课程简介

       本课程的教学目标是使学生加深理解物理化学、误差理论、数据分析和实验设计的基本知识和原理，增强应用物理化学理论、实验方法和技术分析和解决化学及化工过程实际问题的能力；了解物质微观结构的表征方法、分子特性的理论研究方法，掌握其基本实验技术和操作技能，加深理解结构化学、量子化学、波谱分析、数据分析等课程的基本知识和原理；通过实验训练进一步提高学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的创新意识、创新精神和创新能力，为学生今后从事化学以及相关领域的科学研究和技术开发工作打下扎实的基础。

       本课程共计108学时，分两个学期完成。教学内容包括：（1）实验理论讲座：介绍数据处理、误差分析、文献查阅、报告书写和实验设计思想、温度和压力的测控技术、真空技术、流动法技术等。（2）实验内容：安排18个基础性和综合性实验的操作技能学习与训练，这是本课程的中心环节。实验内容包括化学热力学、反应动力学、电化学、表面与胶体化学、物质结构分析、分子极性、物质磁性、量子化学计算、分子模拟、NMR技术及应用等。

       本课程特点：是化学类专业共同的、以基础性和综合性实验为教学核心的必修基础课程，学生需修读并通过基础化学理论课和基础化学实验课后，才具备修读资格。

实验项目

1. 燃烧热的测定（6学时）
明确燃烧热的定义，了解氧弹量热计的原理，测定萘的燃烧热，掌握雷诺图解法矫正温度改变值
2. 纯液体的饱和蒸气压的测定（6学时）
明确纯液体饱和蒸汽压的定义，了解克劳修斯-克拉佩龙方程的含义；掌握一种测量纯液体蒸汽压的方法。掌握测定一定温度范围内平均摩尔蒸发焓的方法。
3. 双液系的气-液平衡相图（8学时）
采用回流冷凝法测定一系列不同组成的环己烷-乙醇双液系的沸点及平衡组成，绘出沸点组成图，确定体系最低恒沸点及相应组成。
4. 三组分液-液物系平衡相图（6学时）
掌握三角形坐标表示三组分体系相图的方法，掌握溶解度法作出具有一对共轭溶液的乙醇-水-氯苯三元体系相图的方法和步骤。掌握杠杆规则的原理和应用。
5. 电动势测定（6学时）
加深对可逆电极、可逆电池及可逆电池电动势的理解，掌握对消法测电池电动势的原理及盐桥参比电极的使用方法。通过测定设计电池的电动势，获得硫酸铜溶液离子的平均活度系数。
6. 乙酸乙酯皂化反应（6学时）
掌握电导仪的使用方法，测定乙酸乙酯皂化反应在两个温度下的反应速率常数，计算反应活化能。
7. 黏度法测定高聚物的分子量（6学时）
明确黏度的定义、单位及影响因素，用乌氏粘度计测定聚乙烯醇的相对平均摩尔质量。
8. 溶胶的制备和性质（8学时）
理解电动势ζ的物理意义。掌握Fe(OH)3溶胶的制备及纯化方法，电泳法测定ζ的原理和实验技术。
9. 偶极矩的测定 （6学时）
理解偶极矩与分子电性质的关系；掌握物质偶极矩的测量原理和实验方法；掌握小电容仪、折射仪和密度仪的使用。用溶液法测定乙醇的偶极矩定。
10. 磁化率的测定（5学时）
   了解物质的磁性与其分子结构和电子结构的关系，加深对物质结构基本原理的理解；掌握古埃法磁天平测定物质磁化率的基本原理和实验技术；测定一些物质的磁化率，计算其摩尔磁化率，估算其离子的未成对电子数，判断这些分子的配键类型。
11. Ｘ射线粉末线衍法的无机物分析（6学时）
掌握 X 射线粉末衍射法的基本原理和技术，初步了解 X 射线粉末衍射仪的构造并掌握其使用方法；了解 X 射线粉末衍射技术在化学、物理、材料及地质等学科及工业生产中的应用。 测定某种氧化物的 X 射线粉末衍射谱图，据此进行物相分析，求出晶胞参数和晶体的密度。
12. 分子平衡与动态行为的分子力学模拟（6学时）
  掌握分子建模方法；掌握运用分子力学进行几何优化的方法，能正确设置力场参数及几何优化参数； 掌握分子动力学、朗之万（Langevin）动力学及 Monte Carlo
模拟方法，能正确设置模拟参数；通过动力学或 Monte Carlo 模拟，获取低能量的结构。构建丙氨酸真空及溶液中的结构，搜寻最低能量构象。
13. 量子化学计算方法与应用（6学时）
掌握量子化学计算的常用方法及基组的设定；掌握用量子化学软件进行分子计算的方法；比较不同方法与基组对计算结果的影响；能进行简单的分子设计及性质分析；掌握计算波函数方法；掌握绘制静电位能面、总电荷密度，自旋密度及分子轨道的方法。
14. NMR法研究乙酰丙酮互变异构（5学时）
学习核磁共振波谱的基本原理及基本操作方法；用 1H-NMR 谱测定酮-烯醇混合物的平衡组成；研究溶剂、温度对酮-烯醇的化学位移和平衡常数的影响；了解动态 NMR 在化学动力学中的初步应用。
15. 镍在硫酸液中的钝化行为（6学时）
掌握用恒电位静态法测量金属极化曲线的原理和方法；测量镍在硫酸溶液中的阳极极化曲线，求出临界钝化电位、临界钝化电流和临界钝化电流密度；了解金属钝化行为、极化曲线的意义及其工业应用。
16. 丙酮碘化反应动力学（6学时）
掌握用孤立法测定反应级数的方法；测定酸催化作用下丙酮碘化反应的速率常数和活化能；掌握分光光度计的使用及其在化学反应动力学研究中的应用。
17. BET法测比表面积（4学时）
了解多孔固体表面吸附的特性，加深对BET多分子层吸附理论的理解；掌握流动法测定固体比表面的基本原理和实验方法；掌握气流的控制和流速计的使用方法。
18. 溶液表面张力的测定——最大气泡压力法（4学时）
了解表面张力和表面自由能的意义及表面张力与吸附的关系；掌握最大泡压法测定表面张力的原理和实验技术；测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量及正丁醇分子的截面积。

