材料 化学
材料化学专业简介
材料化学专业简介一、专业概述材料化学是一门交叉性强的学科，主要研究材料的组成、结构、性能以及应用等方面的知识。
它涉及的领域广泛，包括金属材料、高分子材料、复合材料、无机非金属材料等。
通过本专业的学习，学生将掌握材料化学的基本理论和实验技能，为将来在材料科学、化学工程、新能源等领域的工作和研究打下坚实的基础。
二、学科基础材料化学专业以化学和材料科学为基础，涵盖了无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学、材料科学等多个学科领域。
这些学科的交叉融合，为材料化学的发展提供了强大的理论支撑和实践指导。
三、专业知识体系1. 基础理论：材料化学的基础理论包括晶体结构、分子轨道理论、配位场理论等，这些理论是研究材料性能和结构的关键。
2. 实验技能：材料化学专业需要掌握基本的实验技能，如化学合成、分离提纯、光谱分析、电镜观察等。
这些技能对于研究材料的结构和性能至关重要。
3. 材料科学：材料科学是研究材料性质和应用的综合性学科，它包括材料的制备、加工、应用以及性能评价等方面的知识。
4. 新能源材料：随着新能源技术的不断发展，新能源材料的研究和应用越来越受到关注。
该领域主要涉及太阳能电池、燃料电池、锂电池等新型能源材料的制备和性能研究。
5. 高分子材料：高分子材料是一类重要的工程材料，广泛应用于化工、轻工、纺织、医药等领域。
该领域主要涉及高分子的合成、改性以及性能研究。
6. 复合材料：复合材料是由两种或两种以上材料组成的新型材料，具有优异的物理性能和机械性能。
该领域主要涉及复合材料的制备和性能研究。
四、培养目标通过本专业的学习，学生将：1. 掌握材料化学的基本理论和实验技能；2. 了解材料的组成、结构和性能之间的关系；3. 具备在相关领域进行科学研究和实际应用的能力；4. 培养创新意识和团队合作精神；5. 为将来的职业发展打下坚实的基础。
五、核心课程1. 无机化学：无机化学是研究无机物的组成、结构和性质的科学。
通过本课程的学习，学生将掌握无机物的分类和性质，了解无机物的制备方法和应用。
材料化学专业认识
材料化学专业认识简介材料化学是一门研究材料的结构、性能、制备和应用的学科。
它涵盖了从基础科学到工程应用的整个过程，通过揭示材料结构与性能之间的关系，实现对材料性能的调控和优化。
材料化学广泛应用于各个领域，如电子、能源、环境、生物医药等。
学科内容材料化学主要研究以下几个方面：1.材料结构与性质：研究材料的晶体结构、电子结构以及其对材料性质的决定作用。
通过对材料结构的理解，可以实现对材料性能的控制和改进。
2.材料合成与制备：研究如何制备各种功能材料，包括无机材料、聚合物材料、纳米材料等。
掌握材料合成的方法和技术，能够满足不同领域对材料的需求。
3.材料性能测试与表征：研究如何测试材料的各种性能，如力学性能、电子性能、光学性能等。
通过材料性能的测试和表征，可以评估材料的质量和适用性。
4.材料应用与开发：研究材料在不同领域的应用，如电子器件、储能设备、传感器等。
通过材料的应用与开发，可以推动科技进步，满足社会需求。
就业前景材料化学专业毕业生有着广阔的就业前景。
以下是一些常见的就业方向：1.科研机构：可以从事材料研究的科研工作，参与各类项目的研发和创新。
2.材料制造企业：可以从事材料的生产和质量控制工作，参与新材料的研发和制造。
3.电子器件相关企业：可以从事电子器件材料的研发和生产工作，如光电子材料、导电材料等。
4.能源领域：可以从事能源材料的研究和开发工作，如太阳能材料、储能材料等。
5.生物医药领域：可以从事生物医药材料的研究和开发工作，如药物载体材料、生物适应材料等。
专业培养方案为了培养学生的材料化学专业能力，大部分学校会开设以下一些课程：•无机化学：介绍无机材料的基本概念、性质和合成方法。
•有机化学：介绍有机材料的基本概念、性质和合成方法。
•材料物理：介绍材料的结构与性质之间的关系，以及材料的物理特性。
•材料化学实验：通过实验掌握材料的制备、测试和表征方法。
•材料制备技术：介绍各种材料制备的方法和技术，包括溶剂法、气相法、固相法等。
材料化学(中国普通高等学校本科专业)
实验课程分为以下3个类型： （1）公共基础实验 主要包括物理实验、化学实验、计算机基本操作实验、电子电工实验等。 （2）专业基础实验 主要包括材料科学基础实验、材料工程基础实验、材料研究与测试方法专业基础训练及综合实验。依据相应 课程大纲，每门课程至少开设4个实验项目，且能支持专业培养目标的达成。 （3）专业实验 主要包括专业技能训练、材料制备与性能综合实验等。要求开设材料的力学、热学、电学等性能相关实验至 少7项，同时完成至少1种材料的制备，包括原料的选择—配方计算—工艺方案设计—制备—相关性能测试及结构 分析等全过程训练。 （1）机械零件设计 进行工程设计基本技能训练。
发展前景
考研方向
就业方向
化学、材料、能源、医药、机械、农业、环境等相关领域继续深造攻读硕士、博士学位 。
毕业生主要在光电信息、新材料、新能源、石油化工、工程塑料、高分子材料、生物医药、轻工、食品、装 备制造、节能环保和分析检测等领域和行业的企业事业单位从事质量检验、产品开发、生产、技术管理等工作； 或在高等院校、科研院所等部门从事新材料研发、管理等工作 。
教室、实验室及设备在数量和功能上能够满足教学需要。教学实验室生均面积不小于2.5平方米，生均教学 科研仪器设备值不低于15000元。
实验设备完备、充足、性能优良，满足各类课程教学实验和毕业设计（论文）的需求。专业课程实验开设率 应不低于90%，综合性、设计性和创新性实验课程占总实验课程的比例不低于60%；每个实验既要有足够的实验台 套数，又要有较高的利用率。基础实验每组学生数不能超过2人；专业实验每组学生数不能超过3人；大仪器实验 每组学生数不能超过8人。
