結(jié)構(gòu)化學(xué)重點掌握內(nèi)容

1、2021/3/261第一章第一章 量子力學(xué)基礎(chǔ)量子力學(xué)基礎(chǔ)一、一、Einstain光子學(xué)說公式及光子學(xué)說公式及de Broglie公式公式:hp 2mchE二、算符二、算符1、概念、概念:（1）對易算符）對易算符:（2）線性算符）線性算符:ABBA2121)(uAuAuuA2021/3/262（3）Hermite算符算符:vduAvdAu*)(2、Hermite (厄米厄米)算符的兩個重要性質(zhì)算符的兩個重要性質(zhì):本征值為實數(shù)。屬于不同本征值的本征本征值為實數(shù)。屬于不同本征值的本征函數(shù)相互函數(shù)相互“正交正交”。要求會證明。要求會證明。2021/3/263三、量子力學(xué)的基本假定三、量子力學(xué)的基本假

2、定:1、歸一化因子、歸一化因子:*1Kd 歸一化波函數(shù)歸一化波函數(shù):1*d定態(tài)波函數(shù)定態(tài)波函數(shù):（x,y,z）歸一化波函數(shù)歸一化波函數(shù):dd*|22| 意義。意義。品優(yōu)函數(shù)概念。品優(yōu)函數(shù)概念。2021/3/2642、 力學(xué)量的描述力學(xué)量的描述: 了解力學(xué)量了解力學(xué)量M算符的求法。算符的求法。3條條,（1）坐標時間坐標時間;（2）動量）動量;（3）其它。）其它。xipxyipyzipz3、 Schrdinger方程方程EH2021/3/2654、本征值本征函數(shù)概念、本征值本征函數(shù)概念:mM5、M的平均值的平均值iiiiccM*dMM*iiic2021/3/266四、箱中的粒子四、箱中的粒子1、一

3、維箱、一維箱:Edxdm2222方程方程:解解:asinaxnxn2)( Enn2h28ma2 n1,2,3, 2021/3/2672、三維箱、三維箱:22222222()mxyzE123312,1238sinsinsinnnnnznxnyabcabc 1232222312,222()8nnnxyznnnhEEEEabcm2021/3/268正方體箱能級兼并問題正方體箱能級兼并問題:1232222,1232()8nnnhEnnnm a6E2,1,1 ,E1,2,1 ,E1,1,23、節(jié)點、節(jié)面、極值、節(jié)點、節(jié)面、極值:能級能級En節(jié)點數(shù)節(jié)點數(shù): n-10000n=3n=2n=1xl0000*E

4、2E1E3n=3n=2n=1xl n節(jié)面數(shù)節(jié)面數(shù):2021/3/269五、剛性轉(zhuǎn)子五、剛性轉(zhuǎn)子:1、概念。、概念。2、 Schrdinger方程方程波函數(shù)波函數(shù)Y有有實函數(shù)和復(fù)函數(shù)兩組解實函數(shù)和復(fù)函數(shù)兩組解:EYYmr22222sin1sinsin120, 0YYs0, 1YYzp21, 11 , 1YYYxpmlY, lY和和ypYl有確定值有確定值,m無。無。六:一維諧振子:Ekxdxdm)2(2222)21( vhEv能級能級:V=0,1,2,2021/3/2610 第二章第二章 原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)一、一、 單電子原子的單電子原子的Schrdinger方程方程RnZEn22 n,l,m=R

5、n,l(r) l,m( ) m( )=Rn,l(r)Yl,m( , )主量子數(shù)主量子數(shù) n=1,2,3,n; 角量子數(shù)角量子數(shù) l=0,1,2,n-1; 磁量子數(shù)磁量子數(shù) m=0, 1, 2, l解解:2021/3/2611二、二、徑節(jié)面數(shù)徑節(jié)面數(shù):n-l-13s3p三、原子軌道角度分布圖和電子云三、原子軌道角度分布圖和電子云角度分布圖角度分布圖形狀形狀,區(qū)別。區(qū)別。2021/3/2612四、角動量四、角動量角動量平方的算符角動量平方的算符:22222sin1sinsin1LmlnmllnmlnllYRLL,2,2,21處于狀態(tài)處于狀態(tài) n,l,m的電子角動量的大小有的電子角動量的大小有確定值

