结构化学重点掌握内容.ppt
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第一章第一章量子力学基础量子力学基础一、一、Einstain光子学说公式及光子学说公式及deBroglie公公式:
式:
二、算符二、算符1、概念:
、概念:
(1)对易算符:
)对易算符:
(2)线性算符:
)线性算符:
(3)Hermite算符:
算符:
2、Hermite(厄米厄米)算符的两个重要性质:
算符的两个重要性质:
本征值为实数。
属于不同本征值的本征本征值为实数。
属于不同本征值的本征函数相互函数相互“正交正交”。
要求会证明。
要求会证明。
三、量子力学的基本假定:
三、量子力学的基本假定:
1、归一化因子:
、归一化因子:
归一化波函数:
归一化波函数:
定态波函数:
定态波函数:
(x,y,z)归一化波函数:
归一化波函数:
意义。
意义。
品优函数概念。
品优函数概念。
2、力学量的描述:
力学量的描述:
了解力学量了解力学量M算符的求法。
算符的求法。
3条,条,
(1)坐标时间;()坐标时间;
(2)动量;()动量;(3)其它。
)其它。
3、Schrdinger方程方程4、本征值本征函数概念:
、本征值本征函数概念:
5、M的平均值的平均值四、箱中的粒子四、箱中的粒子1、一维箱:
、一维箱:
方程:
方程:
解:
解:
Enn2h28ma2n1,2,3,2、三维箱:
、三维箱:
正方体箱能级兼并问题:
正方体箱能级兼并问题:
6E2,1,1,E1,2,1,E1,1,23、节点、节面、极值:
、节点、节面、极值:
能级能级En节点数:
节点数:
n-10000n=3n=2n=1xl0000*E2E1E3n=3n=2n=1xln节面数:
节面数:
五、刚性转子:
五、刚性转子:
1、概念。
、概念。
2、Schrdinger方程方程波函数波函数Y有有实函数和复函数两组解:
实函数和复函数两组解:
和和l有确定值,有确定值,m无。
无。
六:
一维谐振子:
能级:
能级:
V=0,1,2,第二章第二章原子结构原子结构一、一、单电子原子的单电子原子的Schrdinger方程方程n,l,m=Rn,l(r)l,m()m()=Rn,l(r)Yl,m(,)主量子数主量子数n=1,2,3,n;角量子数角量子数l=0,1,2,n-1;磁量子数磁量子数m=0,1,2,l解:
解:
二、二、径节面数:
径节面数:
n-l-13s3p三、原子轨道角度分布图和电子云三、原子轨道角度分布图和电子云角度分布图角度分布图形状,区别。
形状,区别。
四、角动量四、角动量角动量平方的算符:
角动量平方的算符:
处于状态处于状态n,l,m的电子角动量的大小有的电子角动量的大小有确定值确定值处于状态处于状态n,l,m的电子角动量在的电子角动量在Z轴上的分轴上的分量有确定值量有确定值五、电子自旋和旋转轨道五、电子自旋和旋转轨道自旋角动量的大小为自旋角动量的大小为S:
自旋自旋量子数量子数Z轴上的投影轴上的投影ms自旋自旋磁量子数磁量子数旋轨轨道或自旋轨道。
旋轨轨道或自旋轨道。
六:
表示单电子原子状态的量子数六:
表示单电子原子状态的量子数1.主量子数主量子数n2.角量子数角量子数l3.磁量子数磁量子数m4.自旋磁量自旋磁量子数子数ms5.内量子数内量子数j6.内磁量子数内磁量子数mj七、多电子原子七、多电子原子Born-oppenheimer近似近似单电子近似和中心力场近似单电子近似和中心力场近似概念概念八、八、Slater规则:
规则:
(1)按按n,l分组。
分组。
1s;2s,2p;3s,3p;3d;4s,4p;4d;4f
(2)外层电子对内层电子无屏蔽,外层电子对内层电子无屏蔽,=0。
(3)1s组内电子组内电子=0.30,其余组内,其余组内0.35.(4)对于对于s,p电子,次内层每个电子对它的电子,次内层每个电子对它的屏蔽系数是屏蔽系数是0.85;更内层;更内层1.00。
对。
对d,f电电子,内层电子对它的屏蔽系数都为子,内层电子对它的屏蔽系数都为=1.00。
计算原子、离子的能量以及电离能等计算原子、离子的能量以及电离能等九、九、Pauli原理的描述。
原理的描述。
