晶體化學(xué)課程教學(xué)大綱

1、PAGE PAGE - 4 -本科生課程大綱課程名稱晶體化學(xué)(Crystal Chemistry)課程代碼072502201267課程屬性學(xué)科基礎(chǔ)課時/學(xué)分32/2課程性質(zhì)選修實(shí)踐學(xué)時0責(zé)任教師吳平偉課外學(xué)時0課程屬性：公共基礎(chǔ)/通識教育/學(xué)科基礎(chǔ)/專業(yè)知識/工作技能，課程性質(zhì)：必修、選修課程介紹1.課程描述：晶體化學(xué)是研究單晶體的結(jié)構(gòu)規(guī)律，揭示晶體的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和性能三者之間的內(nèi)在聯(lián)系以及有關(guān)原理的一門學(xué)科，是材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程。晶體化學(xué)主要講授幾何晶體學(xué)和晶體常見結(jié)構(gòu)類型及其一般規(guī)律。2.設(shè)計(jì)思路：晶體化學(xué)是理解和研究材料的基礎(chǔ)學(xué)科之一，其中幾何晶體學(xué)部分是描述晶體結(jié)構(gòu)的“

2、標(biāo)準(zhǔn)語言”，是材料工作者相互交流的基礎(chǔ)。在材料院所開的材料科學(xué)基礎(chǔ)等課程中，均有晶體化學(xué)內(nèi)容的簡單介紹。然而，在這些課程中，晶體化學(xué)，特別是幾何晶體學(xué)部分的講授課時很少，導(dǎo)致大多同學(xué)對相關(guān)概念不能深入理解和掌握。因此，限選課程晶體化學(xué)中，幾何晶體學(xué)部分將重點(diǎn)講授相關(guān)概念，并通過大量的實(shí)例來幫助學(xué)生理解。晶體組成多種多樣，而常見的晶體結(jié)構(gòu)卻十分有限。因此，幾何晶體學(xué)之后，將介紹一些常見的晶體結(jié)構(gòu)，同時用“標(biāo)準(zhǔn)語言”描述該結(jié)構(gòu)以加深同學(xué)對前面所學(xué)概念的理解并掌握相關(guān)概念的應(yīng)用。3. 課程與其他課程的關(guān)系：晶體化學(xué)是必修課程材料科學(xué)基礎(chǔ)部分內(nèi)容的細(xì)化和深入，其內(nèi)容是學(xué)習(xí)和掌握材料工程基礎(chǔ)、材料研究方

3、法與測試技術(shù)、材料性能、金屬材料概論、無機(jī)非金屬材料概論、晶體材料制備原理與技術(shù)等課程的基礎(chǔ)之一。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將掌握晶體物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性能間關(guān)系的規(guī)律性。通過本課程的學(xué)習(xí)，將加深學(xué)生對幾何晶體學(xué)中對稱性、空間群、點(diǎn)群、等效點(diǎn)系、晶面指數(shù)、晶向指數(shù)等概念的理解。要求學(xué)生理解空間群、點(diǎn)群、等效點(diǎn)系等符號的意義，掌握點(diǎn)群的推導(dǎo)過程，能夠理解用空間群、等效點(diǎn)系、原子坐標(biāo)等“標(biāo)準(zhǔn)語言”描述晶體結(jié)構(gòu)時各符號的含義，能夠用晶面指數(shù)和晶向指數(shù)表示相應(yīng)的晶面和晶向，理解倒易點(diǎn)陣的概念及其與正點(diǎn)陣間的關(guān)系。要求學(xué)生掌握等徑球的堆積方式及空間占有率的計(jì)算方法，掌握金屬單質(zhì)常見的堆積方式；了

4、解非金屬單質(zhì)和合金的常見結(jié)構(gòu)；掌握等徑球堆積中空位的類型和位置，掌握NaCl、立方ZnS、CaF2、NiAs、六方ZnS、CdI2、CsCl等典型簡單離子晶體結(jié)構(gòu)，并用最緊密堆積方式、配位數(shù)等要素描述這些結(jié)構(gòu)；掌握TiO2、CaTiO3、ReO3等典型氧化物結(jié)構(gòu)，了解復(fù)雜結(jié)構(gòu)與簡單結(jié)構(gòu)間的關(guān)系。掌握離子晶體結(jié)構(gòu)的一般規(guī)律，掌握鮑林規(guī)則，能夠用鮑林規(guī)則解釋、預(yù)測離子晶體結(jié)構(gòu)特征。三、學(xué)習(xí)要求晶體化學(xué)的概念抽象，對空間想象力要求高。這對多數(shù)同學(xué)來說是學(xué)習(xí)晶體化學(xué)的一大困難。為解決這一問題，本課程提供了大量的晶體結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)模型和相關(guān)軟件及使用指南供同學(xué)們在計(jì)算機(jī)上觀察相關(guān)晶體結(jié)構(gòu)。要求同學(xué)們拷貝相關(guān)

5、模型及軟件和使用指南，在課前預(yù)習(xí)相關(guān)概念，觀察相關(guān)結(jié)構(gòu)模型，建立起正確的空間概念。按時上課,認(rèn)真聽講，積極參與課堂討論。四、教學(xué)進(jìn)度序號專題或主題計(jì)劃課時主要內(nèi)容概述實(shí)驗(yàn)實(shí)踐內(nèi)容或課外練習(xí)等01緒論4晶體化學(xué)的重要性與晶體的本質(zhì)，與晶體相關(guān)的一些非晶概念.02幾何晶體學(xué)14晶體的宏觀對稱元素與微觀對稱元素；通過一維和二維排列圖案理解空間群、等效點(diǎn)等概念，了解晶體中的定向原則；晶體空間群；晶體外形的對稱性；等效點(diǎn)系、晶面晶向指數(shù)、倒易點(diǎn)陣等晶體學(xué)概念03單質(zhì)的結(jié)構(gòu)4等徑球的密堆積方式；金屬的結(jié)構(gòu)類型；非金屬單質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和規(guī)律；合金的結(jié)構(gòu)04簡單離子晶體的結(jié)構(gòu)4NaCl、立方ZnS、CaF2、N

6、iAs、CdI2、CsCl等典型簡單離子晶體結(jié)構(gòu)05離子晶體結(jié)構(gòu)一般規(guī)律4晶格能、離子半徑及推算、鮑林規(guī)則06氧化物和硅酸鹽結(jié)構(gòu)2TiO2、CaTiO3、ReO3、La2CuO4、YBa2Cu3O7和硅酸鹽等結(jié)構(gòu)五、參考教材與主要參考書1，材料化學(xué)，柳云騏等，中國石油大學(xué)（華東）出版社，20132，X-射線晶體學(xué)基礎(chǔ)，梁棟材，科學(xué)出版社，19913，晶體學(xué)導(dǎo)論，王英華，清華大學(xué)出版社，19894，結(jié)晶化學(xué)，王文亮，人民教育出版社，19615，Structures of Simple Inorganic Solids, Dr S.J. Heyes http:/www.chem.ox.ac.uk/icl/heyes/structure_of_solids/Strucsol.html六、成績評定（一）考核方式 A ：A.閉卷考試 B.開卷考試 C.論文 D.考查 E.其他（二）成績綜合評分體系： 成績綜合評分體系比例%1.課下作業(yè)、課堂討論及平常表現(xiàn)202.期末考試成績80總計(jì)100七、學(xué)術(shù)誠信學(xué)習(xí)成果不能造假，如考試作弊、盜取他