基于化学史的概念教学——以“共价键理论及键参数”为例

本文沿循共价键理论的发展史,通过化学符号语言描述共价键及键参数等相关概念,使共价键的概念教学可视化。笔者设计了“共价键的形成和类型”“共价键的相关理论和键参数”“探究ClO2的分子结构”三个活动,旨在促进学生在共价键概念建构和发展的过程中,建立学习化学概念的思维模式。

基于研究性学习的结构化学-共价键的本质微项目教学

微项目以项目式学习为导向,为研究性学习的课堂实施提供了强有力的支持.以齐齐哈尔大学一流课程结构化学-共价键的本质为研究案例,基于以学生发展为中心的理念,从教-学-评-思四个维度进行教学过程设计并实施.在课堂教学中,强调学生自主性学习和探究性学习,采用多种教学方法,融入信息化手段及课程思政元素,深入探讨微项目设计方案和实施策略.研究表明,基于研究性学习的微项目教学能够有效提升学生的课堂参与度、抽象概念的理解力及探究能力.

基于非共价键相互作用的可自愈合凝胶随钻堵漏剂

针对常规吸水膨胀类凝胶不能再次交联,受压力波动易被带出漏层,承压能力降低导致堵漏效果差的问题,以壳聚糖为物理交联剂,与丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)和甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)等单体聚合,制得自愈合凝胶。通过红外光谱、热重分析、扫描电镜表征了自愈合凝胶的结构,考察了其膨胀性、流变力学、自愈合性能、配伍性和封堵性等,分析了凝胶自愈合和封堵机理。结果表明,该凝胶具有海绵状双网络结构,凝胶结构之间存在多重非共价键作用(氢键作用、静电作用和疏水缔合作用)。自愈合凝胶的吸水膨胀性良好,随着温度的升高凝胶的吸水膨胀性能增强,120℃下凝胶的溶胀平衡值是常温的37倍。基于多重非共价键相互作用的凝胶颗粒在90℃下自愈合后具有较高的储能模量(3500 Pa)和凝胶结构恢复率(83%),在120℃下仍能表现出自愈合性能。凝胶颗粒与基浆的配伍性较好,随凝胶颗粒的增加,基浆的表观黏度增大,滤失量降低。当凝胶颗粒质量体积比达到2%时,可以满足20目(0.85 mm)以上砂粒模拟的孔隙性漏失地层的随钻堵漏需求。凝胶的自愈合机理主要依赖于其网络结构中的非共价键,这些键在凝胶受到破坏后能迅速断开并快速重新组合,从而恢复凝胶的完整性和功能性。在封堵机理方面,凝胶颗粒在漏失通道中通过运移、堆积和挤压,与地层形成紧密接触,并通过非共价键作用实现自愈合和与地层的紧密结合,形成强韧的凝胶封堵层。这种自愈合凝胶在提高随钻堵漏效率方面展现出应用潜力。

二胺结构单元对含动态共价键的热固性聚合物的影响研究

将柔性或刚性分子链中含缺电子或富电子基团的二胺,与多聚甲醛通过缩聚反应制备了含动态共价键的热固性聚合物。利用红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对聚合物的结构和性能进行研究。结果表明:结构单元为刚性分子链且含供电子基团的二胺具有更好的可聚合性。该聚合物表现出良好的热稳定性、力学性、自愈合性、耐溶剂性及可降解性。此外,该聚合物对有机染料甲基橙和罗丹明B均具有良好的吸附性,吸附率可达80%以上。

基于动态共价键的热响应暂堵用水凝胶的制备及性能

针对化学凝胶封堵油气管道实现热工作业后难以破胶的问题,基于动态共价键和氢键作用,以胍胶、琼脂和十水四硼酸钠制备了一种具有热响应破胶的水凝胶。通过红外光谱和扫描电镜表征了凝胶的形成机制以及微观形貌;利用流变仪研究了水凝胶的机械性能和热响应行为。结果表明,随着胍胶含量的增加,水凝胶的机械强度逐渐增大,凝胶-溶胶转变温度也越高。向凝胶体系中加入适量的琼脂,可以降低凝胶-溶胶的转变温度,以此提高水凝胶的破胶效率。利用自制可视化管道研究了该水凝胶的封堵与解堵性能,结果表明,该水凝胶具有优异的封堵性能,封堵段长度为100cm时,能够承受0.156MPa的突破压力。使用70~90℃的热水冲洗水凝胶,10cm长的封堵段能在100min内完全解堵。该水凝胶作为封堵材料能够保证管线热工作业安全、简化工艺流程,同时避免管道二次损坏等优势,有望代替传统管道封堵用化学暂堵材料。

