大学无机化学分子结构

大学无机化学分子结构（通用9篇）

大学无机化学分子结构 篇1

19世纪末20世纪初，随着X射线、电子、放射性现象的发现，在物理学领域内爆发了一场举世瞩目的大革命。在不太长时间内，新理论风起云涌，新实验层出不穷，一位位科学巨匠应运而生。在这批科学巨人所创建的科学大厦中，汤姆生、卢瑟福、玻尔师生三代精心雕琢起来的原子结构模型，至今依然光芒闪耀。1897年，刚刚40岁的汤姆生证明了电子的存在，轰动了科学界，一举成为国际物理学界的佼佼者。然而，他并没有因此而停步不前，仍一如既往、兢兢业业，继续攀登科学的高峰。1904年，汤姆生提出，原子好像一个带正电的球，这个球承担了原子质量的绝大部分，电子作为点电荷镶嵌在球中间。这种“葡萄干蛋糕”式的无核模型是汤姆生企图解释元素化学性质发生规律性变化而反复思考得出的。

汤姆生既是一位理论物理学家，又是一位出色的教育家。他在担任英国卡文迪许实验物理学教授及实验室主任的34年间，培养出了众多优秀人才，在他的弟子中，有9位获得过诺贝尔奖，卢瑟福 就是其中之一。1906年，英国人卢瑟福做了一次极为著名的实验，他用α粒子（即氦粒子流）作“炮弹”去轰击金属箔片制的靶子，他发现α粒子穿过箔片后，大多数没有改变方向，如入无人之境，畅通无阻，这说明原子内部是很“空”的。同时他也发现竟有少数α粒子在偏离原方向相当大的角度散射出来，有极少数甚至被反弹回来，这是汤姆生原子模型所无法解释的，由此卢瑟福证明了正电荷不是分散分布在一个较大的球体内，而是集中在一个很小的核心上，这个核心被他称作原子核。原子核的发现使卢瑟福感到惊讶，而科学家的敏感和追根问底的性格使他始终抓住这个问题不放，并经过周密的思考后于1911年大胆地提出了有核原子模型。他设想原子可以和一个小行星系统相比拟，原子模型的中心是一个带正电荷的核，这个核几乎把整个原子的质量集中于一身，原子核的半径在10－14m～10－15m间，是整个原子半径的万分之一至十万分之一，带负电的电子散布在核的外围，围绕原子核旋转。这种模型被后人称之为行星式原子结构模型。卢瑟福的实验室被后人称为“诺贝尔奖得主的幼儿园”。他的头像出现在新西兰货币的最大面值——100元上面，作为国家对他最崇高的敬意和纪念。卢瑟福的原子模型虽比汤姆生模型前进了一大步，但是仍然没有摆脱宏观物体运动规律的框架，所以在解释原子的稳定性和光谱规律性上同样遇到了难以逾越的困难。而提出解释这一困难办法的是丹麦物理学家玻尔。玻尔曾在曼切斯特大学的卢瑟福实验室工作过。他非常赞赏他的老师的学问和为人。受卢瑟福的影响，玻尔的主要兴趣就集中在原子和原子核问题的研究上，于1913年提出了“电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动”原子模型学说，使原子结构理论为之一新，在整个物理学界引起了“轰动性效应”。爱因斯坦曾高度赞扬玻尔的原子结构模型是“最伟大的发现之一”。玻尔原子结构模型仍是当今大学、中学物理、化学教科书中必不可少的内容。

值得一提的是，1919年，卢瑟福和他的另一位学生查威克在原子核里发现了质子，1932年，查威克又在原子核里发现了中子。至此，“原子不可再分”的形而上学的观念彻底被瓦解。

大学无机化学分子结构 篇2

厦门大学化学化工学院夏海平课题组与厦门大学闽江讲座教授、美国佐治亚理工学院教授林志群课题组合作, 在无机-有机功能纳米粒子合成和新颖纳米结构方面连续取得重要进展。首先, 他们以星型嵌段共聚物作为模板, 合成了具有热电效应的复合纳米粒子材料, 相关结果发表于《德国应用化学》。另外, 他们又将星型两嵌段聚合物模板拓展为蠕虫状聚合物模板, 组装了新颖的“纳米项链”结构。相关结果发表于美国科学促进会 (AAAS) 的开放获取在线期刊《科学进展》上。

(1) 有机高分子材料具有很低的热导率κ, 但较低的电导率σ和Seebeck系数S, 而无机半导体材料展示出较好的电导率σ和很高的Seebeck系数S。为了结合两者的优势, 人们致力于制备无机-有机杂化的纳米复合材料。文章1谈到, 通过原子转移自由基活性聚合 (ATRP) 、准活性格氏聚合 (GRIM) 以及点击反应等方法合成了星型的两嵌段共聚物 (聚丙烯酸嵌段聚3, 4-乙撑二氧噻吩 (PAA-b-PEDOT) ) 。以此星型共聚物为模板制备了外围包裹PEDOT的无机半导体纳米复合材料。这种纳米材料内层为无机纳米半导体PbTe, 外层为导电高分子PEDOT, 可以看作为一种新型无机-有机杂化的热电材料。该复合物既利用了外层导电高分子的低热导率k, 又具备内层无机半导体高的Seebeck系数S和电导率σ。更为重要的是, 外层PEDOT和内层PbTe紧密相连, 而且这种连接是永久性的, 大大增强了该纳米复合物的长期稳定性。这种模板法合成的纳米复合物为提高热电材料的优值ZT提供了一种新途径。

(2) 2013年, 林志群教授提出一种新颖的模板组装法, 该星型聚合物模板具有很好的普适性, 他们组装了各种不同化学成分的球形、中空、核壳结构的纳米颗粒, 但这些纳米结构都是零维纳米材料。文章谈到从聚合物模板开始改进, 首先将生长内核即α-环糊精 (α-CD) 用长链高分子聚乙二醇 (PEG) 组装串接起来, 通过ATRP合成了蠕虫状两亲性的两嵌段共聚物 (PAA-bPS) , 即将原来的零维模板用长链高分子串起来, 合成了一维的聚合物模板, 再用该模板制备新颖的一维“纳米项链”结构。这种“纳米项链”尺寸均一, 形状规整, 由于这些无机纳米颗粒上还覆盖着许多聚苯乙烯 (PS) 高分子链, 所以这些"纳米项链"也被形象地称之为有机?无机杂化羊肉串。最后, 通过高分子自洽场理论, 模拟计算了"纳米项链"的形成机理。

