气体介质绝缘强度的化学键组合理论

寻找能够替代SF6的新型绝缘气体介质非常具有挑战性,采用构效关系模型进行虚拟筛选是发现目标替代气体的有效手段.受计算资源限制,亟需发展准确快速计算气体绝缘强度的理论方法.本文建立了基于化学键理论的气体绝缘强度计算方法,根据分子的价键结构确定化学键类型和数目,优化各化学键的特征绝缘强度,累加获得任意气体的绝缘强度.与63种气体的实验结果相比,理论值与实验值的相关系数和均方根误差分别为0.970和0.16,能够满足高通量虚拟筛选的计算需求.揭示了气体绝缘强度与化学键的内在关联,提出了若干具有应用潜力的新型绝缘气体分子结构.

对化学键理解的两个层级:以超价分子的化学键模型为例

化学键是整个化学领域的核心概念之一,但必须清楚的是,化学键是人为抽象出来的概念,而不是物理现实。为正确描述化学键,历史上各种化学键模型或者理论被提出,其中基于经验规则的电子对成键模型和杂化轨道理论目前最广为接受。然而,经验规则毕竟有其适用范围,譬如对于超价分子的解释就存在不合理之处。我们建议在教学中以超价分子为例,对低年级学生明确指出经验规则在化学成键描述中的不足,高年级时运用分子轨道理论或现代价键理论开展成键分析的专题讨论。期望学生在掌握化学键概念的同时,对分子成键行为的见解持开放态度,培养其科学求知的精神。

基于化学键偶极的精氨酸分子力场参数的建立

探讨了一种新的诱导化学键偶极计算方法并确定了相关参数,并将其应用于计算质子化精氨酸侧链或质子化精氨酸片段与水分子形成的团簇的二体和三体相互作用能.通过与已有的AMOEBAbio18方法进行比较,发现新方法在预测团簇相对稳定性方面表现出了良好的性能,且在计算效率上具有明显优势.此外,该方法在其他随机团簇的相互作用能计算中也展现了令人满意的准确度.总的来说,本研究为分子模拟和计算化学领域提供了一种可靠的计算方法,有望在药物设计和生物化学研究中具有广泛的应用前景.

基于DINA模型高中生化学键概念群学习的认知诊断

基于DINA认知诊断模型,对高中生“化学键”概念群的学习进行认知诊断。根据诊断结果绘制出了学生“化学键”概念群学习路径图,形成了学生个体诊断报告,详细展现了学生“化学键”概念群学习的认知水平与障碍点。

基于“物质结构与性质”模块再探必修知识——以“电负性”再探“化学键”为例

在 2017 年颁布新《课标》与 2019 年发行新教材的大背景之下,“物质结构与性质”模块的学习得到一定的重视。基于“物质结构与性质”模块再探必修知识,能够打破因为教材编写所导致的模块之间的“独立性”,能够让学生学以致用,深刻体会“结构决定性质”的化学思想。利用“电负性”的相关知识对“化学键”的知识进行补充说明,使知识更有连贯性和整体性。

核心素养视域下观念建构为本的概念教学——以“化学键”教学为例

化学键的教学要实现概念向能力素养的转化,发展学生对物质构成的认知,需基于化学学科观念的建构,建立概念模型。利用化学键发展史与“太空天梯”材料的寻找两条情景线,认识化学键在物质构成、能量变化、化学反应本质中的作用,建构微粒观与元素观、化学价值观、“结构决定性质”的思想观念,打造素养统领、观念统摄、情景统一、认知发展合理进阶的课堂,达成能力与素养的培育目标。

科学家首次发现“塑料岩石”并证实两者间存在化学键

一个国际团队发现了一种新形式的塑料污染——塑料垃圾薄膜与岩石发生化学结合。这一发现使科学家越发认识到塑料已经成为地球地质的一部分。2020年,地质学家发现巴西的沉积岩中含有内嵌的塑料瓶盖、塑料耳环和其他垃圾。其他科学家也发现了“塑料球”,它们是由熔化的塑料将岩石、沙子、其他天然和人造材料黏合在一起形成的。

基于迁移学习的化学键能数据自动抽取

[目的/意义]在计算化学中,化学键能是重要的化学领域科学数据,目前化学键能数据抽取工作主要是由领域专家手动抽取,效率低下,大多数化学键能科学数据被湮没于海量文献中,无益于深入的、创新的科学数据分析。[方法/过程]为了解决该问题,本研究以ChemBE化学键能语料为实验对象,设计在较少专家支持的情况下,使用迁移学习的方法在化学论文中自动抽取与化学键能相关的科学数据。本文提出了一种端到端的BERT-CRF模型,通过构建领域高频子词的方法来解决大量未登录词的问题,并在后续深度学习模型的训练中,将构建好的领域高频子词作为领域特征输入到深度学习模型中,实现了对论文中的化学键能科学数据自动、高效地抽取。[结果/结论]实验表明,端到端的BERT-CRF模型与需要专家构建规则的基线模型相比,取得了理想的实验结果,F1值达到了88.56%。本文通过构建领域高频子词来解决大量未登录词的问题,降低了对领域专家的要求,可以较为容易地、低成本地迁移到其他领域。本文的研究结果是情报分析技术在化学领域的实践,为化学键能的智能知识检索提供了重要支撑。

