材料化学教学大纲2010.doc

1、北京化工大学材料化学教学大纲一、课程基本信息Course Code 课程编号：课程编号请不要填写课程中文名称：材料化学课程英文名称：课程类别：专业课适用专业：化学理科类开课学期：大学三年级第二学期总 学 时：32学时总 学 分：2预修课程（编号）：无机化学、有机化学、分析化学、物理化学。并修课程（编号）：结构化学课程简介：材料化学是一门化学学科的分支学科，材料化学是化学学科的新兴领域是化学、材料类等专业的一门重要专业课。是培养化学与化工类工程技术人才的整体知识结构和能力结构的一个重要组成部分，是各行业发展所依赖的重要学科。本课程是在无机化学、有机化学、物理化学及结构化学的基础上，系统地讨论材料

2、中的化学问题及合成和应用问题的一个重要课程。是培养学生将基础理论知识应用于实践的重要课程。本课程内容主要是以晶体学等知识为基础，介绍晶态材料、非晶态材料、金属材料、无机非金属材料、高分子材料、纳米材料及新型功能材料的性质、特点、结构等基本知识。通过本课程的学习，使学生初步掌握运用基础理论，讨论物质性质与结构的关系，利用结构与性质的关系，制造所需的各类材料的方法。学习材料的合成方法、表征手段、应用领域等一系列知识。培养学生具有初步的分析解决材料中的化学问题的能力。通过本课程的学习，使学生掌握材料的性质与结构的关系、材料合成条件的选择、材料性能、功能的分析检测方法和材料合成的基本方法。 建议教材：

3、1 材料化学，高等教育出版社，李奇等编参 考 书：材料化学，化学工业出版社，周志华等编材料合成化学，哈尔滨工业大学出版社，徐甲强等编材料化学导论，高等教育出版社，唐小真二课程教育目标1本课程对学生思想品德方面的培养目标：通过对本课程的学习，使学生了解掌握材料化学的基本内容的同时，在教学过程中，注意运用辩证唯物主义理论阐明化学基本原理和元素及其化合物的变化规律，促进学生辨证唯物主义世界观的形成。2课程对学生知识与能力的培养目标在教学当中讲究科学的思维方法，帮助学生学会利用基础理论服务于实际应用过程。学会利用不同学科的知识为科学研究活动服务。掌握将科学知识转化为生产力的基本方法。在教学过程中，注意

4、介绍材料化学当前发展的成果、动向和理论，使课程与当前材料科学的发展相同步。在教学过程中注意结合化学工业发展的新成就、反映现代材料化学发展的理论、新成果、研究动态及其在高新技术中的应用，激发学生学习热情和自觉性，培养独立思考、积极思维和创新意识。课程内容分为三个层次：（1）掌握（学会）（2）熟悉（理解）（3）了解。在内容上做到重点突出、严格要求和留有余地。三理论教学内容与要求（含学时分配） 绪论（1.5学时）简要介绍本课程的生产的历史条件、材料化学对人类历史的重要性及材料的分类、各种先进材料的制备研究方法和研究成果。各种现代技术对材料化学的依赖和促进作用。材料化学的研究内容及在科学研究、化工生产

5、、国民经济中的地位和作用；介绍本课程的要求、学习方法及教学安排。第一章 晶体学基础（2学时）主要内容：晶体结构的周期性结，晶体结构的对称性，晶体结构的X射线衍射基本原理，晶体结构的描述。（由于与结构化学课程有重复部分，本章中部分内容只作简介）教学目的：掌握：1、晶体结构的周期性和点阵；2、晶体缺陷产生的原因及其对材料性能的影响；理解：晶体结构的对称性，结构对称性与晶体外形的关系。了解：晶体结构的X衍射基本原理及X衍射分析方法。重点难点：晶体的点阵结构，晶体的类型等。产生晶体缺陷的原因及晶体缺陷对晶体的物理化学性能的影响。控制晶体缺陷的方法、第二章 晶态和非晶态材料的特性（5学时）主要内容：晶态

