遼寧大學2021年招收攻讀博士學位研究生(普通招考方式)

初試科目考試大綱

科目代碼：3082

科目名稱：高等無機化學

滿分：100分

一、對稱性與群論基礎

目標和要求：

1. 理解對稱性的自然屬性，掌握對稱元素和對稱操作的概念，熟記其符號表示。要求能熟練寫出正四面體和正八面體的全部對稱元素和對稱操作。

2. 理解群和點群的概念，掌握常見點群的基本特性。要求學會已知分子構型正確判定其所屬點群；已知點群能畫出分子構型實例。

3. 理解共軛對稱元素和共軛對稱操作的定義；理解和掌握特征標的定義、計算和同類操作特征標相同原理，理解特征標的幾何意義。要求對已知分子構型會選擇恰當坐標系求出可約表示特征標。

4. 理解可約表示和不可約表示的概念，理解和掌握特征標表中符號含義和特征標表的性質。要求學會熟練應用求系數公式約化可約表示。

5. 理解和掌握應用群論處理化學若干結構理論問題的基本思路和方法。要求學會對一些簡單分子體系的群論處理。

重點和難點：

重點是理解和掌握不可約表示特征標表及其與化學分子結構和能級的關系；難點是理解和掌握對稱性-群論基本原理的數學基礎及其在化學結構理論中的應用方法。

二、原子的電子結構與性質

目標和要求：

1.  理解和掌握原子的組成及相關概念；理解微觀粒子的波粒二象性，理解和掌握氫原子的電子結構和空間量子化特性；理解量子力學基本假設；理解和掌握中心場近似模型與周期表原子的殼層電子填充規則和基態電子組態，學會用電子結構解釋元素周期性。

2.  理解原子中電子軌道-軌道、自旋-自旋和自旋-軌道運動耦合的物理意義，掌握原子光譜項能級和簡并度的概念；理解光譜項的推引原則，并學會簡單組態光譜項的推引；熟練掌握由已知光譜項推引其光譜支項；能熟練寫出譜項簡并度和波函數；能根據洪德規則判定基態光譜項和基態支項。

3.  理解原子全同電子波函數的交換反對稱性質；理解譜項波函數的單電子展開和譜項能量的計算思路，了解計算過程；理解旋-軌耦合能量的來源和計算方法，掌握旋-軌耦合常數的概念；理解原子軌道磁矩、自旋磁矩和旋軌耦合磁矩的產生根源及相互關系，掌握計算方法。

4.  理解原子結構的穩定性和化學活性的關系，理解和掌握泡利原理對原子結構和分子結構乃至物質結構的決定性作用，掌握原子間相互作用形成離子鍵、共價鍵、金屬鍵、配位鍵和氫鍵等的基本條件和規律性，熟悉原子的軟硬酸堿分類和成鍵規則；熟悉價電子對互斥模型要點和各種常見分子構型的幾何特征；會討論各種鍵型的化學本質和分析典型實例，建立分子能級與構型密切相關的初步概念。

5.  理解和掌握同位素的概念，理解和掌握粒子數守恒核反應原理和核聚變、核裂變以及核衰變等基本核反應類型；了解宇宙元素的合成和演化規律。

重點和難點：

重點是掌握原子的殼層電子結構和原子光譜項能級相關基礎知識，學會由已知光譜項推引其光譜支項；能熟練寫出譜項簡并度和波函數；能根據洪德規則判定基態光譜項和基態支項；能熟練計算原子磁矩。難點是正確理解單電子和多電子原子結構的空間量子化運動特征和運動耦合規律；正確理解原子軌道磁矩、自旋磁矩和旋-軌耦合磁矩產生的根源及相互關系。

三、配位化合物的電子結構與性質

目標和要求：

1.  理解和掌握配位化合物的定義以及配位數、配位構型和配位鍵等概念，熟悉各類配合物的結構特點，熟練掌握配合物的系統命名和書寫規范，學會判斷和區分各種配合物異構體，判定其對稱性類別（所屬點群）。

2.  理解晶體場能級分裂模型和分裂能的計算方法，理解和掌握過渡金屬正八面體配合物電子組態的書寫和高低自旋態的判定規則，學會繪制常見配位構型的軌道能級圖；熟悉光譜化學序列及其與配位場分裂能的關系；熟悉金屬離子對配位場分裂能的影響規律；學會靈活運用配位場軌道近似理論解決各種實際問題。

3.  理解配位場分子軌道理論精要，熟悉正八面體和正四面體定性分子軌道能級圖，并熟練運用于解決電荷遷移光譜、光譜化學序列、以及金屬羰基配合物的結構和反應性等問題。

4.  理解配位場譜項能級的弱場和強場處理方案和能量計算，熟悉各種d電子組態的譜項能級圖（T-S圖）及其性質，理解光譜躍遷選律，學會運用T-S圖理論歸屬各種配合物d-d吸收光譜及解決相關實際問題。

