《固体化学》教学大纲

《固体化学》教学大纲课程英文名SolidStateChemistry课程代码G0713Z25学分2总学时32理论学时32实验/实践学时0课程类别学科基础课课程性质任选先修课程无机化学、物理化学适用专业材料化学开课学院材料科学与工程一、课程地位与课程目标（一）课程地位研究固体物质的制备、组成、结构和性质的化学分支学科。固体化学的研究始于20世纪20年代，到了60年代，由于科学技术的发展，对固体材料的需求更加迫切，同时也为固体材料的研究提供了必要的实验手段，固体化学进入蓬勃发展的新阶段。固体化学和固体物理、材料工程学等学科互相交叉渗透、互相补充配合，形成了现代固体科学和技术。固体化学着重研究实际固体物质的化学反应、合成方法、晶体生长、化学组成和结构，特别是固体中的缺陷及其对物质的物理及化学性质的影响，探索固体物质作为材料实际应用的可能性。（二）课程目标1.通过本课程的学习，学生应比较牢固地掌握固体化学基础理论知识，使学生明确固体化学的重要概念及基本原理，同时掌握固体的结构及表征方法。2.通过本课程的学习，学生应比较牢固地掌握固体化学的理论研究方法，特别是要掌握热力学方法和动力学方法。3.通过本课程的学习，学生应进一步得到一般科学方法的训练，增强分析和解决固体化学问题的能力。科学方法的训练应贯彻在本课程教学的整个过程中，特别是要通过热力学和动力学学习，使学生进一步掌握从实验结果出发进行归纳和演绎的一般方法，熟悉由假设和模型上升为理论的方法，并具备根据具体条件应用理论解决实际问题的一般科学方法。二、课程目标达成的途径与方法《固体化学》课程教学以课堂教学为主，针对固体化学的基本概念与原理，学习建立固体化学的基本知识点和解决实际材料科学方面问题的设计方法。培养学生理解各类固体结构及缺陷特点，运用固体化学基础知识，分析和解决材料与化工领域复杂问题的能力。1.课堂教学主要讲述固体化学的基本概念，基本原理、基本分析、计算和设计方法。并将简单的应用实例融入理论教学中，使学生能够更加容易理解抽象的固体化学理论知识点，提高学生对材料化学专业的兴趣，熟悉固体化学的理论知识体系，形成良好的思维方式和学习方法。在课堂教学中，充分引入互动环节，提高教学效果。2.针对某些较重要的知识点与概念，列出部分内容作为学生课堂讨论学习环节，训练、形成良好的专业知识学习方法，培养学生对于化学和物理过程的理解能力和自主学习意识和能力。3.针对固体化学的知识点理解能力，采用课堂提问、测验教学方式，培养学生理论知识的理解与应用能力。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求1毕业要求2毕业要求3毕业要求4课程目标1MHLL课程目标2HHLL课程目标3HHHH注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）。毕业要求分解指标点（1）问题分析：应用固体化学的基本原理，识别、表达、并通过查阅文献、相关标准及工艺规范，分析固体的结构、特性及表征测量技术等复杂过程问题，能获得有效结论。1-1能够定义、清楚认识需要解决的问题1-2能够运用固体化学的基本原理分析问题，通过文献研究来分析需要解决的问题1-3能够判断化学和物理领域复杂工程问题中的固体结构、缺陷及测量方法1-4能够完成固体结构领域复杂工程问题的实施，并对解决方法进行报告分析及总结（2）设计/开发解决方案：能够针对固体结构特点及测量提出合理解决方案；能够进行固体结构测量结果进行理论分析，能够对固体结构特点与特性关系进行分析和描述。2-1能够描述一个固体的结构及缺陷特征2-2能够分析固体结构缺陷形成条件及其特点，能够建立复杂固体结构缺陷的形成机理2-3能够设计简单的固相化学反应，并针对特定解决方案进行可行性分析，发现问题、提出问题并提出解决方案2-4能够完成化工设计方案并分析阐明设计的合理性（3）工程与社会：能够基于工程相关背景知识进行化工生产与计量检测方面的合理分析，评价化工生产工艺、原材料资源循环利用等对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，能提出合理解决方案，并理解应承担的社会责任。3-1能够认识到工程实施中的社会、健康、安全、法律以及文化问题3-2能够根据相关产品制备与性能特性考虑工程实施方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响3-3能够分析和评价化工产品研发及工程实施方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响（4）个人与团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。4-1理解团队中不同角色的职责及对团队的作用4-2能够在新产品研发、检测及工程项目中承担不同的角色并帮助项目团队实现目标4-3能与团队其它成员有效沟通化学反应及检测专业问题，听取反馈并对建议做出合理反应四、课程主要内容与基本要求知识点主要内容基本要求03.基本类型晶体结构特性离子键和离子晶体理解共价键和原子晶体理解金属键和金属晶体理解04.晶体的缺陷缺陷的分类和表示符号掌握本征缺陷和杂质缺陷理解各种缺陷的形成条件及其特点掌握电子和空穴的概念和分析方法掌握点缺陷的局域能级和缺陷的缔合过程以及价键和点缺陷的关系理解05.晶体缺陷的平衡缺陷的化学平衡和非整比化合物的概念理解固体中低浓度点缺陷的控制方法，本征缺陷的生成和质量作用定律掌握06.固体的扩散与迁移固体中扩散的方式及其机理掌握空位扩散、自扩散、互扩散和相关系数的概念理解扩散和离子导电的关系理解费克第一定律和第二定律的推导掌握07.固相反应固相反应的分类及分类标准掌握各类固相反应的特点和作用原理掌握08.固体表面化学固体表面的各种热力学性质掌握固体的比表面自由能的估算方法掌握固体表面上的扩散、蒸发、凝聚和吸附等过程理解09.固体化学中的性能表征与实验测量技术固体的结构性能表征与实验测量技术理解组成和纯度表征与实验测量技术理解五、课程学时安排章节号教学内容学时数学生任务对应课程目标第1章绪论2课前预习课程目标1第3章离子键和离子晶体1课前预习课程目标2共价键和原子晶体1提交作业课程目标3金属键和金属晶体1课前预习课程目标3第4章固体中的点缺陷3提交作业课程目标3第5章缺陷的类化学平衡3提交作业课程目标3第6章固体中的扩散4提交作业课程目标3第7章固相反应5提交作业课程目标1第8章固体表面化学4提交作业课程目标2第9章固体的结构性能表征与实验测量技术3提交作业课程目标3复习与答疑复习与答疑2课前预习课程目标2六、实践环节及基本要求无七、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核到课率共10次考勤，以出勤次数百分制打分10%过程考核平时作业共10次作业，以作业完成情况百分制打分10%过程考核小班讨论共10次讨论，以讨论表现百分制打分20%期末考核闭卷考试试卷参考答案和评分标准60%考核类别考试成绩登记方式百分制八、推荐教材与主要参考书（一）推荐教材：《固体化学》，潘功配，南京大学出版社，2009（二）主要参考书：1.《固体化学导论》，苏勉曾，北京大学出版社，1987年2.《固体化学及其应用》，AnthonyR.West（美）著、苏勉曾等译，复