（2）开展教学方法、教学手段和教学内容改革
教学中摒弃传统的讲授式为主的教学模式，积极采用问题启发式教学和翻转课堂教学模式，让学生真正参与 到课堂教学中来，学生不再是被动接受知识，而是主动地学习，并在学习过程中提出问题、解决问题。同时，尝 试多元化的课程考核方式改革，课程考核不再是单一的期末闭卷考试，而是注重平时成绩和创新能力提高，平时 布置一些培养学生创新素养的课程作业，如文献综述、课程论文、学期论文等。
材料化学和化学的区别
材料化学和化学的区别
一、定义的区别：
化学是一门研究物质的组成、性质、结构、变化以及变化规律的学科。
它关注的是原子、分子之间的相互作用和化学反应。
而材料化学则是一门研究材料的合成、结构、性能以及与其他物质的相互作用的学科。
它关注的是材料的制备、性能调控和应用。
二、研究对象的区别：
化学的研究对象是原子、分子和它们之间的相互作用，例如化学反应、化学键的形成与断裂等。
而材料化学的研究对象是各种材料，包括无机材料、有机材料、金属材料等，研究的重点是材料的结构、性能以及与其他物质的相互作用。
三、研究方法的区别：
化学研究常使用实验手段来探索物质的性质和变化规律，通过实验数据和理论模型来解释化学现象。
而材料化学的研究方法更加多样化，既包括实验手段，也包括理论模拟和计算方法。
例如，材料化学家可以通过合成不同成分和结构的材料来调控其性能，也可以通过计算方法预测材料的性质和反应行为。
四、应用的区别：
化学的应用领域非常广泛，涵盖了药物、化妆品、能源等多个领域。
化学家可以通过研究物质的性质和反应规律来开发新的化学品和技
术。
而材料化学的应用主要集中在材料领域，例如新材料的研发、功能材料的设计和制备等。
材料化学家可以通过控制材料的结构和组成来实现特定的性能和应用。
材料化学和化学在定义、研究对象、研究方法和应用等方面存在着明显的区别。
化学注重物质的组成、性质和变化规律，而材料化学则注重材料的合成、结构和性能调控。
两个学科在研究方法和应用方面也有所不同，但都对人类社会的发展和进步起到了重要的推动作用。
材料化学专业介绍
材料化学专业介绍材料化学是一门研究材料在原子、分子、结构、物性和化学反应等方面的学科。
它是理论和实验的结合，在材料科学的背景下，它也结合了物理、化学、物理化学和分析化学。
它的宗旨是发现和开发新的材料并利用它们制作或改进现有的产品。
此外，材料化学的研究也对改善社会环境有重要的贡献。
材料化学主要研究四大方面：高分子化学，无机物化学，物理化学和分析化学。
高分子化学研究合成高分子材料和其相关可塑性、结构和性能。
此外，高分子化学也涉及到以合成高分子制成的复合材料以及聚合物的固溶体系。
无机物化学主要研究无机物的结构和反应，以及利用它们制造新的材料。
例如，研究和发展玻璃、陶瓷、氧化物和金属的合成和加工，以及基于它们的微纳米材料。
物理化学主要研究材料的性质，例如晶体和纳米材料的物理性质、结构和力学性质，以及材料的表面和界面的物理性质和化学性质。
分析化学研究材料的分析、各种分析技术，以及分析实验室环境中的有毒物质和环境物质。
分析化学有助于研究材料的物理、化学和力学性质，以及材料的结构、性能和表面结构。
材料化学的应用领域十分广泛，与的材料的应用紧密相关。
其中一些常见的应用包括：电子、自动化、航空航天、纳米技术、生物材料和环境材料等。
每种材料都有其特定的性能特征，材料化学使用特定的方法来提高材料的性能和利用率，以便为社会和技术发展做出贡献。
此外，材料化学还可以用于分析、模拟和优化复杂工程系统的性能。
例如，可以根据材料的特性，利用材料化学的原理，来进行精确的预测、设计及优化各种工程系统的性能特征。
材料化学的发展和实践主要是基于研究高分子、无机物，以及物理化学和分析化学等基础知识，具体研究主要包括：材料结构、晶体学、物性测试、制备、模拟、表征、环境保护和材料应用等方面。
未来，材料化学的发展也将为各行各业的技术发展和社会发展作出重要的贡献。
综上所述，材料化学既是一门理论，也是一门实践。
它结合了多学科的理论，有着广泛的应用，同时也可以用于分析和优化工程系统的性能。
材料化学专业
材料化学专业材料化学是一门研究材料结构、性能及其制备、加工、应用等方面的学科。
在现代科技发展的大背景下，材料化学专业的重要性日益凸显。
本文将从材料化学专业的基本概念、学科特点、就业前景等方面进行探讨。
首先，材料化学专业是一门综合性学科，它涉及物理、化学、材料科学等多个学科的知识。
学生在学习过程中需要掌握化学原理、材料结构、材料性能等方面的知识，同时还需要具备一定的实验技能。
材料化学专业的学生需要具备扎实的理论基础，同时也要具备动手能力，能够独立进行实验研究。
其次，材料化学专业的学科特点主要体现在以下几个方面，一是理论与实践相结合。
学生在学习过程中既要学习理论知识，又要进行实验操作，这样才能更好地掌握知识。
二是前沿性与应用性相结合。
材料化学是一个前沿性学科，学生需要了解最新的科研成果，同时也要学会将所学知识应用到实际生产中。
三是国际化与交叉性相结合。
材料化学专业需要学生具备良好的英语水平，能够阅读国外学术期刊，了解国际最新研究动态，同时还需要具备跨学科的知识，能够进行学科交叉研究。
再者，材料化学专业的就业前景广阔。
随着我国科技水平的不断提高，材料化学专业的就业前景越来越好。
毕业生可以在材料研究院、大型企业、高校科研机构等地方就业，从事材料研究、新材料开发、材料分析与检测等工作。
此外，随着我国制造业的转型升级，对高级材料、新型材料的需求也在不断增加，这为材料化学专业的毕业生提供了更多的就业机会。
综上所述，材料化学专业是一门具有挑战性和前景的学科。
学生在学习过程中需要扎实的理论基础，同时也要具备实验技能和跨学科的知识。
未来，材料化学专业的毕业生将有更广阔的就业空间，能够在材料研究与开发领域发挥重要作用。