5.  掌握用穩定常數表征配合物熱力學穩定性方法，理解穩定常數與配位鍵強和熵效應的關系；理解配體影響中心金屬價態和氧化還原穩定性的方式和程度，學會運用配位場結構理論解釋各種配合物穩定性和反應性問題。

6.  理解光合作用和呼吸作用化學原理，掌握各種重要功能蛋白活性中心的配位結構特點和結構-功能原理，并能運用配位場結構理論進行分析和討論。

重點和難點：

重點是掌握配位場結構理論的要點和應用解決實際問題的思路和方法；難點是理解和領會如何正確運用前面章節的知識得出配位場結構理論方法并正確應用于解決實際問題。

四、晶體結構化學基礎

目標和要求：

1.  了解地球元素的相對豐度和存在形態，理解和掌握金屬單質的六角、面心立方和體心立方三種基本密堆積結構，以及常見礦物的各種填隙結構規律和特點；理解常見硅酸鹽的結構規律；理解和掌握泡林結構規則，并學會運用于對無機礦物結構和分子式的理論解釋。

2.  理解和掌握晶體結構中的對稱元素及其符號和圖形表示；理解和掌握七個晶系14種晶格點陣和螺旋軸、滑移面等基本概念，學會解讀晶體點群和空間群國際符號的含義；學會解讀常用空間群的對稱元素晶格分布圖，并能正確計算一般點位數和寫出等效點坐標；理解單形、等效晶面和聚形等概念及其與宏觀晶體對稱性的關系。

3.  理解和掌握分子識別、結構位點信息、分子自組織和自組裝等超分子化學基本概念；理解用配位模板法設計合成配位超分子的基本思路和程序結構分析方法與原則；理解X-射線法測定晶體結構的基本原理，掌握衍射條件（Bragg方程）、晶面指標、倒易點陣、結構因子和晶胞參數等基本概念，學會運用程序工具處理和分析晶體結構，研究分子識別和超分子自組裝結構規律。

4.  理解物質磁性的本質，掌握描述物質宏觀磁性的基本物理量；理解和掌握居里定律和居里-外斯定律，及其與物質鐵磁性、亞鐵磁性和反鐵磁性的關系；理解鐵磁性的起因和晶態物質結構-磁性關系，學會根據配合物的結構判定磁性類別和解讀磁性-溫度曲線。

5.  理解能帶結構理論要點，掌握價帶、導帶和禁帶，以及態密度和費米面等基本概念；理解帶隙與結構的關系，學會用能帶理論解讀無機材料的磁性和導電性等各種性能；掌握結構對稱性與無機晶體介電性的關系；理解和掌握無機固體發光機理，了解發光材料的應用研究；了解無機固體的顏色和透光性能；電導和超導體；以及醫用和核能源無機材料的應用研究。

重點和難點：

重點掌握晶體結構對稱性基礎知識，并學會運用于晶體超分子結構分析和配位超分子設計；學會運用程序工具處理和分析晶體結構，研究分子識別和超分子自組裝結構規律；掌握衍射條件（Bragg方程）、晶面指標、倒易點陣、結構因子和晶胞參數等基本概念；掌握基本類型無機礦物晶體結構特點和材料性能，學會用能帶理論解讀無機材料的磁性和導電性等各種性能。難點是理解和掌握空間群對稱元素與晶體結構的關系；理解X-射線法測定晶體結構的基本原理；理解物質磁性的本質和能帶結構理論要點及其應用

五、化學反應原理

1.掌握狀態函數，掌握熱力學第一定律、反應的標準摩爾焓變的求法及Hess定律。

2.掌握化學反應速率方程式及影響反應速率的因素、反應速率理論。掌握標準平衡常數的表達和應用；掌握自發變化與焓、熵及吉布斯函數的關系。

3.通過對酸堿理論的學習掌握酸堿質子論、一元、多元弱酸堿的解離平衡。

4.掌握溶解度和溶度積的概念及它們之間的關系；掌握沉淀的生成和溶解及兩種沉淀之間的相互轉化。

5.掌握氧化還原反應的基本概念及方程式的配平；理解電極電勢的概念及熟練應用能斯特方程進行計算；掌握電極電勢的應用及電勢圖的應用。

重點和難點：

狀態函數的性質，焓和焓變，熱力學第一定律，Hess定律。反應速率方程的表達及反應級數的求法，阿累尼烏斯公式，反應速率理論，催化劑催化作用的實質。標準平衡常數的表達，利用標準平衡常數計算平衡組成，吉布斯函數判據，自發變化與焓、熵、吉布斯函數的關系。酸堿質子論，弱酸堿的解離平衡，緩沖溶液。溶解度和溶度積之間的關系，溶度積規則，沉淀的轉化。電極電勢的理解。