大学无机化学分子结构 篇3

关键词： 教学实验    初中化学    素质教育

科学家爱因斯坦说：“兴趣是最好的老师。”兴趣是求知的巨大动力，发明创造的源泉。兴趣的培养在于诱导。教师在教学过程中应因势利导，引导他们及时排除不利于提高学生认识兴趣的因素。有针对性地帮助他们扫除学习中的障碍，激发他们对学习的兴趣，使他们积极主动自觉地学。所以在化学教学中必须提高学生的素质和兴趣，培养学生的学习习惯，提高自身的职业素养，努力提高化学成绩。

一、提高学生素质和兴趣是提高化学成绩的内因

1.加强学生思想政治教育，提高思想道德素质。在中学化学教学中，结合本学科的特点，对学生进行爱国主义、集体主义和社会主义思想政治教育、近代史和现代史教育、国情教育、辩证唯物主义教育、环境保护意识教育、破除迷信教育及艰苦奋斗、立志建设家乡的教育，逐步树立科学的世界观和人生观。让学生了解我国虽是世界悠久文明古国，特别是党的十一届三中全会以来我国石油、化学工业和科技方面取得的伟大成就，还应介绍本地区经济发展的现状和前景，从而使学生树立为繁荣祖国科技、发展经济而刻苦学习的信心。利用燃烧、爆炸、缓慢氧化和自燃等知识，教育学生了解内因是物质变化的根据，外因是变化的条件，外因只能通过内因起作用。运用物理变化、化学变化、质量守恒定律等知识，让学生了解量变和质变、对立统一规律等辩证唯物主义观，同时让学生走出课堂，了解生活环境状况，宣传保护环境的重要意义，积极参与治理环境的活动，培养学生关心自然、关心社会的情感。在教学中还要结合化学反应产生的现象、反应的本质等知识的学习，对学生进行破除迷信的教育及文明行为的养成教育。

2.全面培养学生的能力，提高科学文化素质。初中化学教学要处理好知识、技能和能力的关系。知识和技能是学生形成能力的基础，而能力是学生掌握知识和技能的必要条件，是提高学生科学文化水平的重要因素。在教学中要培养和发展学生的观察能力、实验能力、思维能力和自学能力。要重视化学基本概念的教学，则既要注意概念的科学性，又要注意概念形成的阶段性，引导学生不断加深对概念的理解。

3.教育学生全面发展，提高身体心理素质。在化学教学中，教育学生要树立自信心，消除自卑感，勇于战胜困难，树立百折不挠的坚强意志。要培养学生学习的主动性，勤奋善学、实事求是、严谨认真的作风，遵纪守法、勤俭节约、团结互助的品德，培养学生健康的审美观点和审美能力，陶冶学生高尚的道德情操，关心学生的体质和健康，重视非智力因素的培养，提高学生的身体心理素质，让学生在德育、智育、体育、美育等方面全面发展。

4.培养学生动手能力，提高劳动技能素质。加强实验教学，培养学生动手能力，运用实验教学激发学生学习化学的兴趣，帮助学生形成化学概念，获得化学知识和实验技能，培养学生观察实验现象的能力，引导学生设计、组装实验，启发学生思维。

二、提高教师素养和素质是提高化学成绩的外因

1.认真学习教育理论，提高教师素质。教育改革和素质教育对教师提出了更高要求，教师是人类灵魂的工程师，必须努力提高自身的思想政治素质和业务水平，热爱教育事业，教书育人，为人师表，积极参加教育改革，精心组织教学，不断提高教学质量，培养高素质人才。

2.精心组织专题研讨活动。及时、精心组织专题研讨活动，力促农村中学教师转变观念、提高素质。研讨活动应尽量包含公开课、经验交流和专题报告等内容，研讨的专题要根据听课、视导中发现的问题确定。

3.强化基础训练。（1）化学是一门严肃的自然科学，任何重大的发现都要靠化学实验予以证实。在化学领域中，任何一点小小的失误都将造成巨大损失，延缓科学发展，因此，严谨、求实、准确的态度是从事科学的工作者必备的品德。（2）培养学生准确的表达能力和准确的记忆力。在教学中要按照科学的记忆精心安排训练内容，训练题可根据内容有规律地排列起来。训练学生在理解的基础上进行准确的记忆和表达，首先让学生掌握教材的内容，带领学生分析，把它的基本精神和逻辑结构找出来，并用自己的语言概括，进而准确地叙述下来，这就是通常学习时所作的提纲。

4.加强实验教学。加强实验教学是提高化学教学质量的重要一环。化学实验是科学探究的重要形式，用化學实验的方法学习化学，既符合化学的特点，又符合学生学习化学的认识特点，更是化学教学实施素质教育的基本手段。因此，为了保证新课程的顺利实施，政府必须加大初中实验室建设的投入力度，改善实验条件。有条件的学校应积极筹措资金更新装备，引进新的实验仪器，为新课程的实验提供保障。

大学无机化学分子结构 篇4

结构化学教学现代化的探索与实践

李 炳 瑞

（兰州大学化学化工学院兰州 730000）

结构化学是现代化学的一个支柱，主要内容是原子、分子和晶体结构及其与物质性能的关系。著名化学家唐有祺院士说过: 在自然科学中,探明物质的结构始终代表着基本理论研究的一个头等重要的方向。现代文明三大支柱——能源、信息、材料都与结构化学密切相关，近代化学日益注重对物质微观本质的探讨。诺贝尔化学奖获得者R.Hoffmann还说过：“化学理论的最重要作用是提供一种思维体制，以总结更新知识”。结构化学作为高校化学专业的主干基础课，不仅让学生掌握具体知识，而且训练学生从微观层次看问题，深刻理解“结构决定物性”的基本原理，对于素质教育也很重要。另一方面，结构化学又比较难学。一是理解分子、晶体内原子的空间排布结构和电子结构需要高度的空间想象力和抽象思维；二是作为结构化学理论基础的量子力学，具有复杂的数学结构和深刻的哲学意义。因此，结构化学教学现代化是一个值得探讨的问题。多年来，一些院校的教师对结构化学的教学改革作了许多研究，提出不少真知灼见。