希望更多的学子能够选择材料化学专业，为我国的材料科学事业做出贡献。
化学和材料学的区别
化学和材料学的区别
化学和材料学都是自然科学的学科，但两者有一些区别。
主要的区别如下：
1. 对象：化学研究的对象是化学物质，即物质的性质、组成、结构、反应等方面；而材料学研究的对象是材料，即由物质构成的各种材料的性质、结构和应用等方面。
2. 研究范围：化学研究涵盖了从分子和原子水平到宏观物质之间的转化过程；而材料学研究集中在各种材料的制备、性质、改性和应用等方面，涵盖了金属、陶瓷、高分子、复合材料等各种材料的研究。
3. 目的：化学的主要目的是理解和控制分子和原子之间的相互作用，以便开发新的化合物、材料以及制备新的药物、催化剂等；而材料学的主要目的是设计和开发具有特定性能和应用的材料，比如材料的力学性能、导电性能、光学性能等。
4. 方法和技术：化学和材料学在研究方法和技术上也有一些差异。
化学研究常使用分析方法、合成方法、光谱技术等；而材料学则更注重材料的制备和表征技术，如材料的成型方法、显微镜观察、材料物性测试等。
总的来说，化学和材料学虽然有一定的重叠，但在研究对象、研究范围、目的和方法上有一定的区别。
材料化学专业
材料化学专业材料化学专业材料化学是一门应用化学科学，研究物质的结构、性能、合成方法和应用。
它涉及从微观到宏观的材料研究，包括从原子、分子、晶体到宏观的材料结构、性能、合成方法及其应用等方面的研究。
材料化学专业培养学生具备材料化学理论与基础知识的扎实基本功，熟悉各种常用分离、分析、检测技术以及材料性能测试和表征方法，具备材料化学研究与开发的基本理论知识和实践操作技能，具备材料化学领域的科研能力与独立工作能力。
材料化学专业的课程设置主要包括无机材料化学、有机材料化学、高分子化学、表面与界面化学、功能材料及纳米材料化学等。
无机材料化学是材料科学与工程的基础课程，主要研究无机材料的合成方法、物理化学性质和应用，如金属、无机非金属、陶瓷材料等。
有机材料化学研究有机材料的合成方法、结构与性质，如高分子材料、有机固体材料等。
高分子化学是研究高分子材料合成与性质的课程，了解高分子材料的合成方法、性质及应用。
表面与界面化学是研究表面与界面性质与反应的科学，它与材料科学的界面现象、电极过程、催化过程、薄膜合成等领域有密切联系。
功能材料与纳米材料化学是研究在材料中引入新的功能性质和控制大小效应的关键技术，这是现代材料科学和技术研究的前沿。
纳米材料是一种具有特殊结构和性质的材料，它的应用领域非常广泛，包括电子、光电子、纳米电子、催化、生物医学和环境科学等。
在材料化学专业中，学生需要学习各种化学原理、仪器操作和实验技术，掌握物质的结构、性质和合成方法，了解材料的性能测试和表征方法。
此外，还需要具备一定的计算机应用能力，能够进行数据处理和分析。
材料化学专业的学生可以在材料科学与工程、化学工程与工艺、化工新材料等领域从事科研、技术开发、产品设计等工作。
材料化学专业毕业生的就业前景广泛，可以在工业部门、科研院所、高等院校等各个领域就业。
一些就业岗位包括材料研发工程师、化学工程师、材料分析师、实验室技术员等。
此外，一些毕业生还可以选择继续深造，攻读硕士、博士学位，从事科研或教学工作。
材料化学
• 将碳酸钙溶解于溴酸。将溶液冷却，析 出结晶。过滤，用乙醚或乙醇洗涤结晶。 置于装有氯化钙的干燥器中干燥。
溴酸钙的应用
• 小麦粉处理剂。 • 酵母养料。 • 面团质量改进剂。
• • • • • • • • •
分子式:Br2CaO6 分子量：295.8824 [g/mol] 熔点：180°C 沸点：°Cat760mmHg 危险类别：5.1 储运特性：库房低温通风干燥 可燃性危险特性：公害尘 氢键供体数量:0 氢键受体数量:6
高锰酸钾法 样品用水提取后加入 高锰酸钾溶液氧化溴化物,产 生游离溴,再加入荧光黄,游 离溴与荧光黄反应产生伊红 的红色
（1）掂分量，看体积： 买面包的时候，掂量一下面包的 分量。要是面包个头大，价格便宜，掂 起来却出奇的轻，就要当心了！ （2）尽量买蛋糕或韧度小的面包 溴酸钾通常都用在松软、韧性较 大的面包上，比如，菠萝包、 法棍、 切片面包等。而用低筋面粉做成的面点， 例如，蛋糕、馒头， 基本上不会用到 溴酸钾，相对安全。
主要用作制备无机化学产品，被用作氧化 剂。溴酸钠也可用作印染助剂、烫、染发 药剂、羊毛整理剂，也用于贵重金属提取 和纯化。
溴酸钠也可用作印染助剂，染出各色布料，做 成漂亮的衣服
→
溴酸钠用作羊毛整理剂
溴酸钠用作烫、染发药剂
四、工业溴酸钠
1、外观要求
本品为白色结晶颗粒或结晶性粉末。
2、工业制备 氯氧化法：先由石灰粉与水配制的石灰乳滴加溴
• 溴-氢氧化钾法
用途：
用作分析试剂
羊毛呢？
碘化钾法 用由HCl (1 + 7) 和1 %KI 等体积混合制成的试剂覆盖玻璃平面 皿表面,把大约4g 的药品均匀地铺散 在液体上面,并用玻璃雾化器把混合试 剂喷洒在药品上,直到所有微粒都被润 湿。在白底色下观察药品,出现黑斑或 紫斑,表明存在溴酸盐
材料化学和化学的区别
材料化学和化学的区别以材料化学和化学的区别为标题，我们来探讨一下这两个领域的特点和差异。
材料化学是化学的一个分支，它主要研究材料的合成、结构、性能以及在各个领域的应用，而化学是研究物质的性质、组成、结构和变化规律的科学。
下面我们将从研究对象、研究方法、应用领域和发展趋势等方面来分析这两个领域的区别。
一、研究对象的区别：材料化学的研究对象主要是各种材料，如金属、陶瓷、高分子材料等。
研究材料的合成方法、结构特征、物理性质以及在能源、环境、生物医药等领域的应用。
而化学的研究对象则更广泛，包括所有物质的性质、组成、结构和变化规律。
二、研究方法的区别：材料化学的研究方法主要包括材料的合成、表征和性能测试。
合成方法包括物理和化学合成方法，如溶胶凝胶法、溶液法、气相沉积法等。
