固體化學(xué)課程教學(xué)大綱

固體化學(xué)課程教學(xué)大綱一、課程說明（一）課程名稱：固體化學(xué)所屬專業(yè)：材料化學(xué)課程性質(zhì)：專業(yè)必修課學(xué)分：4學(xué)分72學(xué)時；（二）課程簡介、目標(biāo)與任務(wù)、先修課與后續(xù)相關(guān)課程；固體化學(xué)（Solid-stateChemistry）是研究固體物質(zhì)的制備、組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的化學(xué)分支學(xué)科。主要針對功能材料專業(yè)和材料化學(xué)專業(yè)的本科生開設(shè)。 通過對這門課程的學(xué)習(xí)，對無機(jī)材料的制備、結(jié)構(gòu)確定、性能測試及其應(yīng)用有一個較全面的認(rèn)識，使學(xué)生能夠了解固體材料的合成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的基本原理，掌握相應(yīng)的基礎(chǔ)知識和基本技能，為今后從事材料科學(xué)領(lǐng)域的研究工作打下必要的理論基礎(chǔ)。先修課與后續(xù)相關(guān)課：先修課程：無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)。后續(xù)相關(guān)課程：材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)、陶瓷材料、環(huán)境材料概論。（三）教材與主要參考書。教材：《固體化學(xué)》，王育華等著，蘭州大學(xué)出版社，2008年主要參考書：.《固體化學(xué)導(dǎo)論》，蘇勉曾著，北京大學(xué)出版社，1987年.《固體化學(xué)及其應(yīng)用》［美］AnthonyR.West著，蘇勉曾，謝高陽，中泮文等譯，上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，1989年.《結(jié)晶化學(xué)導(dǎo)論》錢逸泰著，中國科技大學(xué)出版社，1988年.《無機(jī)材料化學(xué)（上冊）》曾人杰著，廈門大學(xué)出版社，2002年【難點(diǎn)】 ：晶體坐標(biāo)空間點(diǎn)陣與倒易空間點(diǎn)陣的關(guān)系【難點(diǎn)】 ：晶體坐標(biāo)空間點(diǎn)陣與倒易空間點(diǎn)陣的關(guān)系二、課程內(nèi)容與安排第一章結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié) 晶體的基本性質(zhì)第二節(jié) 晶體結(jié)構(gòu)的幾何理論第三節(jié) 點(diǎn)陣第四節(jié) 平面點(diǎn)陣與空間點(diǎn)陣的性質(zhì)第五節(jié) 晶體的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)第六節(jié) 晶胞第七節(jié) 典型晶體結(jié)構(gòu)第八節(jié) 晶向指數(shù)與面指數(shù)第九節(jié) 晶體結(jié)構(gòu)的對稱性（一）教學(xué)方法與學(xué)時分配教學(xué)方式：以多媒體教學(xué)手段為主要形式的課堂教學(xué)。學(xué)時分配： 4學(xué)時（二）內(nèi)容及基本要求主要內(nèi)容：通過晶體與非晶體以及分子型物質(zhì)在宏觀性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)上的區(qū)別介紹晶體的基本性質(zhì)，然后重點(diǎn)介紹晶體結(jié)構(gòu)的幾何理論、倒易點(diǎn)陣?yán)碚?、約化胞理論，介紹幾種典型的晶體結(jié)構(gòu)，講解晶體結(jié)構(gòu)的對稱性、晶體坐標(biāo)空間點(diǎn)陣與倒易點(diǎn)陣的變換關(guān)系等知識?！局攸c(diǎn)掌握】 ：晶體與非晶體和分子型物質(zhì)的區(qū)別； 晶體的坐標(biāo)空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)與倒易空間點(diǎn)陣的變換關(guān)系【掌握】 ：幾種典型的晶體結(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)對稱性第二章：固體中的化學(xué)鍵及能帶理論簡介第一節(jié) 晶體結(jié)構(gòu)中的鍵型第二節(jié) 晶體結(jié)構(gòu)的球體密堆及其基本類型第三節(jié) 鮑林規(guī)則第四節(jié) 晶體結(jié)合的類型第五節(jié) 結(jié)合能第六節(jié) 離子晶體的結(jié)合能第七節(jié) 分子晶體的結(jié)合能第八節(jié) 固體中的能帶模型簡介第九節(jié) 導(dǎo)體——簡單金屬第十節(jié) 半導(dǎo)體——硅和鍺第十一節(jié) 雜質(zhì)半導(dǎo)體第十二節(jié) 化合物——GaAs中的能帶第十三節(jié) d區(qū)化合物——過渡金屬一氧化物的能帶（一）教學(xué)方法與學(xué)時分配教學(xué)方式：以多媒體教學(xué)手段為主要形式的課堂教學(xué)。