木质纤维LCC化学键在不同处理过程中的断裂机理研究进展

以木质纤维生物质替代化石资源是解决当今环境问题的重要手段。木质纤维生物质细胞壁主要由纤维素、半纤维素和木质素3种组分通过复杂的相互作用形成,其中,木质素与半纤维素之间复杂的化学键是导致木质纤维原料顽抗性的主要原因之一,同时也是木质纤维素化学中最有争议的话题之一。目前木质纤维生物质处理和主要组分分离及转化技术已经取得了一定的进步,但总体上难以在保留木质素和半纤维素结构完整的前提下完全断裂木质素⁃碳水化合物复合体(LCC)化学键连接,进而导致大规模生物质精炼生产燃料、生物基化学品和材料仍然较困难。LCC中常见化学键在中性、酸性、碱性等不同的溶剂体系中反应性能不同,因此,需要针对不同的化学键设计绿色高效的处理方法,从而实现其精准选择性断裂,进而阐明LCC化学键选择性断裂机理。笔者综述了当前国内外学者对LCC之间化学键的键合机制及其主要化学键(如LCC醚/酯键、木质素β⁃O⁃4键等)断裂机理,重点介绍了LCC在各种处理过程中的变化,并探讨了不同处理手段存在的优势与不足,为木质纤维原料全组分分离及高效利用奠定理论与技术基础。

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。

中、美、新三国高中化学教材“化学键”模块的比较研究

基于认知心理学维度,通过对中美新三国高中化学教材中“化学键”模块的比较分析,从栏目设计和图表系统两方面出发,深入研究了教材对概念的呈现顺序、栏目综合性以及图表应用的差异,旨在挖掘国内外教材的优势,为高中生提供更为精良的教材学习资源,促进其“微粒观”和“结构观”的进阶学习,培养学生的科学核心素养。

打破100年化学键规则,科学家造出“不可能”分子

化学家首次制造出一类之前被认为太不稳定而不可能存在的分子,并利用它们生成了奇特的化合物。这些分子名叫反布雷特烯烃(ABO),为合成具有挑战性的候选药物提供了一条新途径。2024年11月1日,相关研究成果发表于《科学》。澳大利亚昆士兰大学的化学家Craig Williams表示,这是一项具有里程碑意义的研究。

探“项目学习”路径,育“模型认知”素养--以“化学键”单元教学为例

模型认知是重要的化学学科核心素养,也是学生对概念理解、深化知识以及提高抽象概括与应用能力的基础。本文以“化学键”单元教学为例,分别从初建模型、理解模型、再建模型和应用模型四个方面入手,融合多活动、多任务的项目设计,逐步引导学生对现象背后的实质和规律进行揭示,为解决真实问题提供思维范式,培养学生的模型认知素养。

化学键大概念建构的教学探析

结合教学实践,深入剖析人教版高中化学教材。在化学键内容的教学中,应加入化学键的探究进程和新发展,让学生体会化学键大概念在动态的化学科学发展过程中的统摄作用;应有意识地应用化学大概念进行高中化学部分内容的教学,帮助学生形成宏微结合的化学学习思维,提升学生的化学核心素养。

化学键与平衡常数在高中化学教学中的关键作用——高中化学平衡常数问题的解题思路探讨

研究聚焦于化学平衡常数问题,通过系统梳理典型问题,归纳解题的关键步骤和常见误区,分析和总结解题策略,提高学生的解题能力。研究发现,理解化学键与反应热的关系、掌握化学平衡的动态特征、正确应用平衡常数是解决化学平衡常数问题的核心,采用概念关联和模型构建等方法可有效提升学生对化学平衡常数问题的理解和解题水平。

基于“宏微结合的图景”化学键及衍生概念教学

化学键概念由于其抽象性、综合性和微观性等特征成为学生学习的难点。本文参考《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》中对宏观辨识与微观探析核心素养的深入分析,结合化学键及衍生概念的知识特点,提出“宏微结合的图景”式教学策略并提供共价键的课堂教学实录,为化学键概念教学建立理论方案和提供实操模板,深化学生“宏观辨识与微观探析”核心素养的养成。

“教-学-评”一致性下的高中化学学历案设计研究——以“化学键”复习课为例

本文结合《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》要求,设计了“教-学-评”一致性理念指导下的化学键复习课学历案。本学历案基于教学内容和学情的分析确立学习目标,其中“教-学-评”一致性的评价任务包括课堂评价任务和终结性评价任务,学习过程设计基于晒盐情境,通过围绕目标层层设问,驱动学生充分参与教学过程,促成学生深度学习,实现有效复习。

指向“化学键”的归类考查

一、化学键类型判断的考查化学键主要类型分为2类:离子键与共价键,共价键又被分为极性键和非极性键。离子键是由阴、阳离子所形成的化学键,共价键是原子间通过共用电子对所形成的化学键;非极性键是由同种元素的原子所形成的共价键,极性键是由不同种元素的原子所形成的共价键。

化学键的创新教学设计——与氧化还原反应的奇妙衔接

在高中阶段化学教学中,“化学键”章节的教学极具挑战性,引导学生理解化学键,进而在头脑中生成化学键相关的知识体系一直是教研专家探索的重点内容之一.在现阶段注重化学学科核心素养形成的教学体系中,在新课标的指导下,高中化学必修一“化学键”的教学手段日益创新,持续发展.基于新课标新教材,开拓了一种“化学键”创新教学案例,将化学键与氧化还原反应本质的学习内容做奇妙的衔接,开创性地提出了一种有关“化学键”内容的新型教学案例.

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。

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.

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.

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 。

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。