表征方法主要包括光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等。
性能测试方法主要包括力学性能测试、电学性能测试、热学性能测试等。
而化学的研究方法则更加多样化，包括实验室合成、理论计算、光谱分析、动力学研究等多种方法。
三、应用领域的区别：材料化学的应用领域非常广泛，包括能源、环境、生物医药、电子信息等。
例如，材料化学在能源领域的应用包括太阳能电池、燃料电池、储能材料等；在环境领域的应用包括吸附材料、催化剂等；在生物医药领域的应用包括药物载体、生物传感器等。
而化学的应用领域更广泛，几乎涉及到所有的领域，如有机合成、药物研发、环境保护、食品安全、材料科学等。
四、发展趋势的区别：材料化学的发展趋势是朝着多功能、高性能、智能化的方向发展。
例如，研究新型材料的合成方法，提高材料的性能，实现材料的自修复和自适应等。
而化学的发展趋势则更加多样化，包括绿色化学、可持续发展化学、纳米化学等。
材料化学和化学在研究对象、研究方法、应用领域和发展趋势等方面存在一定的差异。
材料化学是化学的一个分支，通过研究材料的合成、结构、性能和应用，推动了材料科学的发展和应用。
而化学则更加广泛，涉及到所有物质的性质、组成、结构和变化规律。
材料化学专业就业岗位
材料化学专业就业岗位
材料化学专业是一门综合性的学科，主要研究材料的合成、性能、改
性和应用等方面的知识，广泛应用于能源、环保、电子、医药、新材料等
众多领域。
毕业后，材料化学专业的毕业生可以选择多个就业岗位。
接下来，我将详细介绍一些材料化学专业的就业岗位。
2.新材料研发工程师：随着科技的进步，新材料的研发不断推进。
新
材料研发工程师需要具备较高的创新能力和研究能力，可以从事新材料的
合成、改性、分析、测试等工作。
就业机会主要分布在科研院所、高新技
术企业、大型制造企业等。
3.化学分析师：化学分析师主要负责样品的化学分析工作，包括对材
料中的成分、结构、性质等进行定性、定量分析。
就业范围包括化学分析
检验中心、产品质检中心、药品研发和质量监控等领域。
4.材料测试工程师：材料测试工程师需要熟悉材料测试的技术和方法，能够对材料的力学性能、热性能、电性能等进行测试和分析。
就业机会主
要分布在材料测试中心、产品质检中心、大型制造企业等。
7.科研人员：材料化学专业的毕业生可以选择深造并从事科学研究。
科研人员需要负责材料化学领域的前沿研究工作，包括新材料的合成与改性、材料性能的研究等。
就业机会主要包括大学、科研院所等。
总的来说，材料化学专业的就业岗位较为丰富，涵盖了多个领域。
毕
业生可以根据自己的兴趣和实际情况，选择适合自己发展的就业岗位。
此外，持续学习和不断提升自己的专业能力也是实现就业成功的重要因素。
(2024年)材料化学绪论曾兆华版
2024/3/26
22
THANKS
感谢观看
2024/3/26
23
材料化学绪论曾兆华版
2024/3/26
1
目录
• 绪论 • 材料结构与性能 • 材料制备与加工 • 材料化学分析方法 • 材料的应用与未来发展
2024/3/26
2
01 绪论
2024/3/26
3
材料化学的定义与特点
材料化学的定义
材料化学是一门研究材料的制备、组成、结构、性质和应用等各个方面的科学 。
材料化学的特点
材料化学具有多学科交叉性、应用广泛性和创新性等特点。它涉及物理学、化 学、材料科学等多个学科领域，旨在探索和开发具有优异性能的新材料，以满 足不断增长的科技需求。
2024/3/26
4
材料化学的研究内容与任务
材料化学的研究内容
材料化学的研究内容包括材料的合成与制备、材料的组成与 结构、材料的物理与化学性质、材料的应用等方面。
2024/3/26
7
材料的晶体结构
晶体结构的基本概
念
晶体是由原子、离子或分子在三 维空间中周期性排列而成的固体 。晶体结构决定了材料的物理和 化学性质。
晶格与晶胞
晶格是晶体中原子、离子或分子 的排列方式，而晶胞是晶格中最 小的重复单元。晶格常数和晶胞 参数是描述晶体结构的重要参数 。
晶体缺陷
晶体中原子、离子或分子的排列 偏离理想结构的现象称为晶体缺 陷。缺陷对材料的性能有重要影 响，如导致材料强度降低、电学 性能变化等。
2024/3/26
材料化学的研究任务
材料化学的研究任务包括探索和开发新型高性能材料，优化 现有材料的性能，揭示材料性能与微观结构之间的关系，以 及推动材料科学的理论发展等。
材料化学（ＰＤＦ）
一、材料的分类与化学有关二、材料科学和材料化学随着材料化学的发展，在新材料的研制中，可以进三、材料化学的用途(湿法冶金，干法冶炼，电解冶炼3) 去除粗金属中杂质的精炼、提纯过程利用水溶液的冶炼利用高温化学反应的冶炼二、热还原法和赤铜矿(Cu2O)制取锡和铜：反应需要高温，称为火法冶金矿石是硫化物，先在空气中煅烧成氧化物，再用碳用氢还原三氧化钨：铝电解槽示意图SdT + VdP 纯物质自由能和焓随温度的变化dG = -SdT + VdP ; (dG / dP)μº（T ）------1 atm 标准温度达到Tb自发变化的方向物沸点附近纯物质化学势随温度变化质从μ较大的相流向μ较小的相，直到μ相等。
对于熔点附近纯物蒸气压与温度的关系各种压力下液体及气体化学势随温度变化大，即曲线变陡。
溶液中成分A的化学势和lnx A的关系溶液中成分A及固体物质A的化学势和组成的关系固溶体的溶解度：利用溶液中析出固体的现象,使其中一种成分浓缩、富聚区域精练区域熔炼示意图5、理想溶液的双液体系推导公式: 气相和液相平衡时分压定义º > P 气相线P-x g B6、挥发精炼和蒸馏精炼x B < x B挥发精炼Cd+ZnPb, Cd, Cu, Fe热分解+ΔG =+1/22= (P O 21/2)平衡分解压RTlnPo 1/2G = -RTlnK p + RTlnPo 2+ RTlnPo 2分解压氧化物的吉布斯自由能图０，说明这个温度氧化物会自动分解。
