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南开大学结构化学《结构化学》课程是化学学院本科生重要的基础理论课，在化学课程结构中具有重要的地位，同时是本科阶段接触的第一门理论课程。
在此以前，化学学科给同学的印象主要是实验科学，因而《结构化学》课程对更新同学们的观念极为重要。
在本课程的学习中，不仅让学生通过学习掌握结构化学的基本知识，而且要求学生能深刻理解"性质反映结构，结构决定性质"这一基本原理，使学生从更高水平上理解各种化学的现象。
结构化学是现代物理化学学科的重要分支，是在原子、分子水平上讨论物质的性质与几何结构和电子结构之间的关系。
在电子结构上，从量子力学规律出发，推演出一般微观粒子的运动规律、原子和分子中电子的运动状态以及化学键的本质；在几何结构上，通过数学群论等工具，对分子的结构进行分析，探讨分子空间几何结构与性质的关系；基于X衍射等技术，对晶体的微观几何结构进行研究，阐明晶体性质与内部周期性结构的关系。
早在1953年，南开大学物理化学学科创始人朱剑寒教授就在南开大学化学系开设了《物质结构》和《结晶化学》课程，建成了国内最优秀的模型实习室，是国内最早开设《结构化学》课程的学校之一。
50年代后期，赖城明教授针对南开大学化学学科的特点，建立和发展了注重概念理解、注重与实际体系联系和应用、空间与电子结构并重的具有南开特色的《结构化学》课程体系。
90年代开始，袁满雪教授根据课程体系调整后课时缩短的要求，结合国家理科人才培养基地建设，精简了课程内容，坚持精讲的特点，加强结构化学模型实习，完善了现有课程体系。
2005年袁满雪教授"构建学生科研平台，努力提高学生创新能力"获得国家级教学成果奖一等奖。
2002年始，孙宏伟教授作为全国高等化学教学资源库的发起人之一，结构化学子库的负责人，参加了高等化学教学资源库两期的建设，提供了上千个结构化学素材，出版了"高等化学教学资源库-结构化学子库"电子出版物，2005年孙宏伟教授"高等化学资源共建共享平台"获得国家级教学成果一等奖，并在全国推广使用。
结构化学一、课程说明课程编号：060404Z10课程名称：结构化学/ Structural Chemistry课程类别：专业教育课程学时/学分：48/3先修课程：无机化学，有机化学，物理化学，高等数学适用专业：材料工程教材、教学参考书：1. 结构化学（第二版），李炳瑞编著，高等教育出版社，2012年；2. 结构化学基础（第4版），周公度、段连运，北京大学出版社，2008年；3. 结构化学，厦门大学化学系物构组编（第二版），科学出版社，2008年；4. 结构化学，江元生（第一版），高等教育出版社，1997年。
二、课程设置的目的意义结构化学是在原子、分子水平上，深入到电子层次，研究物质的微观结构与宏观性能关系的一门学科，是材料、化学、药学等专业的基础课。
通过本课程的学习，使学生能够掌握物质结构与性质的相互关系，即结构决定性质，性质反映结构；让学生学会通过对物质结构的分析在更高层次上解释材料的各种性能。
三、课程的基本要求知识：理解电子、原子、分子等微观粒子的运动状态，掌握配合物、超分子、离子化合物、纳米材料等的结构特点与性质；掌握分子与晶体中的对称元素，对称元素之间的相互关系，晶体所展示出的空间群众微观对称元素之间的空间排布方式；掌握各种材料结构分析仪器的功能和基本原理，从结构化学的角度分析材料的性能，学会从理论上分析出材料结构对性能的影响。
能力：掌握从事材料科学研究必备的结构分析基本理论知识及材料结构表征手段；从材料结构的角度分析材料可能具备的性能，或对材料所呈现的优异性能从结构方面进行剖析，提升理论水平；对目标材料在一定程度上进行可控设计合成，提高开发新材料的能力；在化学与材料学科的交叉知识的讨论中培养创新意识，提高分析、发现、研究和解决问题的能力。
素质：建立结构－材料－性能一体的观念，通过课程中的分析讨论辩论培养分析沟通交流素质，建立材料设计合成到性能分析的思维模式。
通过课外导学的模式，提升自主学习和终身学习的意识，形成不断学习和适应发展素质。
