随着人们环保意识的提高,光聚合技术由于其高效、环保的优势,在近十多年来得到了蓬勃发展,成为目前最为先进的技术之一。本文介绍了在光聚合体系中作为关键组分的光引发剂的种类和作用机理,并重点综述了近几年来自由基型光引发剂的研究进展。
通过问卷调查,统计分析了X师范大学化学师范生教师资格证国家考试(简称“国考”)的现状,揭示了考试通过率较低;学生认识程度不足、备考方式单一;课程学习与考试进度不匹配;教学内容方法待更新;教学实践训练不足等存在的问题,并从学校教师关注度、课程设置安排、教学内容方法、教学实践训练四个方面进行归因分析,从而有针对性地提出引导化学师范生积极应对国考以及提升教师素养的对策。
“中学生英才计划”是国家为培养科技创新后备人才所开展的一项培养计划。“英才计划”夏令营活动是整个培养计划中的一个重要体验和实践环节,以2019年英才计划化学学科夏令营为例,介绍具体的实践方向和关于中学生拔尖人才培养的一点思考,以期与同行共同探讨。
以“碱金属的结构与性能及其在锂离子电池中的应用”为例说明元素化学课堂教学中的方法,旨在引导学生学习与掌握碱金属的结构与性质的基础知识,使学生对碱金属元素在锂离子电池中应用产生兴趣,领悟无机化学相关的科学前沿的新知识、新规律和新概念,培养学生的创新意识。同时,分组讨论碱金属的结构与化学性质之间关系及其在新能源领域中的应用,组织学生深入到开展相关研究的课题组,在教师指导下开展锂离子电池电极材料制备与表征以及器件组装和电化学性能测试,并根据获得的结果复习课堂中讲授的知识。进一步,鼓励和推进学生开展碱金属在新能源器件中应用的本科生科研训练,在科学研究中应用无机化学基础知识,实现课本知识与科学实践相衔接。
含氮杂环化合物广泛存在于天然产物及人工合成的分子中,且表现出很高的生物活性。其中吡咯烷类衍生物是天然产物及药物分子中的特定结构单元,引起了化学家们的广泛关注。发展简洁、高效、普适性强的方法构建该类化合物一直是有机化学家所追求的目标。本文综述了霍夫曼-勒夫勒-弗赖伊塔格(Hofmann-Löffler-Freytag,简称HLF)反应在合成吡咯烷类化合物中的研究进展,内容主要包含两部分:1)卤素介导的HLF型反应;2)无卤素介导的HLF型反应。
过氧化氢,结构微妙,用途广泛,在漂白、医药、化工、环保、食品工业、火箭燃料等多行业发挥重要作用。本文在简述过氧化氢的结构、性质和合成的基础上,重点讨论其生物学功能、检测方法、应用、安全性等,增加人们对过氧化氢的进一步了解。
共轭体系是相邻原子或基团的电子轨道发生重叠,电子发生离域运动、体系能量降低、键长平均化的结构单元,具有独特的电子效应——共轭效应。共轭效应是有机化学课程的重点和难点内容,掌握共轭体系的分类及结构特征,对理解化合物的共轭效应以及物理化学性质具有重要作用。但一般的有机化学教材及文献对此没有系统的介绍。本文通过实例、价键(valence bond,VB)理论以及分子轨道(molecular orbital,MO)理论中的电子轨道示意图,阐明广义和狭义共轭体系的内涵,以及狭义共轭体系、超共轭体系、价键共轭与空间共轭的分类和结构特征。
介绍了几种用于衡量工艺及产品绿色化程度的量化指标,包括原子经济性、碳效率、反应质量效率、环境因子、环境商值、过程质量强度、生命周期评价、绿色期望水平等,而且对这些指标的定义、区别与联系做了比较和说明。通过具体的实例,对部分指标的概念和计算方法做了细致的分析。绿色化衡量指标涵盖了原料、工艺过程、产品和废物等诸多方面,极大地推进了绿色化学的发展,也为政府、商业界和工业界落实可持续发展提供了标准。
[1, 2]-Phospha-Brook重排反应是重要的有机人名反应,在有机合成化学和药物化学等研究领域得到广泛应用。本文综述了近年来[1, 2]-Phospha-Brook重排反应在合成α-磷酰氧基酯和不同三元、五元和六元环状功能化合物中的研究进展,并对[1, 2]-Phospha-Brook重排反应未来发展方向进行展望。
