固体化学课程教学大纲

1、PAGE PAGE - 6 -本科生课程大纲课程名称固体化学Solid State Chemistry课程代码072502201271课程属性学科基础课时/学分32/2课程性质选修实践学时责任教师课外学时64（322）课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修课程介绍1.课程描述：本课程为材料化学的专业选修课。固体化学是研究固体物质( 包括材料)的合成、反应、组成和性能以及其相关现象、规律和原因的一门新兴科学，是材料科学的一个极其重要的分支。本课程的任务是介绍固体化学的研究领域和发展的历史概况，着重研究固体物质的晶体结构、固相化学反应、化学组成和结构以及固

2、体表面化学等，特别是固体中的缺陷、扩散、平衡及对物理和化学性质的影响，探索固体物质作为材料实际应用的可能性。通过课程学习，要求学生掌握固体化学中相关基本概念和基本理论，同时培养学生分析问题、解决问题以及独立学习能力。2.设计思路：本课程是面向材料科学与工程系低年级本科生的专业选修课，概念性强、知识点纷杂、内容抽象。课程内容的选取基于学生掌握了无机化学、分析化学、高等数学等基础知识，并能将所学的化学和数学等学科的基础知识与固体化学中的知识点相结合，学习固体化学特有的理论知识与研究方法。课程内容主要包括五个部分：晶体结构及其特性、晶体的缺陷及其平衡、固体的扩散与迁移、固相反应、固体表面化学以及固体

3、化学中的性能表征与实验测量技术，这六个方面既各有侧重点，又相互联系，体现了固体物质研究的基本特征。晶体结构及其特性，是研究固体物质的基本要素，相关课程包括晶体与晶体结构的基本概念和基础知识、基本类型晶体结构及其特性（离子键和离子晶体结构特性、金属键和金属晶体结构特性、共价键和共价键晶体结构特性、分子键与分子晶体结构特性、氢键和氢键晶体结构特性、混合键与混合键晶体结构特性、固溶体及其特性）。该部分内容侧重对固体物质内部结构的掌握，从根本上了解固体物质，为未来新物质的设计打下基础，同时选取目前一些前沿固体材料的实例进行分析。晶体的缺陷及其平衡，是固体物质发生扩散和固体化学反应的关键因素，课程将从晶

4、体缺陷的各种类型出发着重学习晶体缺陷中点缺陷的基本特征和表示方法，以及晶体点缺陷的平衡理论和其化学反应方程式书写，强调相关的基本概念、基础理论以及其实际应用。固体的扩散与迁移，是发生在固体材料中的重要现象。课程将从固体中原子运动角度学习固体的扩散机理、扩散定律和影响因素等内容，强调运用菲克第一扩散定律进行实际中较简单扩散问题的求解。固相反应，是制备固体新物质的重要手段。课程将从固体中原子扩散出发讨论固体反应的特点和固相反应的机理，掌握影响反应速度的各种主要因素，用于指导未来实际固体物质合成的可控制备。由于化学反应在表面上所需要的反应活化能最少，故化学反应总是从表面上开始发生，而表面的原子结构是

5、是固体表面化学研究的基础。表面结构极为复杂，课程将从表面原子结构角度讨论固体表面的扩散及模型，固体表面吸附的本质（物理吸附和化学吸附）等内容。固体化学中的理论概括和分析结论，是在对其性能实验研究并取得充分可靠的数据和信息的基础上获得的，因此固体化学中的性能表征与实验测量技术是推动固体化学发展的基石。课程将介绍固体的结构性能表征和显微结构分析等内容。3. 课程与其他课程的关系：先修课程：无机化学、分析化学、材料科学导论、高等数学；并行课程：环境化学；后置课程：物理化学、材料科学基础。本课程与这些课程具有互补关系，各有自己的重点，又相互联系紧密。二、课程目标本课程目标是为低年级材料化学专业学生提供

6、一个固体化学特有的基础理论知识窗口，引导并培养学生掌握有关固体物质的结构、扩散、合成和反应等基础知识，学生能够熟练运用这些基础知识，并将其应用到本专业实际科研体系中，增强学生分析解决具体问题的能力和严谨求实的学习态度。最终课程结束时，学生将会：全面了解固体化学的主要研究内容和范围，掌握晶体结构及其基本类型，固相的表面化学和固相反应类型。重点掌握固体缺陷及其平衡和固体的扩散与迁移等知识点。学生获得相关研究的基本方法和技能。能够分析实际遇到的固体物质的组成和结构，具有进行新固体晶体材料研究开发的初步能力，具备分析解决具体问题的能力。在学习基础知识课程基础上，学会查阅相关参考书籍、文献及专利等资料，