1500℃以上Fe3O4不可能氧化，因为在1500℃以上，Fe O氧化物的稳定性和其ΔGº值大小直接有关稳定性差的氧化物ΔGº负值小，直线位于图上方O,HgO，稳定性高的氧化物ΔGº负值大，直235)一个氧化物在低温下其ΔGº值可能比另一氧化物的要大些，但在高温下变得比后者小些。
例如，在220℃以下MnO能被Na还原，在220℃以上6(1)+(2)和碳相比，H2作为还原剂应用范围就小得多，这不仅因为H2生成氧化物的直线位置较高，减少了与一些金属线相交的可能，还由于使用上的安全以及在高温形成金属铁矿有：赤铁矿（Fe(1)铁的冶炼原理CO助熔剂800-1000ºC红热的焦碳利用(绝缘材料，铺路材料、水泥等)。
什么是材料化学专业
什么是材料化学专业材料化学专业是一门研究材料结构、性能和制备过程的学科，它涉及到化学、物理、工程等多个学科的知识。
材料化学专业是近年来兴起的新兴学科，其研究领域广泛，涉及到金属材料、聚合物材料、无机非金属材料等多种材料类型。
首先，材料化学专业对学生的基础知识要求较高，学生需要具备扎实的化学、物理等学科知识，尤其是对材料的结构、性能、制备过程等方面有深入的理解。
此外，材料化学专业的学生需要具备一定的实验技能，能够熟练操作实验设备，进行材料的制备、分析和测试。
其次，材料化学专业的学生需要具备较强的动手能力和创新意识。
材料的研究和制备需要学生具备良好的动手能力，能够熟练操作各种实验设备，进行材料的制备和测试。
同时，材料化学专业也需要学生具备创新意识，能够不断地探索新的材料制备方法和技术，为材料的研究和应用提供新的思路和方法。
另外，材料化学专业的学生需要具备团队合作精神和良好的沟通能力。
材料的研究和制备往往需要多个学科的知识和技术的综合运用，因此学生需要具备良好的团队合作精神，能够与其他学科的同学和教师进行合作，共同完成研究任务。
同时，材料化学专业的学生还需要具备良好的沟通能力，能够清晰地表达自己的想法和观点，与他人进行有效的交流和合作。
最后，材料化学专业的学生需要具备扎实的理论基础和实践能力。
材料化学专业涉及到多个学科的知识和技术，学生需要具备扎实的理论基础，能够深入理解材料的结构、性能和制备过程。
同时，学生还需要具备一定的实践能力，能够熟练操作各种实验设备，进行材料的制备、分析和测试。
总的来说，材料化学专业是一门综合性强、实践性强的学科，学生需要具备扎实的理论基础和实践能力，同时还需要具备较强的动手能力、创新意识、团队合作精神和良好的沟通能力。
希望广大学生能够在学习材料化学专业的过程中，不断提升自己的综合素质，为将来从事相关领域的工作做好充分的准备。
什么是材料化学
什么是材料化学
材料化学是一门研究材料性质、结构和制备的化学学科。
它涉及到从原子、分子到宏观材料的各个层次，旨在通过调控材料的组成、结构和形貌来实现特定的功能和性能。
材料化学在现代科技领域中发挥着至关重要的作用，为新材料的研发、生产和应用提供了科学依据。
材料化学的研究范围包括以下几个方面：
1.材料合成与制备：研究材料的制备方法、工艺和条件，以实现对材料组成、结构和性能的精确调控。
2.材料结构与性能：研究材料的原子、分子和宏观结构与其物理、化学和生物性能之间的关系。
3.材料分析与表征：发展分析测试方法和技术，对材料的组成、结构和性能进行定性和定量分析。
4.材料设计：基于计算机模拟和理论计算，预测和设计具有特定性能的新材料。
5.材料应用：研究材料在各个领域的应用前景，为工程技术和实际应用提供理论支持。
6.环境与可持续发展：关注材料制备、使用和废弃过程中的环境问题，推动绿色、可持续的材料研发。
在科学技术不断发展的今天，材料化学在诸多领域发挥着越来越重要的作用，如新能源、生物医学、信息技术、航空航天等。
通过材料化学的研究，我们可以更好地理解和利用材料的性能，为人类社会
的进步和创新提供无限可能。
材料化学
1 金属键：金属中自由电子与金属正离子之间构成的键合，特点是电子共有化，可以自由流动，既无饱和性又无方向性，有良好的导电性，具有电阻，不透明，具有光泽，良好的塑性，有很强的结晶倾向，其晶体是低能量密堆结构，配位数高。
2 离子键：当金属原子与非金属原子结合时，电子从金属原子转移到非金属原子，分别形成正离子和负离子，正离子和负离子之间由于静电引力而形成的化学键。
离子键有很强的键合力，既无饱和性也无方向性，配位数高，所以离子键形成的材料有高熔点，高强度，高硬度，低膨胀系数等性质。
离子化合物在固态下不导电，在熔融状态下由于离子的迁移而导电。
3 共价键：原子间通过共用电子对所形成的化学键，在共价键中两个或多个原子共同使用它们的外层电子，在理想情况下达到电子饱和状态，由此形成比较稳定和坚固的化学结构，键合强度高，与离子键接近。
共价键具有饱和性、方向性、配位数低、由共价键形成的材料有高熔点、高强度、高硬度、低膨胀系数塑性较差、但有良好的光学特性。
4 氢键：与电负性大的原子（氟、氯、氧、氮等）共价结合的氢，生成X-Y键，氢键有饱和性和方向性5范德华键：是存在于分子间的一种吸引力，能力最弱，来源有取向力，诱导力，色散力。
不具有方向性和饱和性。
6 势能肼：总势能随原子间距离的变化的曲线称为势能图（势能肼），较深的势能肼表示原子间结合的较紧密，其对应的材料就较难熔融，并具有较高的弹性模量和较低的热膨胀系数。
7晶体与非晶体：晶体中组成晶体的微粒在三维空间中有规则的排列，具有结构周期性，即同一种微粒单元在空间排列上每隔一定距离重复出现，即所谓的平移对称性，晶体是长程和短程都有序。
而在非晶体中，微粒是无规排列的，没有一个方向比另一个方向特殊，也不存在空间点阵结构，在结构中只有短程有序。
性能特点：1、晶体具有各向异性。
非晶体由于微粒排列是混乱的，表现出各向同性。
2、晶体有整齐、规则的集合外形。
3、在一定的压力下，晶体有固定的熔点，必须达到熔点才能熔融。
