固體化學(xué)課程教學(xué)大綱

1、PAGE PAGE - 6 -本科生課程大綱課程名稱固體化學(xué)Solid State Chemistry課程代碼072502201271課程屬性學(xué)科基礎(chǔ)課時/學(xué)分32/2課程性質(zhì)選修實踐學(xué)時責(zé)任教師課外學(xué)時64（322）課程屬性：公共基礎(chǔ)/通識教育/學(xué)科基礎(chǔ)/專業(yè)知識/工作技能，課程性質(zhì)：必修、選修課程介紹1.課程描述：本課程為材料化學(xué)的專業(yè)選修課。固體化學(xué)是研究固體物質(zhì)( 包括材料)的合成、反應(yīng)、組成和性能以及其相關(guān)現(xiàn)象、規(guī)律和原因的一門新興科學(xué)，是材料科學(xué)的一個極其重要的分支。本課程的任務(wù)是介紹固體化學(xué)的研究領(lǐng)域和發(fā)展的歷史概況，著重研究固體物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)、固相化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)以及固

2、體表面化學(xué)等，特別是固體中的缺陷、擴(kuò)散、平衡及對物理和化學(xué)性質(zhì)的影響，探索固體物質(zhì)作為材料實際應(yīng)用的可能性。通過課程學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握固體化學(xué)中相關(guān)基本概念和基本理論，同時培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題以及獨立學(xué)習(xí)能力。2.設(shè)計思路：本課程是面向材料科學(xué)與工程系低年級本科生的專業(yè)選修課，概念性強、知識點紛雜、內(nèi)容抽象。課程內(nèi)容的選取基于學(xué)生掌握了無機化學(xué)、分析化學(xué)、高等數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)知識，并能將所學(xué)的化學(xué)和數(shù)學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)知識與固體化學(xué)中的知識點相結(jié)合，學(xué)習(xí)固體化學(xué)特有的理論知識與研究方法。課程內(nèi)容主要包括五個部分：晶體結(jié)構(gòu)及其特性、晶體的缺陷及其平衡、固體的擴(kuò)散與遷移、固相反應(yīng)、固體表面化學(xué)以及固體

3、化學(xué)中的性能表征與實驗測量技術(shù)，這六個方面既各有側(cè)重點，又相互聯(lián)系，體現(xiàn)了固體物質(zhì)研究的基本特征。晶體結(jié)構(gòu)及其特性，是研究固體物質(zhì)的基本要素，相關(guān)課程包括晶體與晶體結(jié)構(gòu)的基本概念和基礎(chǔ)知識、基本類型晶體結(jié)構(gòu)及其特性（離子鍵和離子晶體結(jié)構(gòu)特性、金屬鍵和金屬晶體結(jié)構(gòu)特性、共價鍵和共價鍵晶體結(jié)構(gòu)特性、分子鍵與分子晶體結(jié)構(gòu)特性、氫鍵和氫鍵晶體結(jié)構(gòu)特性、混合鍵與混合鍵晶體結(jié)構(gòu)特性、固溶體及其特性）。該部分內(nèi)容側(cè)重對固體物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的掌握，從根本上了解固體物質(zhì)，為未來新物質(zhì)的設(shè)計打下基礎(chǔ)，同時選取目前一些前沿固體材料的實例進(jìn)行分析。晶體的缺陷及其平衡，是固體物質(zhì)發(fā)生擴(kuò)散和固體化學(xué)反應(yīng)的關(guān)鍵因素，課程將從晶

4、體缺陷的各種類型出發(fā)著重學(xué)習(xí)晶體缺陷中點缺陷的基本特征和表示方法，以及晶體點缺陷的平衡理論和其化學(xué)反應(yīng)方程式書寫，強調(diào)相關(guān)的基本概念、基礎(chǔ)理論以及其實際應(yīng)用。固體的擴(kuò)散與遷移，是發(fā)生在固體材料中的重要現(xiàn)象。課程將從固體中原子運動角度學(xué)習(xí)固體的擴(kuò)散機理、擴(kuò)散定律和影響因素等內(nèi)容，強調(diào)運用菲克第一擴(kuò)散定律進(jìn)行實際中較簡單擴(kuò)散問題的求解。固相反應(yīng)，是制備固體新物質(zhì)的重要手段。課程將從固體中原子擴(kuò)散出發(fā)討論固體反應(yīng)的特點和固相反應(yīng)的機理，掌握影響反應(yīng)速度的各種主要因素，用于指導(dǎo)未來實際固體物質(zhì)合成的可控制備。由于化學(xué)反應(yīng)在表面上所需要的反應(yīng)活化能最少，故化學(xué)反應(yīng)總是從表面上開始發(fā)生，而表面的原子結(jié)構(gòu)是

