《结晶化学导论》教学大纲

《结晶化学导论》教学大纲课程英文名CrystallgraphyandMineralogy课程代码0706222002学分3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限选先修课程高等数学，无机及分析化学适用专业材料化学开课学院材料科学与工程学院一、课程地位与课程目标（一）课程地位《结晶学及矿物学》课程为材料化学专业的专业选修课，本课程是无机非金属材料领域的基础课程，分为结晶学基础、矿物学通论和矿物学各论三个部分。主要从原子水平上讲述无机晶体材料和矿物材料的结构，有助于更加深刻地理解无机非金属材料的物理化学性质和性能功用打下基础。通过本课程的学习，使学生了解晶体学基础知识及基本原理，初步掌握此类材料的结构分析能力，为学生毕业后从事材料基础结构解析、认识材料性能打好基础。（二）课程目标1.通过本课程的教学，使学生较系统掌握结晶学与矿物学的基础理论、基本知识和基本技能。2.学生在认识晶体的基本性质、晶体生长和发育理论、晶体对称规律的认识和晶体的对称分类以及晶体化学的基本理论的基础上，解释有关矿物学现象。3.学生能够将晶体学和矿物学的系统知识有效运用，具有独立解决实际问题的能力。4.通过本课程的学习，学生掌握多学科交叉知识的运用能力。通过矿物学专题讨论，了解矿物学的最新进展。二、课程目标达成的途径与方法以课堂教学和实验教学相结合，深化学生对本课程所要求的教学内容。另外，通过自学、课堂讨论、课外作业、小组大作业等方式使学生熟练掌握所学内容。课堂教学：通过多媒体PPT，视频，向学生提问题，回答问题正确有奖励等，活跃课堂气氛。实验教学：结合课堂教学的知识点，学生对实验内容进行预习，在实验过程中，使课堂教学的知识点与实验现象直观地结合在一起，锻炼学生的灵活运用知识的能力。课堂讨论：老师设计一个主题，学生分组，集体讨论，各组提出问题，由另外一组回答等。课后作业：完成课堂布置的作业为基本前提，组织学生与学院的科研工作相结合。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毕业要求5课程目标1HHHMM课程目标2HHHMH课程目标3HHHMM课程目标4HHHMH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6毕业要求7毕业要求8毕业要求9毕业要求10课程目标1LLMMH课程目标2LLMMH课程目标3LLMMH课程目标4LLMMH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11毕业要求12课程目标1LM课程目标2LM课程目标3LH课程目标4LH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）。四、课程主要内容与基本要求绪论掌握：结晶学和矿物学的基本概况。熟悉：结晶学和矿物学可以为化学们提供什么样的新思路，解决什么样的化学问题了解：结晶学和矿物学的最新进展简要情况。晶体的对称掌握：对称操作和对称要素。熟悉：对称要素的结合定律。了解：32种对称型，对称型符号、晶族和晶系的划分。单形和聚形掌握：晶体的单形和聚形的基本概念。熟悉：各种单形和到聚形结构的命名及特征。了解：聚形的分析方法和步骤。晶体定向及结晶符号掌握：晶体定向的基本概念，晶面符号、单形符号、晶棱符号的定义。熟悉：上述概念在晶体结构分析中的作用。了解：上述概念的主要符号表达方式。晶体化学熟悉：晶体中的各种化学键，球体堆积原理，配位数等基本概念。掌握：无机晶体球堆积的几种主要方式。了解：类质同象、同质多象和多型的概念。矿物的形态熟悉：矿物的单体和集合体形态。掌握：晶体习性及类型、晶面条纹及蚀象。了解：双晶及主要类型。矿物的物理性质熟悉：矿物的光学性质、矿物的硬度和韧度、矿物的磁性。