材料化学专业
材料化学专业材料化学专业介绍材料化学是一门研究物质的结构、性质、合成和应用的学科，与化学、物理学、材料科学等学科密切相关。
在现代科技发展中，材料化学在各个领域都有着重要的应用价值，并为人类社会的进步和发展做出了重要贡献。
材料化学专业的培养目标是培养具备材料化学基本理论和实验技能，能够从事材料化学领域教学、科研和应用开发的高级专门人才。
其课程设置涵盖了无机、有机、物理和分析化学等方面的基础理论，以及材料的合成与分析技术、材料性能与性质、材料设计与开发等应用方向。
材料化学专业的基础课程包括无机化学、有机化学、物理化学、分析化学等。
这些课程为学生提供了材料化学研究的基本理论和方法论基础。
学生通过学习这些基础知识，可以掌握化学实验室的操作技能，了解材料的基本性质和结构，并熟悉常见的材料合成和表征方法。
除了基础课程，材料化学专业还设置了一些专业必修课程，如无机材料化学、有机材料化学、高分子材料化学、表面与界面化学等。
这些课程主要介绍不同类型的材料结构、性质、合成和应用，帮助学生深入了解不同类别的材料以及它们在工业、能源、医药等领域的应用。
在学习材料化学专业的过程中，学生需要进行实验室实践和科研项目，以提高他们的实际操作能力和科学研究能力。
学生通常会进行一些基本实验，如材料的合成和分析，并有机会参与到教师的科研项目中，进行材料性能的测试和评估。
通过这些实践活动，学生可以加深对材料化学的理论知识的理解，同时培养实际操作和科研能力。
材料化学专业的毕业生可以选择在教育界、科研机构、化工企业、材料制造企业等领域就业。
他们可以从事材料研发、产品设计、品质控制、化学教育、科研管理等工作。
随着新材料、先进制造技术、环境保护等领域的不断发展，材料化学专业的就业前景非常广阔。
总之，材料化学专业是一门研究材料结构、性质、合成和应用的学科，它在现代科技发展中起着重要的作用。
材料化学专业的培养目标是培养高级材料化学人才，他们能够从事教学、科研和应用开发等工作。
材料化学专业
材料化学专业材料化学专业是一门综合性的学科，涉及材料的合成、结构与性能的研究，以及新材料的应用开发等方面。
本文将介绍材料化学专业的基本概念、学科设置和发展前景，并探讨其未来在科技创新和产业发展中的重要性。
材料化学专业是一门以化学为基础，研究材料合成、改性与应用的学科。
它主要关注材料的制备、组成、某些化学与物理特性、及其之间的相互作用等方面。
材料化学将化学和材料科学的知识融合在一起，旨在开发新型材料并改善已有材料的性能，以满足不断发展的社会需求。
材料化学专业的学科设置主要包括基础课程和专业课程。
基础课程包括有机化学、物理化学、无机化学、分析化学等，为学生提供化学知识的基础。
专业课程则涵盖材料制备与合成、纳米材料与纳米技术、材料性能与表征、材料设计与改性等内容，使学生能够全面了解材料化学领域的最新发展和研究方法。
材料化学专业的发展前景广阔。
随着科技的不断进步，人们对材料性能和应用的要求也越来越高。
材料化学专业的研究和应用，可以为新能源、环境保护、电子信息、生物医药等领域的发展提供重要支撑。
例如，通过开发新材料来提高太阳能电池的效率，研究新型催化剂用于清洁能源转化等。
材料化学专业还能够为制备新型材料提供重要的科学依据和技术支持，推动材料科学与工程的发展。
在未来的科技创新和产业发展中，材料化学专业将发挥重要作用。
随着人们对新材料的需求不断增加，需要有更多的材料化学专业人才从事材料研究、生产和应用开发。
材料化学专业的毕业生可以在科研机构、高新技术企业、制造业等领域从事材料合成与改性、新材料开发以及材料性能测试等工作。
他们的成果将有助于推动科技创新和产业升级，为社会经济的持续发展提供支撑。
总之，材料化学专业是一门综合性、前沿性的学科，涵盖化学与材料科学的知识和技术。
它在新材料研究、性能改进和应用开发等方面具有重要的作用。
随着科技的不断发展，材料化学专业将发挥更大的作用，为社会进步和经济发展做出贡献。
对于有志于从事科技创新和材料研发的学生来说，选择材料化学专业将是一个有前途的选择。
材料化学-
材料化学材料化学是一门综合性学科，涉及到物质结构、性质和应用以及化学、物理、生物等多个学科领域。
本文将从材料化学的基本概念、发展历程和应用领域等方面进行介绍。
一、材料化学的基本概念材料化学是研究化学材料的结构、性质、制备和应用的学科。
它是一门跨学科的科学，涉及到物质的组成、形态、电学、热学、光学、磁学、力学、环境等多个方面，以及材料科学、化学、物理、生物等领域的知识。
它的目的是为了制造更好、更可靠、更经济、更环保的材料，解决人类面对的各种技术难题。
材料化学的研究对象是各种材料、组成物和表面现象，包括金属、非金属、有机和无机材料。
这些材料可以是制备新型材料的原料，也可以是被制作成各种产品的原材料。
例如电子器件、光电子元件、生物医药、化学催化剂、化妆品、建筑材料等，材料化学都有着广泛的应用。
二、材料化学的发展历程材料化学是一门新兴的学科，它的发展历程可以分为以下几个阶段：1. 原始阶段：早期的材料化学研究主要集中在金属和非金属材料上。
早在4000年前，中国就开始使用青铜来制作器具。
1728年，英国化学家布莱克在研究天然石墨时发现了石墨的导电性。
到19世纪末，人们开始研究非晶态材料和纳米材料。
2. 现代化阶段：20世纪初，宏观结构和微观结构的研究开始融合在一起。
发现了石墨烯材料，它具有优异的导电性、热导率和力学强度。
发现了固态电解质材料，它是用于高温燃料电池的重要组成部分。
还发现了具有超导性质的材料，可以用于核磁共振成像和能源转换。
3. 在新的材料化学时代，复杂性、多功能性和可编程性成为了研究热点。
材料的功能化、结构设计和控制成为了研究方向。
通过仿生学思想设计生物材料，开发出各种具有优异性能的新型材料。
利用计算机模拟和控制，发展了材料工程学和化学工程学。