基于动态共价键的导电自愈性水凝胶及其用于柔性传感器在运动监测领域的研究现状

分别对传统水凝胶的缺点及引入动态共价键的水凝胶的优点进行了阐述,同时简单阐述了自愈性水凝胶的两种不同自愈机制及其优缺点。首先总结了能够制成自愈性水凝胶的四种典型动态共价键类型及其特点,包括席夫碱键、二硫键、硼酸酯键和Diels-Alder(D-A)反应。其次介绍了将动态共价键引入水凝胶中不仅可以提高水凝胶的自愈性能,还可以提高其响应能力、敏感性、力学性能和导电性。最后对基于动态共价键的水凝胶用于柔性电容式压力传感器、压电式应变传感器和电阻式应变传感器在运动监测领域的研究进展进行了介绍,并指出未来构建低成本、高性能的柔性传感器仍然是该领域的发展方向。

天然酚基动态共价键高分子材料研究进展

综述了近年来关于天然酚基动态共价键高分子材料的研究进展,其内容主要包括2方面:首先总结了天然酚资源的基本概况以及动态共价键的发展和特点,着重强调了动态共价键往往同时具有重排和分解2种机理;其次归纳了天然酚基高分子材料的研究进展,其中涉及的动态共价键种类包括席夫碱、二硫键、羟基-酯键、缩醛键和硼酸酯键,涉及的天然酚基原料主要包括香草醛、丁香酚、阿魏酸、漆酚、腰果酚、柚皮素、愈创木酚、单宁酸等,旨在推动塑料污染治理及绿色材料的研究和应用。

模拟研究链间非共价键作用对聚合物自修复行为的影响

利用分子动力学模拟方法研究链间非共价键作用对聚合物材料自修复性能的影响.研究结果表明,非共价键作用强度的增加会提升材料的玻璃化转变温度以及力学性能;而对体系的自修复性能而言,非共价键作用的强度大小存在一个阈值,随着链间非共价键作用的增强,体系的自修复效率呈现先上升后下降的趋势.此外,体系的自修复效率与修复温度和修复时间均呈正相关.模拟研究结果为设计和制备自修复聚合物材料提供思路与理论指导.

新研究首次确认碳原子间可形成单电子共价键

日本北海道大学的研究团队近日在英国《自然》杂志上报告说,他们通过实验首次证实碳原子之间仅依靠一个电子就能形成较稳定的共价键。这一成果打破了长久以来关于共价键的常识,将有助于未来碳材料领域创新。

解读高考热点——共价键

热点一:共价键的特征及类型1.共价键的特征。(1)共价键的饱和性。①按照共价键的共用电子对理论,一个原子有几个未成对电子,便可以和几个自旋相反的电子配对成键,这就是共价键的饱和性。

非共价键胶束——聚合物自组装的新途径

自组装纳米结构是化学科学中的前沿课题 .嵌段聚合物在选择性溶剂中可自组装形成不同形态的胶束 .我们的研究表明 ,两组分间存在的特殊相互作用可导致高分子间的络合 ,但络合通常不能形成规则的结构 .我们提出形成聚合物胶束新途径的原理是 ,在共混物的选择性溶剂中 ,若两组分间存在特殊相互作用 ,不溶组分会发生聚集 ,但并不沉淀出来 ,因为可溶组分的稳定作用而形成了纳米尺寸的类似于胶束结构的自组装聚集体 .这种胶束不同于传统意义上由嵌段共聚物形成的胶束 ,后者核壳之间由共价键相连 .

壳聚粮共价键合化学修饰电极测定亚硝酸根

用共价键合法把壳聚糖修饰在玻碳电极表面，研究了ＮＯ_２~－在修饰电极上的阳极溶出伏安特性。实验结果表明：修饰电极在０．１ｍｏｌ／Ｌ ＮａＮＯ３（ｐＨ ２．６０）底液中对 ＮＯ_２~－有良好的吸附性和选择性，其峰电流与ＮＯ_２~－的浓度在１．５ × １０^（－６）～１．０ ×１０^（－３）ｍｏｌ／Ｌ范围内呈较好的线性关系；检测限可达 ２．０ × １０^（－７）ｍｏｌ／Ｌ。将壳聚糖修饰电极应用于雨水、湖水中ＮＯ_２~－的测定，结果满意。

石墨烯非共价键功能化及应用研究进展

为了扩展石墨烯的应用范围,克服石墨烯在溶液中难于溶解和难以分散等缺陷,石墨烯的表面功能化处理势在必行。而非共价键功能化由于对石墨烯结构的非破坏性可以更好地保持发挥石墨烯本身的优异性能而备受研究者的重视。本文重点综述了近年来石墨烯在非共价键功能化研究方面的进展,包括π-π相互作用、表面活性剂与石墨烯之间的疏水作用和氢键作用,并对非共价键功能化石墨烯在电极材料、电催化、场效应晶体管和透明导体方面的应用研究进行了简要的介绍。最后对石墨烯在非共价键功能化方面的发展前景进行了展望和预测。

