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1、无机非金属材料学课程教学大纲课程名称：无机非金属材料学英文名称： Inorganic non-metallic materials适用专业：材料科学与工程或相关专业课程类型：专业必修课课程性质：专业基础课制定单位：材料化学教研室制定时间：2012 年 3月一 、使用说明：1、课程性质、目的及任务无机非金属材料学课程是化学与化工学院应用化学、材料化学、化学工程与工艺专业的一门专业基础课。本课程应使学生在先修课程“材料科学基础”的基础上，系统地获得传统无机非金属材料和先进无机非金属材料的特点、功能和应用，了解各个材料领域的新成果和发展趋势，应用理论解决实际问题。在创造性思维、了解自然科学规律、发现
2、问题和解决问题的能力方面获得初步的训练。为学习后续课程、进一步掌握新的科学技术成就和发展能力(继续学习的能力，表述和应用知识的能力，发展和创造知识的能力等)，为培养高起点、厚基础、宽口径、高素质和能适应未来发展需要的专业人才（面向 21世纪、能胜任在科研机构、高等和中等院校及企事业单位，从事材料化学、应用化学、环境化学、化工工艺以及相关专业的科研和开发、教学及管理工作）打好必要的有机化学基础。2、课程学时、学分、主要教学环节（1）每周 3学时，共计 12周（一学期） ，34 学时（2）学分：2 分（3）主要教学环节A课堂讲授，辅导，作业，习题课。组织研讨课、习题课或辅导课。突出教学内容的“精讲
3、”和“启发式” ，培养学生分析问题和解决问题的能力，并能锻炼学生表达能力。B课后作业：每周约 2.5小时。3、课程与其它课程的联系材料科学基础为本课程的先修课程，本课程应在学生学习材料晶体结构、晶体缺陷、塑性变形、相图等的基础上进行讲授；各个材料的制备工艺及应用，本课程仅作一般介绍，主要由材料概论等其它课程完成。4、教材陈照峰 张中伟 主编， 无机非金属材料学 ，西北工业大学出版，20105、主要参考书林宗寿主编， 无机非金属材料工学 武汉理工大学出版社，2006张联盟主编， 材料学 ，高等教育出版社，2005胡志强主编， 无机材料科学基础 ，化学工业出版社，2004沈曾民主编， 新型碳材料
4、，化学工业出版社，2003周曦亚， 复合材料 ，化学工业出版社，2005 6、考核方式作业成绩、平时成绩、期终闭卷考试成绩，分别占 10%、20%、70%。二、课程内容（一） 、课程教学的要求1、掌握水泥的定义、分类，硅酸盐水泥的组成、水化硬化特点以及性能。2、掌握玻璃的定义、性质以及玻璃形成的各种条件，通过对各种学说的学习，理解比例的结构特点，了解玻璃的种类及其特征。3、 理解各类陶瓷化合物的物理性质及结构特点，了解功能陶瓷的种类、特点及其主要用途。4、 掌握各类碳材料的物理化学性质、结构性能。掌握碳材料的制备方法及主要用途。5、 掌握各类陶瓷基复合材料的性能特征及主要用途。6、 了解气凝胶
5、材料的种类及结构特点，掌握气凝胶材料的性能、制备方法以及应用领域。（二） 、教学安排：根据课时要求，本学期共 34学时，6 章内容。第一章水泥（6 学时）教学目的：明确有机化学和有机物的基本概念，介绍有机物的一般研究方法。基本要求：1、学习了解有机物及有机化学的概念2、了解有机物的结构特点及共性3、了解有机化学的研究方法及学习方法重点：价键理论的要点及共价键的属性基本内容：一、有机化学的研究对象1、有机化合物和有机化学，肖莱马有机化学的定义2、有机化学产生和发展Kelcule Couper碳四价学说Vontnoff、LeBel 碳四面体学说Baeyer 张力学说3、有机化合物特点4、有机化学重
