《結(jié)晶化學導論》教學大綱

《結(jié)晶化學導論》教學大綱課程英文名CrystallgraphyandMineralogy課程代碼0706222002學分3總學時32理論學時32實驗/實踐學時0課程類別學科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)限選先修課程高等數(shù)學，無機及分析化學適用專業(yè)材料化學開課學院材料科學與工程學院一、課程地位與課程目標（一）課程地位《結(jié)晶學及礦物學》課程為材料化學專業(yè)的專業(yè)選修課，本課程是無機非金屬材料領(lǐng)域的基礎(chǔ)課程，分為結(jié)晶學基礎(chǔ)、礦物學通論和礦物學各論三個部分。主要從原子水平上講述無機晶體材料和礦物材料的結(jié)構(gòu)，有助于更加深刻地理解無機非金屬材料的物理化學性質(zhì)和性能功用打下基礎(chǔ)。通過本課程的學習，使學生了解晶體學基礎(chǔ)知識及基本原理，初步掌握此類材料的結(jié)構(gòu)分析能力，為學生畢業(yè)后從事材料基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)解析、認識材料性能打好基礎(chǔ)。（二）課程目標1.通過本課程的教學，使學生較系統(tǒng)掌握結(jié)晶學與礦物學的基礎(chǔ)理論、基本知識和基本技能。2.學生在認識晶體的基本性質(zhì)、晶體生長和發(fā)育理論、晶體對稱規(guī)律的認識和晶體的對稱分類以及晶體化學的基本理論的基礎(chǔ)上，解釋有關(guān)礦物學現(xiàn)象。3.學生能夠?qū)⒕w學和礦物學的系統(tǒng)知識有效運用，具有獨立解決實際問題的能力。4.通過本課程的學習，學生掌握多學科交叉知識的運用能力。通過礦物學專題討論，了解礦物學的最新進展。二、課程目標達成的途徑與方法以課堂教學和實驗教學相結(jié)合，深化學生對本課程所要求的教學內(nèi)容。另外，通過自學、課堂討論、課外作業(yè)、小組大作業(yè)等方式使學生熟練掌握所學內(nèi)容。課堂教學：通過多媒體PPT，視頻，向?qū)W生提問題，回答問題正確有獎勵等，活躍課堂氣氛。實驗教學：結(jié)合課堂教學的知識點，學生對實驗內(nèi)容進行預習，在實驗過程中，使課堂教學的知識點與實驗現(xiàn)象直觀地結(jié)合在一起，鍛煉學生的靈活運用知識的能力。課堂討論：老師設(shè)計一個主題，學生分組，集體討論，各組提出問題，由另外一組回答等。課后作業(yè)：完成課堂布置的作業(yè)為基本前提，組織學生與學院的科研工作相結(jié)合。三、課程目標與相關(guān)畢業(yè)要求的對應關(guān)系課程目標課程目標對畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求1畢業(yè)要求2畢業(yè)要求3畢業(yè)要求4畢業(yè)要求5課程目標1HHHMM課程目標2HHHMH課程目標3HHHMM課程目標4HHHMH課程目標課程目標對畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求6畢業(yè)要求7畢業(yè)要求8畢業(yè)要求9畢業(yè)要求10課程目標1LLMMH課程目標2LLMMH課程目標3LLMMH課程目標4LLMMH課程目標課程目標對畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求11畢業(yè)要求12課程目標1LM課程目標2LM課程目標3LH課程目標4LH注：1.支撐強度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低）。四、課程主要內(nèi)容與基本要求緒論掌握：結(jié)晶學和礦物學的基本概況。熟悉：結(jié)晶學和礦物學可以為化學們提供什么樣的新思路，解決什么樣的化學問題了解：結(jié)晶學和礦物學的最新進展簡要情況。晶體的對稱掌握：對稱操作和對稱要素。熟悉：對稱要素的結(jié)合定律。了解：32種對稱型，對稱型符號、晶族和晶系的劃分。單形和聚形掌握：晶體的單形和聚形的基本概念。熟悉：各種單形和到聚形結(jié)構(gòu)的命名及特征。了解：聚形的分析方法和步驟。晶體定向及結(jié)晶符號掌握：晶體定向的基本概念，晶面符號、單形符號、晶棱符號的定義。熟悉：上述概念在晶體結(jié)構(gòu)分析中的作用。了解：上述概念的主要符號表達方式。晶體化學熟悉：晶體中的各種化學鍵，球體堆積原理，配位數(shù)等基本概念。掌握：無機晶體球堆積的幾種主要方式。了解：類質(zhì)同象、同質(zhì)多象和多型的概念。礦物的形態(tài)熟悉：礦物的單體和集合體形態(tài)。掌握：晶體習性及類型、晶面條紋及蝕象。了解：雙晶及主要類型。礦物的物理性質(zhì)熟悉：礦物的光學性質(zhì)、礦物的硬度和韌度、礦物的磁性。