5、是固體表面化學(xué)研究的基礎(chǔ)。表面結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，課程將從表面原子結(jié)構(gòu)角度討論固體表面的擴(kuò)散及模型，固體表面吸附的本質(zhì)（物理吸附和化學(xué)吸附）等內(nèi)容。固體化學(xué)中的理論概括和分析結(jié)論，是在對其性能實驗研究并取得充分可靠的數(shù)據(jù)和信息的基礎(chǔ)上獲得的，因此固體化學(xué)中的性能表征與實驗測量技術(shù)是推動固體化學(xué)發(fā)展的基石。課程將介紹固體的結(jié)構(gòu)性能表征和顯微結(jié)構(gòu)分析等內(nèi)容。3. 課程與其他課程的關(guān)系：先修課程：無機化學(xué)、分析化學(xué)、材料科學(xué)導(dǎo)論、高等數(shù)學(xué)；并行課程：環(huán)境化學(xué)；后置課程：物理化學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)。本課程與這些課程具有互補關(guān)系，各有自己的重點，又相互聯(lián)系緊密。二、課程目標(biāo)本課程目標(biāo)是為低年級材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生提供

6、一個固體化學(xué)特有的基礎(chǔ)理論知識窗口，引導(dǎo)并培養(yǎng)學(xué)生掌握有關(guān)固體物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、擴(kuò)散、合成和反應(yīng)等基礎(chǔ)知識，學(xué)生能夠熟練運用這些基礎(chǔ)知識，并將其應(yīng)用到本專業(yè)實際科研體系中，增強學(xué)生分析解決具體問題的能力和嚴(yán)謹(jǐn)求實的學(xué)習(xí)態(tài)度。最終課程結(jié)束時，學(xué)生將會：全面了解固體化學(xué)的主要研究內(nèi)容和范圍，掌握晶體結(jié)構(gòu)及其基本類型，固相的表面化學(xué)和固相反應(yīng)類型。重點掌握固體缺陷及其平衡和固體的擴(kuò)散與遷移等知識點。學(xué)生獲得相關(guān)研究的基本方法和技能。能夠分析實際遇到的固體物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)，具有進(jìn)行新固體晶體材料研究開發(fā)的初步能力，具備分析解決具體問題的能力。在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識課程基礎(chǔ)上，學(xué)會查閱相關(guān)參考書籍、文獻(xiàn)及專利等資料，

7、汲取與本課程相關(guān)的前沿知識與技能，具備將基礎(chǔ)知識與固體化學(xué)的前沿研究相結(jié)合的思維方式，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實的學(xué)習(xí)態(tài)度，實現(xiàn)自我分析學(xué)習(xí)能力的提升。三、學(xué)習(xí)要求固體化學(xué)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科，內(nèi)容豐富，涉及許多艱深的理論和概念，因此，要高質(zhì)量完成課程任務(wù)，學(xué)生需要做到： (1) 課前，做好充分準(zhǔn)備，認(rèn)真預(yù)習(xí)下節(jié)課課堂上將要講解的內(nèi)容，閱讀一些相關(guān)教材和材料，明確知道上課要講什么，什么是重點內(nèi)容等，做到事先心中有數(shù)，可以提高課堂的學(xué)習(xí)效率。（2）課中，按時上課，不遲到，不早退，不曠課，不玩手機，上課認(rèn)真聽講，抓住重點和難點，專心記筆記，積極回答問題，主動參加課堂討論，認(rèn)真嚴(yán)肅進(jìn)行隨堂測試。出勤率和課堂表現(xiàn)是成績