6、確定值1ll 2021/3/2613iLzmlnmlnzmL,處于狀態(tài)處于狀態(tài) n,l,m的電子角動量在的電子角動量在Z軸上的分軸上的分量有確定值量有確定值mLz2021/3/2614五、電子自旋和旋轉(zhuǎn)軌道五、電子自旋和旋轉(zhuǎn)軌道自旋角動量的大小為自旋角動量的大小為 2311,2ss ssS:自旋量自旋量子數(shù)子數(shù) 21,sszmmsZ軸上的投影軸上的投影ms 自旋磁自旋磁量子數(shù)量子數(shù) )(),(),(,smlnsmmlnmzyxmzyxs旋軌軌道或自旋軌道。旋軌軌道或自旋軌道。2021/3/2615六六:表示單電子原子狀態(tài)的量子數(shù)表示單電子原子狀態(tài)的量子數(shù)2 , 1,22nRnZEn1. 主量子

7、數(shù)主量子數(shù)n 2. 角量子數(shù)角量子數(shù)l 1,1,21Ll lln3. 磁量子數(shù)磁量子數(shù)mlmmlz1, 0,4. 自旋磁量自旋磁量子數(shù)子數(shù)ms21,SSzmms2021/3/26165. 內(nèi)量子數(shù)內(nèi)量子數(shù) j1,j jjlsj6. 內(nèi)磁量子數(shù)內(nèi)磁量子數(shù) mj jmmjjjz23,21,七、多電子原子七、多電子原子Born-oppenheimer近似近似單電子近似和中心力場近似單電子近似和中心力場近似概念概念2021/3/2617八、八、Slater規(guī)則規(guī)則:(1)按按n,l分組。分組。 1s;2s,2p;3s,3p;3d;4s,4p;4d;4f (2) 外層電子對內(nèi)層電子無屏蔽外層電子對內(nèi)層電

8、子無屏蔽, =0。(3) 1s組內(nèi)電子組內(nèi)電子 = 0.30,其余組內(nèi)其余組內(nèi)0.35.(4) 對于對于s,p電子電子,次內(nèi)層每個電子對它的屏蔽次內(nèi)層每個電子對它的屏蔽系數(shù)是系數(shù)是0.85;更內(nèi)層更內(nèi)層1.00。對。對d,f 電子電子,內(nèi)層內(nèi)層電子對它的屏蔽系數(shù)都為電子對它的屏蔽系數(shù)都為 = 1.00。計算原子、離子的能量以及電離能等計算原子、離子的能量以及電離能等2021/3/2618九、九、Pauli原理的描述。原理的描述。 對電子體系含自旋的完全波函數(shù)對電子體系含自旋的完全波函數(shù),對于對于交換其中任意兩個電子的坐標來說必須是交換其中任意兩個電子的坐標來說必須是反對稱的反對稱的,這稱為這稱

9、為Pauli原理。原理。多電子原子中的任何兩個電子不可能具多電子原子中的任何兩個電子不可能具有相同的有相同的4個量子數(shù)個量子數(shù).十、基態(tài)原子核外的電子排布遵循以下十、基態(tài)原子核外的電子排布遵循以下三個原則三個原則: Pauli原理原理,能量最低原理能量最低原理, Hund規(guī)則。規(guī)則。2021/3/2619第三章第三章 原子光譜原子光譜一、譜項定義一、譜項定義:能級除以能級除以hc稱為譜項稱為譜項,TThcEThcET, 二、選擇定則概念二、選擇定則概念 兩狀態(tài)間發(fā)生躍遷兩狀態(tài)間發(fā)生躍遷,表示這些狀態(tài)的量表示這些狀態(tài)的量子數(shù)之間需滿足一定的條件子數(shù)之間需滿足一定的條件,這些條件稱為這些條件稱為選