锂与带有孤对电子的电负性较大的原子或基团接近时(也可扩展到电负性较弱的基团),产生类似于氢键的静电相互作用称为锂键。本文综合锂键发展历史和最新进展探讨锂键和氢键的异同点,为大学化学氢键知识的学习提供知识远迁的新素材。在加深对氢键概念理解的同时,增强学生关注科学前沿的意识,进而实现扩展学生视野,培养创新能力的教学目标。
采用分步合成的方法,组装Fe(II)-Pd(II)异金属有机分子笼MOC-42。通过核磁波谱对分子笼的溶液结构进行表征,利用紫外-可见吸收光谱探究MOC-42的分解动力学。该综合化学实验难度适中,研究手段多样,能够让学生灵活应用已有的基础化学理论知识和现代仪器手段,有益于培养学生的主动思考和动手能力。
采用原位沉淀法制备了对磷酸根有较好吸附性能的水铁矿负载甘蔗渣复合吸附剂。通过扫描电镜-X射线能谱仪(SEM-EDS)、X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、Zeta电位等手段对负载甘蔗渣吸附剂进行了表征,同时考查了水铁矿负载甘蔗渣吸附剂对磷酸根吸附的行为和机理。结果表明负载后的甘蔗渣对磷酸根的吸附量提高显著,吸附可在30 min内达到平衡,等温吸附线符合Langmuir模型,动力学曲线符合准二级模型,负载吸附剂对废水中磷的去除率高达99.8%。该研究可作为工业分析、应用化学、环境工程等专业高年级的综合化学实验,有利于提升学生的研究兴趣,培养学生将理论知识运用于实际的能力,激发学生的创新能力。
介绍了一个以从新疆废弃棉花秸秆中提取出的木质素为原料及其对聚丙烯(PP)抗氧化性能为一体,针对高分子相关专业开设的综合性实验。基于新疆大学高分子相关专业的实际情况,将教师的科研项目与本科教学相结合,该综合性实验主要包括了棉杆木质素的提取、人工加速老化试验和抗氧化性能表征分析的特色实验体系。在实践教学中,学生不仅学习了棉杆木质素的提取过程,还认识了人工加速老化试验对材料的老化机理及其对抗氧化性能的影响,也拓宽了对专业知识的综合理解,为科研成果转化为教学实验提供了借鉴。
化学生物学专业实验室线上服务平台,是借助现代化信息技术,以微信公众平台和微信群为载体而创建的一个以学生为本、以实验教学为中心的多元化创新服务平台。平台包括“警钟长鸣”“实验教学”和“平台管理”三大模块,集安全教育、辅助教学和助力实验室高质量管理等多重功能。平台的建设顺应了实验室信息化建设的潮流,也契合了教育教学改革的发展需要,对实验教学的开展具有重要意义。
以蓝藻果糖-1,6-/景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶为靶酶,异源表达获得靶酶,分析靶酶的纯度及含量,探讨配体与靶酶的相互作用。通过本实验,学生掌握获取靶酶的方法,掌握靶酶与配体相互作用的分析方法,了解药物筛选模型建立的研究思路及实验技术,提升分析、解决问题及综合运用知识的能力,增强科研服务社会意识及责任感。
恒电流电解法是高校仪器分析课程的重要内容之一。在实验教学实践中发现,电解残留液中被忽略的微量铜导致了样品铜含量的测定结果偏低。针对此问题,对该实验进行了改进:联合原子吸收光谱法测定电解残留液中铜含量,将测定结果计入铜总量,对电解重量法的测定结果进行修正,从而提高了实验结果的准确度。改进后的实验,有利于培养学生的分析和解决问题的综合能力;同时,为仪器分析实验教学改革提供了参考。
经典实验“碱金属氢氧化物浓度的测定”被广泛应用于化学工业和药物产业,以及大学化学实验教学。因此,处理滴定产生的溶液和防止其造成环境的污染对于化学实验教学和工业过程是非常重要的。基于绿色的考虑,我们选取了目视比色法和电位滴定法测定氢氧化钾的浓度作为化学教学实验。滴定所产生的溶液能够被用于直接浇灌植物白鹤芋。此教学实验将帮助学生获得基于绿色思维设计化学实验的方法,同时激发他们学习化学课程的兴趣。
