基础结构化学--2015复习提纲

结构化学复习提纲第一章量子力学基础了解量子力学的产生背景−黑体辐射、光电效应、玻尔氢原子理论与德布罗意物质波假设以及海森堡测不准原理，掌握微观粒子的运动规律、量子力学的基本假设与一维势阱中粒子的Schrödinger方程及其解。

重点：微观粒子的运动特征和量子力学的基本假设。

一维势阱中粒子的Schrödinger方程及其解。

1. 微观粒子的运动特征a. 波粒二象性：能量动量与物质波波长频率的关系ε = hνp = h/λb. 物质波的几率解释：空间任何一点物质波的强度(即振幅绝对值的平方)正比于粒子在该点出现的几率．c. 量子化（quantization）：微观粒子的某些物理量不能任意连续取值, 只能取分离值。

如能量,角动量等。

d. 定态：微观粒子有确定能量的状态玻尔频率规则：微观粒子在两个定态之间跃迁时，吸收或发射光子的频率正比于两个定态之间的能量差。

即e. 测不准原理: 不可能同时精确地测定一个粒子的坐标和动量(速度)．坐标测定越精确(∆x =0)，动量测定就越不精确(∆px = ∞)，反之动量测定越精确(∆px =0)，坐标测定就越不精确 (∆x = ∞)f. 微观粒子与宏观物体的区别: (1). 宏观物体的物理量连续取值；微观粒子的物理可观测量如能量等取分离值，是量子化的。

(2). 微观粒子具有波粒二象性，宏观物体的波性可忽略。

(3). 微观粒子适用测不准原理，宏观物体不必。

(4). 宏观物体的坐标和动量可以同时精确测量，因此有确定的运动轨迹，其运动状态用坐标与动量描述；微观粒子的坐标和动量不能同时精确地测量，其运动没有确定的轨迹，运动状态用波函数描述。

(5). 宏观物体遵循经典力学；微观粒子遵循量子力学。

(6). 宏观物体可以区分；等同的微观粒子不可区分。

2. 微观粒子运动状态的描述a. 品优波函数的三个要求: 单值连续平方可积波函数exp(i mθ) m的取值？b. 将波函数归一化θ = 0~2πc. 波函数的物理意义ψ|(x, y, z, t)|2d x d y d z表示在t时刻在空间小体积元(x~x+d x, y~y+d y, z~z+d z)中找到粒子的几率d. 波函数的单位*3. 物理量与厄米算符每个物理可观测量都可以用一个厄米算符表示a. 线性算符与厄米算符b. 证明id/dx是厄米算符*c. 写出坐标，动量，能量，动能，势能与角动量的算符d. 写出一个N电子原子，或N电子M核的分子的哈密顿算符电子体系的哈密顿算符(在国际单位或原子单位下)。

