湖南科技大学物理化学专业硕士研究生培养方案

- 1 -湖南科技大学物理化学专业硕士研究生培养方案一、专业简介物理化学是化学学科的重要基础理论学科，它利用数学、物理学的原理与方法来解决化学过程及其与之相关的相变化和 pVT 性质变化的方向、平衡及速率问题，以及物质的微观结构和性质问题。物理化学的研究内容十分丰富，主要内容有结构化学、量子化学、热力学与统计热力学、电化学、表面与胶体化学、化学动力学、光化学、催化化学等。本学科于 2005 年批准为硕士授权点。二、培养目标掌握马列主义的基本理论，热爱祖国，遵纪守法，身心健康，具有良好的思想品质和科学道德，积极为社会主义现代化建设服务。掌握现代化学基础理论、系统的专业知识和熟练的实验技能；掌握一门外国语；能熟练地使用计算机和现代信息工具。有良好的科学素养；了解本专业的发展和前沿动态；有创新意识和创新能力；毕业后能从事本专业领域的教学、科学研究、技术开发以及管理工作，或继续攻读学位。三、研究方向设置及简介序号 研究方向名称 简 介1 计算化学与分子构效关系以量子化学理论为基础，研究分子的结构与性能的关系，蛋白质等生物活性物质的三维结构及其与药物分子的相互作用，为新型药物设计提供理论指导。2 电化学 研究腐蚀电化学、界面电化学、电极过程动力学、化学电源、电化学合成、电催化、环境电化学等。3 催化化学 研究催化剂的制备和表征、光催化、杂多混合物固体催化剂，开发石油化工、有机环境污染物降解的新型催化剂。四、学制与学分规定本专业硕士研究生在校学习年限 3 年，按学校有关规定，在此期间允许研究生休学 1-2 年用于工作或创业，但累计在校年限不超过 5 年。本专业硕士研究生修满 32 学分（其中学位课程不低于 20 学分）方可申请答辩。五、课程考核与各培养环节要求1、凡培养计划中规定的课程或经办理选修手续的课程均需通过考核。2、考核分考试、考查两种。考试采用笔试、口试或口笔兼试。考查采用笔试、口试，笔试采用开卷、闭卷或提交论文的形式进行，或根据研究生平时完成课外作业的情况及考查的成绩评定。考试按百分制评定成绩，考查按百分制或优、良、中、及格、不及格五级记分评定成绩。3、学位课程的考核，一律采用考试方式，70 分（含 70 分）以上通过考核并获得学分，未通过者跟下届重修，学位课只许有一门重修且只能重修一次。4、学位英语考试成绩 60 分（含 60 分）以上或参加全国外语等级六级考试，成绩合格者才能申请硕士学位。5、培养环节包括学位论文开题、中期考核、教学实习、社会实践、学术活动、学位论文。各环节的完成时间及要求见相关规定。六、课程设置及培养环节安排表- 2 -物理化学专业硕士课程设置及培养环节安排表开 课 学 期与 周 学 时课 程 类别 编号 课程名称 学分 总学 时I 开课单位备 注00101-00104 第一外国语（基础外语） 6 180 6 400105 科学社会主义理论与实践 1 36 2公共课程 00107 自然辩证法概论 2 54 3 理工类WH101 专业外语 1 36 2 化学化工WH102 高等有机化学 3 54 3 化学化工WH103 量子化学 3 54 3 化学化工WH104 统计热力学 3 54 3 化学化工专业基础课程 WH105 现代分析技术 3 54 3 化学化工WH106 高等无机化学 2 36 2 化学化工WH107 分子设计与构效关系 2 36 2 化学化工WH108 电化学原理 2 36 2 化学化工WH109 电化学研究方法 2 36 2 化学化工WH110 催化原理 2 54 3 化学化工学位课程专业课程WH111 催化剂制备与表征 2 36 2 化学化工00201 第二外国语 2 80 3 3WH201 计算机应用 2 54 3 化学化工WH202 分子模拟与计算化学 2 36 2 化学化工WH203 电化学合成 2 36 2 化学化工WH204 配 位 化 学 2 36 2 化学化工WH205 化学生物学 2 36 2 化学化工WH206 表面与胶体化学 2 36 2 化学化工WH207 化学化工研究进展讲座 2 36 2 化学化工WH208 有机化学中的取代基效应 2 36 2 化学化工WH209 现代仪器分析实验 2 54 6 化学化工WH210 化学信息学 2 36 2 化学化工非学位课程选修课程WH211 新材料及其应用 2 36 2 化学化工中期考核 第四学期完成，交中期考核表学位论文开题 1 第三学期作开题报告，交书面开题报告书教学实习 1 完成后填写专用考核表社会实践 1 假期完成，交实践报告（应届考生必选）培养环节学术活动 1 应参加 5 次以上，交专用登记表，导师签字- 3 -七、科研与学位论文学位论文的选题必须与攻读学位的学科方向一致，学生应参加教师的科研项目，一般应结合导师的项目选题。