三、材料化学的应用领域材料化学在各行各业都有广泛的应用，其中一些重要的应用领域如下：1. 电子器件：电子器件需要具备可靠的性能，包括高分辨率、低功耗、长寿命等。
材料化学专业
材料化学专业材料化学专业是一门研究材料的组成、结构、性质以及制备和应用的学科。
材料化学专业的学习内容主要包括无机材料、有机材料、高分子材料等方面的知识。
无机材料是材料化学中的重要一部分。
无机材料是指不含有机物的材料，例如金属材料、陶瓷材料、玻璃材料等。
无机材料具有一些特殊的性质，例如高温稳定性、硬度高、导电性好等。
学习无机材料可以了解材料的晶体结构、物理性质等方面的知识。
有机材料是指含有机物的材料，例如聚合物材料、有机合成材料等。
有机材料具有一些特殊的性质，例如可塑性好、柔软、导电性差等。
学习有机材料可以了解材料的合成方法、结构性质关系等方面的知识。
高分子材料是材料化学中的一个重要分支。
高分子材料是由大量重复单元组成的材料，例如塑料、橡胶、纤维等。
高分子材料具有一些特殊的性质，例如可塑性好、柔软、耐磨损等。
学习高分子材料可以了解材料的合成方法、结构性质关系、物理性质等方面的知识。
在材料化学专业的学习过程中，学生还会学习材料分析和表征技术。
材料分析和表征技术是用来研究材料的组成、结构和性质的方法和技术。
常用的材料分析和表征技术有X射线衍射、电子显微镜、红外光谱等。
学习材料分析和表征技术可以培养学生的实验操作能力和科研能力。
除了学习的知识和技术，材料化学专业还注重学生的实践能力培养。
学生要进行实验室操作、科研项目等实践活动，培养学生的实验设计和数据分析能力。
此外，材料化学专业还注重学生的创新能力培养，鼓励学生参与科研项目，进行科研成果的探索和创新。
材料化学专业的毕业生可以在许多领域找到工作机会。
毕业生可以从事材料研发、新材料制备、材料测试等工作。
毕业生还可以在材料制造、能源、电子、医药等行业从事研发工作。
材料化学专业的毕业生也可以选择继续深造，攻读硕士、博士学位，从事教学和科研工作。
总之，材料化学专业是一门研究材料组成、结构、性质以及制备和应用的学科。
学习材料化学专业可以了解材料的组成、结构和性质，掌握材料分析和表征技术，培养实验操作和科研能力。
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Materials is the stuff from which a thing is made for using.
2011-4-27
天然材料 人工材料
3
材料的分类
用途： 用途：结构材料（受力，承载） 功能材料（半导体，超导体，以及光、电、声、磁、应力转换，等） 属性：金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料 属性：金属材料、 物理形态：晶体材料、 物理形态：晶体材料、非晶态材料和纳米材料 几何形态：三维材料、二维材料、 几何形态：三维材料、二维材料、一维材料和零维材料 发展： 发展：传统材料（钢铁，铜，铝，水泥，塑料，陶瓷，... ） 2011-4-27 新材料（金属间化合物，高温超导材料，非晶态合金，纳米材料, ...） 4
材料与化学
• 动力与机械学院 • 组员：刘聪 • 姜葳 • 王海鹏
2011-4-27
1
绪 论 人类文明社会的先导--新材料 人类文明社会的先导--新材料 -一、材料的发展史，就是人类社会的发展史 材料的发展史， 二、材料的发展史，就是科学技术的发展史 材料的发展史，
2011-4-27
2
什么是材料( 什么是材料(materials)? )?
阿佛伽德罗常数 原子量单位 电负性
2011-4-27
Zhiming YU, Dept. of MSE, CSU
31
第一节 原子的结合方式
© 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning™ © 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning™
2011-4-27 9
六出” 六花” 雪花 — “六出”、“六花”
宋（960-1279 A.D.）•楼钥,《谢林景思和韵》
黄昏门外六花飞，因倚胡床醉不知。
南朝•陈（557-589 A.D.）•徐陵，《咏雪》
岂苦天庭瑞，轻雪带风斜。 三农喜盈尺，六出舞崇花。
西汉（206 B.C.-24 A.D.）,《韩诗外传》：
第一 节原 子结 合方 式
离子晶体；硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。如氧化物陶瓷。 离子晶体；硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。如氧化物陶瓷。
© 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning™
2011-4-27
Zhiming YU, Dept. of MSE, CSU
2011-4-27
A Fuller dome built for the Union Tank Car Company in Baton 27 Rouge, Louisiana (Oct. 1958)
Accident discovery
C60
2011-4-27
The time-of-flight mass spectrum annotated by Kroto28
凡草木花五出，独雪花六出 2011-4-27
10
Snow flake
60°
1 mm
SOURCE: 2011-4-27 11 W. Bentley & W. Humpbreys, Snow Crystals, (McGraw-Hill Book Company, 1931), p.147.
