芳香重氮盐由于合成简单及多重反应性,在有机合成中占有重要地位。尽管芳香重氮盐的脱氮气交叉偶联反应、还原反应及与富电子芳烃的偶合反应已得到广泛应用,但是其参与的环加成反应却长期未受重视,在大学化学学习中也无相关介绍。值得注意的是,近年芳香重氮盐参与的成环反应日益增多,也为丰富和发展多样性的含氮杂环化合物提供了一种有效途径。因此,本文概述了芳香重氮盐协同环加成反应的最新进展及其在杂环合成方面的全新应用和机遇。
为深入贯彻落实习总书记在全国高校思想政治工作会议上的重要讲话精神,构建将思想政治理论课与各类课程同行同向的协同育人模式,探讨了课程思政育人的重要实践。本文以无机化学课程的“绪论”一课作为教学设计案例,从学习目标设置、教学内容选择与呈现、思政元素挖掘融合及教学活动的开展等方面探讨了课程思政在无机化学绪论课中有机融合的教学设计思路与方法。
依托自建物理化学实验在线开放课程及网络教学资源,在物理化学实验课程中开展了线上线下混合式教学。“以问题为导向,以学生为中心”设计课程教学,开展探究式学习和过程性评价。通过课前线上预习、线下课堂教学和课后答疑指导等环节,实现了学生能力的进阶式培养,提高学生的自主学习能力、综合能力和创新能力。为高等学校实验类课程线上线下混合式教学模式的探索提供了范式。
针对现有医用有机化学实验课程教学内容单一、教学模式传统、实验学时不足、学生重视程度不够等问题,构建了基于“虚实结合”的医用有机化学实验混合教学模式,主要包括教学方法变更、教学内容丰富、虚拟仿真实验引入、课程考核体系完善。实践发现,混合教学模式的应用更好地培养了学生自主创新的实践能力,为实践课程教育改革提供了有效依据,同时,让实践教学以时时、处处、人人皆可学的“新形态”展现在学生面前。
以香豆素-3-羧酸的合成为例,改变现有传统实验的实验过程,将验证性实验改变为探究性实验。结果表明,一方面,提高了学生对有机化学理论课的学习兴趣和自主探究理论知识的动力。另一方面,使学生具有较早地参与科学研究的兴趣和基础。
基于学情分析与独立思考,根据提高人才培养质量需要,在“以学生为中心、注重学生兴趣与能力,特别是可持续发展能力及创新能力培养”的教学思想指导下,针对高分子化学课程教学过程中的一些重点、难点、“痛点”问题,以及学生学习过程存在的一些短板问题,包括高分子化学课程特有的问题,所有工科专业课程共有的问题,以及所有大学课程都有的问题等,从“革新思想、优化内容、改进方法、更新手段、加强综合、增进渗透”等方面系统性地进行创新教学实践,取得了一系列成果,并将课程建设成为省级一流课程。
贯彻“以学生为中心、提升基本科学素养”的教学理念,对实验课程内容及授课形式进行重新设计;建设了实验教学课件、操作视频、虚拟仿真实验、试题库、拓展阅读素材等教学资源;并通过超星学习通在92个班级开展线上线下混合式教学实践。本课程改革极大地激发了学生的积极性与主动性,潜移默化中提升了学生的科学素养,取得了良好的教学效果。为相关实验课程的教学改革提供了有益参考。
通过教材与自建慕课平台互补的立体课程体系,提供拓展式学习渠道;通过内容导学和任务驱动,“三维一体”线上线下混合式教学有效促进了学生自主学习,根据学生学习成效反馈实时调整教学内容和教学进度设计;通过教学目标与学习活动关联,强化学生在教学过程中的自主度和参与度,利用过程评价激发学生学习的内驱力,帮助学生通过调控学习过程促进深度学习。
通过深入分析和对比立方金刚石和六方金刚石的结构,强化了对立方晶体和六方晶体的结构差别的认识,并以金刚石结构为基础建立了四面体型四配位晶体结构的模板以及衍生的四面体型四配位耦合直线型二配位的模板,利用模板分析具有类似结构的物质。
Molisch反应发现于1886年,此后对糖和苷类化合物的研究提供了强大的定性鉴别工具。本文回顾了Molisch反应的发现过程、反应机理研究及应用,并对该反应在未来的应用进行了展望。
离子迁移数作为物理化学的重要参数,其测定是大学物理化学实验中的基础内容。以基础物理化学实验中离子迁移数的测定为基础,结合电动势的测定等实验,设计建立了一套电动势法测量溶液中铜离子与硫酸根离子迁移数的实验装置,得到的离子迁移数与文献值基本一致。尝试基于大学生在物理化学实验中已掌握的实验技能,综合电化学学科领域的知识,设计探索电动势测量离子迁移数的新方法,有助于提升学生对知识的综合运用能力。
通过磷化锡/氮掺杂碳复合材料的制备、表征及储锂性能测试,帮助学生理解基础化学知识之间的联系,强化实验技能,提升学生的创新思维和综合能力。此外,本实验的开展还可以帮助学生了解储能领域的科技前沿,激发学生的科研兴趣,培养科研能力。因此,建议将本实验纳入化学及应用化学专业高年级本科生的综合化学实验课程。
