2020版《固体化学》

中国海洋大学本科生课程大纲

课程名称

固体化学

Solid State Chemistry课程代码072502201271

课程属性专业知识课时/学分32/2

课程性质选修实践学时

责任教师黄明华课外学时

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

一、课程介绍

1.课程描述：

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。

Solid state chemistry is a new science which studies the synthesis,reaction,composition and properties of solid substances(including materials),and their related phenomena,laws and causes,which is an extremely important branch of materials science.The task of this course is to introduce the research field and development history of solid state chemistry, focusing on the crystal structure,solid-state chemical reaction,chemical composition and structure of solid matter,as well as the surface chemistry of solid,especially the defects, diffusion,equilibrium in solid and its influence on physical and chemical properties,and explore the possibility of practical application of solid matter as materials.Through the course study,students are required to master the basic concepts and theories related to solid chemistry,and cultivate students'ability to analyze,solve problems and learn independently.

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2.设计思路：

本课程是面向材料科学与工程学院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及分析化学、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。基于固体材料开发存在的难度以及在国民经济中的重要作用等，培养学生探索新知、敢于创新解决实际问题的无畏精神，加强学生勤奋劳动和爱国之情教育，鼓励学生树立报国之志。

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。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。课程将简要介绍固体的结构性能表征和显微结构分析等内容。

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3.课程与其他课程的关系：

先修课程：无机及分析化学、物理化学、材料科学导论；并行课程：晶体化学、环境化学，本课程旨在加强学生基础理论知识的掌握，与这些课程具有互补关系，既各有自己的重点，又相互联系紧密，相辅相成。

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：

(1)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，固体缺陷

及其平衡和固体的扩散与迁移，固相的表面化学和固相反应类型，掌握相关研究的基本理论、方法和技能。（对应毕业要求1-3）。

(2)能够分析一些前沿新材料物质的组成和结构，培养学生进行新固体材料研究的兴

趣，具备分析解决具体问题的能力。（对应毕业要求2-1）

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，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，可提高课堂的学习效率。

(2)课中，按时上课，不旷课，不玩手机，上课认真听讲，抓住重点和难点，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考核的组成部分之一。

(3)课后，认真复习，按时完成作业，及时上交课后作业。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，培养学生热爱科研的兴趣。

四、教学内容

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五、参考教材与主要参考书

1.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”国家级规划教材。

2.主要参考书：

(1)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。

(2)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。

(3)固态化学（1996年1月第1版），吕孟凯编著，山东大学出版社。

(4)固态化学导论（1987年第1版），苏勉曾编著，北京大学出版社。

(5)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。

(6)Solid State Chemistry and its Applications，作者:Anthony R.West出版商Wiley，出

版时间:3/10/2014；2nd Edition:Student 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30

2.平时测验成绩20

3.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

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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、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

90-100分极与其他同学合作、交流，共同解决问题。

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

70-80分

与其他其他同学合作、交流，共同解决问题。

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，

40-60分

与其他同学合作、交流以及共同解决问题的能力态度一般。

4．不能做到资料的查阅和知识的运用，不积极参与讨论，不能与其他同学合作、交

0-30分流，共同解决问题。

七、学术诚信

学习成果不能造假，如考试作弊、盗取他人学习成果、一份报告用于不同的课程等，均属造假行为。他人的想法、说法和意见如不注明出处按盗用论处。本课程如有发现上述不良行为，将按学校有关规定取消本课程的学习成绩。

八、大纲审核

教学院长：院学术委员会签章：

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