6、要性，与工、农、医等的关系二、共价健的一些基本概念1、共价健理论，分子轨道理论及成键三原则2、共价键参数，键长、键角、键能、键矩3、共价健断裂，均裂、异裂三、研究有机化合物的一般步骤分离提线、纯度检定、实验式和分子式确定、结构式确定四、有机化合物分类和官能团(1)、按碳架分(2)、按官能团分六、有机化学发展和前沿研究及发展趋势简介第二章烷烃（3 学时）教学目的：了解烷烃的组成及结构特点，掌握烷烃的命名，同分异物及构象的有关概念及方法。了解烷烃的性质，卤代反应历程，了解烷烃的制备方法和用途。基本要求：1、学习掌握烷烃，同分异构象轨道杂化 SP3杂化等基本概念。2、掌握烷烃的命名方法.3、了解烷烃
7、的性质及卤代反应的历程.4、掌握烷基自由稳定性的判别标准及解释.5、了解烷烃 的来源制备方法及应用.重点:烷烃的系统命名法,结构,烷基自由基的稳定性.难点:烷烃的结构,构像的产生及稳定性,过渡太理论，烷烃自由基取代反应机理， 碳自由基基本内容:一、烷烃的同系列及同分异构现象1、同系列2、同分异构3、伯、仲、叔、季碳原子二、烷烃的命名、(系统命名、普通命名)三、烷烃的构型碳原子正四面体和 SP3杂化轨道、-键四、烷烃的构象，乙烷，正丁烷五、物理性质六、化学性质稳定性、氧化、热裂、卤代七、卤代反应历程链反应，游离基稳定性，过渡态理论八、甲烷和天然气第三章：单烯烃（5 学时）教学目的：了解烯烃，掌握
8、烯烃的同分异构、性质重要反应及规律。掌握亲电加成反应的特点、碳正离子稳定性的比较解释。了解烯烃的制备方法及应用。基本要求：1、了解烯烃 CC 双键的2、掌握烯烃的重要反应种类及鉴别方法。3、掌握烯烃亲电加加成反应的历程，以氏规则及解释。4、掌握马氏规则的解释及碳正离子稳定性的比较。5、了解自由基加成反应6、掌握烯烃的制备及重要应用。重点：烯烃的顺反异构及其命名 烯烃的结构和化学性质 烯烃亲电加成反应机理难点：烯烃亲电加成反应机理 诱导效应 碳正离子及其稳定性基本内容：一、烯烃的结构SP 2杂化、平面结构二、烯烃的同分异物和命名1、烯烃的同分异构现象碳干异构、官能位置异构、顺反异构、Z、E 异构
9、2、烯烃的命名系统命名法三、烯烃的物理性质四、烯烃的化学性质1、催化氢化2、亲电加成（1）与酸加成Markorinkov 规则（2）卤化（3）与乙硼烷加成 氧化3、自由基加成4、氧化反应KmnO4 和 OsO4氧化顺式产物，臭氧化，催化氧化5、聚合、聚乙烯、聚丙烯6、-氢的自由基卤代 烯丙氢活性五、诱导效应六、烯烃的亲电加成反应历程（1）溴翁离子中间体，反式加成（2）Markorinkov 规则的解释和碳正离子稳定性、诱导效应和 - 共轭效应，活性中间体稳定性、过渡态七、烯的制备八、石油第四章炔烃和二烯烃（4 学时）教学目的：1、了解炔烃的结构特点，掌握炔烃的性质及重要反应。2、了解二烯烃的结
10、构特点，掌握二烯烃的重要反应及规律。3、学习理解共轭效应的概念，掌握共轭效应的种类及特点能运用共轭效应解释某些反应性质和现象产生的原因。基本要求：1、掌握炔烃结构重要反应及鉴别方法。2、了解二烯烃的种类及结构特点，掌握共轭二烯烃的重要反应。3、理解共轭效应产生的特点，掌握共轭效应在反应历程及规律解释上的应用。重点：1、炔烃的结构及性质；2、二烯烃结构及性质3、共轭效应。难点：1、炔氢酸性的分析；2、共轭效应概念及影响；3、速度控制与平衡控制。基本内容：一、炔烃1、炔的结构SP 杂化线型结构2、炔烃命名，异构现象3、炔烃物理性质4、炔烃化学性质1） 、加成、加 H2、加 X2、加 HX、加 H2
11、O、加醇、加乙酸2） 、氧化3） 、CH 反应炔化物生成4） 、还原5） 、聚合5、炔烃的制备二、二烯烃1、二烯烃的分类和命名2、二烯烃的结构和稳定性 3、化学性质 狄尔斯-阿德耳（ DielsAlder）反应 1，2 和 1，4-加成三、共轭效应 - 共轭 p- 共轭 - 超共轭四、 速度控制与平衡控制第五章：脂环烃（3 学时）教学目的和要求：1、了解脂环烃的种类及命名2、学习掌握小环烷烃的反应特点及规律。3、了解环烷烃结构与稳定性的关系，掌握环已烷的构象及取代环乙烷构象稳定性的判别。4、了解环状化合物异构和制备方法。重点：二环烷烃的命名。脂环烃的基本反应。环已烷及衍生物的构象。难点：脂环烃