介绍一个绿色高分子化学综合实验。在水相中,苯乙炔通过有机铑配合物催化聚合得到聚苯乙炔,利用红外光谱仪、核磁共振仪、紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪和热重分析仪对其结构和光热性能进行研究。本实验难度适中,可以通过溶剂为可变因素展开分析讨论,引导学生主动思考。实验内容涵盖高分子化学、应用波谱学和聚合物仪器分析与表征等知识点。本实验的实施不仅可提升学生的综合运用专业知识能力,还可培养学生系统的科研思维和环保意识。
固态化学反应的热力学分析指出,固态化学反应具有“一旦发生,就必完全”的特征;该特征不会因为少量溶剂的存在而消失。本文使用按1:1摩尔比混合的氯化铵和六水合氯化镁的固体进行反应,只使用刚刚淹没固体的水来促进二者之间的反应,结果发现,在室温下30 min左右,它们全部转化成了铵光卤石(NH4Cl·MgCl2·6H2O,六水合氯化铵镁)。本实验有助于将少溶剂固态化学反应的概念引入学生的知识库,并籍此推进化学过程的绿色化。它还可以使学生学到如何冻结化学反应,使之适合于离位化学反应动力学研究的方法。
在当今“互联网+”时代,教材的数字化变革势在必行,相关探索近年来已在国内外广泛展开。化学实验“动态”教材库建设是厦门大学在化学实验教材建设实践过程中提出的一个有关化学实验教材建设的新思路。本文主要介绍化学实验“动态”教材库建设的具体思路与实施的总体设想,以期能更好地为国内高校化学实验教材建设提供可借鉴的经验。
基于科教融合理念,将科研项目“ZnO基热控涂层的制备”转化为本科生实验,以有机胺辅助水热法制备的纳米ZnO为颜料,通过刮涂法获得热控涂层。实验具有航天国防背景特色,涉及化学、材料和能源等多学科交叉融合,具备新颖性、实用性及可操作性的特点。学生从颜料粉体合成、表征技术、涂层制备和光学性能测试全操作流程中接受基本科研训练,有利于培养学生实验操作技能、科研探索及创新能力,加深基础理论知识理解,增强家国情怀和激发科研兴趣。
冷冻聚合是一种新发展的聚合反应实施方法,其聚合温度低于反应介质的凝固点,聚合场所为冻结聚合体系中的液相微区,液相微区的体积百分数约为10%。因为聚合温度低、液相微区的单体浓度很高,所以冷冻聚合是制备高/超高分子量聚合物的有效方法。本实验分别实施丙烯酰胺和丙烯酸的冷冻聚合,通过改变冷冻聚合条件调控聚合物的分子量,使用稀溶液黏度法测定所得聚合物的分子量。通过该实验,帮助学生理解自由基聚合分子量控制的基本原理,学会灵活运用Mayo方程,引导学生关注实验细节、掌握实验技巧、学会实验设计。
肌红蛋白不仅便宜易得,而且自身就是一种由蛋白质和铁卟啉环辅基通过非共价相互作用构成的复合物。因此,以肌红蛋白为研究模型,带领学生实践基于电喷雾多级质谱技术的酶抑制剂直接筛选策略,重点考查不同有机溶剂比例及pH等样品制备条件对复合物测定结果的影响,以及如何利用二级质谱技术实现功能小分子配体的在线定性分析。该实验已在我校化学生物学专业本科生“化学生物学综合实验”教学工作中进行了多轮教学实践,通过实践不断优化实验设计,取得了良好的教学效果。
介绍了一个研究型大学化学综合实验——一种超分子弹性体的制备及其自修复性能的研究。主要包括聚合物复合物的制备、表征及修复性能研究。通过本实验的实践,学生可以掌握超分子作用力的特点及其在制备可修复材料领域的应用。本实验有助于拓宽学生的化学视野,对培养学生的创新能力和对知识的综合运用能力具有重要作用。
以对氨基苯乙醚为原料,与乙酸成盐提高溶解度与反应活性,再与乙酸酐发生亲核取代反应,两步制备非那西丁。以核磁共振氢谱对化合物结构进行解析,并且利用薄层色谱和高效液相色谱对复方阿司匹林中的有效成分进行分析,讨论了色谱技术之间的区别与联系。本实验内容包括加热回流、离心、重结晶、核磁共振波谱以及薄层色谱和高效液相色谱的应用,有利于培养学生的综合分析问题能力。
实验以潮州工夫茶文化为背景,在工夫茶传统冲泡工艺的基础上,采用茶汤抗氧化活性为评判指标,探讨工夫茶冲泡工艺的优化条件。实验内容包括文献调研、实验方案设计、实验操作、数据处理及小论文撰写等一系列学习任务。实践教学结果表明,将传统茶文化融入实验教学中,易于激发学生的学习兴趣,传递文化基因;引导学生从文化生活源头提出问题,运用科学方法分析问题、解决问题,利于学生熟悉科学过程,养成正确的科学思维习惯;同时,实践活动中学生会触及到多个学科领域、多重实验操作技能训练,可以全面提升学生的综合素养,达成课程育人目标。