掌握：礦物的解理及其原因了解：若干具有磁性和發(fā)光性質(zhì)的礦物種類。礦物的化學組成和分類熟悉：礦物的化學成分可變性的原因掌握：礦物的分類。了解：主要的礦物種類。自然元素礦物熟悉：自然元素礦物的概念、分布、物理性質(zhì)和化學成分，礦物形成原因。掌握：自然元素礦物的種類和用途。了解：了解若干種自然元素礦物種類及特征。硫化物及其類似化合物礦物熟悉：硫化物及其類似礦物的概念、自然分布及成因。掌握：硫化物及其類似礦物地位及用途。了解：了解若干硫化物及其類似礦物的種類。氧化物和氫氧化物礦物熟悉：氧化物和氫氧化物礦物的概念和晶體化學特征。掌握：氧化物和氫氧化物礦物的成因。了解：了解若干氧化物和氫氧化物礦物的種類及用途。鹵化物礦物熟悉：鹵化物礦物的概念和晶體化學特征。掌握：鹵化物礦物的成因。了解：了解若干鹵化物礦物的種類及用途。硅酸鹽礦物熟悉：硅酸鹽的概念和晶體化學特征。掌握：硅酸鹽礦物的成因。了解：了解若干硅酸鹽礦物的種類及用途。碳酸鹽、硫酸鹽及其它含氧鹽礦物熟悉：碳酸鹽、硫酸鹽及其它含氧鹽礦物的晶體化學特征。掌握：碳酸鹽、硫酸鹽及其它含氧鹽礦物礦物的分類。了解：了解若干上述體系礦物的種類及用途。五、課程學時安排章節(jié)號教學內(nèi)容學時數(shù)學生任務對應課程目標第1章：緒論1.礦物及礦物學概述：礦物和礦物學的基本概念、結(jié)晶學及礦物學的研究內(nèi)容和相互關(guān)系、礦物學的研究現(xiàn)狀。2.晶體、非晶體及準晶體：晶體、非晶體及準晶體概念及區(qū)別、空間格子概念、空間格子要素、格子類型。3.晶體的基本性質(zhì)：晶體的自限性、均一性、異向性、對稱性、最小內(nèi)能和穩(wěn)定性，布拉維法則和面角恒等定律。21.完成習題2，4課程目標1，4第二章:晶體的對稱1.對稱的概念和晶體對稱特點2.對稱操作和對稱要素：對稱操作和對稱要素概念，對稱面、對稱軸、對稱中心和旋轉(zhuǎn)反伸軸的概念及操作方法，理解晶體的對稱定律。3.對稱要素組合定律：面式、軸式、中心式及旋轉(zhuǎn)反伸軸的對稱要素組合定理。4.對稱型和晶體的對稱分類：對稱型的概念和32種對稱型、對稱型符號、晶族和晶系的劃分。21.完成習題1，4，11，122.課前預習課程目標1，2，3第三章:單形和聚形1.單形:單形的概念、47種幾何單形和146種結(jié)晶單形、47種幾何單形的命名及特征。2.聚形:聚形的概念、聚形分析的方法和步驟。21.完成習題1，2，5，62.課堂討論課程目標1，2，3第四章：晶體定向及結(jié)晶符號1.晶體定向及整數(shù)定律:晶體定向的概念、晶體常數(shù)及晶體定向原則、各晶系晶體的定向方法和晶體常數(shù)特點、整數(shù)定律及意義。2.晶面符號:晶面符號的概念及構(gòu)成。3.單形符號:單形的概念、單形符號的選擇原則。4.晶棱符號:晶帶及晶棱符號的構(gòu)成。21.完成習題2，4，5，7課程目標1，2，3第五章:晶體化學1.鍵和晶格類型:離子鍵—離子晶格、共價鍵—共價鍵、金屬鍵—金屬晶格、分子鍵—分子晶格及單鍵型、多鍵型晶格的特點。2.球體緊密堆積原理:等大球體緊密堆積、不等大球體緊密堆積的原理和堆積方式。3.配位數(shù)和配位多面體:配位數(shù)和配位多面體的概念及類型。4.類質(zhì)同象:類質(zhì)同象的概念、類質(zhì)同象與固溶體的關(guān)系、類質(zhì)同象的類型和影響因素。5.同質(zhì)多象:同質(zhì)多象的概念、同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變及類型（移位型轉(zhuǎn)變、重建型轉(zhuǎn)變、有序—無序轉(zhuǎn)變）。6.多型:多型的概念、多型符號的構(gòu)成及含義。41.完成習題2，3，5，62.根據(jù)老師所帶的結(jié)晶體模型，指認模型所屬種類。課程目標1，2，3第六章:礦物的形態(tài)1.礦物的單體形態(tài):晶體習性及類型、晶面條紋及蝕象。2.礦物的集合體形態(tài):顯晶質(zhì)集合體形態(tài)、隱晶及膠態(tài)集合體形態(tài)。3.礦物的雙晶:雙晶及雙晶主要類型。11.完成習題2，10，11，152.課堂討論課程目標1，2，3第七章:礦物的物理性質(zhì)1.礦物的光學性質(zhì):礦物的顏色、條痕、光澤和透明度等光學性質(zhì)，諸光學性質(zhì)之間的關(guān)系。2.礦物的解理、斷口和裂開:解理、斷口和裂開的概念、分級和產(chǎn)生原因。3.礦物的硬度和韌度:硬度、延展性、彈性、撓性和脆性的概念及影響因素。4.礦物的發(fā)光性和磁性:光性概念及類型、磁性的概念和類型。31.完成習題4，8，9課程目標2，3，4第八章:礦物的化學組成和分類1.礦物的化學組成:礦物的化學成分可變性、膠體礦物及化學組成特征、礦物中水的存在形式（吸附水、結(jié)晶水、結(jié)構(gòu)水、層間水、沸石水）、礦物的化學式。