免洗手消毒用酒精凝胶是一种基于增稠剂调节黏度且酒精含量为75%左右的日用化学品,属于精细化学品的范畴,在抗击新冠肺炎疫情的过程中发挥着重要的作用,经此疫情,相关产品已经成为大众熟知与消耗性物资。免洗手消毒用酒精凝胶的基础配方简单,成分易得,生产过程简易又不失一定的难度,其制备过程非常适合设计为精细化学品实验或类似课程的教学内容。通过在应用化学及相关专业的大学实验教学中开设该实验,既能增强学生对精细化学品行业的专业兴趣,又能培养学生的配方设计能力与锻炼学生的动手操作能力。同时,该课程还蕴藏诸多思政元素可以挖掘,非常适合在实验教学过程中开展思政教育,培养学生防范新冠肺炎传染病的意识以及对中国特色社会主义道路的自信。
最大气泡压力法测定溶液表面张力是物理化学实验中的一个传统实验,由于各种因素的影响,导致学生实验结果存在较大偏差。本研究通过浓度、温度等作为变量进行实验条件探索而得到的结果与文献值较为吻合。
科教融合的办学理念已经成为“双一流”建设高校科教并重发展的必然选择。将瞬时纳米沉降技术制备多孔TiO2纳米球及其光催化降解染料的研究引入本科教学中,例如大学生研究训练计划(SRP)项目。该综合实验设计内容符合科教融合的发展需求,通过该实验,有助于加深学生对知识点的综合理解,培养学生的创新能力和实践能力。
首先以二茂铁和乙酰氯为原料,通过Friedel-Crafts酰基化反应制备1,1’-二乙酰基二茂铁(DAF),此过程涉及低温控制、无水无氧操作、萃取、减压蒸馏、重结晶等基本操作;然后利用DAF的光敏性以及1,10-邻菲啰啉(phen)的强螯合能力,在可见光的照射下进行配体交换反应:phen取代乙酰基环戊二烯配体并得到配合物[Fe(phen)3](C5H4COCH3)2·CH3CN·2H2O。最后借助粉末X射线衍射、元素分析、红外光谱、核磁共振氢谱等手段确定光反应产物的组成。本实验难度适中,测试手段多样,使得大三或者大四的本科生能够在综合化学实验(Ⅰ)以及无机、分析、有机化学实验的基础上,独立完成一个基本的科研训练过程。
以2-氰基芳醛和活泼亚甲基化合物(如丙二酸二甲酯、乙酰乙酸乙酯等)为原料,在无水碳酸钾催化下,通过无溶剂室温研磨反应,一步得到3-取代异吲哚啉-1-酮类化合物,产物无需柱层析。产物的结构通过核磁共振波谱和质谱解析确定。该反应具有操作步骤简单、反应时间短、适用范围广、产率高、高原子经济性等优点,是绿色有机合成反应,在新药设计与合成、天然产物合成中具有应用价值。
综合实验不仅可以使学生更好地掌握实验技能,还可以让学生了解化学研究的基本过程,培养学生独立的科研能力,更好地激发学生进行科学研究的兴趣,因而越来越受到高校教育工作者的重视。本文设计了一个综合实验教学方案:通过对粉煤灰进行表面改性,使改性后的粉煤灰替代轻钙、炭黑作橡胶填料,实验数据表明,表面改性后的粉煤灰对橡胶具有较好的补强作用。同时用改性粉煤灰作橡胶填料可降低工业成本,具有重大的经济效益和社会效益。
基于六种砷形态(砷酸、亚砷酸、单甲基砷酸、二甲基砷酸、砷胆碱和砷甜菜碱)的解离平衡常数和不同pH条件下的分布分数信息,对它们在色谱/非色谱分离中的保留行为差异、以及在吸附材料上实现同时富集的可能原因进行了探讨。并以此为例,强化分析化学教学过程中对“分布分数”这一基本概念的讲授,以达到加深认知、牢固掌握、激发兴趣的教学目的。
NaOH滴定HAc的酸碱滴定曲线(武汉大学主编的《分析化学》第6版上册)在滴定初始阶段存在明显的凸出部分,与同浓度条件下NaOH滴定HCl的滴定曲线有显著差异。本文利用酸碱反应中的各种平衡关系式推导出该曲线的数学表达式,结合图像证明曲线符合酸碱滴定中的相关规律,解释了强碱滴定不同弱酸初始滴定曲线差异的原因和影响因素。
随着质谱技术的不断发展,质谱技术已经被广泛应用于化学、材料、生命科学等众多领域,特别是其在生物化学与化学生物学领域的应用极大扩展了研究人员对于蛋白质翻译后修饰的认知。本文从基本的质谱原理入手,着重探讨了质谱技术在以组蛋白为模式蛋白的赖氨酸翻译后修饰的发现过程,并展示如何将基础有机化学和生物化学知识融入前沿科学研究。本文通过梳理不同的研究逻辑下质谱技术在蛋白翻译后修饰的研究中发挥的作用,旨在引导学生建立起将基础教学内容与实际应用相联系的意识及思维模式。
