有机化学实验课教学质量提升的探索与实践

本文介绍了有机化学实验教学过程中存在的一些问题,并从强化学生预习效果、加强教师技能培训、重视集体备课、强化实验过程的教师指导、增加课后的评价反思等方面介绍了我校提高有机化学实验教学质量的探索和实践。

化学支持“四新建设”的进展、思路与重点

对当前化学支持四新建设的进展进行了综述,概括出新建四新专业、特色方向升级到专业、在现有专业下设置四新特色方向、开设四新微专业、按四新理念升级课程体系和教学内容、按四新要求改革教学理念和模式等6种化学支持四新建设的路径。基于对当前建设过程中存在问题的分析,明确了未来强化化学支持四新建设的方向和重点。

分子及团簇的分子动力学模拟——介绍一个计算化学实验

分子动力学方法在化学及相关学科研究中的重要地位日趋凸显,但在本科化学实验中鲜有涉及,现有计算化学实验多侧重量子化学方法对分子性质的计算。为普及分子动力学模拟这一有力工具,同时帮助学生理解分子的动态行为,本文以丙氨酸二肽模型分子为例设计了一个简单的分子动力学模拟实验。通过本实验学生能初步掌握分子动力学模拟的基本原理、流程和分析方法,同时加深对物理化学中势能面等抽象概念的理解。本实验即可作为单独设课的计算化学实验的内容,亦可在物理化学实验中作为拓展实验开设。

“考古”陶片中酒类残留的分析检测

通过对陶器中酒类残留的检测分析,介绍了化学技术手段在考古工作中的应用。在实验中,学生通过萃取、抽滤、离心、旋转蒸发等实验步骤提取酒的标志物——有机酸,并对其进行高效液相色谱(HPLC)检测,最后结合陶片的考古背景分析陶片的可能用途。该实验依托于考古化学这一新兴交叉学科,面向化学、考古学等专业的学生开设,有助于学生了解并掌握分析化学中样品分离和制备、液相色谱分析等基本概念与操作,并对考古学的研究内容形成一定认识。

新文科背景下理论与实践相结合的考古化学教学模式探索

在新文科建设背景下,我们将化学和考古学融合构建了理论实践相结合的通识核心课程考古化学,打破了文、理学科壁垒,对学生进行理论知识和实验技能紧密结合的跨学科培养。同时结合开放创新实验、毕业设计,根据学生兴趣和职业发展规划量身打造个性化研究课题,引导学生在应用化学理论知识和实验技能解决考古实际问题的过程中建立化学、考古学紧密结合的综合创新思维,提升学生的科研创新能力,为新型文理复合型人才的培养提供了思路。

《分子模拟》教材建设的探索与实践

教材建设是课程建设的重要一环,本文重点对山东大学分子模拟实验国家一流课程的教材建设情况进行了介绍。从历史与传承、发展与创新、总结与展望三个方面对山东大学化学学科的教材编写历史、国内外分子模拟相关教材的建设情况、《分子模拟》教材的主要内容和特色之处,以及下一步的修订计划进行了详细介绍,以期对相关教材的编写与修订提供启发与借鉴。

“乙酰水杨酸的制备和分析表征”教学实验的优化和改进

以水杨酸和乙酸酐为原料,硅胶为催化剂,利用微波技术优化改进“乙酰水杨酸的制备和分析表征”大学有机化学教学实验,通过实验探究,分析了微波功率、反应时间、原料配比等因素对最终产率的影响,得到了最佳实验条件:硅胶目数为100–200目,用量为0.25 g,反应时间60 s,反应温度70°C,微波功率500 W,乙酸酐与水杨酸的物质的量之比为2:1,平均产率约为68.0%。与常规加热情况下乙酰水杨酸的制备相比,微波辅助合成法具有操作简便、反应时间短、产品的产率高、杂质少、对环境友好等优势。将该微波实验引入大学本科生有机化学实验教学,能开阔学生视野、丰富实验教学内容,进一步提高教学水平。

