固態化學導論

• 課程重點

本課程特點在提供完整的課堂錄影（其中二堂課只有錄音），和大量的閱讀資料、作業以及每週測驗和各次考試。

 

教學大綱

3.091課程（2004秋季）之基本資料

 

課時

一週三次，每次一小時

 

複習

每週舉行二次

學生們由登記員分配至各複習班，如果學生覺得不妥欲轉至別班，須知會複習班管理員。每一複習班最多20名學生。

 

家庭作業

每週。在複習時段跟標準解答一起分派。一週後於複習時段舉行10分鐘的小考，內容與家庭作業有關。每週小考的成績將計入家庭作業的成績中，是課程成績的一部分。

 

測驗

第一次（50分鐘）

第二次（50分鐘）

第三次（50分鐘）

期末考（3小時）

 

成績計算

新生 – 通過或無紀錄（學院規定通過者其成績要等於/高於C）

高年級生 - A, B, C, D, F

期末成績計算如下：

成績計算表
項目	百分比
作業	16.75%
三次測驗	每次16.75%
期末考	33%

 

 

• 課程描述

本課程教授化學基本原理，並展示這些原理如何應用在固態性能的描述上。並講解電子結構、化學鍵節和晶體結構間之關係，著重在原子和分子在晶體或非結晶體（如：金屬、陶瓷、半導體和聚合物含蛋白質）中排列的特性分析。每個單元皆有5分鐘實例應用的結尾，其範例由工業實例（含化學程式的環境衝擊）、能源生成及儲存（傳統電池和燃料電池）和新興科技（如：生物材料）選取而來。

 

1. 化學基本原理

·簡介：元素與化合物，化學式與反應式

·原子理論的演進：Bohr氫原子模型，Bohr-Sommerfeld模型和多電子原子，原子光譜，Heisenberg, de Broglie, Schrödinger

·週期表：建構原則，Pauli不相容原理，Hund法則

·主要鍵結：離子的、共價的，金屬的，van der Waals力

·次級鍵結：偶極-偶極，偶極誘發偶極，倫敦分散力，氫鍵

·分子形狀：電域理論

·有機化合物：命名法則，烷類，烯類，炔類，芳香族類，官能基，醇類，醚類

 

2. 固態化學：基本概念與應用

·晶體結構：七大晶系，14種布拉維斯晶格，立方晶體

·結構特性分析：X光，電子，中子

·能帶理論，半導體，元件

·固體中的不完美結構(缺陷)：點，線，表面

·非結晶固體

    無機玻璃（氧化物，金屬）

    有機玻璃（聚合物）

·液體與溶液：溶解度法則，酸，鹼，pH值，緩衝劑

·生物化學：胺基酸，胜肽，蛋白質，脂質，核酸，蛋白質合成

·氧化還原反應

·反應動力學：速率式，Arrhenius方程式

·擴散：Fick第一和第二定律

·相平衡：一元和二元相圖

需要Java® plug-in software軟體執行該部分的Java®檔。

線上的課程軟體

週期表

基本的物理常數

單位與常數

單位換算

原子和分子軌域

晶體結構

晶體結構與米勒指標

晶體結構與堆疊

擴散模擬