结构化学基础
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结构化学基础
结构化学基础
结构化学是研究化学物质的结构，关系和性质的一门学科，它至关重要。
结构化学通过对核苷酸、蛋白质、细胞及其他有机分子进行深入研究来了解化学反应的机理、以及它们对
生理过程的影响。
例如，只有当我们了解了血清素的构造，我们才能研发精准的抗抑郁症药物。
结构化学的基础是分子动力学模型。
分子动力学模型是用来模拟分子的位移、旋转和绑定的理论。
这些运动取决于分子间的相互作用，以及环境中的压力、温度、光照等因素，包
括电子交换等力学力量。
通过分子动力学模型，我们可以模拟分子发生变化的情况，甚至
研究宏观量级的化学反应，从而推导出它们的化学和物理性质。
结构化学也涉及有机化学、生物化学、物理化学、以及分子结构计算等多个学科。
它是一门研究物质结构和性质的综合性学科，既有理论研究，又有实验研究，涉及数学、物理、化学和生物等多个学科。
运用结构化学可以研究生命过程与化学反应的关系，发展出各种
新药物、新材料和新技术。
综上所述，结构化学是研究化学反应机理和生理过程的重要学科，有助于研发各种新药物、新材料以及新技术。
它涉及多领域，并且需要综合运用多学科知识，可以为我们提供很多
科学上的新发现。
结构化学基础
结构化学基础在化学中，人们常使用分子图来代表化学物质。
分子图是一种结构化学的基本工具，能够清晰地表示化学物质的结构和性质。
结构化学是分子图的基础。
它研究分子、离子和它们之间的化学键所构成的化合物的结构、性质和反应。
本文将介绍结构化学的基础知识。
一、化学键的类型化学键是互相链接原子的力。
它们决定了分子的结构和性质。
化学键的类型有以下几种。
1. 静电键静电键是正负电荷之间的吸引力。
它们在离子化合物中非常普遍，比如氯化钠。
在分子化合物中，静电键是非常弱的，因为它们只有在极性分子中才存在。
有时候，静电键出现在共价键中，此时可以称之为极性共价键。
氟气和水分子中就存在这样的极性共价键。
2. 共价键共价键是原子间由共用一对电子而形成的化学键。
共价键分为极性共价键和非极性共价键。
非极性共价键指的是两个非极性原子间的化学键，例如氢气。
而极性共价键指的则是两个原子间，如果原子的电负性存在明显差异，就会形成极性共价键。
极性共价键在分子的化学性质中扮演着重要角色。
3. 金属键金属键是由离子化合物中金属离子与自由电子构成的一种键。
金属键在金属中的性质中起着重要的作用，它使得金属成为了良好的导体和热传导介质。
二、分子几何与习惯表示法分子的几何形状对于分子的化学性质有很大的影响。
在结构化学中，常用杜瓦尔-布拉格方案表示分子几何和结构。
这个方案中，每个原子都用一个符号表示，而它们之间的化学键用线来表示。
在所有的分子几何类型中，最重要的是以下几种。
1. 线性线性分子的共价键通常都是直线分布的。
氧气和碳二氧化分子都是线性分子。
2. 三角形锥形三角形锥形分子中，原子最多有四个邻居。
水分子和氨分子都是三角锥形分子。
3. 四面体四面体分子的原子通常有五个邻居。
一些复杂的离子也属于这一类分子。
三、立体异构体分子的立体异构体是指它们在空间构型方面存在不同的结构形态。
化学家使用手性符号或矢量来表示这些立体异构体。
异构体在化学和医学上都有很多应用。
结构化学基础知识点总结
结构化学基础知识点总结结构化学是化学的一个重要分支，主要研究物质的分子结构及其性质与变化。
以下是结构化学的基础知识点总结：1.化学键：化学键是原子之间的连接。
常见的化学键包括共价键、离子键和金属键。
共价键是通过共享电子对连接原子的，离子键是通过正负离子之间的电荷吸引力连接的，金属键是由金属离子的正电荷和自由电子之间的相互作用连接的。
2.价电子：原子外层的电子称为价电子。
它们决定了原子的化学性质和与其他原子形成化学键的能力。
主族元素的价电子数等于元素的主族号减去10，而过渡金属的价电子数则根据元素的电子排布确定。
3.分子式与结构式：分子式表示化合物中原子的种类和数量，用化学符号和小标数表示，例如H2O表示水分子。
结构式更详细地表示了化合物中原子之间的连接关系，包括键的类型和数量。
常见的结构式表示方法有线条结构式、希尔伯特投影式和叠式结构式等。
4.共价键的构型理论：共价键的构型理论包括共价键构型、价层电子对斥力理论（VSEPR理论）和化学键混合理论。
共价键构型指的是取得最低能量的共价键构型，包括线性、三角形平面、四面体和八面体等几何形状。
VSEPR理论用于预测分子形状，可以通过电子云对中原子周围的电子对的排列关系来确定分子形状。
化学键混合理论解释了化学键形成的机制，通过重新配对原子的电子，可以形成不同数量和性质的化学键。
5.分子轨道理论：分子轨道理论用于描述分子中的电子分布和性质。
分子轨道是原子轨道的线性组合，可以用分子轨道能级图表示。
共价键形成时，原子轨道的重叠导致分子轨道的形成，其中有两种类型：σ（sigma）轨道和π（pi）轨道。
σ轨道沿化学键方向形成，π轨道则垂直于化学键方向形成。
分子轨道的填充遵循由低能级到高能级的原则，通过分析分子轨道能级可以预测化合物的性质。
6.杂化轨道理论：杂化轨道理论用于描述共价键的形成。
原子的轨道混合以形成杂化轨道，其形状和方向决定了化合物的几何形状。
sp轨道是最常见的杂化轨道，即包含一部分s轨道和一部分p轨道的混合轨道，类似地，sp2和sp3轨道也是常见的杂化轨道。
结构化学基础-资料
• 线性算符：Â(1＋2)＝ Â1＋ Â2 • 自轭算符：∫1*Â1 d＝∫1(Â1 )*d或∫1*Â2 d＝∫2(Â1 )*d 例如， Â＝id/dx，1＝exp[ix]，1*＝exp[-ix]，则， ∫exp[-ix](id/dx)exp[ix]dx＝∫exp[-ix](-exp[ix])dx＝-x.