液态Al—Si合金中的共价键及Sr的影响

采用液态金属X射线衍射仪分析了不同成分Al-Si合金的液态结构，获得了结构因子曲线，径向分布函数及配位数，对不同成分液态合金径向分布函数进行了5个Gauss峰分解，同时考察了Sr对Al—12．5％Si合金的液态结构的影响．结果表明，在共晶及过共晶的合金的液态结构中，存在着Si—Si共价键，Sr有削弱这些共价键的倾向．

基于可逆共价键的自修复聚合物材料研究进展

自修复聚合物材料是一种具有自修复能力的聚合物智能材料,近年来已成为国内外的研究热点。在聚合物基体中引入可逆共价键,在外界条件刺激下,聚合物可快速、高效自修复,这有助于延长聚合物材料的使用寿命。能形成可逆共价键的反应主要包括可逆开环加成反应、交换反应和稳定自由基重组反应等。文中以不同类型的可逆反应为线索,从可逆共价键的类型、修复条件、修复效率等方面综述了近年来基于可逆共价键的自修复聚合物材料的研究进展,比较了不同可逆共价键形成聚合物的优缺点,并展望了其未来的发展方向。

XPS研究单壁碳纳米管(SWNTs)上碳与碘形成的共价键

采用简单的氯胺-T反应制备了碘化的多羟基单壁碳纳米管(SWNTols),发现碘与SWNTols的碳形成共价键.用同步辐射光电子能谱(SRXPS)和光电子能谱(XPS)测量发现,样品的碘的电子结合能与两个具有C-I共价键的参考物——苯的衍生物,完全一致,而与具有离子性质的NaI的结合能不同.这个结果对单壁碳纳米管今后的生物医学应用研究有实际意义.

抗体在自组装单分子膜上的共价键固定化及其传感性能研究

.在单晶金片电极上制备了巯基十一酸[SH(CH2)10COOH]自组装单分子膜,利用1乙基3(3二甲氨基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N羟基硫代琥珀酰亚胺(NHS),将抗体(纯化羊抗小鼠IgG)以共价键形式固定在金电极上,分别测定了裸金电极、自组装单分子膜电极、抗体膜电极的电位响应,最后根据抗原、抗体反应前后电极电位的变化,对游离抗原进行检测,电极检测下限可达0.5μg/L,检测范围为0.5～12μg/L.

聚氯乙烯表面共价键合肝素及抗凝血性的研究

采用Ar等离子体引发聚乙二醇(PEG)在聚氯乙烯(PVC)表面固定化,进一步对固定PEG后的PVC进行肝素化处理,以改善PVC材料的抗凝血性能。探讨了PEG浓度对Ar等离子体固定化反应效果的影响。通过X射线光电子能谱(XPS)、衰减全反射红外光谱(ATR FTIR)、扫描电镜(SEM)和接触角测定研究了固定PEG前后PVC的表面性能和表面形貌的变化。XPS分析证实肝素已成功地共价键合于PVC表面。采用体外凝血时间测定和血小板粘附实验对材料的抗凝血性能进行评价,结果表明,被修饰PVC材料的抗凝血性能显著提高。

共价键合铁卟啉有序多层膜电极的组装及其对H_2O_2的电催化还原

以玻碳电极为基础电极 ,先用静电自组装方法将带负电荷的四磺酸基苯基铁卟啉和带正电荷的含重氮盐基团的重氮树脂在电极表面进行层 -层组装 ,然后在紫外光的照射下 ,使铁卟啉的磺酸基与重氮树脂的重氮基引发交联反应 ,使层与层之间的离子键变成共价键 ,从而使铁卟啉在电极表面形成稳定、有序、分子水平的层 -层构筑 .用 UV-Vis和 IR光谱表征了组装过程 ,用 CV方法研究了该电极的电化学性能 .结果表明 ,该电极不但具有非常优异的稳定性 ,而且对 H2 O2 的电还原反应也表现出很好的催化活性 .

共价键合修饰壳聚糖pH传感器的研制

以共价键合的方法将壳聚糖修饰到玻碳电极上制成了pH传感器,探讨了该传感器的性能及作用机理。结果表明该传感器在pH0.7～11.0的范围内电极电势与pH符合Nernst响应,斜率为58.3mV/pH,可准确测定较高酸度溶液的pH,克服了玻璃pH传感器的“酸误差”的缺点。该传感器内阻小,易微型化,在一定的pH范围内对温度不敏感且具有较好的准确度和重现性,较快的响应速度。可用于雨水和饮料等实际样品溶液的pH的测定。