复习结构化学

第一章量子力学基础介绍本章要求：1、了解量子力学处理问题方法2、了解微观粒子波粒二象性含义3、了解基本概念：算符、本征方程、本征值、本征函数

基本公式：P=h/mv=h/λE=hν△X·△P≥h（应用）1/44Ψ2、Ψ意义Ψ品优条件正交归一性归一化系数求算波函数

薛定谔方程两种表示形式Ψ—X、Ψ2—X图特征线性算符判断本征函数、本征值判断一维势箱2/44例1求Ψ=A(3Φ1+2Φ2+Φ3)中归一化系数A，式中Φ1、Φ2和Φ3是正交归一化波函数。∵∴3/44例2、以下函数哪几个是算符d2/dy2本征函数。若是其本征值是多少？

e-y

、y3

、alogy、5cos(4y)、是本征值为1是本征值为-164/44例3、d/dχ、log、

dx、()2算符中哪些是线性算符例4、已知在一维势箱中运动粒子，其第一激发态能量为40ev,则求其基态能量∵∴又基态：n=1第一激发基态：n=2即基态能E1=10ev5/44第二章原子结构和性质本章要求：一、氢原子结构

1、原子薛定谔方程表示式及中各项物理意义。2、H原子薛定谔方程解讨论：量子数n、l、m

、ms物理意义、n,l,m,ms取值情况（是否合理）3、原子轨道能量、角动量、角动量在磁场方向分量计算6/443、基态原子Slater行列式二、多电子原子结构三、原子光谱项2、多电子原子能量计算1、多电子原子薛定谔方程1、由原子电子组态写原子光谱项、光谱支项2、由原子电子组态写原子基态光谱项3、由原子基态光谱项推原子电子组态4、波函数角度分布图7/44例1、试计算氢原子Ψ3Pz态能量E、角动量、角动量在磁场方向分量？（He+、Li2+）解：∵H原子为单电子体系，Ψ3Pz

—— Ψnlm——Ψ310角动量在磁场方向分量∴角动量8/44角动量耦合规则：

符号2S+1LL=0，1，2，3，4……S，P．D，F，G……推导等价电子组态光谱项经验规则：奇对奇，偶对偶9/44

例2求p1d1组态光谱支项2S+1LJ

单重态

三重态

单重态

三重态

单重态

三重态10/44

2S+1L：1G3F1D3P1SL=4，3，2，1，0S=0，1，0，1，0例3d2s1=s2=1/2

11/44m210-1-2例4、求s2d3组态基态光谱支项MSmax=1/2+1/2+1/2=3/2Smax=3/2MLmax=2+1+0=3Lmax=3J=9/2,7/2,5/2,3/2基态光谱项：4F基态光谱支项：4F3/2

12/44例1、已知：Ni(28)基态光谱项3F4,确定其Ni电子组态∵2S+1=3∴S=1有两个未成对电子Smax=1则Lmax=3m210-1-21s22s22P63s23P63d10×1s22s22P63s23P64s13d9×（3D）1s22s22P63s23P64s23d8√13/44推广：N个电子完全波函数表示式为归一化系数上式即Slater行列式。特征行：自旋—轨道相同列：电子标号相同14/44例写出基态锂原子（全部可能）Slater行列式已知：Li(1s22s1)15/44第三章共价键理论与分子结构本章要求：一、氢分子离子结构

1、某分子薛定谔方程表示式及方程式中各项物理意义。2、Sab、Hab、Haa物理意义及取值范围3、共价键本质16/44二、MO轨道理论

1、分子轨道定义2、MO形成条件（成键三标准）3、MO形成条件4、MO类型、符号、能级次序σ1S<σ*1S<σ2S<σ*2S<σ2PZ<π2PX=π2Py<π*2PX=π*2Py<σ*2PZσ1S<σ*1S<σ2S<σ*2S<π2PX=π2Py<σ2PZ<π*2PX=π*2Py<σ*2PZ17/44分子组态分子磁性键类型键级