经典理论无论如何也得不出这种 有极大值的曲线。
实验曲线 黑体辐射能量分布曲线 波长
Planck能量量子化假设
• 1900年，Planck（普朗克）假定，黑体中原子或分子辐射 能量时作简谐振动，只能发射或吸收频率为,能量为h 的整数倍的电磁能，即振动频率为的振子，发射的能量 只能是0h，1h，2h，……，nh（n为整数）。
▲宏观物体可处于任意的能量状态，体系的能量可以为任意的、连续变化的数值；微 观粒子只能处于某些确定的能量状态，能量的改变量不能取任意的、连续的数值， 只能是分立的，即量子化的。
▲测不准关系对宏观物体没有实际意义（h可视为0）；微观粒子遵循测不准关系，h 不能看做零。所以可用测不准关系作为宏观物体与微观粒子的判别标准。
1.2量子力学基本假设
• 量子力学：微观体系遵循的规律。主要特点是能量量子化和运动的波性。 是自然界的基本规律之一。主要贡献者有：Schrödinger，Heisenberg， Born & Dirac
• 量子力学由以下5个假设组成，据此可推导出一些重要结论，用以解释 和预测许多实验事实。半个多世纪的实践证明，这些基本假设是正确的。
★光子具有一定的动量：p＝mc＝h/c＝h/
(c＝）
★光的强度取决于单位体积内光子的数目（光子密度）。
产生光电效应时的能量守恒：h＝w＋Ek＝h0+mv2/2
（脱出功：电子逸出金属所需的最低能量，w＝h0）
经典理论无论如何也得不出这种 有极大值的曲线。
实验曲线 黑体辐射能量分布曲线 波长
Planck能量量子化假设
• 1900年，Planck（普朗克）假定，黑体中原子或分子辐射 能量时作简谐振动，只能发射或吸收频率为,能量为h 的整数倍的电磁能，即振动频率为的振子，发射的能量 只能是0h，1h，2h，……，nh（n为整数）。
▲宏观物体可处于任意的能量状态，体系的能量可以为任意的、连续变化的数值；微 观粒子只能处于某些确定的能量状态，能量的改变量不能取任意的、连续的数值， 只能是分立的，即量子化的。
▲测不准关系对宏观物体没有实际意义（h可视为0）；微观粒子遵循测不准关系，h 不能看做零。所以可用测不准关系作为宏观物体与微观粒子的判别标准。
1.2量子力学基本假设
• 量子力学：微观体系遵循的规律。主要特点是能量量子化和运动的波性。 是自然界的基本规律之一。主要贡献者有：Schrödinger，Heisenberg， Born & Dirac
• 量子力学由以下5个假设组成，据此可推导出一些重要结论，用以解释 和预测许多实验事实。半个多世纪的实践证明，这些基本假设是正确的。
★光子具有一定的动量：p＝mc＝h/c＝h/
(c＝）
★光的强度取决于单位体积内光子的数目（光子密度）。
产生光电效应时的能量守恒：h＝w＋Ek＝h0+mv2/2
（脱出功：电子逸出金属所需的最低能量，w＝h0）
[正式版]结构化学习题解答 《结构化学基础》北京大学出版社ppt资料
![[正式版]结构化学习题解答 《结构化学基础》北京大学出版社ppt资料](https://img.taocdn.com/s1/m/a1f2e19431b765ce040814d5.png)
求出本征值。
dx 2
e x ,six n ,2 c o x ,x s 3 ,six n c o xs
[解]：
d2 dx 2
ex
1
e x , ex是
d2 dx 2
的本征函数，本征值为
1；
d2 dx 2
sin
x
1 sin
x, sin
x是
d2 dx 2
பைடு நூலகம்
的本征函数，本征值为
1；
d2 dx 2
2 cos
x
间的几率为：
464×1014s-1，用它作光电池的阴极，当用波长为300nm的紫外光照射该电池时，发射的光电子的最大速度是多少？ 1
根据上述两式及力学公式：
[解] 1 2h( ) 可按下式计算 的平均值。
2
①将能量算符直接作用于波函数，所得常数即为粒子的能量：
h h mv v ② 根据受一定势能场束缚的微粒所具有的0 量子效应和箱中粒子的边界条件
式中，等号左边的物理量体现了粒性，等号右边的物 理量体现了波性，而联系波性和粒性的纽带是Planck
常数。根据上述两式及力学公式： pmv
知，1，2和4三步都是正确的。
微粒波的波长服从下式： u/
u 式中， 是微粒的传播速度，它不等于微粒的运动
速度，但3式中用了 v/ ，显然是错的。
在4式中， Eh 无疑是正确的，这里的E
2 m 已知一维势箱中粒子的归一化波函数为：
2 0 ，箱长应该等于半波长的整数倍，即：
2.99810 m s 3（ 式①]金b中解）属，箱钾粒 中是的子 粒微临坐 子粒阈标 的的频的S传c率平h播r为o均d速5i值.n度g；e，r方它程不，等在于求微解3粒过4的程运中动会速自度然，得但到3与式上中述用结了果相同8的能级，表显达1然式是（错参的见。周公度、段连云编1著4《结1构化学1基2 础》
大一结构化学基础知识点
大一结构化学基础知识点结构化学是化学的重要分支之一，它研究分子的结构以及与结构之间的相互作用关系。
在大一的学习中，我们需要掌握一些基础的结构化学知识点，下面将对其中的一些重点内容进行介绍。
1. 原子与元素周期表原子是物质的基本单位，由质子、中子和电子组成。
质子带正电荷，中子不带电，电子带负电荷。
元素周期表是化学中常用的工具，按照原子序数和元素性质排列了所有已知元素。
周期表中的每个元素都有自己独特的原子结构和化学性质。
2. 化学键与分子结构化学键是原子之间的连接，用于稳定分子结构。
常见的化学键有共价键、离子键和金属键等。
共价键是通过共用电子对形成的，可进一步分为极性共价键和非极性共价键。
离子键是通过正负电荷相互吸引形成的，金属键是金属原子间的电子云形成的。
3. 分子几何结构分子几何结构与原子间的化学键相关。
分子结构分为线性结构、平面三角形结构、四面体结构等。
分子几何结构决定了分子的空间排布和分子性质。
4. 有机化合物有机化合物主要由碳和氢组成，也包含其他元素。
有机化合物是生物体的组成部分，广泛存在于自然界和人工合成的化合物中。
大一阶段学习的有机化合物包括烃类、醇类、醛类、酮类、酸类等。
5. 化学反应与反应速率化学反应是物质转化过程，涉及到化学键的破裂和生成。
反应速率是指反应物浓度变化的快慢。
影响反应速率的因素包括浓度、温度、催化剂等。
6. 氧化还原反应氧化还原反应是化学反应中常见的一类反应，涉及到电子的转移。
在反应中，氧化剂接受电子而被还原，还原剂失去电子而被氧化。
氧化还原反应是许多重要化学反应的基础。
7. 化学平衡与动态平衡化学平衡是指反应物浓度和生成物浓度不再发生明显变化的状态。
动态平衡是指正反应和逆反应同时进行，速率相等达到平衡。
化学平衡和动态平衡是化学反应可逆性的重要特征。
8. 功能团与有机化合物命名有机化合物常常包含不同的功能团，如羟基、醛基、胺基等。
根据有机化合物中的功能团，可以进行系统命名和常用命名。
结构化学基础
结构化学基础
读书笔记
01 思维导图
03 精彩摘录 05 目录分析
目录
02 内容摘要 04 阅读感受 06 作者简介
思维导图
本书关键字分析思维导图