基于变异理论的高中化学键概念教学研究

变异理论认为学习源于变异。文章以化学键概念教学为例探讨变异理论在化学课堂教学中的应用,引导学生在不同概念的区分、对比中掌握概念的实质,从中掌握普遍规律,发展学科思维,实现概念教学的正向迁移,提升学生的思维品质,进而培养学生的学科核心素养。

基于学科理解提高化学核心素养——以“化学键”同课异构教学为例

以素养为本的课堂教学,要求教师增进化学学科理解能力,从高中必修教材第四章第三节《化学键》同课异构教学比较来看,不同教师的化学学科理解水平和学科教学能力的高低,直接决定学生对化学键概念和离子健的成键本质理解、领会的深刻程度,影响着学生的化学思维能力.

将电负性研究新成果引入课堂,突破有机化学键性能理解难点

有机化合物含有不同的官能团,分子骨架中的碳原子可以不同的杂化态形成化学键,这使得有机化合物化学键性能呈现多样性。采用原子电负性无法解释不同官能团以及碳原子不同杂化态对化学键性能带来的差异,给化学键性能的理解带来困难。将电负性研究新成果引入教学课堂,利用碳原子不同杂化态的轨道电负性和电负性均衡原理的概念及其计算方法,计算出碳原子杂化轨道电负性和基团电负性,讨论X-C化学键能、C-C和H-C键长、H-C键酸性以及H-G中1H NMR化学位移的变化规律。用作图的方式,让学生直观地看到有机化合物中化学键性能的变化趋势,突破教学难点,收到良好效果。

花生蛋白高水分挤压组织化过程中的化学键变化

【目的】从挤压产品微观结构、化学键变化和蛋白质酰化改性等方面,探讨花生蛋白高水分挤压组织化结构的形成机理。【方法】采用扫描电子显微镜观察挤压产品的微观结构,利用物性测定仪分析挤压产品的质构特性,用化学分析方法对蛋白质中的总巯基和二硫键含量进行分析,采用琥珀酰化的方法对花生蛋白进行酰化处理。【结果】蛋白质溶解度试验结果显示,随挤压温度的升高,花生蛋白的溶解度迅速降低,在含2%SDS和2%SDS+2%2-ME缓冲液中的溶解度显著增加,最高达76.89%(140℃),说明挤压产品中以非共价键结合的蛋白质含量显著增加。随挤压温度的增加,二硫键含量在140～150℃范围内呈缓慢下降趋势,在155℃时显著降低。花生蛋白质酰化后,挤压产品的硬度、咀嚼度和组织化度等显著降低,相应的微观结构也显示出显著的变化。【结论】在花生蛋白高水分挤压组织化过程中,疏水作用和氢键起主要作用,其次是二硫键。在挤压过程中,花生蛋白分子内原有的二硫键含量降低,可能发生了部分断裂,高温会加速该反应的进行。酰化改性明显干扰了蛋白质分子间的相互作用,不利于挤压产品良好组织化结构的形成。

电炉镍铁渣在化学键合陶瓷材料中的应用研究现状与展望

对电炉镍铁渣(EFS)基地聚合化学键合陶瓷材料(EFS-GCBCs)的性能进行了综述,发现该材料由于使用碱激发剂很容易碳化而发生结构破坏;此外,关于关键组分镁含量对材料性能及水化机理影响方面的研究较少,存在材料制备机理不够透彻等缺陷。因此,基于EFS富含镁质的特性,提出利用EFS制备镍铁渣基磷酸镁化学键合陶瓷材料(EFS-PCBCs)的设想。磷酸镁化学键合陶瓷材料(PCBCs)具有材料凝结速度快、早期强度高、高耐盐冻、抗腐蚀、低收缩及良好的混凝土兼容性等优点,而EFS-PCBCs与传统PCBCs相比,显著降低了PCBCs制备成本,该方法可为EFS高效综合利用提供一种新的研究思路。