我们在教学改革方面也做过一些探索，先后在《化学通报》等刊物发表“原子轨道概念及其图形表示”、“对于原子轨道和电子云图形常见误解的辩析”、“如何理解分子势能曲线及有关概念”、“晶格能与Madelung常数”等多篇教学论文。不过，涉及的主要还是教学内容中一些具体问题。1992年，第12届国际化学教育会议以“化学在演变中”为主题，反映了国际化学教育发展、改革和研究趋势，使我们进一步意识到需要从教学思想方法、内容、手段多方面探讨教学改革。1997年开始探索结构化学教学现代化的问题，1998年得到教育部和校、院资助，主持国家理科基地创建名牌课程项目，编写制作《结构化学》多媒体教材并用于教学，2002年入选“十五”国家级规划教材，2003年入选全国名牌课程、兰州大学和甘肃省精品课程，2004年6月，教材由高等教育出版社和高等教育电子音像出版社出版。最近被评为2004国家级精品课程（公示期）。下面谈谈几年来的探索与实践。

一.对教学思想方法的探索和改革。

1.现代化教学应当体现开放性。开放性教学是个大概念，从广义讲，让学生到自然界、社会上去学习都属于开放性教学；从狭义讲，就是课程教学的开放性。与科研相比，基础 1

课教学内容相对成熟，如何体现开放性需要探索。一个典型的问题是：基础课教学也涉及一些科学上尚无定论的问题，如何处理这些问题？从应试教育看，忽视或回避这些问题最简单，而从素质教育的角度看，那样做不利于培养学生的探索精神。所以，现代化教学需要体现开放性。例如，我们在讲授分子对称性后，引出生命起源中的对称性破缺问题，让学生思考：自然界最初出现不对称合成的可能起因是什么。企望有些学生思考生命科学中这个长期未解之谜，这对训练思考力很有好处。或许他们中某一位将来能解开它。又如，纳米材料既有新奇功能和诱人的应用前景，又对生物体具有已知和未知的潜在性影响。文献很少提及后一点。我们讲了这两点，让学生关注事物的两面性。这类问题适当引入，能给学生留下思考余地，启发他们涉猎相关领域，利于提高辨别能力，了解什么是科学正在探索的问题，什么是伪科学。开放性教学也体现在学生的课外学习、创新实验等活动中。向学生介绍参考书，不仅有教科书和习题书，也有世界科学名著、科普名著、科学史等书籍。多媒体教材还建立一些超级链接,鼓励学生主动获取知识，对感兴趣的问题地写一些小论文，如“分子元件前景展望”、“球碳家族的发现与思考”、“结构化学与纳米技术”等。有价值的信息是无形的财富，著名结构化学家L.Pauling一生很多成就与他重视信息有关，而他最终未能发现DNA双螺旋结构也与信息中断有关，21世纪的结构化学内容迅速增加，教材永远只能涵盖一小部分，学生必须从开放的天地获取信息，适应化学演变。

2.注重启发引导。教材中还辟有“浮想联翩”栏目，引导学生由此及彼、举一反三地思考问题。例如，讲第二周期双原子分子时，让学生思考为什么许多同族元素倾向于形成多原子分子；讲完所谓的“成键三原则”，联系20世纪80年代才合成的二硅烯、二磷烯，思考这些单体不稳定的原因和如何稳定；讲NO分子结构时介绍1998年诺贝尔生理/医学奖和NO的生理功能；……。不妨说，这是为学生提供一些学习“捕鱼”的“池塘”，是“下海捕鱼”前的准备。

3.注重正误对比。对一些重要概念，不仅讲如何正确理解，还要辨析常见误解，分析其原因。例如，原子轨道角度分布图与界面图的区别；径向密度函数图与径向分布函数图的不同；讲分子的旋光方向与人为规定的构型命名概念的不同；讲CsCl型晶体的点阵属于立方简单，还要说明为什么常有人将它误解为立方体心；……。只告诉学生什么是正确的理解，并不能避免常见误解，从正误两方面加以辨析，则能学得更清楚。

4.注重分析与综合。例如，对原子轨道和电子云的各种图形表示，采用列表方式加以分析与综合，以便学生了解这些相关概念的关系。

5.由“教师教-学生学”逐步向“教师-教学生学”转变。两千多年前，老子就提出了“授

之以鱼，不如授之以渔” 的著名论断。教育学家叶圣陶也说过:“教是为了不教”。当今社会对素质教育越来越关注。有人提出：把“教师教—学生学”变为“教师—教学生学”。这些说法有异曲同工之妙，本意都不是否认向学生传授知识的重要性，而是更强调传授方法的重要性。不可否认，“授之以渔”远比“授之以鱼”难得多，从教师来说，需要更高的教学水平、更深厚的科研功底、更强的责任心；从学生来说，掌握“捕鱼”本领不仅依赖于教师的传授和示范，更要靠实践；从教学管理者来说，需要建立更加科学的评价体系和考核标准，教育是百年树人的事业，急功近利不行。我们在教材建设中，对此作了一些尝试。例如，开辟“科学发现漫谈”、“前车之鉴”栏目, 引入有代表性的史料，让学生不仅了解某些重大成就，还了解其来龙去脉，感受科研的艰辛与乐趣，学习获取知识的方法和思想。从前人经验教训中接受启迪。化学教科书当然以化学知识为主，但不涉及化学史不利于培养学生创新能力，近代科学体系不单是自然知识，还有对待自然界的态度、研究自然界的方法、各种关于自然界的理论，以及在这些理论之下对自然界的改造。西方科技先进的国家较早注意到这个问题，有些教材很有特色，值得借鉴。例如，美国Paul A.Tipler著的《近代物理基础及其应用》，不但清晰描述了近代物理概念和图象，且贯穿丰富史料，反映近代物理学演变过程。国内一些学者也很重视这个问题。化学史中蕴藏着丰富的科学思想和方法论，教师应以此启迪学生，不能完全留给自然辩证法课程，毕竟，化学家对这些事件了解得更清楚。在结构化学及其理论基础——量子力学发展史上，许多事例发人深省。例如：量子论创始人Planck不接受Einstein的光量子概念；de Broglie用类比法提出物质波；Wood最早记录了分子对光的非弹性散射却把它当作污迹，Raman则因这项研究获得诺贝尔奖；Penrose早在1973年就先从数学上发现准晶态结构；Miller和Young站在“看见”原子的边缘却未能克服技术困难，最终由Rohrer和Binnig发明STM 而获诺贝尔奖;……。我们不能苛求前人，却应从前人的经验教训中接受启迪。但要注意精选富有启迪性的事例，不能随意拼凑和盲目堆砌，不能简单罗列一些科学家的生平事迹，也不宜太多。用多媒体展示和讲述这些内容，每次不过几分钟，但这种“润物细无声”的潜移默化，能够起到“授之以渔”的作用。以上尝试和探索，有些总结在论文“适应化学演变的《结构化学》多媒体教材编著与改革探索”中（《高等理科教育》2001教学成果专辑）。