应用
化合物
结构
化学
基本概念
特征
包括
化学
介绍
结构 一章
材料
基础
配位
性质
高分子化合物
有机化合物
原子
金属
内容摘要
内容摘要
《结构化学基础》是一本全面介绍结构化学的教材，涵盖了结构化学的基本概念、原理和应用。 以下是本书的内容摘要： 这一章主要介绍了原子结构和元素周期表的关系。介绍了原子核的结构和电子的运动状态，然后 介绍了原子能量的量子化和原子光谱的规律性。详细介绍了元素周期表和元素性质的周期性。 这一章主要介绍了分子结构和化学键的基本概念。介绍了分子轨道理论的基本原理和应用，然后 介绍了共价键、离子键和金属键等不同类型的化学键。介绍了分子间相互作用和氢键等概念。 这一章主要介绍了晶体结构和物理性质的关系。介绍了晶体结构的特征和分类，然后介绍了晶体 结构分析和晶体的性质。介绍了晶体的缺陷和非晶体的结构特征。 这一章主要介绍了配位化合物和金属有机化合物的结构和性质。介绍了配位化合物的结构和性质， 包括配位体、配位数和配位反应等。
精彩摘录
《结构化学基础》这本书为我们提供了许多有用的概念和理论，这些概念和 理论不仅有助于我们更好地理解物质的微观结构和性质，还可以帮助我们更好地 理解和应用化学学科中的各种概念和原理。这些精彩摘录只是其中的一部分，但 它们可以帮助我们更好地理解这本书的内容和价值。
阅读感受
阅读感受
在完成《结构化学基础》的阅读之后，我深深地感受到了这本书的深度和价 值。作为一本专门探讨结构化学的著作，它不仅提供了对这一领域的基本理解， 同时也为我们揭示了化学反应的微观机制和物质的基本结构。
读书笔记
01 思维导图
03 精彩摘录 05 目录分析
目录
02 内容摘要 04 阅读感受 06 作者简介
思维导图
本书关键字分析思维导图
应用
化合物
结构
化学
基本概念
特征
包括
化学
介绍
结构 一章
材料
基础
配位
性质
高分子化合物
有机化合物
原子
金属
内容摘要
内容摘要
《结构化学基础》是一本全面介绍结构化学的教材，涵盖了结构化学的基本概念、原理和应用。 以下是本书的内容摘要： 这一章主要介绍了原子结构和元素周期表的关系。介绍了原子核的结构和电子的运动状态，然后 介绍了原子能量的量子化和原子光谱的规律性。详细介绍了元素周期表和元素性质的周期性。 这一章主要介绍了分子结构和化学键的基本概念。介绍了分子轨道理论的基本原理和应用，然后 介绍了共价键、离子键和金属键等不同类型的化学键。介绍了分子间相互作用和氢键等概念。 这一章主要介绍了晶体结构和物理性质的关系。介绍了晶体结构的特征和分类，然后介绍了晶体 结构分析和晶体的性质。介绍了晶体的缺陷和非晶体的结构特征。 这一章主要介绍了配位化合物和金属有机化合物的结构和性质。介绍了配位化合物的结构和性质， 包括配位体、配位数和配位反应等。
精彩摘录
《结构化学基础》这本书为我们提供了许多有用的概念和理论，这些概念和 理论不仅有助于我们更好地理解物质的微观结构和性质，还可以帮助我们更好地 理解和应用化学学科中的各种概念和原理。这些精彩摘录只是其中的一部分，但 它们可以帮助我们更好地理解这本书的内容和价值。
阅读感受
阅读感受
在完成《结构化学基础》的阅读之后，我深深地感受到了这本书的深度和价 值。作为一本专门探讨结构化学的著作，它不仅提供了对这一领域的基本理解， 同时也为我们揭示了化学反应的微观机制和物质的基本结构。
4结构化学基础
C2
ˆ ˆ ˆ , C , C 2 ,, C n1 , nC E ˆn ˆn n 2
O H 2C
H2 C
CH 2 C H2 O
C2
ˆ ˆ1 ˆ D2群, E, C2 ,2C2
Dnh 群
4n个对称操作
对称元素 Cn，nC2 （Cn） ，h
n 1 n 1 ˆ E, C n ,, C n , nC 2 , h , S n ,, S n (C n h ), n v (C 2 h )
n 1
n
1
i xy C 2 n z C 2 z
n
1
3. 分子点群确定
H C F Cl
一氟一氯一溴甲烷
C1 群：仅一个对称操作
Br
E
H Cl F H F Cl
Ci 群：仅两个对称操作
E, i
二氟二氯乙烷
Cs 群：仅两个对称操作
旋转对称操作或旋转轴对称元素符号中的 n 标记转动的角度 旋转角 = 2/n =360/n 如旋转角为120度时，n为3，此时必有有C3 轴 又称三重轴，即实施该旋转对称操作 3 次即复原
C2 C3
O H H
H
N H H
1.1 旋转操作和对称轴 Cn
必过分子中心的直线
C1轴任何分子都存在，其 对应不动操作，表成：
E
可实可虚，特定角度
C
C2
2
C3
N H H H
O H H
1个主轴C6, 6个付轴C2
分子存在轴Cn，则必有对应的n个旋转操作。k用于区分n个不 同的旋转操作。
理学结构化学基础
本节内容：
1、离域分子轨道和离域键 2、定域分子轨道和定域键 3、离域和定域轨道的关系 4、杂化轨道理论应用
第20页/共145页
1.离域分子轨道和离域键
多中心的分子轨道称为离域分子轨道，相应的化学键称为离域键或非定域键。 分子轨道理论在本质上是非定域的，也就是分子中的波函数遍及整个分子，原 则上它由组成该分子的所有原子轨道的线性组合而成。
第28页/共145页
上式中，各原子轨道组合系数的正负可由下图中的原子轨道重叠位向看出： CH4的非定域分子轨道组合图：
由上图可知：碳的2s轨道是球形对称的，它和四个氢的1s轨道发生正的重叠， 因此，在Ψ1中H的1s轨道均取正号能能能；级级级碳相相 相的同同同2P的的的x简轨简简并道并并轨正轨轨道端道道和H原子a、b同侧，它
4、键对只包括形成σ键的电子对，不包括形成π键 的电子对，即分子中的多重键皆按单键处理。π键虽 然不改变分子的基本构型，但对键角有一定影响， 一般是单键间的键角小，单一双键间及双－双键间 键角较大。
第2页/共145页
推断分子或离子的空间构型的具体步骤：
(1) 确定中心原子的价层电子对数，以AXm 为例 (A—中心原子；X—配位原子) ：
53
三角双锥 XeF2
直线形
第7页/共145页
孤对电子占据的位置：
VP = 5，电子对空间构型为三角双锥，
LP占据轴向还是水平方向三角形的某个 顶点？原则：斥力最小。
例如：SF4 VP=5 LP=1 F
SF
F F
LP－BP(90o)
3
F F
S F
F
2 结论：LP占据水平方向三角形, 稳定分子 构型为变形四面体(跷跷板形)
(2) 确定电子对的空间构型：
结构化学基础(第4版)第4章课件
H O O H
4.3.2 Cnh点群
有Cn, σh对称元素，阶次2n. Cnh={E, Cn, Cn2,… Cnn-1; σh, σhCn, σhCn2,…, σhCnn-1} 可用Snk表示 注: Cnh点群中当n为偶数时, 如C2h等, 存在对称中心i. 常见的点群有： C1h: {E, σh}, 常见Cs表示. 如：平面型分子ONCl， 叠氮酸HN3， CH3CHO
4.2.2 子群
若群G={A,B,C,D,E,F……}中的子集 G ′ ={A,B,C,…}满足 群的定义，则称 G ′为G的子群.