教学特色

课程采用自编教材：陈六平，戴宗. 现代化学实验与技术（第二版）[M]. 北京：科学出版社，2015

教学团队

       沈勇，博士（中山大学），副教授，博士生导师，物理化学专业，现代化学实验与技术（物化）课程负责人。2002-2005年先后在瑞典隆德大学化学中心、比利时根特大学化工系及分子模拟中心作访问学者及博士后。主讲现代化学实验与技术（物化）、化学信息学、化学与可持续发展（通识）等课程。科研兴趣包括酶催化反应机理的QM/MM及MD研究、离子通道蛋白传导机制的计算机模拟、构效关系(QSAR)、机器学习与分子设计及功能材料的计算机模拟等。主持完成国家和省自然科学基金等项目多项，在Angew. Chem. Int. Ed. 、Proc. Natl, Acad. Sci.、Chem、J. Chem. Inf. Model.等刊物上发表研究论文60余篇。

       王大为，博士（西北工业大学），副教授，硕士生导师，物理化学专业。2008-2010年以联合培养博士生身份在美国西北大学学习，2012年进入线上赌博app-赌博软件下载 工作，主讲本科生《物理化学》《现代化学实验与技术》等骨干课程。目前主要开展超分子基纳米催化剂、清洁能源等方面的研究，主持及参与国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广东省国际科技合作项目等14项课题，在J. Am. Chem. Soc.、ACS Nano、Chem. Mater.、Small、J. Mater. Chem. A、J. Phys. Chem. Lett.等期刊等发表论文30余篇。

       刘鹏，博士（中山大学），副教授，硕士生导师，物理化学专业。现任The Open Materials Science Journal、The Open Biomaterials Journal (Bentham Science Publishers Ltd.)期刊编委。1999~2001，在刘颂豪院士实验室从事博士后研究；2005.2~2006.2，在Griffith University进行访问学者研究；2001年起任职于中山大学。主要研究兴趣包括：功能材料和纳米材料的电化学生长及结构控制、RE-TM非晶多元合金材料的磁相变和庞磁阻、磁场及临界条件下电极反应机理和电极过程动力学等。主讲物理化学、现代化学实验与技术等课程。主持国家自然科学基金、国际科技合作和广东省自然科学基金项目多项。近六年，以第一作者和通讯作者在Adv. Mater., J. Mater. Chem., Chem. Mater., Phys. Chem., CrystEngComm, ECS, EA等材料和电化学领域有影响力的期刊发表研究论文20余篇。