“菠菜叶中色素的提取与分离”实验改进

“菠菜叶中色素的提取和分离”是大学有机化学实验课程的重要项目之一,但在教学中一直存在大量使用管制试剂、实验时间过长、实验步骤繁琐、分离效果不佳等问题。本文对菠菜叶色素分离的薄层色谱条件进行了系统探究,尝试采用了正己烷-无水乙醇、正己烷-正丁醇等多种试剂组合作为展开剂,实验结果表明最佳的展开剂是体积比为10.0:1.0的正己烷-无水乙醇。采用正己烷-无水乙醇、正己烷-正丁醇作为洗脱剂进行柱色谱分离实验,最终分别得到了以硅胶为固定相、正己烷-无水乙醇为洗脱剂的梯度洗脱方案以及以中性氧化铝为固定相、正己烷-正丁醇为洗脱剂的梯度洗脱方案。该实验方案使用更友好的试剂,试剂用量少,实验耗时短,分离效果好。

聚合物PVP与表面活性剂AOT相互作用的介观模拟

用耗散颗粒动力学模拟 (DPD)方法研究了聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)与 2 -乙基己基琥珀酸酯磺酸钠(AOT)之间的相互作用 .在三维模拟格子中 ,聚合物链均方末端距〈r2 〉随着表面活性剂浓度的增加呈现一种首先减小 ,接着增加 ,然后又减小的趋势 .构型和结构分析表明 ,AOT的加入能够引起聚合物链的二面角分布发生改变 ,这意味着 AOT与 PVP产生了相互作用 .同时表面活性剂 /聚合物体系的聚集形态也可以在 DPD三维模拟格子中直观显现出来 .

表面活性剂在溶液中聚集形态的动力学模拟

用耗散颗粒动力学模拟方法 (DPD)展示了表面活性剂分子在溶液中的聚集形态 ,用扩散程度表征了表面活性剂溶液中的自组装情况 .结果发现 :这种分子动力学模拟方法能够直观地得到表面活性剂的聚集形态 ;随着表面活性剂的浓度增加 ,聚集形态依次从球状胶束、棒状或虫状胶束 ,六角状相 ,向层状相变化 .

气液界面上阴离子表面活性剂单层膜的分子动力学模拟

用分子动力学方法研究了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)在气液界面上的结构和动力学性质.选择单分子占有面积分别为0.45和0.68nm2的两个模拟体系,通过径向分布函数表征了单层膜的厚度,并根据疏水链中碳原子与极性头中硫原子之间组成的矢量分布和取向函数,对比了不同界面单层膜的有序排列情况.结果表明在分子占有面积较小达到饱和吸附的情况下,界面上的SDS具有较好的有序性.通过计算气液界面附近水分子的扩散系数发现:由于氢键和静电作用的影响,界面区域内的水分子较本体溶液中的水分子有较弱的迁移能力.

表面活性剂与聚合物相互作用的动力学模拟

用扩散颗粒动力学模拟方法 (DissipativeParticleDynamics,DPD)模拟了中性聚合物与离子型表面活性剂的相互作用 .在分子水平上研究了介于微观和宏观上的一些性质 ,直观地用三维图形描绘了聚合物在表面活性剂溶液中的聚集形态 ,并通过聚合物的末端距的变化表征了聚集过程 .结果发现 :随着表面活性剂浓度的增加 ,聚合物呈现自由伸缩→形成松散的棒状结构→再出现胶束状珍珠项链结构→最终在六角状和层状相中分布的过程 .DPD模拟方法能够直观地得到聚合物在表面活性剂溶液中的聚集形态 .

用定量结构性质关系预测表面活性剂的浊点

用结构、电子、空间和热力学等性质为描述符,建立了宏观性质非离子表面活性剂浊点与微观结构之间的定量结构性质关系.这些描述符包括辛醇/水分配系数lgP、分子表面积A、相对分子质量Mr、偶极矩μ-y和μ-z.通过49个非离子表面活性剂浊点的实验数值与五个性质之间的关系式,成功地预测了其他非离子表面活性剂的浊点.