对电子体系含自旋的完全波函数,对对电子体系含自旋的完全波函数,对于交换其中任意两个电子的坐标来说必须于交换其中任意两个电子的坐标来说必须是反对称的,这称为是反对称的,这称为Pauli原理。
原理。
多电子原子中的任何两个电子不可能具多电子原子中的任何两个电子不可能具有相同的有相同的4个量子数个量子数.十、基态原子核外的电子排布遵循以下三十、基态原子核外的电子排布遵循以下三个原则:
个原则:
Pauli原理,能量最低原理,原理,能量最低原理,Hund规则。
规则。
第三章第三章原子光谱原子光谱一、谱项定义:
一、谱项定义:
能级除以能级除以hc称为谱项,称为谱项,二、选择定则概念二、选择定则概念两状态间发生跃迁,表示这些状态的量两状态间发生跃迁,表示这些状态的量子数之间需满足一定的条件,这些条件称为子数之间需满足一定的条件,这些条件称为选择定则。
选择定则。
三、三、Zeeman效应效应外磁场中原子光谱的分裂现象。
外磁场中原子光谱的分裂现象。
四、多电子原子的角动量(四、多电子原子的角动量(L-S耦合)耦合)S为原子的自旋量子数,为原子的自旋量子数,或或0(nn:
体系电子数)体系电子数)Ms有(有(2S+1)个取值个取值1、L称为原子的角量子数称为原子的角量子数对于对于2个电子的原子,个电子的原子,L的取值为的取值为l1+l2,l1+l2-1,,l1-l22、J=L+S,L+S-1,,|L-S|J原子的内量子数原子的内量子数3、4、光谱项符号:
、光谱项符号:
标记法:
标记法:
LL取值取值00,11,22,33,4,54,5,66.SS,PP,DD,FF,GG,HH,II.pd组组态态L=3,2,1;S=1,00光谱支项:
光谱支项:
L=3,S=1J=4,3,2L=2,S=1J=3,2,13F4,3F3,3F23D3,3D2,3D1满壳层?
满壳层?
不等价电子的光谱项不等价电子的光谱项等价电子基谱项等价电子基谱项:
(1)在不违反在不违反Pauli原理前提下,将电子填入原理前提下,将电子填入轨道,首先使每个电子轨道,首先使每个电子ms尽可能大,其次使尽可能大,其次使ml也也尽可能大;尽可能大;
(2)求出所有电子的求出所有电子的ms之和作为之和作为S,ml之和作之和作为为L;举例说明举例说明:
p2ml=10-1MS=+=1S=1,2S+1=3ML=1+0=1L=1基谱项基谱项3P第四章分子的对称性一、有限图形对称元素与种类:
一、有限图形对称元素与种类:
对称操作与对称元素对称操作与对称元素轴次最高的轴是主轴。
一个有限图形轴次最高的轴是主轴。
一个有限图形所具有的对称元素至少有一个公共交点。
所具有的对称元素至少有一个公共交点。
对称操作对称操作对称元素对称元素恒等操作恒等操作旋转旋转对称轴(旋转轴)对称轴(旋转轴)Cn反映反映对称面(镜面)对称面(镜面)反演反演对称中心对称中心i旋转反映旋转反映映轴映轴Sn旋转反演旋转反演反轴反轴Ini二、点群符号:
二、点群符号:
(1)C群群:
Cn、Cnh、Cnv;Cv
(2)D群:
群:
Dn、Dnh、Dnd;Dh(3)Td、Oh(4)Ci:
只有一个对称中心;只有一个对称中心;CS:
只有一个对称面:
只有一个对称面简单的会推,且要知道一些分子的立体简单的会推,且要知道一些分子的立体结构。
结构。
五、分子对称性与偶极矩关系五、分子对称性与偶极矩关系六、分子六、分子对称性与对称性与旋光性关系旋光性关系
(1)具有)具有i的分子的分子=0=0。
(2)具具有有两两个个交交于于一一点点的的对对称称元元素素的的分子分子=0。
虚轴虚轴Sn第五章第五章双原子分子的结构双原子分子的结构一、变分原理一、变分原理对任意一个品优波函数对任意一个品优波函数,用体系,用体系的算符求得的能量平均值,将不小于体的算符求得的能量平均值,将不小于体系基态的能量系基态的能量E0。
二、二、P个核和个核和n个电子的分子算符和方个电子的分子算符和方程:
都用原子单位表示程:
都用原子单位表示三、分子轨道。
三、分子轨道。
1、定义。
、定义。
2、成键三原则:
、成键三原则:
3、分类:
、分类:
,d-d轨道轨道四、同核双原子分子的结构四、同核双原子分子的结构O2和和F2能级顺序能级顺序N,C,B等元素等元素键级。
键级。
键长顺序;稳定存在?