掌握：矿物的解理及其原因了解：若干具有磁性和发光性质的矿物种类。矿物的化学组成和分类熟悉：矿物的化学成分可变性的原因掌握：矿物的分类。了解：主要的矿物种类。自然元素矿物熟悉：自然元素矿物的概念、分布、物理性质和化学成分，矿物形成原因。掌握：自然元素矿物的种类和用途。了解：了解若干种自然元素矿物种类及特征。硫化物及其类似化合物矿物熟悉：硫化物及其类似矿物的概念、自然分布及成因。掌握：硫化物及其类似矿物地位及用途。了解：了解若干硫化物及其类似矿物的种类。氧化物和氢氧化物矿物熟悉：氧化物和氢氧化物矿物的概念和晶体化学特征。掌握：氧化物和氢氧化物矿物的成因。了解：了解若干氧化物和氢氧化物矿物的种类及用途。卤化物矿物熟悉：卤化物矿物的概念和晶体化学特征。掌握：卤化物矿物的成因。了解：了解若干卤化物矿物的种类及用途。硅酸盐矿物熟悉：硅酸盐的概念和晶体化学特征。掌握：硅酸盐矿物的成因。了解：了解若干硅酸盐矿物的种类及用途。碳酸盐、硫酸盐及其它含氧盐矿物熟悉：碳酸盐、硫酸盐及其它含氧盐矿物的晶体化学特征。掌握：碳酸盐、硫酸盐及其它含氧盐矿物矿物的分类。了解：了解若干上述体系矿物的种类及用途。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1.矿物及矿物学概述：矿物和矿物学的基本概念、结晶学及矿物学的研究内容和相互关系、矿物学的研究现状。2.晶体、非晶体及准晶体：晶体、非晶体及准晶体概念及区别、空间格子概念、空间格子要素、格子类型。3.晶体的基本性质：晶体的自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能和稳定性，布拉维法则和面角恒等定律。21.完成习题2，4课程目标1，4第二章:晶体的对称1.对称的概念和晶体对称特点2.对称操作和对称要素：对称操作和对称要素概念，对称面、对称轴、对称中心和旋转反伸轴的概念及操作方法，理解晶体的对称定律。3.对称要素组合定律：面式、轴式、中心式及旋转反伸轴的对称要素组合定理。4.对称型和晶体的对称分类：对称型的概念和32种对称型、对称型符号、晶族和晶系的划分。21.完成习题1，4，11，122.课前预习课程目标1，2，3第三章:单形和聚形1.单形:单形的概念、47种几何单形和146种结晶单形、47种几何单形的命名及特征。2.聚形:聚形的概念、聚形分析的方法和步骤。21.完成习题1，2，5，62.课堂讨论课程目标1，2，3第四章：晶体定向及结晶符号1.晶体定向及整数定律:晶体定向的概念、晶体常数及晶体定向原则、各晶系晶体的定向方法和晶体常数特点、整数定律及意义。2.晶面符号:晶面符号的概念及构成。3.单形符号:单形的概念、单形符号的选择原则。4.晶棱符号:晶带及晶棱符号的构成。21.完成习题2，4，5，7课程目标1，2，3第五章:晶体化学1.键和晶格类型:离子键—离子晶格、共价键—共价键、金属键—金属晶格、分子键—分子晶格及单键型、多键型晶格的特点。2.球体紧密堆积原理:等大球体紧密堆积、不等大球体紧密堆积的原理和堆积方式。3.配位数和配位多面体:配位数和配位多面体的概念及类型。4.类质同象:类质同象的概念、类质同象与固溶体的关系、类质同象的类型和影响因素。5.同质多象:同质多象的概念、同质多象转变及类型（移位型转变、重建型转变、有序—无序转变）。6.多型:多型的概念、多型符号的构成及含义。41.完成习题2，3，5，62.根据老师所带的结晶体模型，指认模型所属种类。课程目标1，2，3第六章:矿物的形态1.矿物的单体形态:晶体习性及类型、晶面条纹及蚀象。2.矿物的集合体形态:显晶质集合体形态、隐晶及胶态集合体形态。3.矿物的双晶:双晶及双晶主要类型。11.完成习题2，10，11，152.课堂讨论课程目标1，2，3第七章:矿物的物理性质1.矿物的光学性质:矿物的颜色、条痕、光泽和透明度等光学性质，诸光学性质之间的关系。2.矿物的解理、断口和裂开:解理、断口和裂开的概念、分级和产生原因。