例：NH3 2 ′ 对称操作为 G = { E , C 3 , C 3 , σ v , σ′v , σ′v } . 可以验证G满足4 个条件, G构成一个6阶群. 2 G′ = { E , C 3 , C3 }
− sin θ cos θ 0
θ = 2π / n
⎛ 2π ⎜ cos n ⎜ ˆ ( z ) = ⎜ sin 2 π Cn ⎜ n ⎜ ⎜ ⎜ 0 ⎝ 2π − sin n 2π cos n 0 ⎞ 0⎟ ⎟ ⎟ 0⎟ ⎟ ⎟ 1⎟ ⎠
⎛ x ⎞ ⎛ − 1 0 0 ⎞⎛ x ⎞ ⎛ − x ⎞ ⎛ − 1 0 0⎞ ˆ ( z ) = ⎜ 0 − 1 0 ⎟，C ( z )⎜ y ⎟ = ⎜ 0 − 1 0 ⎟⎜ y ⎟ = ⎜ − y ⎟ 如 : C2 ⎟ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ˆ2 ⎜ ⎟ ⎜ ⎜ ⎜ z⎟ ⎜ 0 ⎜ 0 0 1⎟ 0 1 ⎟⎜ z ⎟ ⎜ z ⎟ ⎠ ⎠⎝ ⎠ ⎝ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ˆ ˆ ˆ 证明 : C C = E
2v群的特征标表yz基函数11113v群的特征标表xy特征标表中各类符号的意义维数或对称操作维数或特征标符号下标1下标2上标下标不可约表示符号有时用小写字母abe等并表示分子轨道的符号如az代表原子的坐标和平移运动它的变换性质与p原子轨道的变换性质相同并可判断振动类型的红外活性
4.3.2 Cnh点群
有Cn, σh对称元素，阶次2n. Cnh={E, Cn, Cn2,… Cnn-1; σh, σhCn, σhCn2,…, σhCnn-1} 可用Snk表示 注: Cnh点群中当n为偶数时, 如C2h等, 存在对称中心i. 常见的点群有： C1h: {E, σh}, 常见Cs表示. 如：平面型分子ONCl， 叠氮酸HN3， CH3CHO
4.2.2 子群
若群G={A,B,C,D,E,F……}中的子集 G ′ ={A,B,C,…}满足 群的定义，则称 G ′为G的子群.
例：NH3 2 ′ 对称操作为 G = { E , C 3 , C 3 , σ v , σ′v , σ′v } . 可以验证G满足4 个条件, G构成一个6阶群. 2 G′ = { E , C 3 , C3 }
− sin θ cos θ 0
θ = 2π / n
⎛ 2π ⎜ cos n ⎜ ˆ ( z ) = ⎜ sin 2 π Cn ⎜ n ⎜ ⎜ ⎜ 0 ⎝ 2π − sin n 2π cos n 0 ⎞ 0⎟ ⎟ ⎟ 0⎟ ⎟ ⎟ 1⎟ ⎠
⎛ x ⎞ ⎛ − 1 0 0 ⎞⎛ x ⎞ ⎛ − x ⎞ ⎛ − 1 0 0⎞ ˆ ( z ) = ⎜ 0 − 1 0 ⎟，C ( z )⎜ y ⎟ = ⎜ 0 − 1 0 ⎟⎜ y ⎟ = ⎜ − y ⎟ 如 : C2 ⎟ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ˆ2 ⎜ ⎟ ⎜ ⎜ ⎜ z⎟ ⎜ 0 ⎜ 0 0 1⎟ 0 1 ⎟⎜ z ⎟ ⎜ z ⎟ ⎠ ⎠⎝ ⎠ ⎝ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ˆ ˆ ˆ 证明 : C C = E
2v群的特征标表yz基函数11113v群的特征标表xy特征标表中各类符号的意义维数或对称操作维数或特征标符号下标1下标2上标下标不可约表示符号有时用小写字母abe等并表示分子轨道的符号如az代表原子的坐标和平移运动它的变换性质与p原子轨道的变换性质相同并可判断振动类型的红外活性
结构化学基础知识点总结[参考]
![结构化学基础知识点总结[参考]](https://img.taocdn.com/s1/m/a3373f27ba68a98271fe910ef12d2af90242a8a8.png)
结构化学基础知识点总结[参考]一、原子结构与原子能1、原子结构：原子是最小的具有化学性质的物质单位，原子结构由原子核和电子组成。
原子核由正电荷和非常小的负电荷组成，其质量约为原子的七十分之一。
电子的电荷为负，小，它的质量约为原子的三万分之一。
2、原子层次：电子位级是决定原子性质的内部结构，它将电子分成分子、原子层、最低能量状态等不同的层次，每一层的电子能量和每层的电子数在这一层上都是一定的。
3、原子能：原子的特征主要基于原子能。
原子能是原子核里的质子和中子相互反作用时所产生的能量，其势能和机械能在原子内部形成了重要的离散能级，其能级的高低决定着原子的性质。
二、原子结合1、杂原子结合：杂原子结合是指由不同元素构成的分子，例如水分子、由氢、氧组成的有机分子等，它们的特性与它们构成分子的元素，强度以及键数有关，从这些特性可以分辨出不同的化合物的性质。
2、非离子结合：非离子结合是指两个有共同亲和力的原子形成结合的一种结合方式，它们之间的结合是由相互分子对激发的吸引力维持的，例如氢键等，它不仅能定义分子的构型，而且还能定义分子的易燃性、电离性等一系列特性。
3、离子结合：离子结合是指一种具有一定形状的离子由于它们之间及其外围有机分子的电荷分布而形成的一种极性结合，它的调整能有来控制原子结合能从而控制它的性质。
三、离子化1、离子化反应：离子化反应是指有机分子或其它物质被离子（带电离子）分解而形成离子络合物的一类物质反应。
如水解反应等。
2、离子网络：离子网络是指各种结构不同的离子团簇相互联结而成的网络结构。
它由共有电子对或共有质子对不断构成，结构十分坚固，可以改变热，紫外等波长的电磁辐射的传播状态，也具有非常重要的作用。
3、离子热：离子热是指原子以及离子的极性的能量的转变，它与常温下无机物质之间的反应有较大的区别，一般表现为高温下才会形成有机反应，因此，离子热是一个相对比较高热的反应系统。
结构化学基础(第4版)第1章课件
x
将 E = hν, p = h/ λ 代入, 得到单粒子一维运动的波函数：
λ
− νt )]
i 2π ψ = A exp[( )( xpx − Et )] h
定态波函数: 不含时间的波函数ψ(x,y,z).
