[01-28] [公开课][耶鲁大学开放课程：新生有机化学][HDTVrip][双语字幕][更新08集]

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◎译　　名　耶鲁大学开放课程：新生有机化学
◎片　　名　Open Yale Courses：Freshman Organic Chemistry
◎类　　别　纪录/教学
◎首播时间　2008年
◎语　　言　英语
◎字　　幕　YYeTs人人影视出品中英双语字幕
◎资料整理　Lillianchan@YYeTs人人影视  转贴请注明出处
◎文件格式　MP4
◎片　　长　每集45分钟左右
◎官方网站  http://oyc.yale.edu/chemistry/freshman-organic-chemistry/
◎主　　讲　J. Michael McBride
　　　　　
◎课程介绍　

关于这门课程
这是两学期课程的第一学期，着重于介绍有机化学结构及机制之当前理论，历史发展及实验观察基础。本课程开放给在化学和物理方面有良好准备之新生，旨在开发科学起源和创造性研究所需知识技能等两方面之体验。

课程结构
这是门每周3堂，每堂50分钟的耶鲁大学校内教学课程，于2008年秋季录制，作为耶鲁大学开放式课程使用。

关于 J. Michael McBride教授

J. Michael McBride是耶鲁大学Richard M. Colgate化学教授。在伍斯特学院和哈佛大学完成学士学业后，McBride教授于哈佛大学获得物理有机化学博士学位。他于1966年起任教于耶鲁大学化学系，研究晶体生长和有机固体反应。他获得的奖项包括普赖洛格奖章、研究生教育之诺贝尔荣誉奖，及美国化工制造商协会之本科生教育促进奖。他的生活，研究及教学详见《晶体生长与设计》Crystal Growth & Design, 2005, 5 (6), pp 2022–2035。

第一讲概述
McBride 教授概述了课程目标和要求，包含必需的实验课程。对课程的首要问题：“如何了解？”他提出了两个不能令人信服的答案（神权和人权）和两个可接受的答案（实验和逻辑）。他说明了17世纪实验和逻辑造成科学源起的丰硕成果。并举了伦敦皇家学会及艾萨克‧牛顿的“关键”光线实验等例子。在与牛顿的通信中，身为日记作者和海军采购专员的塞缪尔‧佩皮斯显示出对新进科学家来说最重要的态度和习惯，特别是那些想在这门课程中获得成功者。本讲以介绍上半学期应理解的目标做终结：了解描述化学键结的作用力定律。

问题集 ∕ 阅读作业
阅读作业，问题集，PowerPoint简报，及有关这个讲座的其他资源，可参照McBride教授为2008年秋季课程学生所制作的校园课程网站。请参阅以下资源的部分。

资源
McBride教授的CHEM 125课程网站资源（2008年秋季）
http://webspace.yale.edu/chem125_oyc/#L01

第二讲概述
McBride 教授遵循牛顿的想法，以寻找描述化学键结的作用力定律为开场。不论是正比（虎克定律），或反比（库仑力，引力）于距离，都需以摩斯势能理论将其整合在一起。G. N. 路易斯根据电子的新发现，制定了“立方体－八隅体”理论，并将其发展为共享电子对模型，用以解释键结。讨论过路易斯点符号和形式电荷后，McBride教授解说了在某些“单一最小值”例子中，路易斯结构理论有所不足，补救之道必须透过令人困惑的“共振”概念。

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第三讲概述
继续讨论之前讲座中所谈过的路易斯结构和化学作用力，McBride教授介绍了臭氧分子的双势能井及其结构的平衡。遵循平方反比力定律无法使带电粒子做稳定的排列，这是来自恩绍定理所述，这个理论可藉由力线观察到。J.J. 汤姆生运用恩绍对结构限制的理论，假设出“葡萄干布丁”原子。当拉塞福证明，原子核是一个点时，汤姆生得出的结论是，库仑定律在小距离时不适用。

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第四讲概述
本次讲座提出的问题为，是否可能藉由感觉或目视证实键的真实性。先由20世纪初期“透视眼”骗子所做的实验谈起。他们声称可以“看见”原子和分子的详细结构，目的在于讨论科学信仰的真正基础。然而，此举显示了分子的规模并非难以想象的小，牛顿和富兰克林因而进行了能够测量到如此小距离的简单实验。近25年来，各式各样扫描式探针显微镜的实现，使化学家能够“感觉”到个别分子和原子，但无法感觉到键。

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第五讲概述
McBride教授以带电粒子来介绍光的衍射理论及其应用，即藉由 X光衍射，研究电子在分子中的分布情形。并藉由激光穿过衍射光罩所产生的图形模式，回溯这些受X光照射之有序固体的研究，藉以阐述分子模式和晶格重复性的关系。

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第六讲概述
McBride 教授以六边形的“苯”图形，及富兰克林的DNA－X光衍射图，继续他对X光衍射晶体学的讨论。解释“倒数空间”中的衍射图形，与分子中电子的分布及晶体晶格中分子的重复现象有何关联。他还使用电子密度差异图来显示键、未共享电子对及它们的形状。并显示出其密度仅为由路易斯共享电子对所预测出的二十分之一。碳－氟键中异常的密度差异带出本课程第二个大问题，就是“与什么做比较”？

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第七讲概述
在指出一些电子密度差异结果与路易斯键结理论间的差异后，课程进行到量子力学，藉以寻求对化学键的基本认识。波函数Ψ使初级学生感到困惑，但它同样也使创造量子力学的物理学家们感到困惑。薛定谔方程式藉由Ψ的形状来计算动能。当Ψ的曲线向零点趋近时，动能为正值；但是当曲线远离零点时，动能为负值！

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第八讲概述
McBride 教授藉由解说波函数曲率大小与系统动能的关系，以及波函数平方与电子机率密度的关系，详述了近期发展出的波函数观念。因为波函数在负动能区域不可发散的限制，导致只有特定能量被允许；此特性可用以探索其简谐振荡，莫斯势能和库仑势能。考虑质量的影响，而显示了一个在动力学、能量、振动频率、及键长上的“同位素效应”。

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第九讲概述：
McBride 教授在讲述如何用双重最小值位能得出一维键结后，接着讲述多维波函数。求薛定谔三维微分方程式解可能会是艰巨的工作，事实上却并非如此；因为必要的公式早在一个多世纪前，即因声学的发展而建立。声学“克拉尼”图形显示出节点图形与频率的关联性。这个类似性藉由研究“似氢”单电子原子波函数形式得出。将归一化常数从相似轨域公式中移除，显现出轨域基本的简单形状。

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第十讲概述：
到目前为止，关于薛定谔方程式的讨论，描述的不是一维系统，就是包含单电子的系统。在讨论了核电荷的增加如何影响单电子原子的能量后，接着讨论混成轨道。这一讲最后描述了一个简单的事实，就是以单电子轨道无法正确描述多电子系统。

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第十一讲概述
这堂课以讲述一些技巧（“有效核电核”及“自洽场”）开场，使我们能将使用轨道理论时，因电子间斥力所产生的误差近似值做修正。此误差以“相关能量”命名而隐藏。McBride教授修正J.J.汤姆逊的葡萄干布丁原子模型，用以阐述分子，并合理解释分子轨道的形状。甲烷及氨分子轨道，与氖原子轨道有相同数目的质子与中子，其轨道形状相当近似。动能造成的基本轨道形状，因质子从氖原子核中被拉出，与氢原子作用而扭曲。

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