《固體化學(xué)》教學(xué)大綱

《固體化學(xué)》教學(xué)大綱課程英文名SolidStateChemistry課程代碼G0713Z25學(xué)分2總學(xué)時(shí)32理論學(xué)時(shí)32實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)0課程類別學(xué)科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)任選先修課程無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)適用專業(yè)材料化學(xué)開課學(xué)院材料科學(xué)與工程一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位研究固體物質(zhì)的制備、組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的化學(xué)分支學(xué)科。固體化學(xué)的研究始于20世紀(jì)20年代，到了60年代，由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)固體材料的需求更加迫切，同時(shí)也為固體材料的研究提供了必要的實(shí)驗(yàn)手段，固體化學(xué)進(jìn)入蓬勃發(fā)展的新階段。固體化學(xué)和固體物理、材料工程學(xué)等學(xué)科互相交叉滲透、互相補(bǔ)充配合，形成了現(xiàn)代固體科學(xué)和技術(shù)。固體化學(xué)著重研究實(shí)際固體物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)、合成方法、晶體生長(zhǎng)、化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，特別是固體中的缺陷及其對(duì)物質(zhì)的物理及化學(xué)性質(zhì)的影響，探索固體物質(zhì)作為材料實(shí)際應(yīng)用的可能性。（二）課程目標(biāo)1.通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)比較牢固地掌握固體化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)，使學(xué)生明確固體化學(xué)的重要概念及基本原理，同時(shí)掌握固體的結(jié)構(gòu)及表征方法。2.通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)比較牢固地掌握固體化學(xué)的理論研究方法，特別是要掌握熱力學(xué)方法和動(dòng)力學(xué)方法。3.通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)進(jìn)一步得到一般科學(xué)方法的訓(xùn)練，增強(qiáng)分析和解決固體化學(xué)問題的能力。科學(xué)方法的訓(xùn)練應(yīng)貫徹在本課程教學(xué)的整個(gè)過程中，特別是要通過熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)學(xué)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步掌握從實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)進(jìn)行歸納和演繹的一般方法，熟悉由假設(shè)和模型上升為理論的方法，并具備根據(jù)具體條件應(yīng)用理論解決實(shí)際問題的一般科學(xué)方法。二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法《固體化學(xué)》課程教學(xué)以課堂教學(xué)為主，針對(duì)固體化學(xué)的基本概念與原理，學(xué)習(xí)建立固體化學(xué)的基本知識(shí)點(diǎn)和解決實(shí)際材料科學(xué)方面問題的設(shè)計(jì)方法。培養(yǎng)學(xué)生理解各類固體結(jié)構(gòu)及缺陷特點(diǎn)，運(yùn)用固體化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，分析和解決材料與化工領(lǐng)域復(fù)雜問題的能力。1.課堂教學(xué)主要講述固體化學(xué)的基本概念，基本原理、基本分析、計(jì)算和設(shè)計(jì)方法。并將簡(jiǎn)單的應(yīng)用實(shí)例融入理論教學(xué)中，使學(xué)生能夠更加容易理解抽象的固體化學(xué)理論知識(shí)點(diǎn)，提高學(xué)生對(duì)材料化學(xué)專業(yè)的興趣，熟悉固體化學(xué)的理論知識(shí)體系，形成良好的思維方式和學(xué)習(xí)方法。在課堂教學(xué)中，充分引入互動(dòng)環(huán)節(jié)，提高教學(xué)效果。2.針對(duì)某些較重要的知識(shí)點(diǎn)與概念，列出部分內(nèi)容作為學(xué)生課堂討論學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，訓(xùn)練、形成良好的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于化學(xué)和物理過程的理解能力和自主學(xué)習(xí)意識(shí)和能力。3.針對(duì)固體化學(xué)的知識(shí)點(diǎn)理解能力，采用課堂提問、測(cè)驗(yàn)教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生理論知識(shí)的理解與應(yīng)用能力。三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)課程目標(biāo)對(duì)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課程目標(biāo)1MHLL課程目標(biāo)2HHLL課程目標(biāo)3HHHH注：1.支撐強(qiáng)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）。畢業(yè)要求分解指標(biāo)點(diǎn)（1）問題分析：應(yīng)用固體化學(xué)的基本原理，識(shí)別、表達(dá)、并通過查閱文獻(xiàn)、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及工藝規(guī)范，分析固體的結(jié)構(gòu)、特性及表征測(cè)量技術(shù)等復(fù)雜過程問題，能獲得有效結(jié)論。