芳香化合物的亲电取代反应是合成不同取代芳香化合物的重要方法,芳香亲电取代反应的区域选择性规则是实现控制合成所需目标分子的理论依据。本文从中间体稳定性、反应活化能和相对反应速率的角度讨论了双取代苯的芳香亲电取代反应区域选择性规则的理论解释和实验依据,为学生正确理解该选择性规则提供了合理的解释和实验证据。
苯的共振结构是有机化学教学的基础内容。国内不同版本教材在介绍这方面知识时,并没有采用统一的说法。本文建议国内部分教材在再版时考虑将杜瓦苯和其他离子结构从苯的共振结构中移除,统一采用只包含两个单双键交替的正六边形结构式的正确共振式。
经过多年无机化学课程的教学,发现很多学生对物质结构内容中有关四个量子数部分一知半解,严重影响后续内容的学习。为了帮助学生走出困境,我们采用类比教学方法利用“虚拟教室与教学楼”模型将抽象的四个量子数的内容具象化。结果发现学生的掌握程度比往年的都要理想,说明当前类比教学法取得了满意的教学效果。
查阅多种《无机化学》教材及相关参考文献,发现当缓冲溶液pH=pKa?时,对组成确定的缓冲溶液中缓冲能力最强的解释不够简洁。为此,在高等教育出版社出版的大连理工大学无机化学教研室编《无机化学》书中缓冲能力描述的基础上,借助分布曲线斜率详细解释了当缓冲溶液的pH尽可能接近pKa?时,组成确定的缓冲溶液中缓冲能力最强。
烯烃的硼氢化反应是一步完成的协同加成反应,一般认为反应需经历四中心环状过渡态。我们采用量子化学计算模拟了丙烯的硼氢化反应机理,计算出的过渡态与所谓的四中心环状结构并不相符,因为硼原子与双键的两个碳原子都存在一定的键合作用,并且氢原子发生迁移的程度是微弱的,这些与文献报道的过渡态特征相符。通过进一步理论计算,我们发现硼氢化反应或许需要经历某些类似于四中心环状的结构,它们对应于过渡态之后、产物之前的一些瞬间状态。最后,通过分子轨道相互作用模型解读硼氢化反应的机理。
对于一元弱酸HA或HB的纯溶液,如果cHAKHA >10Kw和cHBKHB >10Kw,则可用一元弱酸溶液中H+浓度的近似式分别得到纯HA溶液的[H+]HA和纯HB溶液的[H+]HB。本文研究了HA和HB混合酸溶液近似氢离子浓度[H+]p与[H+]HA和[H+]HB的关系。研究表明,如果允许[H+]p与混合酸溶液准确氢离子浓度[H+]T有±5%误差(±0.02 pH),则本文提出的新公式[H+]p满足近似计算要求。使用[H+]p式条件:cHA ≥2KHA和cHB ≥2KHB。[H+]p近似式简单,适用浓度范围宽,为一元酸混合溶液pH计算带来便利。
期刊封面不仅带有艺术性、思想性,也带有文化性。本文以2017.1–2020.4六种知名化学类期刊封面中的中国元素为研究对象,借助数个典型案例,剖析作者在阐述相应化学过程或机理研究中所呈现的与中国元素融合的一些思路,挖掘中国元素在化学研究结果表达中的关系与文化呈现。
要深入了解20世纪手性光谱学的迷人历史及其与量子物理学史的联系,最好的方式之一是探寻特定学者生动的人生故事。本文描述了比利时理论物理学家莱昂·罗森菲尔德(1904–1974)创建旋光理论量子力学诠释的鲜为人知的经历。在科学文献史上,关于罗森菲尔德基本上是一张白纸,但作为探究光学活性量子起源的先驱,他在手性光谱学发展史上有着不可替代的地位。
论文从化学史中的费托合成着手,探讨原始创新产生、应用的过程与影响因素。费舍尔(Franz Fischer)和托普施(Hans Tropsch)探索煤制油时发现,费托合成的产物虽复杂但不妨碍它作为液体燃料使用的可行性;随后历时12年开发出实用催化剂,开创了煤间接液化的先河,成为工业催化的经典之作。费托合成案例能帮助研究生树立在工作中另辟蹊径、团队协作的创新理念;也会对研究生培养单位的教师和管理人员有所启发。
铬元素及其化合物拥有丰富的颜色,化学性质多变,大学无机化学中对铬及其化合物的性质多有考查。本文主要探讨了Cr(III)在过氧化氢环境下的变化。观察到反应液酸碱度、反应物浓度及反应温度等条件不同,反应历程不同,主要表现为溶液颜色变化。Cr(III)与过氧化氢反应复杂,颜色多变,非常有趣,有助于学生直观地学习和理解铬元素不同价态的变化。另外,介绍了与其相关的实际应用与趣味实验,以供参考。