晶体的结构与形状
2011-4-27
* 航空航天的物质基础
三高一低的结构材料（高强度、高模量、耐高温、低密度)
卫星发射，节省1公斤重量将降低费用$20000。一次发射节约费用20%。
鍛铝2014（LD10）的力学性能 （ 鍛铝 ） σb(MPa) 纵向 横向 高 382 488 360 482 330 440 σ0.2(MPa) 310 478 280 472 250 290 δ(%) 6 12 4 9 2 6
第一 节原 子结 合方 式
© 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning™
© 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning™
2011-4-27
Zhiming YU, Dept. of MSE, CSU
34
一、材料的发展史，就是人类社会的发展史。 材料的发展史，就是人类社会的发展史。 人类历史的划分
石器时代→陶器时代→青铜器时代→铁器时代。 Computer
现代社会
三 大 支 柱
能源、信息和材料（1998） 能源、信息和材料（1998） 材料 生物工程，信息技术和新材料 生物工程，信息技术和新材料
5
金属键： 金属键：依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静电引力而使诸原子 结合到一起的方式。 结合到一起的方式。
2011-4-27
a γ β α b
c
四方 六角 立方 2011-4-27
简单四方 体心四方
单胞
a=b, 六角 β=γ=90°, α=120 a=b=c, α=β=γ=90 简单立方，体心立方 面心立方
22
X-ray Diffraction (Bragg condition)
λ
θ θ
o
θ θ
d d
R dsinθ P λ/2
σ δ
Fig. 1. Relation between σ and δ.
2011-4-27 6 铝的理论强度为4700MPa，当今高强铝合金的最高强度没有超过1000MPa。 ，当今高强铝合金的最高强度没有超过 铝的理论强度为 。
战机
舰船
导弹
高层 建筑
火箭
铝合金的 主要应用领域
战车 人造 卫星
2011-4-27
第一 章
第一节 原子的结合方式
（3）金属键与金属晶体 ） 原子结合：电子逸出共有，结合力较大，无方向性和饱和性； 原子结合：电子逸出共有，结合力较大，无方向性和饱和性； 金属晶体：导电性、导热性、延展性好，熔点较高。如金属。 金属晶体：导电性、导热性、延展性好，熔点较高。如金属。
第一 节原 子结 合方 式
2011-4-27 29
金属的晶体结构
硅表面原子排列
碳表面原子排列
8h
2011-4-27 Zhiming YU, Dept. of MSE, CSU 30
第一 章
第一节 原子的结合方式
1 原子结构
原子序数 原子量
第一 节原 子结 合方 式
© 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning™
2011-4-27
2d·sinθ = λ
23
晶体的微观周期性结构
晶体点阵中的缺陷 电子在周期势场中的运动 量子力学 Schrödinger方程 位错在晶体中运动 ih ∂Ψ ∂t ∇2Ψ + U(r)Ψ 2µ 能 带 理 论 固体半导体理论 晶体生长理论
24
晶体的宏观 几何形貌
表面组装 h
金属材料强化理论
8
人类对材料微观结构认识的发展过程
1）逻辑推理(古代哲学家，432 BC.) 2）宏观形貌观察、观测（by eye, 1669） 3）数学理论计算 4）科学测定（X-ray diffraction, electron diffraction,等）
古代中国：
“道生一，一生二，二生三，三生万物”（《老子》）； “以土与金、木、水、火杂以成百物”（《国语·正语》）； “太极生两仪，两仪车
高速列车
7
二、材料的发展史，就是科学技术的发展史。 材料的发展史，就是科学技术的发展史。
中国的四大发明：纸、火药、指南针、活字印刷
表1 科学原理的发现时间与其产业化时间的对照 原理 电机 真空管 无线电 X光 雷达 原子堆 半导体 2011-4-27 激光 1821 1882 1887 1895 1935 1939 1948 1958 成品 1886 1915 1922 1913 1940 1942 1951 1960 发展时间 65 33 35 18 5 3 3 2
33
第一 章
第一节 原子的结合方式
（2）共价键与原子晶体 ） 原子结合：电子共用，结合力大，有方向性和饱和性； 原子结合：电子共用，结合力大，有方向性和饱和性； 原子晶体：强度高、硬度高（金刚石） 熔点高、脆性大、导电性差。 原子晶体：强度高、硬度高（金刚石）、熔点高、脆性大、导电性差。如 高分子材料。 高分子材料。
材料性能与内部结构的关系
三种基本类型材料中： 三种基本类型材料中： • 金属有好的导电性，有高的塑性和韧性； 金属有好的导电性，有高的塑性和韧性； • 陶瓷材料则有高的硬度但很脆，且大多是电的绝 陶瓷材料则有高的硬度但很脆， 缘材料； 缘材料； • 而高分子材料的弹性模量，强度，塑性都很低， 而高分子材料的弹性模量，强度，塑性都很低， 多数也是不导电的。 多数也是不导电的。 • 这些材料的不同都是由其内部结构决定的。即： 这些材料的不同都是由其内部结构决定的。 原子结构，结合键，原子的排列方式（ 原子结构，结合键，原子的排列方式（晶体和非 晶体）以及显微组织。 晶体）以及显微组织。
13
Morphology of PbS crystal with NaCl structure
2011-4-27
14
Morphology of Diamond
2011-4-27
15
STRUCTURE OF ICE (H2O)
a B
O H
b A
a
2011-4-27
16
材料科学的发展过程
1669, N. Steno, 晶面角守恒定律 1885, A. Bravais, 晶体空间点阵学说 1912, M. Laue*, 晶体的X射线衍射 1915, W. H. Bragg and W. L. Bragg** X射线晶体结构分析方法 电子显微镜（SEM、TEM） 扫描探针显微术***（STM、AFM）