3d过渡金属碳化物相稳定性和化学键的第一性原理研究

采用第一性原理方法对具有NaCl相、CsCl相以及WC相结构的 3d过渡金属碳化物MC (M =Sc～Ni)的电子结构进行了详细研究 ,研究结果表明 ,对于同一类型相结构的MC化合物具有相似的能带结构 ,均可用刚性带模型来描述 ,并由此得到了三种相统一的态密度 (DOS)分布 .基于该DOS分布 ,通过分析费米能级附近DOS的大小并结合体系的结合能 ,对三种相的稳定性进行了探讨 .结果表明 ,CsCl相构型最不稳定 ;对于 3d电子数较少的MC化合物 (M =Sc～V) ,以NaCl相为稳定构型 ;对于M =Cr～Ni的MC化合物 ,则以WC相为稳定相 .此外 ,通过采用双子晶格模型 。

基于水合碳酸镁结晶过程的化学键分析(英文)

基于晶体学结构,将化学键理论定量地应用到水合碳酸镁Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O和MgCO3·3H2O的结晶行为研究中,以此指导和控制实际晶体的生长行为。根据所选晶面的化学键数目和强度,可以计算出该晶面的垂直生长速率,从而方便地预测出Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O和MgCO3·3H2O晶体的理想形貌。Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O晶体表现出六方片状的结晶习性,MgCO3·3H2O则具有六方柱的理想形貌。在实验中,六方片状的Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O和MgCO3·3H2O六方柱可以通过简单的液相反应获得,证明我们的理论计算与实验结果完全相符。目前研究结果表明,单晶生长可以通过热力学意义上调整组成原子或离子的成键方式获得本质上的改进,这一过程为我们从动力学角度优化实验策略提供了更广阔的空间。

杉木幼龄材与成熟材木质素的化学官能团和化学键特征研究

采用有机元素分析、红外光谱、质子核磁共振波谱对从杉木幼龄材和成熟材中提取的磨木木质素的化学官能团和化学键特征进行了研究。结果表明 :杉木幼龄材和成熟材木质素的经验式分别为C9H8 73O2 57(OCH3) 0 84 和C9H9 0 1 O2 2 4 (OCH3) 0 90 ;杉木幼龄材木质素的芳香环结构主要由愈疮木基组成 ,而在成熟材中除愈疮木基外还有紫丁香基基团存在 ;杉木成熟材的木质素中具有较多的芳香族化合物 ;杉木木质素结构中的主要键型为 β -O - 4键、β- 5键、β- β键和 β- 1键 ,且成熟材木质素中各种键型的数量均高于幼龄材。

杂多酸在活性炭表面含氧基团上的化学键合作用

In order to define the force of heteropoly acids on adsorbed activated carbon surface, IR spectra of 12-silicotungstic acid (SiW12) and 12-tungstophosphoric acid(PW12) adsorbed on activated carbon and in oxygen-containing orgainc compound solutions were studied. Based on the IR spectra and UV characteristics of the heteropolyacids in vaxious chemical conditions, the chemical bonding between heteropoly acid andoxygen-containing groups on the surface of activated carbon was suggested.

纳米二氧化硅对镍电沉积影响及在复合镀层中的化学键合状态

用线性扫描伏安法和电位阶跃法研究了n SiO2 /Ni复合电刷镀体系的电化学响应 ,探讨了纳米颗粒的影响 ;用X射线光电子谱研究了复合镀层中n SiO2 颗粒表面与基质金属间的相互作用 .结果表明纳米颗粒使金属沉积过电位显著降低 ,电流效率、金属成核率及晶体生长速度增加 ,纳米颗粒对金属镍电结晶有明显的催化效应 ;n SiO2 表面氧的不饱和化学键与表面扩散过程中吸附态金属Ni原子键合形成Ni—O键 。

化学键合法制备长效抗菌聚对苯二甲酸乙二醇酯材料及其性能

通过化学反应将抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍(PHMG)键合到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基体上,制得抗菌剂质量分数为15%的PET抗菌母料(PET-g-PHMG),PHMG与PET的键合效率达93.7%.透射电子显微镜(TEM)结果表明,化学键的键合作用提高了PHMG与PET的相容性,使得极性的PHMG以纳米尺寸均匀分布在PET-g-PHMG中.在PET基体中添加少量PET-g-PHMG,可制成不同抗菌剂含量的PET样品,抗菌母料PET-g-PHMG的添加可抑制PET基体的降解,提高抗菌PET样品的特性黏度.所得抗菌PET样品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均在99%以上,即使反复水洗,抗菌性能也无明显降低.该抗菌PET样品具有良好的可纺性,通过熔融纺丝可以制成抗菌PET纤维,其抗菌性能具有耐水洗性,抗菌动力学测试结果表明,该抗菌PET样品对革兰氏阴性和阳性细菌还具有较快速的杀灭作用.

分子轨道成键性质及原子间化学键强度的成键能判据

本文定义了成键能E_b并用作分子轨道成键性质和分子中原子间化学键强度的判据。与Mulliken重叠布居P_b不同,在成键能E_b中同时包含了原子轨道间的重叠因素和原子轨道的能量因素。对一些分子所作计算结果表明,成键能判据较Mulliken重叠布居判据所得结论与实验更相符。