二.教材建设。

1.既保持知识结构相对稳定，也要与时俱进，适应当代科技的发展。基础课知识结构相对稳定与更新并不矛盾。众所周知，今天的教学面貌与一百年前大不相同，与几年前也有所差别。所以，教学同样需要与时俱进。多媒体与网络技术不仅使科技新成就在全球范

围内迅速传播，而且使教材很容易快速更新，常讲常新。《结构化学》多媒体教材适当压缩与相关课程重复的内容，增加球烯化合物、纳米材料、扫描隧道显微镜、高温超导体等新成果简介；展示了金刚石、KTP、BGO、蓝宝石、HgCdTe等晶体材料在现代科技中的应用；从正方势阱中粒子简并态联系到分子铁磁材料与基块对称性的关系，等等。我们还举办“结构化学的发展与动向”等讲座，让学生观摩药物、材料和环境化学中结构理论的应用，关注前沿问题，适应科技日新月异的发展。

2.发挥多媒体与网络技术的强大功能, 使教材由静态变为动态，由平面变为立体，教学由近程向远程发展。多媒体技术在美国被称为教育史上“第四次革命”。网络技术进一步促进了教学的开放性、交互性、共享性、协作性和自主性。这对结构化学教学尤为重要，因为原子、分子结构涉及抽象的轨道和电子云概念，晶体及其点阵理论错综复杂，理解这些问题需要高度的空间想象力和抽象思维。传统教学手段费时费力仍难以表现。教学模型不足更加剧了这种困难。多媒体技术为解决这些难题提供了有力手段。我们的配套CD中包含1092 张多媒体幻灯片，有大量可实时操作分子与晶体3D模型及动画。分子图形软件制作的模型，立体感近乎实物模型，能以不同风格显示，种类不受限制，可为学生增加观摩机会。对轨道、电子云等用量子化学程序绘制，色彩鲜明、立体感极强，使抽象概念形象化。对一些重要算例提供Excel内嵌计算器。该教材是目前国内内容较完整的《结构化学》多媒体教材，2004年7月27日，《科学时报》作了报道。专家鉴定为国内领先水平。

3.提倡科学与人文、艺术结合，注意艺术性与趣味性。爱因斯坦深信，美是探求理论物理中重要结果的一个指导原则。结构化学中也充满丰富多彩的结构美、形态美、理论美：C60对称性的完美、DNA双螺旋结构中碱基配对的精巧、轨道对称性守恒原理的简洁、抽象的群论对实际化学问题应用之巧妙，……,都堪称精美绝伦的典范，用多媒体表现出来，可以使化学教学同时成为美感教育，让年轻一代了解，化学不但为人类创造美，它本身也是一门包含内在美与外在美的学科，从而消除对化学的片面认识，热爱化学。教学是面向学生的，教材严谨并非“面貌冷峻”，要讲趣味性与艺术性。国外许多优秀教材比较注意这一点，例如，法兰西科学院院士A.Guinier的名著《物质结构——从蓝天到塑料》写得深入浅出、趣味盎然，充满美感；Raymond Chang的《化学》每章都有一项“CHEMISTRY IN ACTION”，介绍一些饶有趣味的知识，这都值得我们学习。我们也提倡科学与人文、艺术结合，例如，讲分子对称性，先让学生观察自然界广泛存在的对称现象和人类应用对称性的实例，从更广的意义上理解对称性。

三.2002年，教育部高等学校化学与化工学科教学指导委员会、高等教育出版社立项

建设《高等化学教育资源库》，分6个专业方向。兰州大学与南开大学一起主持了结构化学子库建设。本项目完成人作为子库负责人, 负责资源建设与组织工作，主持子库框架设计和标准起草, 完成2万字的《结构化学子库资源分布》报告，承担多媒体素材的设计制作、资源信息编写等任务。2004年按期完成，对加快高等化学教学手段现代化进程做出了贡献。

四.完成兰州大学结构化学辅导网站建站工作和主要内容的编辑制作，2005年将首先服务于榆中校区教学，为学生解难答疑。《结构化学》精品课程完成后，辅导网站将成为其组成部分，进一步在全国范围内发挥作用。

五.发挥名牌课程、精品课程的辐射作用，带动相关课程的改革和教学现代化。几年来，我们对计算化学导论、计算量子化学、结构与物性等相关课程也进行了改革，编写制作（或配制）2500多张幻灯片，实现了多媒体教学。

化学分子结构式绘制的超级连接 篇5

化学分子结构式绘制的超级连接

常用化学结构绘制软件都提供了大量的基团片段用于快速地绘制较复杂的化学结构.只有通过正确的连接方法,才能得到准确的.化学结构式,本文探讨了几种有效的连接方法.