3.矿物的硬度和韧度:硬度、延展性、弹性、挠性和脆性的概念及影响因素。4.矿物的发光性和磁性:光性概念及类型、磁性的概念和类型。31.完成习题4，8，9课程目标2，3，4第八章:矿物的化学组成和分类1.矿物的化学组成:矿物的化学成分可变性、胶体矿物及化学组成特征、矿物中水的存在形式（吸附水、结晶水、结构水、层间水、沸石水）、矿物的化学式。2.矿物的分类:矿物种概念及命名、矿物分类的级序和主要方案特点、晶体化学的分类体系。21.完成习题6，7，10，122.总结学习心得课程目标2，3，4第九章自然元素矿物1.概述:自然元素矿物的概念、分布、化学成分、晶体化学特征、形态及物理性质、成因、用途及分类。2.分述:金刚石、石墨、方铅矿、闪锌矿、辰砂等。11.完成习题10，11课程目标1，2，3，4第十章:硫化物及其类似化合物矿物1.概述:硫化物及其类似化合物矿物矿物的概念、分布、化学成分、晶体化学特征、形态及物理性质、成因、用途及分类。2.分述：黄铜矿、斑铜矿、辉锑矿、雄黄、雌黄、辉钼矿、黄铁矿等。11.完成习题2，42.通过实物辩论矿物种类。课程目标2，3，4第十一章:氧化物和氢氧化物矿物1.概述:氧化物和氢氧化合物矿物矿物的概念、分布、化学成分、晶体化学特征、形态及物理性质、成因、用途及分类。2.分述：刚玉、赤铁矿、金红石、锡石、软锰矿、钛铁矿、磁铁矿、铬铁矿、黑钨矿、石英。1.51.完成习题6，82.通过实物辩论矿物种类。课程目标1，2，3，4第十二章:卤化物矿物1.概述:卤化物矿物的概念、分布、化学成分、晶体化学特征、形态及物理性质、成因、用途及分类。2.分述：水镁石、铝土矿、褐铁矿、硬锰矿、萤石等。0.51.完成习题5，112.通过实物辩论矿物种类。课程目标1，2，3，4第十三章:硅酸盐矿物1.概述：硅酸盐矿物的概念、分布、化学成分、晶体化学特征。2.岛状及环状结构硅酸盐矿物：岛状及环状结构硅酸盐矿物的化学成分、晶体结构、形态及物理性质及主要矿物族。3.链状结构硅酸盐矿物:链状结构硅酸盐矿物的化学成分及分类，按单链和双链硅酸盐矿物叙述。单链结构硅酸盐矿物，双链结构硅酸盐矿物。4.层状结构硅酸盐矿物:层状结构硅酸盐矿物的化学成分、晶体结构特征。5.架状结构硅酸盐矿物:架状结构硅酸盐矿物的化学成分、晶体结构特征、形态及物理性质、成因、用途及分类。61.完成习题6，82.通过实物辩论矿物种类。课程目标1，2，3，4第十四章碳酸盐、硫酸盐及其它含氧盐矿物1.碳酸盐矿物:碳酸盐矿物的化学成分、晶体化学特征、形态及物理性质、成因、用途及分类。2.硫酸盐矿物:硫酸盐矿物的化学成分、晶体化学特征、形态及物理性质、成因、用途及分类。4.其它含氧盐矿物:磷酸盐、硼酸盐及钨酸盐矿物的化学成分特点、形态及物理性质、成因、用途及分类。21.完成习题4，7课程目标1，2，3，4总结1.碳酸盐矿物:碳酸盐矿物的化学成分、晶体化学特征、形态及物理性质、成因、用途及分类。2.硫酸盐矿物:硫酸盐矿物的化学成分、晶体化学特征、形态及物理性质、成因、用途及分类。3.其它含氧盐矿物:磷酸盐、硼酸盐及钨酸盐矿物的化学成分特点、形态及物理性质、成因、用途及分类。21.课堂讨论2.学习心得课程目标1，2，3，4六、实践环节及基本要求序号实验项目名称学时基本要求学生任务实验性质实验类别注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等。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含到课率、课堂讨论发言、平时作业等旷课一次扣5分,平时作业一次不交扣5分30%期末考核开卷卷面成绩70%考核类别开卷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：结晶学及矿物学，赵珊茸主编，高等教育出版社，2004年2月