一 、填空（本题共 30 分，每个空 1 分）1．用原子单位制(a.u.)写出下列体系的Schrödinger 方程：Li +离子 221212121133122E r r r ψψ⎛⎫-∇-∇--+= ⎪⎝⎭ H 2+分子 211112a b E r r R ψψ⎛⎫-∇--+= ⎪⎝⎭2. 下图为某氢原子轨道的电子云黑点图，该原子轨道为 3s ，在右侧画出该氢原子轨道的径向部分函数R (r )和径向分布函数D (r )图-0.10.00.10.2Rr /a3005101520250.000.050.10r /a 0D (r )电子云黑点图 径向波函数R (r )图 径向分布函数D (r )图 3. 对3F 谱项，其总轨道角动量大小L 为 ，总自旋角动量大小S 为，总角动量大小J的最大值为 。
4. Ti 基态(电子组态为3d 24s 2)所包含的微观状态数为45 ，其光谱项为1S 3P 1D 3F 1G ；光谱基项(基支项)为3F 2 。
5. 以z 轴为键轴，p x 与d xz 之间(轨道间能量相近)可形成什么类型的分子轨道 A 。
A. πB. δC.对称性不匹配，不能形成有效的分子轨道。
6. 写出OF 的分子轨道表示 (1σ)2(2σ)2(3σ)2(4σ)2(5σ)2(1π)4(2π)3 ，OF 的键级为 1.5 ，OF 的键长比OF +键长 长 。
7. 某理想晶体宏观外型为正三棱柱，则该晶体属 D 3h 点群，属于 六方 晶系，其特征对称元素为 6 ，其国际符号为 B 。
A. 3mB.62mC. 23mD. 3m8. Ba 2+离子半径r +=1.35Å，Cl -离子半径r -=1.81Å，不考虑极化作用，BaCl 2中Ba 2+离子的配位数为 8 ？BaCl 2属立方晶系，则它最可能属哪种典型二元离子晶体结构型式 萤石型（或CaF 2型）? 其晶胞参数a = 7.30 Å9. 已知K 2O 为反萤石(CaF 2)型晶体(即O 占据萤石中Ca 的位置，K 占据萤石中F 的位置)，晶胞参数a = 6.436Å，K +离子半径为1.38Å。
目录第一章--------------------------------------------------------------------------------------------------1 第二章-------------------------------------------------------------------------------------------------14 第三章-------------------------------------------------------------------------------------------------30 第四章-------------------------------------------------------------------------------------------------42 第五章-------------------------------------------------------------------------------------------------48第一章习题1001 首先提出能量量子化假定的科学家是：---------------------------( )(A) Einstein (B) Bohr (C) Schrodinger (D) Planck 1002 光波粒二象性的关系式为_______________________________________。
1003 德布罗意关系式为____________________；宏观物体的λ值比微观物体的λ值_______________。
1004 在电子衍射实验中，│ψ│2对一个电子来说，代表___________________。
1005 求德布罗意波长为0.1 nm 的电子的动量和动能。
2002 构化学卷级结试(A)班级__________ 姓名__________ 学号__________一、选择填空(60分)：1．写出下列体系的Schrödinger 方程：He +：_______________________________________________________________H 2：______________________________________________________________2. 某原子的一个光谱项为 3D 问此光谱项中，包含有_____个微观状态，在这些微观状态中：原子的总轨道角动量L=_________ ( )；原子的总自旋角动量S = ______ ( )；原子的总角动量J可能有哪些值？_____________________________( )。