12、结构与稳定性。环已烷和取代环已烷的构象分析基本内容：一、脂环烃的分类命名，命名法、螺、桥环化合物的命名法二、脂环烃的性质小环似烯大环似烷三、脂环的结构四、环己烷构象环己烷椅式、船式构象、a 键、e 健、二取代环己烷 顺反异构五、多环烃十氢化萘、金刚烷第六章对映异物（6 学时）目的及要求：1、了解旋光性、旋光度、比旋光度的概念；2、掌握分子结构与对映异构现象的关系；3、掌握含手性碳原子化合的对映异构及命名；4、了解不含手性 C原子化合物的对映异构，外消体的拆分方法。亲电加成反应的立体化学。5、掌握对映体外消旋体、内消旋体的概念。重点：1、物质旋光性和结构的关系2、含水性碳原子化合物的对映异构及构
13、型标记。3、费歇尔投影的写法及使用规则。含手性碳原子化合物的对映异构 难点：1、分子的对称性；2、构型的 R.S标记；3、环状化合物的对映异构及异构形式。基本内容：一、物质的旋光性，平面偏振艺和施光性，旋光仪、比旋光度二、对映异构现象和分子结构的关系1、对映异构现象2、手性和对称因素 手性 手性分子 手性碳原子 对称因素3、产生旋光性的原因三、含一个手性碳原子化合物的对映异构对映体，外消旋体四、含两个手性碳原子化合物的对体对映体、非对映体、内消施体五、构型的 R. S命名规则S.R系统命名的次序规则六、环状化合物的立体化学七、不含手性碳原子化合物的对异构联苯型丙二烯型螺型八、亲电加成反应的立体
14、化学反式加成第七章芳香烃（8 学时）目的及要求：1、了解苯的结构及苯系芳烃的概念。2、掌握苯的异构现象、命名及要求反应和应用。3、掌握取代基定位效应，定位效应的解释及定位效应的应用。4、了解多环环芳烃的种类，掌握苯的反应。5、了解芳香性及其判断的休克尔规则。6、了解芳烃的来源和主要用重点：1、苯的结构及基本反应，苯环上亲电取代反应机理2、定位效应及应用3、芳烃衍生物的合成4、休克尔规则及芳香性的判别难点：1、苯结构特点苯环上亲电取代反应机理2、定位效应的应用 3、芳香性与结构的关系，Huckel 规则基本内容一、苯的结构Kelcule 式价键观点分子轨道模型共振式氢化热二、芳烃的异构现象和命名
15、三、单环芳烃的性质1、亲电取代硝化卤代磺化傅克烷基化酰基化2、加成加氯加氢3、氧化反应四、苯环的亲电取代定位效应两类定位基超共轭效应定位规律解释五、几种重要的单环芳烃六、多环芳烃萘、葸、菲的结构、性质七、非苯系芳烃 休克尔规则八、芳烃来源煤焦油、石油芳构化第八章：现化物理实验方法的（5 学时）目的及要求：1、了解现代物理方法的种类及在结构分析上的应用。2、了解红外光谱的产生及在有机物。3、了解核磁共振的概念，掌握 HNMR产生的原因及化学位移的概念，能利用 HNMR谱图或数据分析确定简单有机物的结构。4、一般了解质谱的原理和应用。重点：IR光谱HNMR难点：1、结构和 IR的对映关系2、屏蔽效应和化学位移3、自旋偶合和峰的裂分基本内容：一、 电磁波谱的一般概念1、分子吸收光谱的产生和类型2、郎勃特-比尔（Lamber-Beer）定律二、紫外光谱1、基本原理 电子跃迁方式 谱带类型（B、R、K 带） 发色团和助色团 红移和蓝移 2、各类有机物的紫外吸收峰3、紫外光谱的解释和应用 结构判断 杂质的检查三、红外光谱1、基本原理 分子振动方式 吸收频率与原子质量 键强度的关系2、红外光谱的分区 特征峰和特征频率 各类有机物的红外光谱3、红外光谱的解释和应用 定性分析四、核磁共振谱（一）氢谱1、基本原理 磁性核与非磁性核 核磁共振