键长顺序;稳定存在?
第六章第六章多原子分子结构多原子分子结构一、杂化轨道理论要点一、杂化轨道理论要点二、等性杂化及有关分子的结构二、等性杂化及有关分子的结构三、求等性三、求等性sp杂化轨道表示式:
杂化轨道表示式:
方向余旋方向余旋四、定域轨道和离域轨道概念。
四、定域轨道和离域轨道概念。
五、五、HMO法处理共轭分子法处理共轭分子1、步骤:
、步骤:
确定久期方程;确定久期方程;展开行列式;展开行列式;解出解出x值,即得值,即得E;确定组合系数求出分子轨道。
确定组合系数求出分子轨道。
2、会写久期行列式方程、会写久期行列式方程六、分子图概念。
六、分子图概念。
第九章晶体结构一、结构基元,点阵,等同点,平移群一、结构基元,点阵,等同点,平移群点阵分类点阵分类晶格。
晶格。
二、二、轴次定理轴次定理:
晶体中的对称轴的轴次晶体中的对称轴的轴次只有只有1、2、3、4、6.宏观对称元素的数量只有8种:
1,2,3,4,6,m,i三、三、7个晶系,个晶系,14个晶格个晶格-P,C,I,F,32个点群,个点群,230个个空间群空间群。
晶格选取原则:
晶格选取原则:
1、所选、所选平行六面体应当尽量反映整个空间平行六面体应当尽量反映整个空间点阵的对称性。
点阵的对称性。
2、在满足上述条件下,应使所选择的平行、在满足上述条件下,应使所选择的平行六面体棱和棱间的夹角有尽量多的直角。
六面体棱和棱间的夹角有尽量多的直角。
3、在满足前两条件下,所选取的平行六面、在满足前两条件下,所选取的平行六面体体积应尽量小。
体体积应尽量小。
四、晶体的定向:
坐标系在晶体中的安置。
四、晶体的定向:
坐标系在晶体中的安置。
五、点群、空间群的国际符号意义:
五、点群、空间群的国际符号意义:
六、晶体微观对称元素:
平移轴,螺旋轴,六、晶体微观对称元素:
平移轴,螺旋轴,滑移面滑移面a、b、c、n、d七、晶面间距公式七、晶面间距公式正交晶系正交晶系:
八、晶胞概念八、晶胞概念-晶格晶格+结构基元结构基元晶胞两要素:
晶胞两要素:
形状和大小形状和大小晶胞参数;晶胞参数;内容内容原子的种类和位置,分数坐标原子的种类和位置,分数坐标7个晶系中几个简单的之晶胞参数特点。
个晶系中几个简单的之晶胞参数特点。
九、等径圆球堆积九、等径圆球堆积A1,立方密堆积,面心立方晶格,立方密堆积,面心立方晶格,配位数配位数12。
A3,六方密堆积,六方晶格,配位数,六方密堆积,六方晶格,配位数12。
A2,体心立方堆积体心立方堆积,体心立方晶格,配,体心立方晶格,配位数位数8,简单立方堆积简单立方堆积,配位数,配位数6,十、十、A1、A3中球数中球数:
八面体空隙数八面体空隙数:
四面四面体空隙数体空隙数=1:
1:
2十一、典型晶体结构十一、典型晶体结构1.Cu型型(A1型型)2、-Fe型(型(A2)3.金刚石型金刚石型(A4型型)4.NaCl型型5.CsCl型型
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