专班课程 不开放自由选修
微观化学世界-初阶基础课程(2020化学人才培育夏季班)
教师: 李大偉
2020/06/22 ~ 2020/09/20
36时数/18周次 (已经开始)

概要

※本课程07/01正式开始,06/22~06/30为准备周供学员测试帐号和预习

课程建议学群为【数理化学群】


本课程提供免费试阅片段,敬请点击下方试阅:

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Ø  本次课程目前仅开放给人才培育计划录取学生

Ø 报名资格:

申请计划的甄选条件共有四种,符合其中一个条件即可参加本培育计划,

1.特殊班(数资班、语资班、科学班、高瞻班等)证明(须附上特殊班相关证明或提供学校与班级名称)

2.班级学期总成绩前20%(须附上最近一学期成绩单)

3.就读学校的老师推荐函

4.自我推荐函-就读学校老师签名

Ø  若欲报名课程,请至计划网站报名,相关信息请参考网站说明与介绍。

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Ø 课程简介

了解电子在原子中运动的几何形状,并能计算不同运动的电子能量。 了解电子的运动状态如何影响原子的活性,并能清楚解释周期表上原子的特性。 了解古典分子模式的化学键模型(包括离子键与共价键),并能清楚绘制路易士结构(Lewis Structure)。 了解分子的共振结构,并能清楚计算Formal Charge来辨别其稳定性。 了解利用「电子对排斥理论」从 Lewis Structure预测此分子的3D立体结构。 了解「价键理论」如何在 Lewis Structure模式下,将原子轨域与古典分子模行进行完美的混成。 了解「分子轨域理论」创建出化学键的新模型。 利用「分子轨域理论」解释分子颜色、导电性与磁性的由来。

课程目标

  • 瞭解電子在原子中運動的幾何形狀,並能計算不同運動的電子能量。
  • 瞭解電子的運動狀態如何影響原子的活性,並能清楚解釋週期表上原子的特性。
  • 瞭解古典分子模式的化學鍵模型(包括離子鍵與共價鍵),並能清楚繪製路易士結構(Lewis Structure)。
  • 瞭解分子的共振結構,並能清楚計算Formal Charge來辨別其穩定性。
  • 瞭解利用「電子對排斥理論」從 Lewis Structure預測此分子的3D立體結構。
  • 瞭解「價鍵理論」如何在 Lewis Structure模式下,將原子軌域與古典分子模行進行完美的混成。
  • 瞭解「分子軌域理論」建立出化學鍵的新模型。
  • 利用「分子軌域理論」解釋分子顏色、導電性與磁性的由來。

授课教师

本課程授課教師為李大偉博士。
學歷:國立清華大學化工學士。羅徹斯特大學化工博士。
經歷:中央研究院化學所博士後研究。國立交通大學應用化學系助理教授。
專長領域:統計熱力學、分子動力的MC及MD電腦模擬及計算化學模擬軟體。
教學經驗:15年教學經驗,教過的課程包括普通化學、化學資訊、計算機概論、生活化學、化工熱力學及工程數學。
教學獎勵獲獎記錄:國立交通大學97學年優良教學獎及100學年傑出教學獎。

课程进度表

第1周:ewant学习简单上手:学习平台功能教学

第2周:Week 1 新原子模型的需求与量子理论的雏形

第3周:Week 2 薛丁格方程序、波函数与氢原子的轨域

第4周:Week 3 单电子与多电子原子轨域的差异

第5周:Week 4 原子轨域的应用:八隅体、周期表与化学键的形成

第6周:在线期中考

第7周:Week 5 八隅体的应用:离子键、共价键与路易士结构

第8周:Week 6 分子的几何形状与价键理论

第9周:Week 7 新分子模型的需求与分子轨域理论

第10周:Week 8 分子轨域理论的应用:颜色、导电与磁性

第11周:在线即时交互课

第12周:实体期末考

课程内容

本课程分为两大部份,每一部份各分为四大单元。

第一部份(Week 1 ~ Week 4 的课程)介绍如何利用量子力学了解原子与电子相互吸引的能阶与电子运动的波函数,并进而利用波函数所得到原子轨域解释八隅体的合理性,元素的周期特性及分子轨域形成的原理;