2.礦物的分類:礦物種概念及命名、礦物分類的級序和主要方案特點、晶體化學的分類體系。21.完成習題6，7，10，122.總結(jié)學習心得課程目標2，3，4第九章自然元素礦物1.概述:自然元素礦物的概念、分布、化學成分、晶體化學特征、形態(tài)及物理性質(zhì)、成因、用途及分類。2.分述:金剛石、石墨、方鉛礦、閃鋅礦、辰砂等。11.完成習題10，11課程目標1，2，3，4第十章:硫化物及其類似化合物礦物1.概述:硫化物及其類似化合物礦物礦物的概念、分布、化學成分、晶體化學特征、形態(tài)及物理性質(zhì)、成因、用途及分類。2.分述：黃銅礦、斑銅礦、輝銻礦、雄黃、雌黃、輝鉬礦、黃鐵礦等。11.完成習題2，42.通過實物辯論礦物種類。課程目標2，3，4第十一章:氧化物和氫氧化物礦物1.概述:氧化物和氫氧化合物礦物礦物的概念、分布、化學成分、晶體化學特征、形態(tài)及物理性質(zhì)、成因、用途及分類。2.分述：剛玉、赤鐵礦、金紅石、錫石、軟錳礦、鈦鐵礦、磁鐵礦、鉻鐵礦、黑鎢礦、石英。1.51.完成習題6，82.通過實物辯論礦物種類。課程目標1，2，3，4第十二章:鹵化物礦物1.概述:鹵化物礦物的概念、分布、化學成分、晶體化學特征、形態(tài)及物理性質(zhì)、成因、用途及分類。2.分述：水鎂石、鋁土礦、褐鐵礦、硬錳礦、螢石等。0.51.完成習題5，112.通過實物辯論礦物種類。課程目標1，2，3，4第十三章:硅酸鹽礦物1.概述：硅酸鹽礦物的概念、分布、化學成分、晶體化學特征。2.島狀及環(huán)狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物：島狀及環(huán)狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物的化學成分、晶體結(jié)構(gòu)、形態(tài)及物理性質(zhì)及主要礦物族。3.鏈狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物:鏈狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物的化學成分及分類，按單鏈和雙鏈硅酸鹽礦物敘述。單鏈結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物，雙鏈結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物。4.層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物:層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物的化學成分、晶體結(jié)構(gòu)特征。5.架狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物:架狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物的化學成分、晶體結(jié)構(gòu)特征、形態(tài)及物理性質(zhì)、成因、用途及分類。61.完成習題6，82.通過實物辯論礦物種類。課程目標1，2，3，4第十四章碳酸鹽、硫酸鹽及其它含氧鹽礦物1.碳酸鹽礦物:碳酸鹽礦物的化學成分、晶體化學特征、形態(tài)及物理性質(zhì)、成因、用途及分類。2.硫酸鹽礦物:硫酸鹽礦物的化學成分、晶體化學特征、形態(tài)及物理性質(zhì)、成因、用途及分類。4.其它含氧鹽礦物:磷酸鹽、硼酸鹽及鎢酸鹽礦物的化學成分特點、形態(tài)及物理性質(zhì)、成因、用途及分類。21.完成習題4，7課程目標1，2，3，4總結(jié)1.碳酸鹽礦物:碳酸鹽礦物的化學成分、晶體化學特征、形態(tài)及物理性質(zhì)、成因、用途及分類。2.硫酸鹽礦物:硫酸鹽礦物的化學成分、晶體化學特征、形態(tài)及物理性質(zhì)、成因、用途及分類。3.其它含氧鹽礦物:磷酸鹽、硼酸鹽及鎢酸鹽礦物的化學成分特點、形態(tài)及物理性質(zhì)、成因、用途及分類。21.課堂討論2.學習心得課程目標1，2，3，4六、實踐環(huán)節(jié)及基本要求序號實驗項目名稱學時基本要求學生任務實驗性質(zhì)實驗類別注：1.實驗性質(zhì)指演示性、驗證性、設(shè)計性、綜合性等；2.實驗類別指必做、選做等。七、考核方式及成績評定考核內(nèi)容考核方式評定標準（依據(jù)）占總成績比例過程考核含到課率、課堂討論發(fā)言、平時作業(yè)等曠課一次扣5分,平時作業(yè)一次不交扣5分30%期末考核開卷卷面成績70%考核類別開卷考試成績登記方式百分制八、推薦教材與主要參考書（一）推薦教材：結(jié)晶學及礦物學，趙珊茸主編，高等教育出版社，2004年2月