水溶液中嵌段共聚物的耗散颗粒动力学模拟

用耗散颗粒动力学(dissipativeparticledyanmics)模拟方法研究了PluronicL64(PL64)和Pluronic25R4(25R4)三嵌段共聚物水溶液中的介观相分离,模拟了聚合物聚集的动力学变化过程.结果发现,在水溶液中,不同浓度的聚合物溶液表现出不同的介观结构,如分散相、球形胶束、双连续相(bicontinuous)等;而PluronicL64在低浓度时更容易形成双连续相.耗散颗粒动力学模拟可以作为实验的一个辅助,提供介观层次上的信息,对实验起到指导作用.

原油破乳剂发展的概况

概括了有关乳状液破坏的几个重要概念 ,简述了国内外破乳剂的研究现状和破乳机理 ,指出非聚醚型聚合物破乳剂是目前破乳剂研究的主趋势。

聚合物与阳离子表面活性剂相互作用的介观模拟

作耗散颗粒动力学模拟(DPD)方法研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与十二烷基氧丙基-β-羟基三甲基溴化胺(C12NBr)之间的相互作用。在三维模拟格子中,聚合物链均方末端距r2随着表面活性剂质量分数的增加,呈现一种首先减小,接着增加,然后又减小的趋势。构型和结构分析表明C12NBr的加入能够引起聚合物链的二面角分布发生改变,这意味着C12NBr与HPAM发生了相互作用。同时DPD三维模拟格子可以直观地表现表面活性剂/聚合物体系的聚集形态。结果表明:分子模拟可以作为实验的一种补充,在介观层次上提供信息。

用定量结构性质关系预测表面活性剂的Krafft点

以空间、电子、热力学等方面的微观性质作为描述符,建立了阴离子表面活性剂Krafft点与微观结构参数之间的关系。这些描述符包括:辛醇/水分配系数LogP、分子能量Energy、最高占据轨道能量HOMO、分子体积V和偶极距Dipole-z等。通过阴离子表面活性剂的Krafft点和5个结构性质参数之间的关系式,可以预测和计算阴离子和其它离子型表面活性剂的Krafft点。

一种新型高分子表面活性剂的破乳作用

探讨了合成的SDE系列共聚物乳液对原油乳状液的破乳作用。通过考察破乳剂用量和破乳温度等对该系列共聚物乳液的破乳作用的影响 ,发现该共聚物乳液对锦州采油厂老三联及锦一联集输站的原油具有良好的破乳效果 。

阴离子表面活性剂与阳离子的相互作用

用密度泛函理论,在B3LYP/6-31G水平上,对十二烷基磺酸盐和羧酸盐阴离子表面活性剂与阳离子(Na+,Ca2+,Mg2+)形成的离子对进行结构优化,从分子水平上研究表面活性剂与阳离子之间的相互作用.计算结果表明:磺酸盐和羧酸盐表面活性剂均采用2∶1型,即极性头中两个氧原子与阳离子发生稳定结合;在与阳离子结合之前,表面活性剂分子上的α-亚甲基带有明显的负电荷,因此将其归为极性头;但在阳离子电荷诱导下,α-亚甲基转而带有部分弱正电荷,使极性头范围缩小.计算也发现,表面活性剂尾链带有弱正电荷,使胶束内核带有了部分极性,利于表面活性剂在溶液中的聚集,此种极性介于烷烃油相和水相的极性之间.

十二烷基磺基甜菜碱与其它类型表面活性剂的相互作用

通过测定两性表面活性剂十二烷基磺基甜菜碱(SB12)与非离子表面活性剂TritonX100(TX)、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)混合溶液的表面张力及理论计算,探讨了它们之间的相互作用,从而为两性表面活性剂的复配应用提供了有价值的基础数据.