第二部份(Week 5 ~ Week 8 的课程)则是介绍如利用八隅体及分子轨域不同的理论分别解释分子化学键的复杂性。

上课形式

本課程分為兩大部份,每一部份各分為四大單元,每個單元將由數個小單元所組成,每個小單元提供一段10~30分鐘的視頻影片。每一週課後有1~2個小練習(放置於「作業測驗」中),如同模擬小考讓同學在真正進小考前有心理準備。小練習全部不計在總成績中,但可能在小考或期中考或期末考出現。每個小練習都有可有10次練習的機會,若有任何問題歡迎同學在「小考練習區討論」。
本課程每個單元的學習總時間以一週為限,Week 1 ~ Week 8 皆有小考。
本課程於完成 Week 4 課程後,進行網路期中考;
在完成 Week 8課程後,請到交大進行紙筆期末考。

小考與網路期中考皆有2次考試機會,小考的時限為30分鐘而期中的時限為60分鐘。
所有的考試皆取最高分的紀錄當成該次考試的分數。

 

  • 每週課程進度

週次

單元主題

準備週

Ewant學習簡單上手:學習平台功能教學與課程說明

Week 1

新原子模型的需求與量子理論的雛形

Week 2

薛丁格方程式、波函數與氫原子的軌域

Week 3

單電子與多電子原子軌域的差異

Week 4

原子軌域的應用:八隅體、週期表與化學鍵的形成

期中考

期中考週

Week 5

八隅體的應用:離子鍵、共價鍵與路易士結構

Week 6

分子的幾何形狀與價鍵理論

Week 7

新分子模型的需求與分子軌域理論

Week 8

分子軌域理論的應用:顏色、導電與磁性

 

※線上互動課及實體面授課時間表

日期

主題內容

互動方式

2020/07/18(六) 10:00~11:00

 第一次線上互動課

線上即時互動

2020/08/15(六) 10:00~11:00

 第二次線上互動課

線上即時互動

2020/09/12(六) 10:00~11:00

 第三次線上互動課

線上即時互動

2020/09/20()  10:00–12:00

期末面授與實體測驗

(13:30-15:30課堂活動自由參加)

實體面授課堂

◎線上互動將利用Joinnet平台,於線上即時與修課學生作互動授課,將會由樂學網負責提供技術服務,協助教師與學生的連線事宜。

评分标准

  • 結業證書

  • 平時測驗: 8次(分別為Week 1 ~ Week 8的上課內容的小考),佔20%
  • 線上期中考:1次(考試內容為Week 1~Week 4的所有上課內容),佔20%
  • 實體期末考: 1次(考試內容為Week 1 ~ Week 8的所有上課內容),佔60%

※成績將於實體面授課後20個工作天內發佈。

※證書將於公佈成績後20個工作天內寄發。

通过标准


课程及格标准:60分满分:100分

先修科目或先备能力

高一化學、熟悉三角函數與其圖形、熟悉指數與對數函數與其圖形及微積分

建议参考书目

本課程提供上課講義,不需額外購買教科書。學習者仍可參考坊間書局或以下推薦之統計相關書籍,以獲得更豐富及更深入的學習內容。

常见问答集

(1) 問:此課程完成後是否提供相關證書?
      答:是。總成績超過(含) 60分者,可獲得一紙「修課通過證明」。

(2) 問:哪種人適合上此課?
      答:只要對週期表好奇或對下列問題感興趣者,皆適合來上此課:

  • 電子到底如何在原子核旁運動呢?
  • 為什麼有些元素活性特別強,容易產生化學反應;有些元素卻特別穩定,可以單獨存在?
  • 電子到底如何幫忙原子結合成分子?
  • 分子為什麼會有顏色?
  • 分子為什麼有磁性?
  • 分子為什麼能導電?

(3) 問:此課程需要很強的數學背景知識嗎?
      答:不需要太強。但還是要對三角函數、指數函數、對數函數及簡單微積分擁有基本觀念。
              如果對課程中的數學感到學習困難,每單元的參考資料將會放入與該單元相關的
              數學教學影音檔或超連結。

(4) 問:請問兩岸的專業術語翻譯不同會不會影響我的學習?
      答:雖然兩岸的專業術語翻譯有些許不同,但本課程在專有名詞或人名旁將放上原文以供參考。