10、擇定則。選擇定則。2021/3/2620 三、三、Zeeman效應(yīng)效應(yīng) 外磁場中原子光譜的分裂現(xiàn)象。外磁場中原子光譜的分裂現(xiàn)象。四、多電子原子的角動量（四、多電子原子的角動量（L-S耦合）耦合）iisS) 1( SSSS為原子的自旋量子數(shù)為原子的自旋量子數(shù), ,21, 12,2nn或或 0（n:n:體系電子數(shù)）體系電子數(shù)） szMSSSSMs, 1,Ms有（有（2S+1）個取值）個取值 1、2021/3/2621iiLl(1)LL L L 稱為原子的角量子數(shù)稱為原子的角量子數(shù)對于對于2個電子的原子個電子的原子,L的取值為的取值為 l1+l2 , l1+l2-1 , ,l1-l2LMMLLLZ2

11、, 1, 0,2、2021/3/2622(1)JJ J J=L+S, ,L+S-1, ,|L-S| J 原子的內(nèi)量子數(shù)原子的內(nèi)量子數(shù) JJMMJJJZ,3、4、光譜項符號、光譜項符號:標記法標記法: : L L 取值取值0 0, ,1 1, ,2 2, ,3 3, ,4, 54, 5, ,6 6. . S S, ,P P, ,D D, ,F F, ,G G, ,H H, ,I I. . JSL12 JLS 2021/3/2623 pd 組態(tài)組態(tài)L=3,2,1; ;S=1, ,0 0 21, 2;21, 12211slslP D, F, P, D, F, 111333光譜支項光譜支項:L=3,S

12、=1J=4,3,2L=2,S=1J=3,2,13F4,3F3,3F23D3,3D2,3D1滿殼層滿殼層?不等價電子的光譜項不等價電子的光譜項 2021/3/2624等價電子基譜項等價電子基譜項: (1) 在不違反在不違反Pauli原理前提下原理前提下,將電子填入軌道將電子填入軌道,首先使每個電子首先使每個電子ms盡可能大盡可能大,其次使其次使ml也盡可能大也盡可能大; (2) 求出所有電子的求出所有電子的ms之和作為之和作為S,ml之和作為之和作為L;舉例說明舉例說明:2021/3/2625p2ml = 1 0 -1 MS = +=1 S=1, 2S+1=3ML = 1+0=1 L=1基譜項基

13、譜項 3P2021/3/2626 第四章 分子的對稱性一、有限圖形對稱元素與種類一、有限圖形對稱元素與種類:2021/3/2627對稱操作與對稱元素對稱操作與對稱元素 軸次最高的軸是主軸。一個有限圖形軸次最高的軸是主軸。一個有限圖形所具有的對稱元素至少有一個公共交點。所具有的對稱元素至少有一個公共交點。對稱操作對稱操作 對稱元素對稱元素恒等操作恒等操作 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 對稱軸（旋轉(zhuǎn)軸）對稱軸（旋轉(zhuǎn)軸）Cn反映反映 對稱面（鏡面）對稱面（鏡面） 反演反演 對稱中心對稱中心 i 旋轉(zhuǎn)反映旋轉(zhuǎn)反映 映軸映軸 Sn旋轉(zhuǎn)反演旋轉(zhuǎn)反演 反軸反軸 In ncinInSEi2021/3/2628二、點群符號二、點群

14、符號:(1) C群群: Cn 、Cnh 、Cnv ; Cv (2) D群群:Dn、Dnh、Dnd ; D h(3)Td 、Oh（4） Ci :只有一個對稱中心只有一個對稱中心; CS:只有一個對稱面只有一個對稱面簡單的會推簡單的會推,且要知道一些分子的立體結(jié)且要知道一些分子的立體結(jié)構(gòu)。構(gòu)。2021/3/2629六、分子六、分子旋光性關(guān)系旋光性關(guān)系（1）具有）具有 i 的分子的分子 =0=0。 （2）具有兩個交于一點的對稱元素的）具有兩個交于一點的對稱元素的分子分子 =0。 虛軸虛軸SnnnCS11 CSiCS222021/3/2630第五章第五章 雙原子分子的結(jié)構(gòu)雙原子分子的結(jié)構(gòu)一、變分原理一