6、物质的特征和结构基础，非整比化合物材料的性能和制备方法，液晶材料及其与结构的关系，玻璃材料和陶瓷材料。玻璃材料与陶瓷材料的应用。新型功能玻璃与陶瓷材料的发展近况。教学目的：掌握：1、晶体特征的结构基础（晶体的均匀性，晶体的各向异性，晶体的自范性，晶体的对称性）；2、液晶材料（液晶和塑晶，液晶和特性，液晶材料）；3、玻璃和陶瓷（晶态材料与非晶态材料的异同，玻璃，陶瓷）理解：非整比化合物材料了解：晶体学点阵群和晶体和性质重点难点：晶态物质的结构基础，玻璃和陶瓷材料的结构特点，结构与物质性质的相互关系。上述各种材料的合成制备的一般方法。玻璃与陶瓷的异同。第三章金属材料（3学时）主要内容：金属特性与金

7、属键及其相互关系；金属单质结构；常见金属单质的结构类型和特点；合金结构，轻金属合金材料、金属材料、玻璃态金属简介。教学目的：掌握：1、金属键能带理论；2、金属单质结构的近似模型。理解：合金结构，金属材料（包括轻金属材料）的性能特点及应用领域。了解：金属玻璃材料的制造方法及其应用前景。重点难点：金属键能带理论；金属近似模型知识。第四章无机非金属材料（5学时）主要内容：离子晶体结构；离子晶体结构与离子半径的关系；离子极化对离子晶体性质的影响。分子间作用力与超分子化合物，简介部分新型无机非金属材料的制备方法与应用前景。教学目的：掌握：1、几种二元离子晶体的典型结构形式，离子半径、离子键及晶格能的；2

8、、无机非金属材料（无机非金属材料分类、碳素材料、单质硅、无机化合物材料等）3、分子间作用力与晶体性能之间的关系。理解：分子间作用力与超分子化学（超分子化学，晶体工程）了解：结晶化学定律，多元复杂离子晶体结构的规则。重点难点：离子半径、离子键、离子晶体的晶格能的计算方法；二元离子化合物的结构类型；分子间作用力在超分子化学和超分子化合物中的作用。晶体结构的稳定规则。第五章 高分子材料（3学时）主要内容；高分子材料的发展情况简介，高分子材料的结构特点和性能，高分子材料的聚合方法，塑料、橡胶、纤维、复合材料，功能高分子等材料的性质特点及其与结构的关系。教学目的：掌握： 1、高分子材料的结构特点和性能；

9、 2、塑料、橡胶、纤维、复合材料。理解：高分子的聚合方法、注意事项及控制手段。了解：功能高分子材料。重点难点：高分子材料的合成方法、高分子材料合成条件的控制；高分子材料的结构与性能之间的相互关系；功能高分子材料的性能特点。第六章 纳米材料（3.5学时）主要内容：纳米科技及纳米材料概念及应用进展，纳米材料的制备，纳米材料的分析检测技术，纳米材料的应用前景。教学目的：掌握：1、纳米科技进展，纳米材料的种类，纳米材料的特异性能。2、纳米材料的制备（纳米粉体的合成，纳米复合材料的制备）理解：纳米材料的测试技术及其发展概况；了解：纳米材料的应用。第七章 新型功能材料（4学时）教学内容：光学功能材料，半导

10、体功能材料，超导材料，电性能材料，功能转换材料等介绍。本章教学以讲座形式，其内容以理解和了解为主。第八章 材料合成的条件（5学时）教学内容：材料合成过程中溶剂的选择与应用；气体的分离与净化，真空的获得与测量，高温的获得与测量，低温的获得与测量。教学目的：掌握：1、材料合成过程中溶剂的选择（溶剂的作用与分类，溶剂的作用与分类，溶剂的提纯，非水溶剂在合成化学上的应用）2、气体的分离的净化理解：高温的获得（高温反应器的选择，高温的测量等），低温的获得与测量方法。了解：真空的获得方法与测量技术。四、作业每次课后布置作业，每次课的课后作业量约为57题，每章收一次作业，作业批改量为全体同学的50%。作业总计5060道题左右；提倡并鼓励同学之间对重点和难点问题进行讨论，通过讨论加深对课堂学习内容的理解和掌握。最终独立完成作业。五、考核方式期末前进行一次120分钟的考试，具体考试时间至少提前2周通知学生。考试采用闭卷形式。六、成绩评定平时每次作业和课堂小练习占总成绩的10%，学生在学习期间通过查阅资料编写的小论文成绩占总成绩的30%，期末考试成绩占总成绩的60%。 执笔人：金鑫 2010年6月20日7