第一章 量子力学基础
1.1 微观粒子的运动特征
电子、原子、分子、光子等粒子具有波粒 二象性的运动特征，下面通过讨论黑体辐射， 光电效应，电子波动性等几个经典物理学无法 解释的现象来说明微观粒子的运动特征。了解 20世纪初经典物理学的困难及解决的办法。
1.1.1 黑体辐射
黑体：是一种能全部吸收所有波长辐射的物体，是 一种理想的吸收体，也是理想的发射体。 以Ev表示黑体辐射的能量，Evdv表示频率在vv+dv范围内单位时间单位表面积上辐射的能量。以Ev 对v作图，得能量分布曲线。 Ev单位: J/m2
1927年,Divisson, Germer 用单晶电子衍射实验, Thomson 用多晶电子衍射实验共同证实了de Broglie的假设。 实物微粒波的意义： (1926年, Born提出了微粒波的统计解释) 空间任何一点上波的强度（振幅绝对值的平方）和 2 粒子出现的几率成正比： ψ ∝ p 微粒波又称几率波。 实物微粒具有波动性,不服从牛顿力学,每次到达的 位置无法准确预测,只有一定的分布规律. 分子、原子中的电子具有波动性, 分布具有几率性, 电子的运动用波函数描述, 电子出现的几率可用电子云 描述.
Ee
v0
v
经典理论（几何光学）：光波能量与光强度成 正比，与频率无关。因此只要有足够的强度，任何 频率的光都能产生光电效应，而电子的动能将随光 强的增加而增加，与光的频率无关。显然，这些经 典物理学的推测与实验事实不符。无法解释光电效 应。
结构化学基础第五版周公度答案
结构化学基础第五版周公度答案目录01.量子力学基础知识 ...................................................................................................................... 1 02 原子的结构和性质 ................................................................................................................. 13 04分子的对称性 ............................................................................................................................ 48 05 多原子分子中的化学键 ........................................................................................................... 61 06配位化合物的结构和性质 ........................................................................................................ 91 07晶体的点阵结构和晶体的性质 .............................................................................................. 103 08金属的结构和性质 .................................................................................................................. 119 09离子化合物的结构化学 .......................................................................................................... 135 10次级键及超分子结构化学 (153)01.量子力学基础知识【1.1】将锂在火焰上燃烧，放出红光，波长λ=670.8nm ，这是Li 原子由电子组态 (1s)2(2p)1→(1s)2(2s)1跃迁时产生的，试计算该红光的频率、波数以及以k J ·mol -1为单位的能量。
结构化学基础课件 第四章 分子的对称性
②第二步，进行右上角的乘法， 分子进行 反映，N和H1保持不变，H2与H3互换位置，
再绕 轴旋转120度，则N还是不变，H2到H1 位置，H1到H2位置，H3回到原位置，两个操 作的净结果，相当于一个 镜面反映……可
写出右上角的九个结果。
③同理也可写出左下角的九个结果。旋转操 作和反映操作相乘，得到的是反映操作；两 个旋转操作相乘和两个反映操作相乘得到的 是旋转操作。
学时安排 学时----- 4学时
第四章.分子的对称性
对称 是一种很常见的现象。在自然界
我们可观察到五瓣对称的梅花、桃花，六瓣 的水仙花、雪花、松树叶沿枝干两侧对称， 槐树叶、榕树叶又是另一种对称……在人工 建筑中，北京的古皇城是中轴线对称。在化 学中，我们研究的分子、晶体等也有各种对 称性，有时会感觉这个分子对称性比那个分 子高，如何表达、衡量各种对称？数学中定 义了对称元素来描述这些对称。
I1 S2 i
S1
I
2
I2 S1
S2 I1 i
I3
S
6
C3
i
S3
I
6
C3
I4 S4
S4
I
4
I5 S10 C5 i
S5 I10 C5
I6 S3 C3 S6 I3 C3 i
负号代表逆操作，即沿原来的操作退回去的操作。
S4 S6
对称元 素符号
E Cn
I1n=iC1n 4.1.5.映轴和旋转反映操作
映轴S1n的基本操作为绕轴转3600/n， 接着按垂直于轴的平面进行反映，是C1n和 σ相继进行的联合操作：
S1n=σC1n
如果绕一根轴旋转2/n角度后立即对垂直于这根轴的一 平面进行反映，产生一个不可分辨的构型，那么这个轴就
结构化学基础第五版pdf答案
结构化学基础第五版pdf答案1、挥发油的溶解性难溶于（）[单选题] *A水(正确答案)B乙醇C石油醚D乙醚2、一般情况下，为无色的化合物是（）[单选题] *A黄酮B花色素C二氢黄酮(正确答案)D查耳酮3、下列溶剂中亲脂性最强的是（）[单选题] *A甲醇B苯(正确答案)C三氯甲烷D丙酮4、香豆素与浓度高的碱长时间加热生成的产物是（）[单选题] *A脱水化合物B顺式邻羟基桂皮酸(正确答案)C反式邻羟基桂皮酸D醌式结构5、所有游离香豆素均可溶于热的氢氧化钠水溶液,是由于其结构中存在（）[单选题] * A异戊烯基B酮基C内酯环(正确答案)D酚羟基对位活泼氢6、凡具有（）的木脂素，与三氯化铁反应，呈阳性（）[单选题] *A酚羟基(正确答案)B羧酸C醇羟基D氨基7、苯丙素类化合物的生物合成途径是（）[单选题] *A醋酸-丙二酸途径B丙二酸途径C莽草酸途径(正确答案)D氨基酸途径8、下列化合物可用水蒸汽蒸馏法提取的是（）[单选题] *A七叶内酯(正确答案)B七叶苷C厚朴酚D五味子素9、以下黄酮类化合物中，以离子状态存在的是（）[单选题] * A黄酮B花色素(正确答案)C二氢黄酮D查耳酮10、下列生物碱碱性最强的是（）[单选题] *APkA=22BPkA=5(正确答案)CPkA=13DPkA=5811、沉淀法的分类不包括以下哪一种方法（）[单选题] *A水提醇沉法B碱提酸沉法C铅盐沉淀法D结晶法(正确答案)12、具有光化学毒性的中药化学成分类型是（）[单选题] *A多糖B无机酸C鞣质D呋喃香豆素(