3. Cu 的基谱项为2S 1/2，与其基谱项不同的原子是 ( )A. AuB. AgC. KD. Zn4. Fe 的电子组态为：[Ar]3d 64s 2，其光谱基项为( )A. 5D 4B. 3P 2C.5D 0D. 1S 05. 写出d 2组态的所有光谱项__________________________根据洪特规则，能量最低的光谱项为______________。
6． 给出下列分子所属分子点群，判断其有无偶极矩和旋光性7. NO 分子基态电子组态(分子轨道表示)为_________________________________，其键级为__________，分子有无磁性___________。
8. 如图所示的两个原子轨道沿z 方向接近时，形成( )轨道A. σB. σ*C. πD. π*E.对称性不匹配，不能形成有效的分子轨道。
9. 国际符号m 24相对应的点群熊夫利符号是( )A. D 4h B. T d C. D 2d D. C 4v10. 某晶体外型为正三棱柱，问该晶体属于( )晶系A. 立方B. 三方C. 四方D.六方11. 某晶体属立方晶系，一晶面截x 轴a /2，截y 轴b /3，截z 轴c /4，则该晶面的指标为( )A. (234)B.(432)C.(643)D.(213)12. MO 2晶体属立方晶系，其晶胞结构如图所示，M 4+的分数坐标为414143，414341，434141和434343。
《结构化学》课程大纲英文名称：Structural Chemistry 课程编号：407021030适用专业：化学本科学分数：4一、课程性质结构化学属于化学一级学科下的物理化学二级学科，在化学本科专业的培养计划中属于专业模块课程，是专业基础系列课程之一。
二、课程理念结构化学是化学的理论基础。
结构化学以量子力学基本原理为基础，主要任务是描述微观粒子的运动规律，揭示结构—性能之间的关系。
结构化学总结归纳出的许多重要的概念（如原子轨道和分子轨道）、规律（如对称性和对称原理）以及许多重要的实验手段（如衍射、光谱、能谱和磁共振）对化学学科及相关科学有重要的指导作用。
该课程对学生其它课程的理论知识学习和理解，以及科研素养的培养和提高有着至关重要的影响。
结构化学课程面向化学专业的学生。
结构化学课程所讲授的基本理论涵盖于各化学分支，是化学各相关专业学生应掌握的最基本、最重要的理论。
因此，这门课对化学教育专业的本科生培养都有重要意义。
针对我院化学专业三年级的学生开设。
学生已有《高等数学》、《大学物理》、《无机化学》、《分析化学》、《有机化学》、《物理化学》等化学以及数学、物理理论基础，而结构化学可以运用数学和物理方法，从理论的层面解释并讨论基础的化学知识。
因此，结构化学与《中级无机化学》、《中级有机化学》等课程关系密切。
通过本课程的教与学，使物质结构的理论与化学性质相结合，不仅使学生掌握结构的基本理论和基本知识，还能培养学生独立分析问题和解决问题的能力及严谨的科学作风，提高学生的化学专业素养，为将来从事化学方面研究及相关工作奠定良好的基础。
结构化学的学习对从事化学研究与化学教学都是必须的。
结构化学课程是大学本科化学各专业的重要主干基础课。
由于该课程涉及的面广，又比较抽象，要求学生具有较多的数理知识和较强的空间想象能力，该课程是大学阶段化学专业课程中最难学的课程之一，但该课程对培养学生逻辑思维和空间想象力有着至关重要的影响。
某配合物晶体属立方晶系，其可看成是CaF 2型晶体的衍生型式(如图)。
其中K +与正八面体的PtCl 62-分别代替了CaF 2型中的F -与Ca 2+。
回答下列问题
1) 写出该晶体的点阵型式；
2) 写出该晶体结构基元的内容；
3) 每个晶胞所包含结构基元的数目是多少？
4) 写出该配合物的化学式
5) 在该晶体中，负离子做何种堆积？
6) K +添在何种空隙中？
7) 负离子的配位数是多少？
8) 已知晶胞参数为9.649Å，K +离子半径为1.38Å，若将阴离子PtCl 62-看成球型，计算阴离子半径
9) 计算晶胞的空间利用率
10) 在阴离子堆积中，未被占据的多面体空隙中，两个相距最近的空隙中心间的距离是多少？
11) 画出110面上离子的排布情况(要求表示出离子的接触情况)。