作 者：冯美红 肖信  作者单位：华南师范大学化学与环境科学学院,广东广州,510006 刊 名：化学教育  PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF CHEMICAL EDUCATION 年，卷(期)：2007 28(10) 分类号：G63 关键词：分子结构式   化学软件   连接  

结构化学-教学大纲 篇6

（供应用化学专业使用）

一、课程性质

结构化学是应用化学的专业基础课。本课程是在学生已经学过高等数学、物理学、无机化学、分析化学、有机化学和物理化学的基础上，在进一步从原子、分子的水平上研究物质微观结构以及结构与性能间的关系的学科。要求学生系统地掌握结构化学的基本原理、基本方法与基本技能，通过各个教学环节培养学生独立思考、独立分析和创新的能力，使之具有一定的分析和解决化学方面实际问题的能力，从而为进一步学好专业课程及今后从事科学研究，奠定良好的化学理论基础。

考虑到应用化学专业的培养方向，本课程在内容的选材上突出了基础和实用性。选择了化学键理论，原子结构，晶体化学等为主要内容，使学生通过对化学键理论的学习，为深入学习有关的知识打下基础，通过对晶体组成结构与性能之间关系的学习，为材料科学的学习打下基础。

本课程理论讲授共54学时，3学分。理论教学主要通过课堂讲授，多媒体影视课件、习题课(或课堂讨论)、演算习题、自学及实验等教学形式，达到学习本课程的目的。

二、教学内容与要求 量子力学基础和原子结构。这部分内容在第一～三章中讲授。要求了解量子力学的基本假设，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。了解多电子原子中心力场近似法及He原子的变分法处理，了解核外电子排布的依据，了解角动量的偶合及原子光谱的意义。化学键理论和分子结构。这部分内容主要在第五章中讲授。要求重点掌握化学键的三个基本理论：分子轨道理论、价键理论和配位场理论。要求掌握价键理论在多原子分子结构中的应用，了解S－P杂化轨道的组成及键角公式。掌握HMO方法及其在共轭分子中的应用，了解前线轨道理论。要求掌握配位场理论在配合物结构中的应用，以及s-p 配键配合物和多原子p 键配合物的结构。

点阵理论和晶体结构。这部分内容主要在第四、六、七章中讲授。要求掌握晶体周期性结构的特点及由此特点决定晶体的各种性质。了解单晶、多晶衍射法的基本原理，了解金属、离子化合物、分子化合物等各类晶体结构的基本型式及规律。

绪论

结构化学课程的任务、内容、在现代化学各学科中的应用及学习方法(1学时)

第一章 量子力学基础知识 教学要点: 从黑体辐射、光电效应、电子衍射三个基本实验事实出发，得出了光和实物微粒具有波粒二象性这一基本特性。由微观粒子的波动性获得测不准关系式，它表明微观粒子没有同时确定的坐标和动量，要用波动力学来描述，根据微观粒子能量量子化和波动性，在许多科学家大量工作总结的基础上，提出了作为量子力学理论基础的若干基本假设，在此基础上以一维势箱粒子为实例，介绍了量子力学解决问题的途径和方法。本章许多基本概念抽象难懂，但它是后面原子结构和分子结构各章学习的基础，必须重视。不少学生对结构化学的学习感到困难与量子力学基础中一些基本概念，特别是几个基本假设没有深入理解很有关系，建议同学们在基本概念的理解上多花点功夫。教学时数: 课堂讲授8学时 教学内容: 1-1 实物微粒的波粒二象性

1-2 微观粒子的运动状态及其运动规律 1-3 量子力学基本假设

1-4势箱中运动的粒子—共轭分子的自由电子模型 考核要求: 了解：黑体辐射，光电效应，氢原子光谱的基本现象； Planck量子假设，Einstein光子学说和Bhor原子结构理论的基本内容；测不准原理的涵义并能用于判断客体运动符合量子力学还是经典力学。理解：波函数的基本涵义和性质，及态叠加原理的意义；Schrodinger方程的建立过程及其物理涵义；量子力学用于微观体系的一般步骤；量子力学处理一维势箱粒子（能量量子化现象，零点能效应，节点现象，隧道效应）。

掌握：微观粒子波粒二象形的本质及其统计解释；算符的基本概念；本征函数，本征值和本征态的概念；力学量平均值计算，量子力学的基本假设。

第二章 原子的结构和性质

教学要点: 求解薛定谔方程初学者往往感到数学复杂，实际上结构化学这门课并不要求对该方程完整求解，关键在于搞清解的基本思路就可以了。按势能函数→球极坐标Laplace算符→Schrodidger方程→变量分离得常微分方程→解方程得n、l、m量子数，能级表达式和波函数这样的思路进行理解。量子数的物理意义与用量子数求相应物理量有关，物理量各表式来源子量子力学，主要在于理解物理意义。应多花功夫深入理解波函数ψ和电子云ψ2的图形，特别是经向分布图和原子轨道等值线图和角度分布图的作图方法和图形的物理意义，其余部分主要在于理解基本概念和量子力学基本假设有关的各种计算 教学时数: 课堂讲授10学时 教学内容: 2-1 单电子原子的薛定谔方程及其解 2-2 量子数及其意义 2-3 波函数和电子云的图形 2-4 多电子原子的结构 2-5 原子光谱 考核要求: 了解:自洽场方法的基本思想；Zeemann效应；中心立场近似和屏蔽模型的物理意义。

理解：氢原子的Schrodinger方程的求解过程；能量状态和Virial定理；原子状态和角动量加和规则的物理涵义；原子光谱选律及其在碱金属原子中的应用；正确理解元素周期律的本质和核外电子排布规律。掌握：量子力学讨论微观体系的方法和步骤；氢原子Schrodinger方程解的物理意义（量子数n，l，m，原子轨道及其表示方法，波函数和电子云的图象及其特征）；电子自旋假设的基本涵义，Pauli原理的物理意义，单电子假设的基本思想及其在处理多电子体系中的作用；正确书写原子光谱项的方法。

第三章 双原子分子的结构和性质

教学要点: 由分子体系中Schrodinger方程解得的波函数ψ，反映了分子体系中单电子的运动状态，称ψ为分子轨道，本章讨论的许多内容均与该概念有关，因此必须结合量子力学基本假设进一步深入理解分子轨道概念，同时还应把分子轨道与变分原理结合理解。变分法用原子轨道线性组合近似表示分子轨道，利用求极值方法调节组合系数，求得能量最低时对应的波函数（分子轨道）和相应的能量表达式，对线性变分原理有完整正确的理解，才能对分子轨道理论的由来有正确的理解，因为这部分内容较抽象难懂，学习过程中应细心领会，每学一节，首先想一想，它要回答什么问题，分子轨道的分布特点和分类，要认真分析分子轨道示意图的特点以及它与各种化学键之间的联系。教学时数: 课堂讲授8学时 教学内容: 3-1 H2+的结构和共价键的本质 3-2 分子轨道理论 3-3双原子分子的结构 考核要求：