正确答案)13、以橙皮苷为指标成分进行定性鉴别的中药是（）[单选题] * A葛根B黄芩C槐花D陈皮(正确答案)14、检识黄酮类化合物首选（）[单选题] *A盐酸-镁粉反应(正确答案)B四氢硼钠反应C硼酸显色反应D锆盐-枸橼酸反应15、美花椒内酯属于（）[单选题] *A呋喃香豆素B吡喃香豆素(正确答案)C环木脂素D环木脂内酯16、当一种溶剂无法结晶时，常常使用混合溶剂，下列不是常用的混合溶剂是（）[单选题] *A甲醇-水B乙酸-水C乙醚-丙酮D石油醚-水(正确答案)17、临床上应用的黄连素主要含有（）[单选题] *A奎宁B小檗碱(正确答案)C粉防己碱D苦参碱18、极性最大的溶剂是（）[单选题] *A酸乙酯(正确答案)B苯C乙醚D氯仿19、下面化合物能与异羟肟酸铁反应的是（）[单选题] *A花椒内酯(正确答案)B柠檬烯C色原酮D天精20、E连续回流提取法(正确答案)下列方法中能始终保持良好浓度差的是（）* A浸渍法B渗漉法(正确答案)C煎煮法D回流提取法21、下列化合物中具有强烈天蓝色荧光的是（）[单选题] * A七叶内脂(正确答案)B大黄素C麻黄碱D大豆皂苷22、游离生物碱和生物碱盐都易溶解的溶剂是（）[单选题] * A三氯甲烷B正丁醇C乙醇(正确答案)D水23、中药紫草中的主要有效成分属于（）[单选题] *A苯醌类B萘醌类(正确答案)C蒽醌类D菲醌类24、下列含有蒽醌类成分的中药是（）*A丹参B决明子(正确答案)C芦荟(正确答案)D紫草25、萃取时，混合物中各成分越易分离是因为（）[单选题] *A分配系数一样B分配系数相差越大(正确答案)C分配系数越小D以上都不是26、关于前胡，说法正确的有（多选）（）*A是伞形科前胡属植物(正确答案)B药理药效作用主要有祛痰、镇咳、平喘、抗炎、解痉、镇静等(正确答案)C可与皂荚、藜芦等药物一起放在药中煎煮D不溶乙醚等有机溶剂27、以下哪种方法是利用混合中各成分在溶剂中的溶解度不同或在冷热情况下溶解度显著差异的原理而达到分离的（）[单选题] *A沉淀法B分馏法C结晶法(正确答案)D升华法28、阿托品是莨菪碱的（）[单选题] *A左旋体B右旋体C同分异构体D外消旋体(正确答案)29、在高效液相色谱法中，常用的柱内填料是（）[单选题] * A氧化铝B活性炭C十八烷基硅烷键和硅胶(正确答案)D羧甲基纤维素30、临床用于上呼吸道抗菌消炎的是（）[单选题] *A穿心莲内酯(正确答案)B青蒿素C莪术醇D薄荷脑。
结构化学基础5PPT课件
六方ZnS
闪锌矿
立方ZnS
ZnS型(立方型)
晶格: 面心立方
配位比: 4:4
红球－Zn2+ ,
绿球－S2-
晶胞中离子的个数:
Zn2+ :4个
S2- :61814个 28
(4)CaF2
CaF2 晶 体 属 立 方 面 心 点 阵 ， F － 作 简 单立方堆积，Ca2＋数目比F－少一半，所 以填了一半的立方体空隙，每一个Ca2＋由 八个F－配位，而每个F－有4个Ca2＋配位， 每个CaF2晶胞有4个Ca2＋和8个F。
μ为一结构参数，不同化合物的μ值不 同，金红石本身μ=0.31 ，一些过渡金 属氧化物TiO2、VO2、MnO2、FeO2；氟 化物MnF2、CoF2、NiF2为金红石结构。
黑球:Ti
白球:O
TiO2 (金红石)的结构
(6) CdI2和CdCI2
Cd I或CI
CdI2和 CdCI2 的层形 分子
碱金属的卤化物、氢化物，碱土金属的氧化物、硫 化物、硒化物、碲化物，过渡金属的氧化物、硫化物， 以及间隙型碳化物、氮化物都属NaCl型结构。
NaCl型结构
点阵型式是Na+离子的面心立方点阵 与Cl-离子的面心立方点阵平面交错，交 错的方式是一个面心立方格子的结点位 于另一个面心立方格子的中央。如图740所示。属立方晶系，配位数为6∶6， 即每个离子被6个相反电荷的离子所包围。 NaCl型的晶胞是立方面心，但质点分布 与CsCl型不同。
红砷镍矿（NiAs）
(3) ZnS
ZnS晶体结构有两种型式，即立方ZnS和 六方ZnS，这两种型式的ZnS，化学键的性质 相同，都是离子键向共价键过渡，具有一定 的方向性。Zn原子和S原子的配位数都是4， 不同的是原子堆积方式有差别。在立方ZnS中， S原子作立方最密堆积，Zn原子填在一半的四 面体空隙中，形成立方面心点阵；在六方ZnS 晶体中，S原子作六方最密堆积，Z原子填在 一半的四面体空隙中，形成六方点阵。
结构化学基础习题答案_周公度_第4版 - 副本
05 多原子分子中的化学键【5.1】利用价电子互斥理论，说明44324XeF,XeO,XeO,XeF,XeOF等分子的形状。
解：【5.2】利用价电子互斥理论，说明2-+-333333AsH,ClF,SO,SO,CH,CH的分子和离子的几何形状，说明哪些分子有偶极矩？表中3分子中Cl原子周围的5对价电子按三方双锥分布，可能的形状有下面三种：（A）和（B）相比，（B）有lp-lp（孤对-孤对）排斥作用代替（A）的lp-bp（孤对-键对）相互作用，故（A）比（B）稳定。
（A）和（C）比较，（C）有两个lp-bp相互作用代替了（A）的2个bp-bp相互作用，故（A）最稳定。
【5.3】画出下列分子中孤对电子和键对电子在空间的排布图：（a ）2ICl -，2N O （b ）3H O +，3BrF ，3NF ； （c ）4ICl -，4IF +，4SbF -，22XeO F ；（d ）3IF ，5XeF +。
解：这是VSEPR 方法的具体应用，现将分子中孤对电子和键对电子在空间的排布图示于图5.3。
(a)N (b)HCl F(c)(d)图5.3【5.4】写出下列分子或离子中，中心原子所采用的杂化轨道：2CS ，2NO +，3NO -，3BF ，4CBr ，4PF +，6SeF ，5SiF -，36AlF -，6IF +，4MnO -，5MoCl ，()322CH SnF 。
解：【5.5】由22x y d -，s ，x p ，yp轨道组成2dsp 等性杂化轨道1φ，234,,φφφ，这些轨道极大值方向按平面四方形分别和,x y 轴平行。
根据原子轨道正交、归一性推出各个杂化轨道的,,,x yd s p p 的组合系数，验证它们是正交，归一的。
解：因为4个2dsp 杂化轨道是等性的，所以每一条杂化轨道的s ，p 和d 成分依次为1/4,1/2和1/4。
这些成分值即s ，p 和d 轨道在组成杂化轨道时的组合系数的平方。
结构化学基础总结
结构化学基础总结结构化学是一门研究物质的分子结构和化学性质的学科，对于了解和解释化学反应、物质性质以及设计新的化学物质具有重要的意义。
以下是对结构化学基础的总结。
1.分子结构的表示方法：结构化学中，常用的分子结构表示方法包括实体式、简略式、官能团表示法、斜线式、Lewis式等。
实体式直观明了，能够具体反映出每个原子的连接方式；简略式则是用简单的表示形式来表示分子结构，如希尔式、骨架式等。
官能团表示法则着重描述分子中的官能团，通过特定的符号和简写来表示不同的官能团。
2.键的类型：在分子中，化学键起着连接原子之间的作用。
常见的键类型包括共价键、离子键和金属键。
共价键是通过原子间的电子共享而形成的，是最常见的键类型；离子键是由于正负电荷之间的相互作用而形成的，常见于由金属与非金属元素组成的化合物；金属键则是由自由电子在金属中的流动而形成的。
3.分子几何结构：分子几何结构描述了分子中原子的排列方式以及原子之间的键角。
常见的分子几何结构包括线性、三角平面、四面体、平面正方形和八面体等。