15、、變分原理0*EddHW 對任意一個品優(yōu)波函數(shù)對任意一個品優(yōu)波函數(shù) ,用體系的用體系的算符求得的能量平均值算符求得的能量平均值,將不小于體系基將不小于體系基態(tài)的能量態(tài)的能量E0。2021/3/2631二、二、 P 個核和個核和 n 個電子的分子算符和方個電子的分子算符和方程程:都用原子單位表示都用原子單位表示2111112nPnaabiiaii ja baiijabZZ ZHrrR 三、分子軌道。三、分子軌道。1、定義。、定義。2、成鍵三原則、成鍵三原則:3、分類、分類: , , d-d軌道軌道2021/3/2632四、同核雙原子分子的結(jié)構(gòu)四、同核雙原子分子的結(jié)構(gòu)*11222222zzssss

16、ppppugugugug31132211O2和和F2 能級順序能級順序ugguugug31312211N,C,B等元素等元素鍵級。鍵級。鍵長順序鍵長順序;穩(wěn)定存在穩(wěn)定存在?2021/3/2633第六章第六章 多原子分子結(jié)構(gòu)多原子分子結(jié)構(gòu) 一、雜化軌道理論要點一、雜化軌道理論要點二、等性雜化及有關(guān)分子的結(jié)構(gòu)二、等性雜化及有關(guān)分子的結(jié)構(gòu)三、求等性三、求等性sp雜化軌道表示式雜化軌道表示式:1iispziyixiipzpypxp方向余旋方向余旋2021/3/2634四、定域軌道和離域軌道概念。四、定域軌道和離域軌道概念。五、五、 HMO法處理共軛分子法處理共軛分子1、步驟、步驟:確定久期方程確定久期

17、方程;展開行列式展開行列式;解出解出x值值,即得即得E;確定組合系數(shù)求出分子軌道。確定組合系數(shù)求出分子軌道。 2、會寫久期行列式方程、會寫久期行列式方程六、分子圖概念。六、分子圖概念。2021/3/2635第九章 晶體結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)基元一、結(jié)構(gòu)基元,點陣點陣,等同點等同點,平移群平移群點陣分類點陣分類晶格。晶格。二、二、 軸次定理軸次定理: 晶體中的對稱軸的軸次只晶體中的對稱軸的軸次只有有1、2、3、4、6.2021/3/2636宏觀對稱元素的數(shù)量只有8種:1,2,3,4,6, ,m,i4三、三、 7個晶系個晶系, 14個晶格個晶格-P,C,I,F ,32個點群個點群, 230個空間群。個空間群

18、。2021/3/2637晶格選取原則晶格選取原則:1、所選、所選平行六面體應(yīng)當盡量反映整個空間平行六面體應(yīng)當盡量反映整個空間點陣的對稱性。點陣的對稱性。2、在滿足上述條件下、在滿足上述條件下,應(yīng)使所選擇的平行六應(yīng)使所選擇的平行六面體棱和棱間的夾角有盡量多的直角。面體棱和棱間的夾角有盡量多的直角。3、在滿足前兩條件下、在滿足前兩條件下,所選取的平行六面體所選取的平行六面體體積應(yīng)盡量小。體積應(yīng)盡量小。2021/3/2638四、晶體的定向四、晶體的定向:坐標系在晶體中的安置。坐標系在晶體中的安置。五、點群、空間群的國際符號意義五、點群、空間群的國際符號意義:mm234六、晶體微觀對稱元素六、晶體微觀對稱元素:平移軸平移軸,螺旋軸螺旋軸,滑滑移面移面a、b、c、n、d nmP23422021/3/2639七、晶面間距公式七、晶面間距公式正交晶系正交晶系:2221( )( )( )hkldhklabc2021/3/2640八、晶胞概念八、晶胞概念-晶格晶格+結(jié)構(gòu)基元結(jié)構(gòu)基元晶胞兩要素晶胞兩要素:形狀和大小形狀和大小晶胞參數(shù)晶胞參數(shù);內(nèi)內(nèi)容容原子的種類和位置原子的種類和位置,分數(shù)坐標分數(shù)坐標7個晶系中幾個簡單的之晶胞參數(shù)特點。個晶系中幾個簡單的之晶胞參數(shù)