选题应具有较高的理论与现实意义，力求与国家级、省部级基金项目以及与国民经济、社会发展有重大影响的开发研究项目接轨。论文题目选定后，由学科组组织专家审核认定后做开题报告，并按统一要求格式写出书面开题报告书。开题报告必须在第四学期结束前完成，开题一年后方可申请答辩。论文题目确定后，应拟定学位论文工作计划并开展工作，学校将组织学位论文进展情况的中期检查。八、学位课程教学大纲课程编号：WH101 课程名称：专业英语课程英文名称：English for Students Majoring in Chemistry and Chemical Engineering课程性质：学位课总 学 时：36 学 分：1教学及考核方式：课堂教学、闭卷考试教学目的及要求：本课程用英语向研究生介绍有机化学、物理化学、生物化学、高分子化学、化工热力学、流体力学、化学反应工程、传递过程、化工数学等方向的基础知识和基本的术语，使研究生能熟练地查阅英文专业文献，同时具备用英语撰写专业论文的能力。内容概要：Chapter 1 Organic Chemistry1.1 Organic Reaction of Simple Organic Compounds1.2 Organic Compounds IntroductionChapter 2 Thermodynamics2.1 Basic Concepts and Definitions2.2 The First Law and The Second LawChapter 3 Biochemistry3.1 Introduction and Background3.2 BiomoleculesChapter 4 Molecular Biology4.1 Goals of Molecular Biology4.2 Function of MacromoleculesChapter 5 Polymers5.1 Classification of Polymers and Some Fundamental Concepts5.2 Effect of Chemical Structure on Polymer PropertiesChapter 6 Biochemical Engineering6.1 Engineering Principles for Bioprocesses6.2 Selection, Scale-up, Operation and Control of BioreactorsChapter 7 Chemical Reaction Engineering7.1 Basic Concept of Chemical Reaction EngineeringChapter 8 Transfer Phenomena Chapter 9 Lecture I: Pharmaceutical Industry in USAChapter 10 Lecture II: Metabolic Network AnalysisChapter 11 Lecture III: Environmental Engineering教材及主要参考书：- 4 -1 Ronald F. Brown, Organic Chemistry, Wadsworth Publishing Company Inc., 19752 Jefferson W. Tester, Thermodynamics and Its Applications, Prentice Hall PTR, 19973 Donald Voet, Biochemistry, John Wiley & Sons Inc., 19954 George M. M., Essentials of Molecular Biology, Jones and Bartlett Publishers, 20025 Anil Kumar, Fundamentals of Polymers, The McGraw-Hill Companies Inc., 19986 Michael L. Shuler, Bioprocess Engineering, Prentice Hall PTR, 19927 Bioanalysis and Biosensors for Bioprocess Monitoring, Springer, 20008 H. Scott Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall PTR, 1992.