分子的几何结构决定了分子的物理性质和化学性质，如分子的极性、分子间作用力等。
4.主要键的类型及性质：在分子中，主要的键类型包括共价键、极性共价键和离子键。
共价键是原子间通过共用电子而形成的键，是最稳定和最常见的化学键类型；极性共价键则是指在共价键中，由于原子的电负性差异，电子对偏向了较电负的原子，形成了极性分子；离子键则是由正负电荷之间的相互吸引而形成的键。
5.分子间作用力：分子间作用力是描述分子间相互作用的力，对物质的性质和行为具有重要影响。
常见的分子间作用力包括范德华力、氢键、离子-离子相互作用、离子-极性分子相互作用等。
范德华力是非极性分子之间的相互作用力，是由于临时诱导电荷而产生的；氢键则是氢原子与其他原子（通常是氮、氧和氟原子）之间的相互作用力，具有较大的非共价相互作用力。
分子间作用力的强弱对物质的性质和相变有重要影响。
结构化学基础第4章
Example 分子具有A, B , C , D 等对称操作，若其中某些操作 满足于关系A B = C ， 即对分子先后施行 B 和 A 操作， 其结果相当于对分子单独施行 C 操作，则称 C 为 A 和 B 的乘积。
(1)群的基本概念 i、群的定义 一个集合G含有A、B、C、D等元素，在这些元
（2）对称轴 (Cn )和旋转操作 (Cn )
Cn 轴定义
将分子图形以直线为轴旋转某个角度能产生 分子的等价图形。
单重（次）轴 (C 1 ) q = 2 p 二重（次）轴 (C 2 ) q = 2 p 三重（次）轴 (C 3 ) q = 2 p
2 3
n重（次）轴 (C n ) 操作定义
旋转轴能生成n个旋转操作，记为：
S8
S4点群：
只有S4是独立的点群。例如：1,3,5,7-四甲基环辛四烯(图 Ⅳ)，有一个S4映转轴，没有其它独立对称元素，一组甲基基 团破坏了所有对称面及C2轴。
1,3,5,7-四甲 基环辛四烯
Td群
若一个四面体骨架的分子，存在4个C3 轴，3个C2轴，同时每个C2轴还处在两个互相 垂直的平面σd的交线上，这两个平面还平分另 外2个C2轴（共有6个这样的平面）则该分子 属Td对称性。对称操作为｛E，3C2，8C3， 6S4，6σd｝共有24阶。这样的分子很多。 四面体CH4、CCl4对称性属Td群，一些含 氧酸根SO42-、PO43-等亦是。在CH4分子中， 每个C-H键方向存在1个C3轴，2个氢原子连线 中点与中心C原子间是 轴，还有6个σd平面。
操作演示
在反式二氯乙烯分子中, Z轴是C2轴, 且有垂直于Z轴的镜面,因此Z轴必 为S2 (见左图), 此时的S2不是独立的。 而Y轴不是C2轴, 且没有垂直于Y 轴的镜面, 但Y轴方向满足S2对称性 (见右图), 此时的S2是独立的。
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尽结构。结构化学还为我们分析化学物质的性质并进而进行人工合成打下基础。
经典定义
结构化学是研究原子 、分子和晶体的微观结构，研究原子和分子运动规律，研究物质的结 构和性能关系的科学。
化学的新定义
化学是主要研究从原子、分子片、分子、超分子，到分子和原子的各种不同尺度和不同复 杂程度的聚集态和组装态的合成和反应，分离和分析，结构和形态，物理性能和生物活性及其 规律和应用的自然科学 –徐光宪
德拜(1884～1966)美国物理化学家
1914年将X射线衍射技术用于测定化合物晶体的分 子结构。此法的推广和应用，大大促进了结构化学的 发展。于1936年获奖
巴顿(1918～1998) 英国化学家
40年代巴顿和哈塞尔提出了“构象分析”概念，用 于研究分子 特性与分子中原子的复杂空间三维结 构之间的关系，对发展立体化学理论作出了贡献， 于1969年获奖 D.霍奇金(1910～1994) 英国女化学家
结构化学基础
个人简介
教育背景
➢ 98年，山东大学化学系，学士 ➢ 01年，山东大学晶体所，晶体材料国家重点实验室，硕士 ➢ 04年，中科院上海技术物理所，红外物理国家重点实验室，博士
研究方向
➢ 超分子结构化学－配位超分子的结构多样性和超分子异构 ➢ 材料物理与化学－金属超分子配合物及其纳米复合材料在发光、
维兰德(1877～1957) 德国化学家
1924年测定了胆酸及多种同类物质的化学结构，于1927年获奖。 胆酸存在于动物胆汁中，在人体内帮助油脂的水解和吸收，降低 血液中胆固醇含量 H.费舍尔(1881～1945) 德国化学家
1921至1929年测定了血红素结构，指出血红素参与生物体内氧的输送； 1927至1939年确定了叶绿素的分子结构。于1930年获奖
Chemical crystallography – powder analysis
powder
powder sample in glass capillary
STADI-P Stoe Powder diffractometer
Chemical crystallography – powder analysis
卡尔(1918～) 美国物理化学家
50年代初豪普特曼与卡尔合作开发了应用 X射线衍射确 定物质晶体结构的直接计算 法，为分子晶体结构测定作出 了开创性的 贡献，于1985年获奖
克卢格(1926～)英国生物化学家
1968年将电子显微镜和X射线衍射 法两种技术结合起来， 发明了显微影像 重组技术，于1982年获奖。该技术为 测 定生物大分子结构开创了一条新路
从实验学科向理论学科的转变
1998年诺贝尔化学奖获得者Kohn和Pople认为：“量子化学已经发展成为广大化学家所使 用的工具，将化学带入一个新时代，在这个新时代里实验和理论能够共同协力探讨分子体系的 性质。化学不再是纯粹的实验科学了”
Nobel Prizes --- in structural chemistry
1933至1956年用X射线衍射法测定了胆固醇、维生素B12、 青霉素等生物化学物质的分子结构。于1964年获奖
Nobel Prizes - in structural chemistry
赫兹伯格(1904～1999) 加拿大物理化学家
1928至1971年运用光谱学阐明了多种分子的电子结构 与 运动，特别是在自由基的研究中取得了卓越成就， 促进了 物理化学、量子化学、天体物理学的发展。于 1971年获奖
2．理解为主，记忆为辅 （预习--- 复习 --- 总结) 3．发展的观点
分子超分子，微观介观（纳米）宏观，相对论？光速不变？
·豪普特曼(1917～) 美国数学家 利用显微影像重组技术探明的烟 草花叶病毒的局部结构
Chemical crystallography – single crystal analysis
Stoe IPDS
Image Plate Diffraction System
KappaCCD X-ray Crystallography Facility
Hollow Tubular Metal-Organic Architectures
Protein
结构化学学习
怎样学
1．3+2+1原则
3种理论：量子理论，化学键理论，点阵理论 3种结构：原子结构，分子结构，晶体结构 3个基础：量子化学基础，对称性原理基础，结晶化学基础 2个因素：电子因素，空间因素 1条主线：结构决定性能，性能反映结构
非线性光学、磁学等方面的性质和应用 ➢ 理论化学－超分子配合物结构和性质之间的关系研究和理论计算
➢ 教师博客：/panm/
结构化学
任务
在自然科学中，探明物质的结构是理论研究的基础。用化学手段和方法研究物质结构的科学 称为结构化学。当我们从自然界或实验室获得一种新的化学物质时，首要的任务是测定它们的详