理解：Born-ppnheimer近似的物理意义；线性变分法对双原子分子的应用。

掌握：分子轨道理论处理H2+分子的基本假设（变分函数的构成）和主要结论（Haa，Hbb，Sab的物理意义，体系能量曲线，电子云分布）；分子轨道理论的基本要点（单电子近似，LCAO-MO方法，成键三原则）；分子轨道的类型，符号能级次序及电子的排布规则；分子轨道理论处理双原子分子结构的一般过程和重要结论；能正确给出分子键级、磁性等；学会利用分子光谱光和电子能谱的信息判断分子结构及成键性质。

第四章 分子的对称性

教学要点: 要确定分子的点群，首先必须知道分子的空间结构，再根据空间结构找出分子全部独立的对称元素。对于较复杂的分子，根据空间结构确定对称元素，要凭空间想象来进行，具有一定的困难，往往是独立的对称元素找不完全。为了克服学习中的困难，学习过程中应当借助分子结构模型来确定对称元素，注意掌握各类点群对称元素的特点。

教学时数: 课堂讲授4学时 教学内容: 4-1 对称操作和对称元素 4-2 对称操作群与对称元素的组合 4-3 分子的点群

4-4 分子对称性与偶极矩和旋光性的关系 考核要求：

理解：对称操作的组合规则和对易规则，熟悉群的基本概念；分子对称性和分子物理性质之间的关系（偶极距，旋光性）。

掌握：对称元素和对称操作的基本概念（恒等，旋转，反映，象转，反演）；分子点群的分类方法。

第五章 多原子分子的结构和性质

教学要点: 多原子分子的结构和性质与双原子结构和性质两章之间有较紧密的联系，学习本章必须对第三章中线性变分原理和分子轨道理论的基本要点有完整的理解，在此基础上就容易深入领会HMO法的基本假定和处理方法，掌握共轭分子体系的结构和性质。教学时数: 课堂讲授10学时 教学内容: 5-1简单分子轨道理论 5-2 价键理论简介 5-3 杂化轨道理论 5-4离域分子轨道理论 5-5配位场理论

5-6 分子轨道的对称性及反应机理 考核要求：

理解：杂化轨道波函数的构造方法，Huckle处理共扼有机分子时引进的假设等

掌握：杂化轨道理论的基本要点，以及等性和不等性杂化轨道的计算方法；Huckle分子轨道理论的基本要点及对共扼有机分子和简单无机分子的处理方法；大P 键的概念，类型及形成条件；用Huckle分子轨道理论计算分子图的方法和分子图中各数据的物理意义。

第六 章 晶体结构

基本要求：

掌握晶体结构的点阵理论和晶体对称性的知识，了解X射线衍射法的原理及应用。掌握解金属晶体，离子晶体，共价晶体，分子型晶体的结构和性质，掌握常见而重要的若干晶体的结构和性质。教学要点：

1．晶体结构的周期性和点阵。2．晶体的对称元素和对称操作。3．晶胞的定义。4．7个晶系。5．晶体学点群。

6．点阵点指标、晶棱指标、晶面指标。教学时数: 课堂讲授10学时 教学内容与考核要求： 6-1晶体结构的周期性 6-2 晶体的宏观对称性 6-3 晶体的定向和晶面符号 6-4晶体的微观对称性 6-5 晶体的230个空间群 6-6 离子晶体

6-7共价晶体、分子晶体、和混合键型晶体 6-8 共价半径、原子半径、离子半径

第七章 物质结构分析方法简介

教学要点: 了解测定分子和晶体结构的实验方法。着重了解分子光谱、X射线衍射等方法所依据的基本原理，以及这些方法在测定结构中的作用和应用范围，为了解与掌握现代化学中的重要实验方法打下初步的基础。

教学时数: 课堂讲授4学时 教学内容: 7-1 X射线衍射分析 7-2 分子光谱 考核要求：

理解：分子光谱、X射线衍射等方法所依据的基本原理。掌握：一些简单光谱实验的应用。

三、教学时数分配

本课程总学时为54学时

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课程内容..................................................学时

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绪论...........................................................1 第 一 章 量子力学基础知识......................................8 第 二 章 原子的结构和性质......................................10 第 三 章 双原子分子的结构和性质................................8 第 四 章 分子的对称性..........................................4 第 五 章 多原子分子的结构和性质................................10 第 六 章 晶体结构.............................................10 第 七 章 物质结构分析方法.....................................3 ——————————————————————————————————————

四、教学方式

采用多媒体教学与传统教学相结合的方式；以课堂讲授为主，并配合模型实习、课堂讨论等形式。讲授过程中插入练习或思考题、使学生不会因信息量太大而难于接受。在课堂讲授、作业、习题课、辅导答疑、考试等教学的各个环节，把最新的科研成果纳入教学内容之中；着力改革教学方法，既教学生知识又教学生获取知识的方法，培养和锻炼学生科学的思维方法，提高学生的科学思维能力，帮助和启发学生勤奋学习，刻苦锻炼，提高分析问题和解决问题的能力。

五、考核方式

期末闭卷考试

参考书目：

1.周公度，段连运《结构化学基础》(第四版)，北京大学出版社2008 2.林梦海等编，《结构化学》(第二版)，北京: 科学出版社，2008 3.李炳瑞编著，《结构化学》，北京:.高等教育出版社，2004 4.李奇等主编《结构化学》)，北京师范大学出版社2008

大学无机化学分子结构 篇7

高斯 (Gaussian) 软件是进行半经验和从头计算的专业量子化学计算工具, 可以用来研究分子能量和结构、化学键及反应能量、分子轨道、原子电荷和静电势、振动频率、热力学性质、分子反应路径和机理;可以模拟在气相和溶液中的体系, 模拟基态和激发态; 还可以用于生物大分子的酶催化反应及对周期性边界体系的计算。本文以一氧化碳 (CO) 分子为例, 利用专业量子化学计算软件———Gaussian09[2], 探讨如何发挥电子结构计算在结构化学课堂教学中的作用, 使用密度泛函理论B3LYP方法结合6- 31G*基组, 对CO分子进行几何结构优化和电子结构计算。利用三维图形可视化, 解释分子轨道、电子密度、原子电荷等基本概念。