1-1能夠定義、清楚認(rèn)識(shí)需要解決的問題1-2能夠運(yùn)用固體化學(xué)的基本原理分析問題，通過文獻(xiàn)研究來分析需要解決的問題1-3能夠判斷化學(xué)和物理領(lǐng)域復(fù)雜工程問題中的固體結(jié)構(gòu)、缺陷及測(cè)量方法1-4能夠完成固體結(jié)構(gòu)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的實(shí)施，并對(duì)解決方法進(jìn)行報(bào)告分析及總結(jié)（2）設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案：能夠針對(duì)固體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及測(cè)量提出合理解決方案；能夠進(jìn)行固體結(jié)構(gòu)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行理論分析，能夠?qū)腆w結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與特性關(guān)系進(jìn)行分析和描述。2-1能夠描述一個(gè)固體的結(jié)構(gòu)及缺陷特征2-2能夠分析固體結(jié)構(gòu)缺陷形成條件及其特點(diǎn)，能夠建立復(fù)雜固體結(jié)構(gòu)缺陷的形成機(jī)理2-3能夠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的固相化學(xué)反應(yīng)，并針對(duì)特定解決方案進(jìn)行可行性分析，發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并提出解決方案2-4能夠完成化工設(shè)計(jì)方案并分析闡明設(shè)計(jì)的合理性（3）工程與社會(huì)：能夠基于工程相關(guān)背景知識(shí)進(jìn)行化工生產(chǎn)與計(jì)量檢測(cè)方面的合理分析，評(píng)價(jià)化工生產(chǎn)工藝、原材料資源循環(huán)利用等對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響，能提出合理解決方案，并理解應(yīng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任。3-1能夠認(rèn)識(shí)到工程實(shí)施中的社會(huì)、健康、安全、法律以及文化問題3-2能夠根據(jù)相關(guān)產(chǎn)品制備與性能特性考慮工程實(shí)施方案對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響3-3能夠分析和評(píng)價(jià)化工產(chǎn)品研發(fā)及工程實(shí)施方案對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響（4）個(gè)人與團(tuán)隊(duì)：能夠在多學(xué)科背景下的團(tuán)隊(duì)中承擔(dān)個(gè)體、團(tuán)隊(duì)成員以及負(fù)責(zé)人的角色。4-1理解團(tuán)隊(duì)中不同角色的職責(zé)及對(duì)團(tuán)隊(duì)的作用4-2能夠在新產(chǎn)品研發(fā)、檢測(cè)及工程項(xiàng)目中承擔(dān)不同的角色并幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)4-3能與團(tuán)隊(duì)其它成員有效溝通化學(xué)反應(yīng)及檢測(cè)專業(yè)問題，聽取反饋并對(duì)建議做出合理反應(yīng)四、課程主要內(nèi)容與基本要求知識(shí)點(diǎn)主要內(nèi)容基本要求03.基本類型晶體結(jié)構(gòu)特性離子鍵和離子晶體理解共價(jià)鍵和原子晶體理解金屬鍵和金屬晶體理解04.晶體的缺陷缺陷的分類和表示符號(hào)掌握本征缺陷和雜質(zhì)缺陷理解各種缺陷的形成條件及其特點(diǎn)掌握電子和空穴的概念和分析方法掌握點(diǎn)缺陷的局域能級(jí)和缺陷的締合過程以及價(jià)鍵和點(diǎn)缺陷的關(guān)系理解05.晶體缺陷的平衡缺陷的化學(xué)平衡和非整比化合物的概念理解固體中低濃度點(diǎn)缺陷的控制方法，本征缺陷的生成和質(zhì)量作用定律掌握06.固體的擴(kuò)散與遷移固體中擴(kuò)散的方式及其機(jī)理掌握空位擴(kuò)散、自擴(kuò)散、互擴(kuò)散和相關(guān)系數(shù)的概念理解擴(kuò)散和離子導(dǎo)電的關(guān)系理解費(fèi)克第一定律和第二定律的推導(dǎo)掌握07.固相反應(yīng)固相反應(yīng)的分類及分類標(biāo)準(zhǔn)掌握各類固相反應(yīng)的特點(diǎn)和作用原理掌握08.固體表面化學(xué)固體表面的各種熱力學(xué)性質(zhì)掌握固體的比表面自由能的估算方法掌握固體表面上的擴(kuò)散、蒸發(fā)、凝聚和吸附等過程理解09.固體化學(xué)中的性能表征與實(shí)驗(yàn)測(cè)量技術(shù)固體的結(jié)構(gòu)性能表征與實(shí)驗(yàn)測(cè)量技術(shù)理解組成和純度表征與實(shí)驗(yàn)測(cè)量技術(shù)理解五、課程學(xué)時(shí)安排章節(jié)號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)學(xué)生任務(wù)對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)第1章緒論2課前預(yù)習(xí)課程目標(biāo)1第3章離子鍵和離子晶體1課前預(yù)習(xí)課程目標(biāo)2共價(jià)鍵和原子晶體1提交作業(yè)課程目標(biāo)3金屬鍵和金屬晶體1課前預(yù)習(xí)課程目標(biāo)3第4章固體中的點(diǎn)缺陷3提交作業(yè)課程目標(biāo)3第5章缺陷的類化學(xué)平衡3提交作業(yè)課程目標(biāo)3第6章固體中的擴(kuò)散4提交作業(yè)課程目標(biāo)3第7章固相反應(yīng)5提交作業(yè)課程目標(biāo)1第8章固體表面化學(xué)4提交作業(yè)課程目標(biāo)2第9章固體的結(jié)構(gòu)性能表征與實(shí)驗(yàn)測(cè)量技術(shù)3提交作業(yè)課程目標(biāo)3復(fù)習(xí)與答疑復(fù)習(xí)與答疑2課前預(yù)習(xí)課程目標(biāo)2六、實(shí)踐環(huán)節(jié)及基本要求無七、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核內(nèi)容考核方式評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績(jī)比例過程考核到課率共10次考勤，以出勤次數(shù)百分制打分10%過程考核平時(shí)作業(yè)共10次作業(yè)，以作業(yè)完成情況百分制打分10%過程考核小班討論共10次討論，以討論表現(xiàn)百分制打分20%期末考核閉卷考試試卷參考答案和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)60%考核類別考試成績(jī)登記方式百分制八、推薦教材與主要參考書（一）推薦教材：《固體化學(xué)》，潘功配，南京大學(xué)出版社，2009（二）主要參考書：1.《固體化學(xué)導(dǎo)論》，蘇勉曾，北京大學(xué)出版社，1987年2.《固體化學(xué)及其應(yīng)用》，AnthonyR.West（美）著、蘇勉曾等譯，復(fù)