结构化学重点掌握内容结构化学是研究和描述物质的组成、结构、性质及其在化学反应中的变化的一门学科。

以下是结构化学的重点掌握内容：1.原子结构和元素周期表：了解原子的组成，包括质子、中子和电子，以及元素周期表的组织和特点。

元素周期表按照元素的原子序数排列，可以根据周期表的位置推测元素的性质。

2.化学键：掌握化学键的种类和特点，包括离子键、共价键和金属键。

理解键的形成和断裂对化学反应的影响。

3.分子结构：了解分子的组成和结构，包括原子之间的排列和连接方式。

掌握分子的三维结构对其性质和反应的影响。

4.功能基团：掌握常见的有机功能基团，如醇、酮、醛等，并理解它们在有机化合物中的作用和重要性。

了解它们的命名规则和结构特点。

5.分子间相互作用力：了解分子间相互作用力对物质性质的影响，包括范德华力、氢键和离子-离子相互作用力。

理解这些相互作用力在物质的溶解、熔点和沸点等方面的作用。

6.反应速率和反应机理：掌握反应速率和反应机理的基本概念和计算方法。

理解反应动力学和化学平衡的关系，以及影响反应速率的因素。

7.配位化学：了解配位化学的基本概念和配位化合物的结构特点。

掌握配位键的形成和配位化合物的命名规则。

8.离子化合物的结构和性质：了解离子化合物的晶体结构和性质，包括离子半径比和离子键的强度。

了解溶液中离子的行为和离子反应的特点。

9.有机化学基本反应：掌握有机化学的基本反应类型，如取代反应、加成反应和消除反应。

理解这些反应的机理和实际应用。

10.分析化学方法：了解常见的分析化学方法，如质谱法、红外光谱法和核磁共振法。

理解这些方法的原理和应用。

此外，重点掌握实验技能和实验室安全知识也是结构化学的重要内容。

掌握正确的实验操作和安全措施，可以确保实验的准确性和安全性。

实验技能的掌握还包括实验仪器的使用和数据处理的方法。

总之，结构化学是化学学科的重要分支，掌握以上内容可以帮助理解物质的组成和性质，以及化学反应的基本原理和机理。

《基础结构化学》（*要求了解的内容，一般不出现在考试中）第一章 量子力学基础 10%~12%一．微观粒子的基本特征1．量子，量子化，量子论(1). Planck 的能量子假设能量子： ε0＝hνE=n* ε0h 为普朗克常数量子化：对于微观粒子，某些物理量如能量，动量的变化不再是连续的，这些物理量有最小单位，称为量子。