1.分子轨道

分子轨道是分子体系的单电子波函数。图1为CO分子的几个不同类型的成键和反键分子轨道。σ轨道均绕键轴呈圆柱形对称, 原子轨道以“头碰头”方式重叠形成, π轨道以“肩并肩”方式形成, 有一个包含键轴的节面。尽管CO是N 2 的等电子分子, 但CO是异核双原子分子, 无中心对称性, 所以轨道波函数的空间分布是不均匀的。此外, 人们已知在多数羰基配合物中的CO以C端和金属原子配位, 这一点可以用CO的σ 2pz 轨道分布来解释: CO的σ 2pz 轨道分布主要集中在C端, 且该轨道排布有两个电子, 可以提供一个孤电子对, 与过渡金属的空轨道形成配位键。

(浅色球为C;深色球为O;深色/浅色网状表示分子轨道的正/负相位)

2.电子密度和原子电荷

电子密度是分子波函数的模的平方, 反映了分子周围总电子概率密度分布。空间任意一点的电子密度在数值上大于0, 小于1, 且距离原子核越近, 电子密度值越大。所以, 一般总电子密度没有什么用处, 只能用总电子密度的差值来研究变化过程的一些特征。例如, C原子和O原子形成CO分子, 该过程的电子密度变化可以用成键前后的电子密度差来表示:Δ=ρ CO -ρ C +ρ 0 。通过对CO分子的电子密度差进行分析 , 可以得到CO化学键的信息。如图2所示, CO分子的电子密度差在C-O中间是正值, 即C原子和O原子化学键中心的电子密度增加, 说明形成共价键。另外, C原子上垂直于C-O键的电子密度减少, 而平行于C-O键的电子密度增加, 导致C的正电荷和O的负电荷都不是太高, 分别为+0.174和-0.174。原因是在C和O形成极性σ键的同时, O原子提供一对电子与C原子形成二中心三电子 (π 2 3) 键 , 抵消了由C和O原子电负性差别引起的CO的极性。

电子密度差原子电荷

(电子密度差:浅色为负值, 表示电子密度减少;深色为正值, 表示电子密度增多)

3.静电势

空间某点的静电势是指从无穷远处移动单位正电荷至该点时所做的功。静电势实质上根源于静电的相互作用。在原子核与电子共同构成的分子体系中, 核与电子共同决定了分子的静电势。在分子周围, 与核距离不等的空间各点处的静电势是不同的。如图3所示, CO键轴上C端的静电势最负 (-1.828e- 2) , 有利于吸引正电荷;O端的静电势略显负值 , 所以O的配位能力比C较差。此外, 静电势的正值区域位于C和O原子之间, 说明CO很难与带正电荷的金属离子形成π型配位键。

(两端深色为负值, 中间深色为正值)

4.结语

分子的电子结构可以通过量子化学计算方便地获得, 计算结果通过软件可视化, 可以提供形象直观的三维图形。将电子结构计算适当引入结构化学课堂教学, 可以帮助学生理解和掌握波函数、电子密度、原子电荷等基本概念, 了解结构化学研究微观分子结构的手段和方法。一方面有利于激发学生的学习兴趣, 调动自主学习的主动性, 克服对结构化学的畏难情绪, 另一方面有利于锻炼空间想象力, 培养学生理论联系实际的科学意识, 提高教学质量。

摘要：本文结合实例分析, 阐述量子化学计算软件 (高斯) 在结构化学教学中的示范作用。在多媒体课堂教学中, 演示分子轨道、电子密度、原子电荷、静电势等电子结构的量子化学计算, 理论联系实际, 使课堂教学更有趣味性, 对培养学生的学习兴趣, 强化教学效果具有积极的促进作用。

关键词：电子结构,结构化学教学,示范作用

参考文献

[1]周公度, 段连运编著.结构化学基础 (第4版) [M].北京:北京大学出版社, 2009.

一门新兴的学科——超分子化学 篇8

本文简述了超分子化学的发展，概述了超分子化学的理论基础并初步讨论了超分子体系识别功能催化功能与信息传递功能。

【关键词】 超分子化学 发展 理论基础 超分子体系功能

超分子化学与生命科学密切相关，已成为一门新兴的化学学科，它是基于冠醚的研究和有机半导体、导体的研究发展而迅速发展起来的Lehn。给超分子化学起了这样一个定义：“超分子化学是超出单个分子以外的化学，他是有关分子体系结构与功能的学科。超分子体系是由两个或两个以上的分子通过超分子之间得作用连接起来得具有一定结构和功能的实体或聚集体。

一、超分子化学的发展与概述

自从1967年C.J.Pederson发表了关于冠醚的合成和选择和络合碱金属的报告，揭示了分子和分子聚集体得形态对化学的选择性起着重要的作用；D.J.Cram基于在大环配体（受体）为主题，以络合物为（底物）为客体的主客体化学；J.M.Lehn模拟蛋白质螺旋结构的自组装体得研究内容，在一定程度上超越了大环与主客体化学而进入所谓“分子工程”领域，即在分子水平上，制造又一定结构的分子聚集体而起到一定的特殊性质的工程，并进一步提出了超分子化学即“超越分子的化学”的概念。超分子作用是一种具有分子识别能力的分子间得相互作用，通过对分子间相互作用的精确调控，超分子化学逐渐发展成为一门新兴得分子信息化学，它包括在分子水平和结构特征上的信息存储，以及通过特异性相互作用的分子识别过程实现在超分子尺寸上的修正、传输和处理。这导致了程序化化学体系得诞生。

二、超分子化学的理论基礎

超分子化合物是由主体分子和一个或多个客体分子之间通过非价键作用而形成的复杂而形成的复杂而有组织的化学体系。主体通常是负电子的分子，可以作为电子给体，如碱、阴离子、亲核体等。而客体是缺电子的分子，可作为电子受体，如酸、阳离子、亲电体等。超分子体系中的主体和客体之间不是经典得配位键，而是分子间的弱相互作用，大约为共价键得5%—10%。因此可以认为，超分子化学是配位化学概念的扩展。超分子体系的微观单元是由若干乃至许许多多个不同化合物的分子或离子或其它可单独存在的具有一定化学性质的微粒聚集而成。聚集数可以确定或不确定，这与一分子中院子个数严格确定具有本质区别。超分子的形成不必输入高的能量，不必破坏原来分子的结构及价键，主客体间没有强的化学键，这就要求主客体之间要有高度的匹配性和适应性，不仅要求分子在空间几何构造和电荷，甚至亲疏水性的相互适应，还要求在对称性和能量上的匹配。这种高度的选择性就导致了超分子形成的高度识别能力。如果客体分子有所缺陷，就无法与主体形成超分子体系。注此可见，从简单分子的识别组装到复杂的生命超分子体系，尽管超分子体系千差万别，功能各不相同，但早成基础是相同的，这就是分子间作用力的协同和空，苦的互补。

