绍认识原子、分子及晶体结构所用到的基本理论和实验方法，同时，也对物质结构与其性质之间的关系进行介绍。通过本课程的学习，使学生正确理解微观粒子的波粒二象性的特点、掌握描述微观世界运动规律的量子力学的主要基本假设、学习应用量子力学原理处理问题的步骤；提高对原子结构的认识，理解分子轨道理论和前线轨道理论，了解分子对称性和晶体结构，懂得如何借助适当的谱学方法来表征分子或宏观材料的结构，初步了解如何借助量子化学计算方法研究分子结构。为学生在将来实际工作中分析和解决化学、化工、生物、材料等领域的常见问题提供理论基础，或者为其进一步深造、开展相关领域的科学研究打下基础。

微积分、化学原理、普通物理

第1章 量子力学基础

要点： 初步了解量子力学的一些基本概念、确理解微观粒子的波粒二象性的特点、掌握描述微观世界运动规律—量子力学的主要基本假设、学习应用量子力学原理处理问题的步骤。

第2章 原子结构

要点：掌握氢原子的薛定谔方程及求解要点、提高对原子结构的认识；深入理解原子轨道的意义、性质和空间图象；了解角动量的偶合及原子光谱的意义。

第3章 双原子分子结构与化学键理论

要点：初步了解分子轨道理论的基本思想、掌握变分原理并能运用线性变分法和HMO法解决分子结构的问题，深刻理解分子轨道的含义和共价键的本质。对于分子的对称性有所了解。

第4章 分子对称性和群论初步

要点：理解对称操作的组合规则和对易规则，熟悉群的基本概念；了解分子对称性和分子物理性质（偶极距，旋光性）之间的关系；掌握对称元素和对称操作的基本概念，分子点群的分类方法，对称操作矩阵表示的意义和方法。

第5章 多原子分子的结构和性质

要点： 掌握价电子对互斥理论（VSEPR）、杂化轨道理论、分子轨道理论和前线轨道理论；深入理解HMO方法及其在共轭分子中的应用。

第6章 超分子化学简介

要点：初步了解分子间相互作用、分子识别与组装，了解一些常见的超分子体系。

第7章 晶体的点阵结构与X射线衍向射法

要点：重点掌握晶体点阵理论、了解晶体的宏观和微观对称性、以及三种典型键型的晶体结构、X-射线衍射分析法在晶体结构分析中的应用。

第8章 金属晶体与离子晶体的结构

要点：了解金属晶体结构、合金的结构、离子晶体的结构，对固体的能带理论有初步了解。

第9章 新型功能材料的结构简介

要点：初步了解液晶、非晶态材料、准晶态材料、高温超导、新型合金、纳米材料、光子晶体、仿生材料等。

第10章 结构分析原理

要点： 对红外、核磁共振、电子自旋共振、光电子能谱的原理有初步了解。

第11章 计算化学简介

要点： 初步学习量子化学计算的基本原理、常用的理论方法、基组。对常用的计算化学软件有所了解。

章节/学时分配	讲课	其它
第1章  量子力学基础 (5课时)	(5课时)	0
第2章  原子结构 (6课时)	(6课时)	0
第3章  双原子分子结构与化学键理论 (6课时)	(6课时)	0
第4章  分子对称性与群论初步 (4课时)	(4课时)	0
第5章  多原子分子的结构与性质 (4课时)	(4课时)	0
第6章  超分子化学简介 (2课时)	(2课时)	0
第7章  晶体的点阵结构与X射线衍向射法 (2课时)	(2课时)	0
第8章  金属晶体与离子晶体的结构 (2课时)	(2课时)	0
第9章  新型功能材料的结构简介 (1课时)	(1课时)	0
第10章 结构分析原理 (2课时)	(2课时)	0
第11章 计算化学简介 (2课时)	(2课时)	0
期末考试：(2课时)

在教学中将适度阐述量子化学基础理论和分子光谱实验的重要意义，为同学们今后从事材料科学、量子化学、分子光谱、星际化学等前沿方向的研究提供一定的参考。考虑到有些同学可能已经学过原子物理课程，在教学过程中将根据同学们的学习情况对课程中相似的内容进行适度调整。

《结构化学》（第3版）李炳瑞 著 2017 (高等教育出版社)

1.《结构化学基础》周公度，段连云， 2017 (北京大学出版社)
2.《结构化学》孙宏伟， 2016 (高等教育出版社)
3.《结构化学》王荣顺，潘秀梅， 2016 (高等教育出版社)
4.《物质结构》徐光宪，王祥云编， 2010 (科学出版社)

郑卫军：1995年在北京大学获得学士学位。1998年在中国科学院化学研究所获得硕士学位。2004年在美国约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University)获得博士学位。2004年至2007年，在夏威夷大学、美国宇航局天体生物研究所从事博士后研究工作。2007年10月至今在中国科学院化学研究所工作，任研究员、博士生导师。主要从事团簇化学和天体化学方面的研究。自行研制了多套大型实验装置，如：飞行时间质谱—磁瓶式光电子能谱装置、反射式飞行时间质谱—红外激光光解装置等，并且利用自行研制的实验装置，对一系列尺寸选择的原子分子团簇进行了研究。近期研究内容涵盖半导体团簇的笼状结构、盐类溶解的微观机理、超卤素、含能材料、金属及其氧化物与小分子的相互作用等方面。已经在国际学术期刊上发表论文150多篇。