       卢锡洪，博士（中山大学），教授、博士生导师。2011.9-2013.5在美国加州大学Santa Cruz分校进行联合博士培养，2015.07—2015.08在香港科技大学化学系进行访问学者研究。主讲《催化化学》、《大学化学》和《现代化学实验与技术》等课程。主要从事水系电化学储能材料与器件的研究工作，主持10余项国家、省市级等项目，入选为“广东特支计划科技创新青年拔尖人才”和中国化学会2016-2018年度“青年人才托举工程”。曾获广东省科学技术一等奖（第三完成人）、高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖二等奖（第三完成人）、国家级教学成果奖（第十完成人）和广东省高等类教育教学成果一等奖 (第五完成人)等奖励。近五年来以通讯作者身份在Adv. Mater.、Nat. Commun.、Angew. Chem.、Joule、Energy Environ. Sci.和Adv. Funct. Mater. 等国内外期刊上发表SCI收录论文80余篇，其中27篇入选为ESI高被引论文。论文被SCI他引18000余次，H因子为75，连续五年（2018-2022）入选科睿唯安材料领域“全球高被引科学家”和连续四年（2019-2022）入选爱思唯尔中国高被引学者；申请中国发明专利20项，获授权14项。

       葛进，博士（中国科学技术大学），教授，博士生导师，化学专业。国家海外高层次人才青年项目获得者。曾在2016年8月-2019年3月在德国亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研究中心（2016.08-2019-03）和德国莱布尼茨固态材料所（2019.04-2021.06）从事博士后研究。主要从事触压传感与柔性电子研究。目前在纳米结构单元宏观组装体的制备与应用、压力传感器、柔性能源存储器件等领域取得了多项成果。在国内国际期刊上发表论文36篇，引用6000余次，其中一作和通讯作者15篇，包括Nat.Nanotech. (1篇)，Nat. Commun. (1篇)，Adv. Mater. (3篇)，Angew. Chem. Int. Ed. (2篇) ，CCS Chem. (1篇) 等。研究成果得到国内外同行的广泛认可，部分研究工作被Nature、Nat. Nanotech.等学术期刊和新闻媒体作为研究亮点报道，获授权发明专利7项，主持国家自然科学基金和广东省科学基金多项。

       许海森，博士（兰州大学）、副教授、硕士生导师，物理化学专业。现任《大学化学实验（一）》、《大学化学实验(二)上》、《基础化学实验（无机）二》、《现代化学实验与技术（物化）》和《强基班科研技能训练》的主讲教师。2010年获兰州大学化学专业学士学位，2016年获兰州大学有机化学博士学位。2017－2021年在新加坡国立大学化学系从事博士后研究。2021年2月入选中山大学“百人计划”引进人才，现为线上赌博app-赌博软件下载 专任教师。研究方向为晶态共价组装材料，已在Nat. Chem.、Chem、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等期刊上发表学术论文20余篇，他引1600余次；目前作为项目负责人承担国家自然科学基金、广东省自然科学基金和广州市科技计划项目。

       王永庆，博士（中国科学院化学研究所），副教授，博士生导师，物理化学专业。曾在日本产业技术综合研究所周豪慎课题组从事博士后研究（2013.8-2015.4）。主讲的课程有现代化学实验与技术、有机化学、物理化学、化工原理等。目前担任Appl. Catal. B-Environ.、ACS Appl. Mater. Interfaces.等SCI期刊的论文审稿人。迄今主持和参与科研项目10项，包括主持完成国家自然科学基金2项、主持1项国家重点研发计划子课题。主要研究兴趣是有机无机杂化多孔纳米结构设计、可控制备、性能优化及其在吸附、催化等领域的应用。在J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Appl. Catal B-Environ、Chem. Mater.等期刊上发表20篇研究论文；获授权发明专利5件

       王旭东，博士（中山大学），副教授，硕士生导师，物理化学专业。2017-2021，在线上赌博app-赌博软件下载 任特聘副研究员。主讲课程有现代化学实验与技术、能源与环境化学等。感兴趣的研究方向是新型光电材料的设计合成及其应用的前沿研究，包括光电催化、可见光传感及射线探测等。主持完成国家自然科学基金、广东省科学基金等项目多项，在Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.和Energy Environ. Sci.等期刊上发表学术论文20余篇。