三、超分子体系的主要功能

冠醚、环糊精和杯芳烃等大环化合物都具有穴状结构，能通过非共价键与离子及中性分子形成超分子，在化学物质的分离和提纯，功能材料的研制及超分子催化方面已表现出了广阔的应用前景，引起了越来越多的化学家对它的重视和研究。超分子体系的主要功能事识别、催化和运输。

１、超分子体系的识别功能

分子与位点时候别是超分子体系的基础，识别是指给定受体与作用物远择性结合并产生某些特定功能的过程。发生在分子键的识别过程谓之位点识别，识别过程需要作用提与受体间空间匹配、力场互补，实质上是超分子信息的处理过程。分子识别是类似“锁和钥匙”的分子间专一性组合，可以理解为底物与给定受体间选择性键合，是形成超分子结构的基础。超分子作用对于某些化学反应过程如催化等具有重要的意义，特别是在生物体系中，相当多的生物化学过程离不开这种作用，如底物与蛋白质的作用，酶催化过程，遗传密码的复制、翻译、转录等以及抗体与抗原的作用等。

２、超分子体系的催化功能

反应性和催化作用是超分子体系主要功能性质之一。超分子催化即可由反应的阳离子受体分子实现，也可由反应阴离子受体来实现，还可通过作用物与辅助因子的结合产生共催化，实现合成反应。超分子体系对光化学反应的催化作用、酶催化和模拟酶催化均是利用了超分子体系的分子识别作用达到了高选择性、温和条件下的催化目的。通常意义上的催化 f 热反应中，无论是多相催化还是均相催化，超分子现象都常常出现。在多相催化中，形形色色的界面现象必须存在。固体催化剂表面上各类吸附位、活性中心与反应物、中间物和产物间不可避免地存在着各种各样的弱的、具有一定选择性的相互作用，从而有可能形成多组分超分子系统。均相催化反应中，催化剂与介质、反应物、中间物和产物间也会存在弱的选择性相互作用力。

３、超分子体系的传递功能

超分子体系受外界的刺激产生性能和结构的变化，继而将刺激信号转变成分子信息并在体系中传输。这种传输的本质是电子转移、能量转移、物质传输化学转换。超分子体系的多样性也决定了载流子叮多样性，如电子、光子、离子（包括氢离子）、化学信息户贡，以及超分子体系的元激发过程中的各种结构载流子如极化子、双极化子、孤子、激子等等。超分子体系的不均一性决定了信息传导过程的多通道与多种方式，包括跨膜传导道的传输、特征振荡与特征频率等污别是纳米尺寸的量子限域效应、神经传导、离子通道与离子泵介电限域效应，体现了特殊介面效应下信息传导的新规律。信息传输与能量补偿相互匹配，保证信息传输稳定与有序的进行。

超分子化学是化学的一个崭新的分支学科，又与物理学、信息学、材料科学和生命科学等紧密相关，对超分子体系的深人研究，实际上已超出了化学范畴，形成了超分子科学。可以预见，作为超分子化学起源的主客体化学将与有机合成化学、配位化学和生物化学互相促进，为生命科学、材料科学、能源科学、环境科学等共同发展作出巨大贡献。

参考文献：

大学无机化学分子结构 篇9

┌ 中药化学成分鉴定的方法

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·中药化学成分结构测定一般程序和方法 │

│

└ 中药化学成分的鉴定程序

中药化学成分鉴定的方法

要进行中药化学成分结构鉴定，首先要保证样品的纯度，如果被测样品达不到一定纯度，则无法鉴定结构式。鉴定结构式采用的方法有化学法(利用化学反应等)、波谱法等。波谱法是非常准确的先进方法，包括紫外光谱(uv)、红外光谱(ir)、核磁共振法(1h-nmr、13c-nmr)、质谱法(ms)等。

如果被测成分是已知化合物，在确定纯度后，不必作很多鉴定工作，选择其中几种即可。如果能得到已知物的标准品或对照品，将被测定成分和标准品进行色谱分析(tlc或hplc)，rf值或保留时间一致，混熔点不下降，红外光谱完全一致，分子量一致，就可说明被测成分和对照品一致。如果得不到标准品，则和文献中已知物的红外光谱(最好是已知物图谱)、质谱数据进行对照，有时还需和已知物的nmr谱数据进行对照，如果一致则说明被测成分和文献报道成分一致。

如果被测成分为未知物，则要作很多工作。对未知成分的结构测定，也要注意文献工作，注意该中药的来源，注意同种属植物中化学成分的研究情况，收集信息，对结构鉴定很有益处。未知物的鉴定基本有二种情况，一种是全新结构的化合物，一种是基本骨架已知，而只是取代基种类不同或位置不同，对后一种情况，收集文献资料对鉴定结构非常有用。

中药化学成分的鉴定程序

对一个化合物，一般按下列步骤进行鉴定：

·纯度的确定

(1)首先观察外形、颜色是否单一纯正，晶形是否一致。

(2)色谱分析：薄层色谱结果为单一斑点，应注意点样量不可太小，展开剂不可只选一种。有时可用气相色谱和高效液相色谱法，结果为单一色谱峰。

(3)熔点测定：熔点距一般应小于2℃。

·物理常数的测定

物理常数固体样品包括熔点、比旋度等;液体样品包括沸点、折光率、比旋度等。

·分子式测定

采用高分辨质谱法得到分子离子峰，可直接得出分子式。如无高分辨质谱则可先测出分子量(一般用质谱)，再进行元素分析测出所含元素及百分含量，求出实验式，最后计算出分子式，实验值与理论值应非常接近。

·化合物功能团和分子骨架的推定

采用的方法有计算不饱和度、化学反应、ir光谱、uv光谱、nmr谱、ms数据，综合分析，有时与已知物进行比较，以确定被测样品的基本骨架与功能团(取代基)。

·化学结构的确定