8、考核的組成部分之一。（3）課后，認(rèn)真及時復(fù)習(xí)課堂所學(xué)內(nèi)容，充分理解所學(xué)知識，按時完成課后作業(yè)，并且按要求在規(guī)定時間內(nèi)上交課后作業(yè)。如若延期上交作業(yè)，需要提前告知任課教師并得到許可。作業(yè)的完成情況同樣是成績考核的重要組成部分。 (4) 以小組為單位，認(rèn)真完成老師布置的前沿文獻(xiàn)調(diào)研閱讀、前沿科學(xué)問題討論和撰寫研究報告等作業(yè)，展開協(xié)作學(xué)習(xí)，不僅可以鞏固學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握，而且引導(dǎo)學(xué)生對前沿科學(xué)問題的探索，培養(yǎng)熱愛科研的興趣。四、教學(xué)進(jìn)度序號專題或主題計劃課時主要內(nèi)容概述實驗實踐內(nèi)容或課外練習(xí)等1緒論2固體化學(xué)的概念和主要研究內(nèi)容以及固體化學(xué)的地位和作用2晶體結(jié)構(gòu)及其特性3晶體學(xué)的基本概念和基礎(chǔ)知識

9、5各種基本類型晶體結(jié)構(gòu)特性分析某些前沿新材料的結(jié)構(gòu)特征3晶體的缺陷及其平衡4晶體缺陷類型，點缺陷的類型、基本特征和表示方法4晶體缺陷的平衡理論和晶體缺陷的化學(xué)反應(yīng)方程式書寫4固體的擴(kuò)散與遷移4固體的擴(kuò)散現(xiàn)象、機理和擴(kuò)散定律結(jié)合實例分析固體的互擴(kuò)散5固相反應(yīng)4固相反應(yīng)概述、固-固相反應(yīng)及固相反應(yīng)影響因素6固體表面化學(xué)3固體表面擴(kuò)散模型，固體表面吸附的本質(zhì)7固體化學(xué)中的性能表征及實驗測量技術(shù)1固體化學(xué)中結(jié)構(gòu)性能表征與固體顯微結(jié)構(gòu)分析8固體化學(xué)總結(jié)2課程中內(nèi)容的串聯(lián)總結(jié)五、參考教材與主要參考書選用教材：固體化學(xué)（2009年1月第1版），潘功配編著，南京大學(xué)出版社，普通高等學(xué)校教育“十一五”國家級規(guī)劃

10、教材。主要參考書：無機固體化學(xué)（2002年7月第1版），洪廣言編著，科學(xué)技術(shù)出版社。固體無機化學(xué)（2005年1月第1版），張克立編著，武漢大學(xué)出版社。固態(tài)化學(xué)（1996年1月第1版），呂孟凱編著，山東大學(xué)出版社。固態(tài)化學(xué)導(dǎo)論（1987年第1版），蘇勉曾編著，北京大學(xué)出版社。固態(tài)化學(xué)及其應(yīng)用（1989年第1版) Anthony R. West著,蘇勉曾，謝高陽，申泮文等譯，復(fù)旦大學(xué)出版社。 Solid State Chemistry and its Applications，作者: Anthony R. West 出版商 Wiley，出版時間: 3/10/2014；2nd Edition: St

11、udent Edition，書號ISBN: 978-1-119-94294-8。六、成績評定（一）考核方式 A ：A.閉卷考試 B.開卷考試 C.論文 D.考查 E.其他（二）成績綜合評分體系： 成績綜合評分體系比例%1.課下作業(yè)、課堂討論及平常表現(xiàn)302.平時測驗成績203.期末考試成績50總計100附：作業(yè)和平時表現(xiàn)評分標(biāo)準(zhǔn)1）作業(yè)的評分標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)的評分標(biāo)準(zhǔn)得分1嚴(yán)格按照作業(yè)要求并及時完成，基本概念清晰，答案正確、合理。90-100分2基本按照作業(yè)要求并及時完成，基本概念基本清晰，答案基本正確合理。70-80分3不能按照作業(yè)要求，未及時完成，基本概念不清晰，答案基本不正確、基本不合理。40-60分4不能按照作業(yè)要求，未及時完成，基本概念不清晰，不能給出正確和合理答案。0-30分2）課堂討論及平時表現(xiàn)評分標(biāo)準(zhǔn)課堂討論、平常表現(xiàn)評分標(biāo)準(zhǔn)得分1積極查閱資料、熟練運用已學(xué)知識，積極參與討論、闡明自己的觀點和想法，積極與其他同學(xué)合作、交流，共同解決問題。90-100分2基本做到資料的查閱、知識的運用，能參與討論、能闡明自己的觀點和想法，能與其他其他同學(xué)合作、交流，共同解決問題。70-80分3做到一些資料的查閱和知識的運用，參與討論一般、不能闡明自己的觀點和想法，與其他同學(xué)合作、交流以及共同解決問題的能力態(tài)