7、汲取与本课程相关的前沿知识与技能，具备将基础知识与固体化学的前沿研究相结合的思维方式，培养严谨求实的学习态度，实现自我分析学习能力的提升。三、学习要求固体化学作为一门基础学科，内容丰富，涉及许多艰深的理论和概念，因此，要高质量完成课程任务，学生需要做到： (1) 课前，做好充分准备，认真预习下节课课堂上将要讲解的内容，阅读一些相关教材和材料，明确知道上课要讲什么，什么是重点内容等，做到事先心中有数，可以提高课堂的学习效率。（2）课中，按时上课，不迟到，不早退，不旷课，不玩手机，上课认真听讲，抓住重点和难点，专心记笔记，积极回答问题，主动参加课堂讨论，认真严肃进行随堂测试。出勤率和课堂表现是成绩

8、考核的组成部分之一。（3）课后，认真及时复习课堂所学内容，充分理解所学知识，按时完成课后作业，并且按要求在规定时间内上交课后作业。如若延期上交作业，需要提前告知任课教师并得到许可。作业的完成情况同样是成绩考核的重要组成部分。 (4) 以小组为单位，认真完成老师布置的前沿文献调研阅读、前沿科学问题讨论和撰写研究报告等作业，展开协作学习，不仅可以巩固学生对课程内容的掌握，而且引导学生对前沿科学问题的探索，培养热爱科研的兴趣。四、教学进度序号专题或主题计划课时主要内容概述实验实践内容或课外练习等1绪论2固体化学的概念和主要研究内容以及固体化学的地位和作用2晶体结构及其特性3晶体学的基本概念和基础知识

9、5各种基本类型晶体结构特性分析某些前沿新材料的结构特征3晶体的缺陷及其平衡4晶体缺陷类型，点缺陷的类型、基本特征和表示方法4晶体缺陷的平衡理论和晶体缺陷的化学反应方程式书写4固体的扩散与迁移4固体的扩散现象、机理和扩散定律结合实例分析固体的互扩散5固相反应4固相反应概述、固-固相反应及固相反应影响因素6固体表面化学3固体表面扩散模型，固体表面吸附的本质7固体化学中的性能表征及实验测量技术1固体化学中结构性能表征与固体显微结构分析8固体化学总结2课程中内容的串联总结五、参考教材与主要参考书选用教材：固体化学（2009年1月第1版），潘功配编著，南京大学出版社，普通高等学校教育“十一五”国家级规划

10、教材。主要参考书：无机固体化学（2002年7月第1版），洪广言编著，科学技术出版社。固体无机化学（2005年1月第1版），张克立编著，武汉大学出版社。固态化学（1996年1月第1版），吕孟凯编著，山东大学出版社。固态化学导论（1987年第1版），苏勉曾编著，北京大学出版社。固态化学及其应用（1989年第1版) Anthony R. West著,苏勉曾，谢高阳，申泮文等译，复旦大学出版社。 Solid State Chemistry and its Applications，作者: Anthony R. West 出版商 Wiley，出版时间: 3/10/2014；2nd Edition: St

11、udent Edition，书号ISBN: 978-1-119-94294-8。六、成绩评定（一）考核方式 A ：A.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他（二）成绩综合评分体系： 成绩综合评分体系比例%1.课下作业、课堂讨论及平常表现302.平时测验成绩203.期末考试成绩50总计100附：作业和平时表现评分标准1）作业的评分标准作业的评分标准得分1严格按照作业要求并及时完成，基本概念清晰，答案正确、合理。90-100分2基本按照作业要求并及时完成，基本概念基本清晰，答案基本正确合理。70-80分3不能按照作业要求，未及时完成，基本概念不清晰，答案基本不正确、基本不合理。40-60分4不能按照作业要求，未及时完成，基本概念不清晰，不能给出正确和合理答案。0-30分2）课堂讨论及平时表现评分标准课堂讨论、平常表现评分标准得分1积极查阅资料、熟练运用已学知识，积极参与讨论、阐明自己的观点和想法，积极与其他同学合作、交流，共同解决问题。90-100分2基本做到资料的查阅、知识的运用，能参与讨论、能阐明自己的观点和想法，能与其他其他同学合作、交流，共同解决问题。70-80分3做到一些资料的查阅和知识的运用，参与讨论一般、不能阐明自己的观点和想法，与其他同学合作、交流以及共同解决问题的能力态