课程编号：WH102 课程名称： 高等有机化学课程英文名称：Advanced Organic Chemistry 课程性质：学位课总 学 时：54 学 分：3教学及考核方式：课堂教学、闭卷考试教学目的与要求：掌握有机化合物结构与性能关系，熟悉描述有机反应机理的基本理论和研究方法。内容概要：第一章：有机酸碱原理1.1 酸碱概念的近期发展1.2 酸度测定1.3 影响酸碱强度的因素1.4 硬软酸碱理论及其在其有机化学中的应用1.5 魔酸第二章 芳香性2.1 芳香性化合物的特点2.2 苯的结构和共振结构式2.3 芳香性判据 2.4 环状共轭多烯轮烯和带电荷环体系的芳香性2.5 稠环芳香性、杂芳性2.6 同芳性第三章 立体化学原理3.1 立体化学基础3.2 构象与构象分析3.3 动态立体化学3.4 不对称合成第四章 有机反应活性中间体4.1 碳正离子4.2 碳负离子4.3 自由基4.5 卡宾和苯炔第五章 脂肪族亲取代反应5.1 几种典型反应机理：S N1；S N2；邻基参与离子对历程5.2 影响亲核取代反应速度的因素5.3 亲核取代反应在有机合成上的应用第六章 极性加成和消除反应- 5 -6.1 亲电加成反应历程6.2 烯烃与卤化氢的加成6.3 烯烃与卤素的加成6.4 取代基性质对烯烃加成反应的影响6.5 几种 - 消除反应历程： E1、E 2、E 1cb6.6 消除反应中的定向效应6.7 E2 消除反应中的立体化学6.8 影响消除反应的各种因素6.9 消除反应与取代反应的竞争6.10 热消除反应第七章 芳环上的取代反应7.1 亲电取代反应机理7.2 亲电取代反应活性与结构的关系7.3 汉默特方程取代基效应和自由能线性关系式7.4 亲核取代反应：通过重氮离子的亲核取代反应；通过加成一消除的亲核取代反应；通过消除一加成的亲核取代7.5 芳基的自由式取代反应第八章 羰基化合物的反应8.1 醛酮的亲核加成：反应机理；结构与活性间关系；反应中的立体化学8.2 羧酸及其衍生物亲核加成：酯的水解和有关反应；酯缩合反应；麦克尔加成8.3 分子内催化作用第九章 有机氧化还原反应9.1 几种反应机理：电子直接转移；氢负离子转移；氢原子转移，形成酯的中间9.2 氧化作用：醇类的氧化；烃类的氧化；羟基化作用与 - 二醇裂解；烯类的氧化9.3 还原作用：用氢化物还原；催化氢化；用金属还原第十章 分子重排反应10-1 亲核重排：碳正离子重排；缺电子氮的重排；缺电子氧的重排；碳烯重排10-2 亲电重排10-3 自由基重排反应第十一章 周环反应11-1 电环化反应11-2 环加成反应11-3 - 迁移反应11-4 周环反应的理论及其应用：前线轨道理论；能级相关法；过渡态概念第十二章 自由基反应12-1 自由基的产生和鉴定12-2 涉及自由基中间体的反应机理的特点12-3 自由基取代反应12-4 自由基加成反应12-5 分子内自由基反应12-6 自由基重排和碎裂反应12-7 电子转移反应主要参考资料：1 恽魁宏等编，高等有机化学，高等教育出版社，1988- 6 -2 美F.A.凯里.R.J 森德伯格著，夏炽中译，高等有机化学，A 卷，结构与机理，人民教育出版社，19813 俞凌编，基础理论有机化学，人民教育出版社，19814 荣国斌编著，高等有机化学基础，华东理工大学出版社，19945 王积涛编，高等有机化学6 高振衡编，物理有机化学（上、下册） ，高等教育出版社， 19827 郭奇珍，陈安齐编著，有机酸碱原理，厦门大学出版社，1991课程编号：WH103 课程名称：量子化学课程英文名称：Quantum Chemistry 课程性质：学位课总 学 时：54 学 分：3教学及考核方式：课堂教学、开卷考试教学目的及要求：使有机化学专业研究生掌握量子化学的基本概念和基本原理，具备现代水准的微观结构知识，为进一步学习有关专业和进行论文工作打下必要的和可靠的理论基础。内容概要：第一章 绪论1.1 经典物理学的困难 1.2 早期的量子论1.3 量子力学的建立1.4 量子化学的建立与发展第二章 量子力学基础2.1 量子力学基本假设2.2 算符2.3 力学量同时有确定值的条件2.4 测不准关系2.5 Pauli 原理第三章 简单体系的 Schrdinger 方程3.1 微分方程及其求解3.2 方盒中的粒子3.3 线性谐振子3.4 氢原子和类氢离子第四章 角动量与电子自旋4.1 角动量 4.2 电子自旋4.3 角动量耦合4.4 原子光谱项第五章 变分法与微扰理论5.1 变分法5.2 变分法应用举例5.3 简并微扰理论5.4 微扰理论的应用举例5.5 微扰理论分类第六章 简单分子轨道理论与价键理论6.1 