.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0Leabharlann 6.07.08.0
22-T-hTetha,edetga, deg
X10E 1 x 10
Assembly of Coordination Nanotube
N
N N
N
HgCl2 = DMF or DMSO
N N N
N N
N N
N
N N
N N
N N
N N
16.8 Å
[Hg4Cl8(bbimms)4](DMSO)2 --- Nanotube
single crystal size < 0.5 mm
Chemical crystallography – single crystal analysis
Diffraction image from a single crystal
Stoe IPDS Image Plate Diffraction System
Diffraction image from a powder
/Convert 2.10 for MS Windows 3.1x Scan no. = 1 Lambda1,lambda2 = 1.540 Observed Profile
powder
3. 0
X10E 5
2. 0
x 105
1. 0
CoCuontsunts
经典定义
结构化学是研究原子 、分子和晶体的微观结构，研究原子和分子运动规律，研究物质的结 构和性能关系的科学。
化学的新定义
化学是主要研究从原子、分子片、分子、超分子，到分子和原子的各种不同尺度和不同复 杂程度的聚集态和组装态的合成和反应，分离和分析，结构和形态，物理性能和生物活性及其 规律和应用的自然科学 –徐光宪
德拜(1884～1966)美国物理化学家
1914年将X射线衍射技术用于测定化合物晶体的分 子结构。此法的推广和应用，大大促进了结构化学的 发展。于1936年获奖
巴顿(1918～1998) 英国化学家
40年代巴顿和哈塞尔提出了“构象分析”概念，用 于研究分子 特性与分子中原子的复杂空间三维结 构之间的关系，对发展立体化学理论作出了贡献， 于1969年获奖 D.霍奇金(1910～1994) 英国女化学家
结构化学基础
个人简介
教育背景
➢ 98年，山东大学化学系，学士 ➢ 01年，山东大学晶体所，晶体材料国家重点实验室，硕士 ➢ 04年，中科院上海技术物理所，红外物理国家重点实验室，博士
研究方向
➢ 超分子结构化学－配位超分子的结构多样性和超分子异构 ➢ 材料物理与化学－金属超分子配合物及其纳米复合材料在发光、
维兰德(1877～1957) 德国化学家
1924年测定了胆酸及多种同类物质的化学结构，于1927年获奖。 胆酸存在于动物胆汁中，在人体内帮助油脂的水解和吸收，降低 血液中胆固醇含量 H.费舍尔(1881～1945) 德国化学家
1921至1929年测定了血红素结构，指出血红素参与生物体内氧的输送； 1927至1939年确定了叶绿素的分子结构。于1930年获奖
Chemical crystallography – powder analysis
powder
powder sample in glass capillary
STADI-P Stoe Powder diffractometer
Chemical crystallography – powder analysis
卡尔(1918～) 美国物理化学家
50年代初豪普特曼与卡尔合作开发了应用 X射线衍射确 定物质晶体结构的直接计算 法，为分子晶体结构测定作出 了开创性的 贡献，于1985年获奖
克卢格(1926～)英国生物化学家
1968年将电子显微镜和X射线衍射 法两种技术结合起来， 发明了显微影像 重组技术，于1982年获奖。该技术为 测 定生物大分子结构开创了一条新路
从实验学科向理论学科的转变
1998年诺贝尔化学奖获得者Kohn和Pople认为：“量子化学已经发展成为广大化学家所使 用的工具，将化学带入一个新时代，在这个新时代里实验和理论能够共同协力探讨分子体系的 性质。化学不再是纯粹的实验科学了”
Nobel Prizes --- in structural chemistry
1933至1956年用X射线衍射法测定了胆固醇、维生素B12、 青霉素等生物化学物质的分子结构。于1964年获奖
Nobel Prizes - in structural chemistry
赫兹伯格(1904～1999) 加拿大物理化学家
1928至1971年运用光谱学阐明了多种分子的电子结构 与 运动，特别是在自由基的研究中取得了卓越成就， 促进了 物理化学、量子化学、天体物理学的发展。于 1971年获奖
2．理解为主，记忆为辅 （预习--- 复习 --- 总结) 3．发展的观点
分子超分子，微观介观（纳米）宏观，相对论？光速不变？
·豪普特曼(1917～) 美国数学家 利用显微影像重组技术探明的烟 草花叶病毒的局部结构
Chemical crystallography – single crystal analysis
Stoe IPDS
Image Plate Diffraction System
KappaCCD X-ray Crystallography Facility
Hollow Tubular Metal-Organic Architectures
Protein
结构化学学习
怎样学
1．3+2+1原则
3种理论：量子理论，化学键理论，点阵理论 3种结构：原子结构，分子结构，晶体结构 3个基础：量子化学基础，对称性原理基础，结晶化学基础 2个因素：电子因素，空间因素 1条主线：结构决定性能，性能反映结构
非线性光学、磁学等方面的性质和应用 ➢ 理论化学－超分子配合物结构和性质之间的关系研究和理论计算
➢ 教师博客：/panm/
结构化学
任务
在自然科学中，探明物质的结构是理论研究的基础。用化学手段和方法研究物质结构的科学 称为结构化学。当我们从自然界或实验室获得一种新的化学物质时，首要的任务是测定它们的详
.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0Leabharlann 6.07.08.0
22-T-hTetha,edetga, deg
X10E 1 x 10
Assembly of Coordination Nanotube
N
N N
N
HgCl2 = DMF or DMSO
N N N
N N
N N
N
N N
N N
N N
N N
16.8 Å
[Hg4Cl8(bbimms)4](DMSO)2 --- Nanotube
single crystal size < 0.5 mm
Chemical crystallography – single crystal analysis
Diffraction image from a single crystal
Stoe IPDS Image Plate Diffraction System
Diffraction image from a powder
/Convert 2.10 for MS Windows 3.1x Scan no. = 1 Lambda1,lambda2 = 1.540 Observed Profile
powder
3. 0
X10E 5
2. 0
x 105
1. 0
CoCuontsunts