學(xué)時分配： 12學(xué)時（二）內(nèi)容及基本要求主要內(nèi)容：從原子結(jié)構(gòu)出發(fā)，對晶體中五種原子相互作用的物理本質(zhì)以及相應(yīng)晶體的物理特性做了深入分析；通過引入描述金屬電子性質(zhì)的自由電子理論介紹費(fèi)米面、態(tài)密度、簡并度以及能帶的概念，繼而對各種化學(xué)鍵占主導(dǎo)的晶體的能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步介紹，基于能帶理論對比分析金屬、半導(dǎo)體和絕緣體的不同性質(zhì)，介紹本征半導(dǎo)體和摻雜的n（或p）型半導(dǎo)體的概念，介紹p-n結(jié)的結(jié)構(gòu)與特性?！局攸c(diǎn)掌握】 ：五種基本化學(xué)鍵（金屬鍵、離子鍵、共價鍵、范德華力、氫鍵）以及相應(yīng)晶體的物理學(xué)特性，鮑林規(guī)則，能帶理論的幾個基本概念，金屬、半導(dǎo)體以及絕緣體的區(qū)別【掌握】：球體密堆積理論，自由電子理論，n（或p）型半導(dǎo)體以及p-n結(jié)特性【難點(diǎn)】：能帶理論第三章固體中的缺陷第一節(jié) 缺陷的分類第二節(jié) 缺陷的表示符號第三節(jié) 本征缺陷第四節(jié) 雜質(zhì)缺陷第五節(jié) 電子和空穴第六節(jié) 點(diǎn)缺陷的局域能級第七節(jié) 缺陷的締合第八節(jié) 價鍵和點(diǎn)缺陷（一）教學(xué)方法與學(xué)時分配教學(xué)方式：以多媒體教學(xué)手段為主要形式的課堂教學(xué)。學(xué)時分配： 10學(xué)時（二）內(nèi)容及基本要求主要內(nèi)容：簡單介紹固體中的各種缺陷的分類、定義、表示方法以及兩種基本本征點(diǎn)缺陷。講解對固體進(jìn)行元素?fù)诫s時形成的雜質(zhì)缺陷以及反應(yīng)缺陷方程式；應(yīng)用電子和空穴的概念和能帶理論基礎(chǔ)知識詳細(xì)講解摻雜后形成的點(diǎn)缺陷的局域能級，進(jìn)而講解缺陷締合體以及締合缺陷的生成與分解以及相應(yīng)的缺陷能級，引入色心的概念；介紹固體中的價鍵類型和點(diǎn)缺陷之間的關(guān)系，討論固體中缺陷的施主和受主行為?！局攸c(diǎn)掌握】 ：兩種基本本征點(diǎn)缺陷（弗蘭克爾缺陷和肖特基缺陷） ，雜質(zhì)缺陷以及反應(yīng)缺陷方程式，點(diǎn)缺陷的局域能級，固體中的價鍵類型和點(diǎn)缺陷之間的關(guān)系【掌握】 ：缺陷的分類，色心【難點(diǎn)】 ：缺陷方程式，點(diǎn)缺陷的局域能級，價鍵類型與點(diǎn)缺陷的關(guān)系第四章固溶體第一節(jié) 取代固溶體第二節(jié) 填隙固溶體第三節(jié) 更復(fù)雜的固溶體機(jī)理學(xué)時分配： 學(xué)時分配： #學(xué)時第八節(jié) 熱電性第九節(jié) 壓電性第十節(jié) 鐵電體壓電體及熱電體的應(yīng)用第十一節(jié) 溫差電效應(yīng)第十二節(jié) 霍爾效應(yīng)（一）教學(xué)方法與學(xué)時分配教學(xué)方式：以多媒體教學(xué)手段為主要形式的課堂教學(xué)。學(xué)時分配： 6學(xué)時（二）內(nèi)容及基本要求主要內(nèi)容：主要討論有機(jī)導(dǎo)體、超導(dǎo)體、半導(dǎo)體、離子導(dǎo)體的導(dǎo)電性和應(yīng)用，以及材料的介電性、鐵電性、熱電性、壓電性、溫差電效應(yīng)以及 Hall效應(yīng)。【重點(diǎn)掌握】 ：超導(dǎo)性，半導(dǎo)性，離子電導(dǎo)，【掌握】 ：鐵電性，熱電性，壓電性【了解】 ：溫差電效應(yīng)【難點(diǎn)】：離子電導(dǎo)第八章材料的磁學(xué)性能第一節(jié) 固體中磁的來源第二節(jié) 自由原子和離子第三節(jié) 固體中的原子核離子第四節(jié) 順磁性第五節(jié) 磁矩間的相互作用第六節(jié) 鐵磁性第七節(jié) 反鐵磁性第八節(jié) 亞鐵磁性（一）教學(xué)方法與學(xué)時分配教學(xué)方式：學(xué)生課后自學(xué)。（二）內(nèi)容及基本要求（二）內(nèi)容及基本要求主要內(nèi)容：首先討論了固體中磁的來源，主要集中在自由原子、離子和部分充滿殼層的原子核離子中；然后討論了材料中發(fā)現(xiàn)的磁性的重要類型，包括順磁性、鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性?！局攸c(diǎn)掌握】 ：順磁性，鐵磁性【掌握】：反鐵磁性，亞鐵磁性【難點(diǎn)】：磁矩間的相互作用第十章低維固體材料第一節(jié) 一維固體材料第二節(jié) 二維固體（一）教學(xué)方法與學(xué)時分配教學(xué)方式：以多媒體教學(xué)手段為主要形式的課堂教學(xué)。學(xué)時分配： 6學(xué)時（二）內(nèi)容及基本要求主要內(nèi)容：主要介紹一維固體材料和二維材料。【重點(diǎn)掌握】 ：石墨，石墨插層化合物，石墨烯【掌握】 ： 一維固體材料，【了解】 ： 二硫化鉬【一般了解】 ：【難點(diǎn)】：第十一章 沸石分子篩及其相關(guān)結(jié)構(gòu)第一節(jié) 引言第二節(jié) 沸石分子篩的化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)第三節(jié) 沸石分子篩的合成第四節(jié) 沸石分子篩的表征方法第五節(jié) 沸石分子篩的應(yīng)用第六節(jié) 其它骨架類型的沸石分子篩第七節(jié) 粘土（一）教學(xué)方法與學(xué)時分配教學(xué)方式：學(xué)生課后自學(xué)。學(xué)時分配： 0學(xué)時（二）內(nèi)容及基本要求主要內(nèi)容：主要闡述了沸石分子篩