这些物理量则是量子的整数倍。

这就是量子论。

量子假设看起来简单，它的提出具有划时代的意义。

在量子论中，能量的表达是和经典的电磁理论是完全不同的。

,E n ν∝与频率和量子数相关。

在经典的电磁理论下，2E A ∝与振幅相关。

光电效应最终合理的解释就直接地说明在微观世界中，,E n ν∝与频率和量子数相关，而与振幅无关。

Einstein 光子假设的提出正好解释光电效应实验现象。

(2). Einstein 的光子假设a)光子，λh mc p ==，光的强度正比于单位内光子数(光子密度ρ)。

b)光电效应：20k 01h W E h mv 2νν=+=+ (光子碰撞电子) 功函数：0h W ν=电子的动能与光强度无关，与光子的频率成正比。

光电子动能的计算(包括光电离) 。

c)光子的波粒二象性，0220h m ,m =0c c εν==λh mc p ==。

(光子的粒子性)(3). Bohr 的原子结构理论定态假设：原子中的电子在某些特定的轨道上运动，电子有固定的能量，不辐射能量，处于稳定状态，也就是定态。

Bohr 的原子结构理论不仅提到能量量子化，还进一步提出角动量也是量子化。

拉曼谱系(n 1→的电子跃迁导致的发射光谱)2. 物质波由Einstein 光子学说，我们可得出光既具有波动性也具有粒子性，这两种特性并不矛盾。

在Einstein 光子假设中，λh mc p ==，就显示光具有波动性也具有粒子性。

德布罗意由类比法，提出物质也具有波动性。

实物粒子的波长 h pλ= 实物粒子具有波粒二象性，有时表现出粒子性，有时变为波动性。

结构化学知识点汇总结构化学是一门研究原子、分子和晶体结构以及它们与性质之间关系的学科。

这门学科对于理解物质的本质、化学反应的机制以及材料的性能等方面都具有重要意义。

以下是对结构化学一些重要知识点的汇总。

一、原子结构1、波粒二象性物质具有波粒二象性，即既表现出粒子的特性，又表现出波的特性。

对于微观粒子，如电子，其运动不能用经典力学来描述，而需要用量子力学。

2、薛定谔方程薛定谔方程是描述微观粒子运动状态的基本方程。

通过求解薛定谔方程，可以得到原子中电子的可能状态和能量。

3、原子轨道原子中的电子处于不同的原子轨道上。

原子轨道具有不同的形状和能量，常见的有 s、p、d、f 轨道。

4、电子排布根据能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则，电子在原子轨道上进行排布。

这决定了原子的电子构型和化学性质。

二、分子结构1、化学键化学键包括离子键、共价键和金属键。

共价键又分为σ键和π键。

离子键是通过正负离子之间的静电作用形成的；共价键是原子之间通过共用电子对形成的；金属键则是金属原子之间的自由电子和金属阳离子之间的相互作用。

2、杂化轨道理论原子在形成分子时，其原子轨道会发生杂化，形成杂化轨道。

常见的杂化轨道类型有 sp、sp²、sp³等，杂化轨道的类型决定了分子的空间构型。

3、分子的几何构型通过价层电子对互斥理论（VSEPR）可以预测分子的几何构型。

该理论认为，分子中中心原子的价层电子对相互排斥，从而使分子具有特定的空间构型。

4、分子的极性分子的极性取决于分子的构型和键的极性。

如果分子的正电荷中心和负电荷中心重合，则分子为非极性分子；否则为极性分子。

三、晶体结构1、晶体的类型晶体分为离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。

不同类型的晶体具有不同的物理性质，如熔点、硬度、导电性等。

2、晶格和晶胞晶体中的原子、离子或分子在空间有规则地排列，形成晶格。

晶胞是晶格的最小重复单元，通过晶胞可以描述整个晶体的结构。

结构化学复习提纲第一章量子力学基础了解量子力学的产生背景?黑体辐射、光电效应、玻尔氢原子理论与德布罗意物质波假设以及海森堡测不准原理，掌握微观粒子的运动规律、量子力学的基本假设与一维势阱中粒子的Schr?dinger方程及其解。

重点：微观粒子的运动特征和量子力学的基本假设。

一维势阱中粒子的Schr?dinger方程及其解。

1. 微观粒子的运动特征a. 波粒二象性：能量动量与物质波波长频率的关系? = h?p = h/?b. 物质波的几率解释：空间任何一点物质波的强度(即振幅绝对值的平方)正比于粒子在该点出现的几率．c. 量子化（quantization）：微观粒子的某些物理量不能任意连续取值, 只能取分离值。

如能量,角动量等。

d. 定态：微观粒子有确定能量的状态玻尔频率规则：微观粒子在两个定态之间跃迁时，吸收或发射光子的频率正比于两个定态之间的能量差。

即e. 测不准原理: 不可能同时精确地测定一个粒子的坐标和动量(速度)．坐标测定越精确(?x =0)，动量测定就越不精确(?px = ?)，反之动量测定越精确(?px =0)，坐标测定就越不精确 (?x = ?)f. 微观粒子与宏观物体的区别: (1). 宏观物体的物理量连续取值；微观粒子的物理可观测量如能量等取分离值，是量子化的。

(2). 微观粒子具有波粒二象性，宏观物体的波性可忽略。

(3). 微观粒子适用测不准原理，宏观物体不必。

(4). 宏观物体的坐标和动量可以同时精确测量，因此有确定的运动轨迹，其运动状态用坐标与动量描述；微观粒子的坐标和动量不能同时精确地测量，其运动没有确定的轨迹，运动状态用波函数描述。

(5). 宏观物体遵循经典力学；微观粒子遵循量子力学。

(6). 宏观物体可以区分；等同的微观粒子不可区分。

2. 微观粒子运动状态的描述a. 品优波函数的三个要求: 单值连续平方可积波函数exp(i m?) m的取值？b. 将波函数归一化? = 0?2?c. 波函数的物理意义??(x, y, z, t)?2d x d y d z表示在t时刻在空间小体积元(x?x+d x, y?y+d y, z?z+d z)中找到粒子的几率d. 波函数的单位*3. 物理量与厄米算符每个物理可观测量都可以用一个厄米算符表示a. 线性算符与厄米算符b. 证明id/dx是厄米算符*c. 写出坐标，动量，能量，动能，势能与角动量的算符d. 写出一个N电子原子，或N电子M核的分子的哈密顿算符如写出H2电子体系的哈密顿算符(在国际单位或原子单位下)。