5、双原子分子结构6、分子中键能、键长相对大小判断18/444、由波函数表示式作分子图5、分子图应用二、HMO轨道理论3、离域能、离域π电子总能量、键能计算1、由分子结构式写休克尔行列式2、离域π键形成条件及基本类型19/44三、分子对称性和分子点群1、判断分子所属点群2、由分子对称性或分子点群判断分子耦极矩和分子旋光性。20/44例1O2,O2+,O2-,O22-键能次序是①O2：O（1s22s22p4）O2[KKσ2s2σ*2s2σ2pZ2π2pX2=π2py2π*2PX1=π*2py1]O2为顺磁性物质P=2一个σ键2个三电子π键键型结构式同一周期或同一区（S或P）双原子分子:P

，键能

，键长

21/44例2写出休克尔行列式

与i相邻C原子所对应元素为“1”

其它均为“0”其它元素：对角线上元素均为“x”；与x相邻元素均为“1”；22/44例3

试用HMO法求烯丙基π电子总能量,离域能，键能和分子图已知23/44αΨ1

E1Ψ3

E3Ψ2

E224/44成键π电子总能量：EDπ=2E1+E2

=2α+2β+α=3α+2β离域能：DEπ=EDπ-ELπ

=3α+2－2(α+β)+α=0.828β＜0离域π键键能：

Eπ=（∑Ei）AO中电子能量－（∑Ei）MO中π电子能量

=3α-（2E1+E2）=-2β25/44正四面体：Td正八面体：Oh无iC∞v

非线形分子无Cn

有σ:Cs无i,σ:C1有i:Ci特殊群线形分子有iD∞h有⊥Cn

C2Dn

DndDnh

有σd有σh无σdσh起点有Cn

有σv有σh无σvσh无⊥Cn

C2Cn

Cnv

Cnh

26/44例以下分子生成何种离域π键27/44例判断分子所属点群、分子极性、旋光性[CoF6]3-HCNCHBrFClOhC∞v

C1C2vD2hC2vC3v28/44D5hD5d交织式

覆盖式C2v29/44C2丙二烯

D2d经过中心C原子垂直于C2轴2个C2轴，与两个平面成45°交角。C2轴穿过O-O键中心和两个H连线中心。

C230/44D3d旋转一定角度三氯乙烷C3Ci31/44C2h萘二氯化物

CSC3hC4h32/44船式环已烷

C2vIF7

D5hD3d椅式环已烷

S8皇冠型构型D4d4个C2轴分别穿过S8环上正正确2个S原子33/44D2dCCCHHHH34/44第四章配合物分子结构本章要求：一、晶体场理论1、了解晶体场理论关键点2、不一样晶体场中d轨道能级分裂情况3、d轨道中电子排布情况4、强场配体、弱场配体判断35/445、晶体场稳定化能CFSE计算

CFSE=E分裂-Es=E分裂6、晶体场稳定化能CFSE计算7、配合物性质解释(稳定性、颜色、构型等)二、了解分子轨道理论，会用MO理论解释羰基配合物、不饱和烃配合物性质原子光谱化学序列、及成键情况、8、姜--泰勒效应36/44例1①计算[ML6]Z-(MZ+:d7)晶体场稳定化能②当高、低自旋构型含有相同稳定化能时，成对能P和晶体场分裂能△0(10Dq)关系

？37/44例2某AB6n-型配合物属于Oh点群,若中心原子Ad轨道电子数为5，试计算晶体场稳定化能,并简单说明你计算方案理由。38/44例3试分析配位体π轨道能量比中心离子原来t2g轨道能量低或高、充满电子或空轨道情况,对配合物生成有何影响？此时配体为电子给予体，因为L中电子进入成键MO使△减小，故常生成高自旋配合物1、若(Eπ)L<(E)M,而且充满电子39/442、若(Eπ)L>(E)M,而且是空轨道此时配体为电子接收体，因为M中电子进入成键MO，使△增大，故常生成低自旋配合物40/44结构化学是基础化学到高等化学阶梯结构化学在整个化学各个基础学科中位置化学试验化学无机化学有机化学分析化学理论化学物理化学结构化学+结构化学高等无机高等有机结构分析高等物化硕士阶段本科阶段用结构化学各种原理去解释无机化学中基本结构和性质关系41/44结构化学课程：是在完整学科体系基础之上，系统介绍整个化学中所需要结