氢分子离子- 7 -6.2 简单分子轨道法6.3 分子轨道成键原则6.4 同核双原子分子6.5 异核双原子分子6.6 价键理论第七章 分子对称性与群论基础7.1 矩阵7.2 对称操作与对称元素7.3 对称操作的矩阵表示7.4 群的定义与性质7.5 分子点群7.6 群表示理论7.7 群论应用第八章 Hckel 分子轨道理论8.1 Hckel 分子轨道方法8.2 电荷密度和键级8.3 化学平衡与分子的反应性能8.4 含杂原子的共轭体系8.5 分子轨道对称守恒原理第九章 自洽场分子轨道理论9.1 分子体系的 Schrdinger 方程9.2 单粒子模型9.3 Hartree-Fock 方程9.4 LCAO 自洽场方法 第十章 量子化学计算10.1 量子化学积分10.2 ab initio 方法10.3 半经验方法10.4 DFT 方法10.5 量化计算程序简介与上机实习教材与主要参考书目：1 徐光宪，黎乐民. 量子化学基本原理和从头计算法，科学出版社， 2000。2 刘靖疆. 基础量子化学与应用( 第 2 版)，高等教育出版社，2003。3 林梦海. 量子化学计算方法与应用, 科学出版社，2004 。4 Frank L.Pilar, Elementary Quantum Chemistry, McGraw-hill, New York,1968。5 Ira N. Levine Quantum Chemistry（5th ed）,Allyn and Bacon，Inc ，2004。课程编号：WH104 课程名称： 统计热力学课程英文名称：Statistical Thermodynamics 课程性质：学位课总 学 时：54 学 分：3教学及考核方式：课堂教学、闭卷考试教学目的与要求：掌握平衡态统计热力学的基本原理、方法和典型应用，熟悉配分函数的概念、计算及应用。内容概要：- 8 -第一章：微观运动状态的描述1.1 经典描述1.2 单粒子运动状态的量子力学描述1.3 体系微观运动状态的量子力学描述1.4 量子态与经典描述的关系第二章 近独立子体系的统计分布规律2.1 宏观态与微观态2.2 平衡态统计力学的基本假定2.3 Maxwell-Boltzmann 分布律 2.4 Bose-Einstein 分布律2.5 Fermi-Dirac 分布律2.6 三种统计分布的比较与应用范围第三章 统计热力学的基本公式3.1 统计原理与期望值公式3.2 定域子体系的热力学公式3.3 体系的配分函数及其与体系微观状态数的关系3.4 离域经典子体系的热力学公式第四章 配分函数4.1 配分函数的分解原理4.2 平动子的配分函数及热力学函数4.3 刚性转子的配分函数及热力学函数4.5 振动配分函数及热力学函数4.6 电子配分函数和核配分函数第五章 理想气体的热力学函数5.1 标准摩尔热力学函数及其相互关系5.2 标准摩尔热力学函数表5.3 双原子分子的振-转配分函数5.4 热力学函数的统计值与实验值的比较第六章 理想气体反应的化学平衡6.1 非定域度多组分独立子体系的分布律6.2 理想混合气体的热力学函数6.3 理想混合气体各物质的化学势6.4 理想气体反应的平衡条件6.5 化学反应体系的能量标度6.6 平衡常数的统计表达式第七章 统计系综理论简介7.1 统计系综及其类型7.2 微正则系综的统计分布函数及热力学函数7.3 正则系综的统计分布函数及热力学函数7.4 巨则系综的统计分布函数及热力学函数第八章 统计力学中的计算模拟简介 8.1 Monte-Carlo 方法8.2 分子动力学模拟教材及主要参考书：- 9 -1 高执棣等 统计热力学导论，北京大学出版社，20042 唐有祺. 统计理想及其在物理化学中的应用，科学出版社，1964 3 傅献彩等，平衡态统计热力学导论，高等教育出版社，2004 4 李如生. 平衡态与非平衡态统计热力学，清华大学出版社，1993课程编号：WH105 课程名称：现代分析技术课程英文名称：Contemporary Instrumental Analysis 课程性质：学位课总 学 时： 54 学 分：3教学及考核方式：课堂教学、闭卷考试教学目的与要求：使研究生理解现代仪器分析的基本原理、掌握相应的技术方法并了解其进展和在当代科学研究和生产实践中的应用。内容概要：第一章 绪论1.1 现代仪器分析的作用与地位1.2 现代仪器分析方法1.3 现代仪器分析发展趋势第二章 紫外、可见分光光度法2.1 基本知识2.2 各类化合物的紫外光谱及解析2.3 紫外、可见光分光光度法的应用第三章 红外光谱法3.1 基本原理3.2 现代红外光谱仪简介3.3 基团频率和特征吸收峰3.4 红外光