结构化学知识点汇总一、原子结构1、波粒二象性德布罗意波长公式：λ ＝ h ／ p ，其中λ为波长，h 为普朗克常量，p 为动量。

海森堡不确定原理：ΔxΔp ≥ h ／4π ，表明不能同时精确测定粒子的位置和动量。

2、原子轨道薛定谔方程：用于描述原子中电子的运动状态。

原子轨道的形状：s 轨道为球形，p 轨道为哑铃形。

原子轨道的能量：能层和能级的概念，以及能级交错现象。

3、电子自旋电子自旋量子数：取值为＋1/2 和－1/2 。

泡利不相容原理：一个原子轨道最多只能容纳两个自旋相反的电子。

二、分子结构1、化学键离子键：由正负离子之间的静电引力形成。

共价键价键理论：包括原子轨道重叠、共价键的方向性和饱和性。

杂化轨道理论：解释分子的几何构型。

价层电子对互斥理论：预测分子的空间构型。

金属键：金属原子之间通过自由电子形成的化学键。

氢键：一种特殊的分子间作用力，具有方向性和饱和性。

2、分子的极性极性分子和非极性分子的判断依据：分子的正负电荷重心是否重合。

分子极性对物质性质的影响：如溶解性、熔沸点等。

3、分子间作用力范德华力：包括色散力、诱导力和取向力。

范德华力对物质物理性质的影响。

三、晶体结构1、晶体的特征有固定的熔点和规则的几何外形。

内部质点在三维空间呈周期性有序排列。

2、晶体的分类离子晶体：具有较高的熔点和硬度，如 NaCl 。

原子晶体：熔点和硬度很高，如金刚石。

分子晶体：熔点和硬度较低，如干冰。

金属晶体：具有良好的导电性和导热性，如铜。

3、晶胞晶胞的概念：晶体结构的基本重复单元。

晶胞中原子的占有率计算。

四、光谱学1、原子光谱发射光谱和吸收光谱。

原子光谱的应用：元素分析、测定原子结构。

2、分子光谱红外光谱：用于研究分子的化学键和官能团。

紫外可见光谱：反映分子中电子的跃迁。

五、量子化学计算方法1、从头算方法基于薛定谔方程的精确求解。

计算量较大，但结果较为准确。

2、半经验方法引入一些经验参数简化计算。

计算速度较快，但精度相对较低。

结构化学复习提纲第一章：量子力学基础一、微观粒子的运动特征1、光与微观粒子都具有波粒二象性。

联系波动性和粒子性的两个公式及其应用。

2、物质波的统计解释。

3、不确定原理。

坐标和动量的不确定关系、物理意义及其应用。

4、宏观物体和微观粒子运动特征的区别。

二、量子力学基本假设1、波函数合格波函数的条件波函数的物理意义2、物理量和线性自厄算符如何判断线性算符、厄米算符？坐标、动量、能量算符的形式。

3、本征方程、本征函数、本征值确定本征函数和本征值；书写不同体系的薛定谔方程（单电子、多电子、双原子分子、多原子分子体系）4、态叠加原理及物理量的平均值计算物理量平均值5 pauli原理三、势箱中的粒子1、一维势箱中粒子的波函数、能级及其性质2、丁二烯和染料的π共轭体系3、三维势箱中粒子的能级及简并度第二章：原子结构与性质一、氢原子1、氢原子的波函数ψnlm2、氢原子的量子数及其物理意义n,l,m,s,m s,j,m j3、氢原子波函数的径向分布图和角度分布图特征及节面个数二、多电子原子1、自洽场方法和中心力场法处理多电子原子的基本思想以及异同2、电离能、电子结合能、原子轨道能的物理意义及相互关系；3、Slater屏蔽常数法计算原子轨道能4、多电子原子的基态电子排布三、原子光谱1、原子的量子数L m L S m S J m J 的物理意义2、光谱项和光谱支项的推求要求：单电子原子非等价多电子原子3、组态的能级分裂电子相互作用——光谱项——自旋-轨道相互作用——光谱支项——磁场中——分裂为微观能态4、谱项能级高低的判断，以及基谱项的推求要求：单电子原子非等价多电子原子、等价多电子原子第三章：分子对称性1、分子的对称操作与对称元素2、群的定义3、分子点群4、分子对称性与偶极矩、旋光性的关系给定分子判断分子点群以及是否具有偶极矩和旋光性第四章：双原子分子结构与性质1、H2+的分子轨道：成键与反键轨道特征，共价键的本质2、分子轨道理论分子轨道理论要点；成键、反键、非键分子轨道的概念及性质；σ，π，δ成键与反键轨道的特点和形状；3、简单双原子分子轨道、能级顺序以及基态电子组态（同核、同核s-p混杂、异核）第五章：多原子分子结构与性质1、价层电子对互斥理论2、杂化轨道理论：常见的杂化轨道将杂化轨道理论与价层电子对互斥理论结合判断分子的几何构型与中心原子的杂化3、HMO理论HMO理论要点；分子轨道、能级、离域能、电荷密度、键级、自由价、分子图、反应活性；4、离域 键和共轭效应表示方法；酸碱性、化学反应的判断5、前线轨道理论判断反应条件和过程6、分子轨道对称守恒（了解）第六章：结构分析基础1、分子光谱分子内部运动方式与分子光谱之间的关系2、光电子能谱紫外光电子能谱、X射线光电子能谱与分子轨道性质间的关系3、磁共振1H-NMR给出的信息：峰的组数、化学位移、峰分裂数、峰面积作业11、 用透射电子显微镜摄取某化合物的选区电子衍射图，加速电压为200kV ，计算电子加速后运动时的波长。