化学平衡是物理化学课程的重要教学内容,本文对化学平衡态的存在性、唯一性与稳定性问题进行了系统与全面的讨论,以供同行在化学平衡教学中参考。
将切断法引入高分子化学教学解决聚合物合成设计问题,并对各种常见类型聚合物的合成问题进行了分类,提出了切断方法、切断策略,总结了切断规律,解决了学生面对此类问题时所普遍存在的理不出头绪、找不到思路、想不出方法、不知该如何思考的问题,可使相关问题变得不再棘手和相对容易解决,并使学生不仅学会知识,更学会方法、具备能力。还结合切断规律,将聚合物分类为通过官能团之间的反应进行的、通过打开不饱和键进行的,和通过打开环进行的三种类型。将聚合物合成中的切断规律简单总结为:切断通常是在主链上的单元之间、主链与侧基之间、主链与侧链之间,以及主链与端基之间,且通常是在官能团或杂原子所在位置。
从芳香化合物的硝化反应出发,使用动力学手段对反应机理进行处理,推导出可能的速率方程,讨论反应底物的结构对决速步骤的影响,分析反应的影响因素,探讨优化反应的方法。针对在反应体系中加入脱水剂提出新的机理假设,推导出速率方程并讨论了其合理性。该讨论作为一个用物理化学原理优化有机反应条件的优秀案例,用以加强学生对有机化学反应的理解。
运用矛盾论、动与静的辩证关系,整体与局部的辩证关系解决简单管路、复杂管路所涉及的阻力损失的变化、流量变化及静压强变化等定性问题。教学实践表明,用哲学原理解决此类问题不仅原理清晰,判断准确、快速,而且提高了学生的辩证思维能力,获得了绝大部分学生的认可与欢迎。
归纳和演绎法是有机化学学习中的重要方法,通过分析讨论羟基和甲氧基在几种体系中对羧酸酸性的影响,得出了氢键效应在不同体系中对羧酸酸性的影响并不一致的结论。
六方最密堆积和立方最密堆积是金属晶体中最常见的结构,其正四面体空隙和正八面体空隙的分布是学生学习的难点。本文将揭示密置双层–最密堆积–离子晶体结构中空隙的分布规律,进而将典型离子晶体结构与最密堆积中的空隙分布相关联。这对学生掌握空隙分布的规律性,理解金属和离子晶体结构,提升晶体结构的学习效果大有帮助。
介绍了反应系统的动力学微分方程。通过使用4阶Runge-Kunta数值积分法和Visual Basic 6进行编程,得到了通用的反应动力学模拟软件,可直接计算恒温时各组分浓度随时间的变化。用于物理化学等课程的教学实践表明,软件可直观显示反应系统各组分浓度与时间和温度等影响因素的关系,有助于学生掌握反应动力学规律和课程的知识点。
一般来说,共轭体系的π键键级越大则其键长越短。然而,休克尔分子轨道(HMO)法计算出部分萘的π键键级与实验测得的键长数值并不相符,因此不少同学质疑HMO法计算的准确性。本文运用从头算Hartree-Fock(HF)方法和尝试加入校正因子的HMO法得到了更合理的萘等并环π键键级,并通过比较使学生进一步理解HMO法的误差来源。
介绍了水文地球化学软件Visual MINTEQ的基本功能和特点,并结合大学化学课程中化学平衡章节的教学内容,举例说明了该软件在缓冲溶液pH计算、酸碱滴定过程模拟、配合物分布曲线绘制以及沉淀溶解平衡预测等应用实例中的使用方法。Visual MINTEQ程序在大学化学课堂中的应用不仅丰富了教学形式,还加强了学生对相关理论知识的理解和掌握,从而为其创新实践能力及科学研究方法的培养奠定了良好的基础。
有机氟化物在很多领域(尤其是药物方面)有着广泛的应用,但鉴于氟的特殊反应性,氟原子的引入一直是有机化学中的难题。而有机电化学合成作为近年来新兴的合成手段,大大拓宽了有机反应的界限,使得更多绿色简易的氟化方法被开发了出来。本文就将集中列举这些有机电化学方法氟化的实例,并探讨电化学方法对于氟化学这一领域可能的推动作用。
通过对我国化学奥林匹克竞赛(以下可简称“化学奥赛”或“竞赛”)相关文献的回顾和梳理,发现我国学者对国内化学奥赛的研究主要集中在五个方面,包括竞赛试题解析、竞赛培训策略、地区现状研究、竞赛评述研究以及国内外化学奥赛对比分析。结果发现:试题研究和竞赛培训是两大研究热点,关于某一地区化学奥赛发展现状的研究则较少,仅仅只对几个地区开展了研究。在竞赛培训研究中,学者除了聚焦学生思维、解题技巧方面的培养,逐渐开始关注学生的兴趣、自主学习以及合作学习,而且随着化学学科核心素养的提出,也陆续有一些学者开展这一化学教育热点与化学奥赛的相关研究(主要集中在试题研究和竞赛培训两大领域)。