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通過對多屆學生在學習有機化學過程中遇到的問題進行摸索,不斷總結出行之有效的教學模式.(1)苯酚的溶解性實驗教學實例苯酚,具有和乙醇相同的官能團———羥基.烴基的位置不同對有機物性質產生的影響也有所不同,引人微型實驗探究苯酚在不同溶劑中溶解性大小,讓學生根據看到的實驗現象獲得苯酚的溶解性.學生通過試管、多用滴管進行微型實驗,得出了三種不同的結果:常溫下苯酚能溶解于水中;常溫下苯酚水溶性差;部分不溶解在水中的苯酚呈現的不是最初取用的固狀,而是類似油狀的非固態物質.這三種結果中只有第三種情況和教師課前預想的一樣,另外兩種結果的出現,學生則要找出原因,引導出現錯誤的學生進行實驗方案的分析,找出自己實驗方案設計的錯誤,經過相互交流,學生很快就能組內合作找到問題出現的原因,不外乎這幾種,如取用的苯酚的多少,水的多少.微型實驗的引入,將靜態的文字變為動態的實驗現象,讓學生由此而想出很多疑惑,從而激發了學生的思維能力,使學生的學習積極性調動起來,學生通過自作微型實驗,學生產生較為強烈的認知沖突,角色意識也就發生了一些轉變.在解決矛盾的動機心理趨使下,學生迅速調整了自己的認知結構(已掌握的元素化合物知識體系),積極同化新刺激,將其在已有認知結構中整合、“順應”,能夠在教學的目標下順利完成新的學習內容的學習.(2)化學理論知識部分也可以運用微型實驗化學理論知識部分包括高一的氧化還原反應及離子反應,物質結構與元素周期律部分;高二的化學平衡理論部分;高三的晶體結構理論部分.雖然是基礎理論的學習,仍舊可以利用微型實驗與課堂教學整合的方式取得較好學習效果.
二、微型化學實驗與課堂教學整合的實踐研究結論
1.教師、學生對化學實驗態度的改變
調查顯示,大部分教師認為學生分組實驗效果好,不再是讓學生走進實驗室,機械地驗證實驗,學生表現出來的學習熱情、實驗操作的規范、實驗結果的準確性都大有提高.
2.學生學習動機和學習方式的改變
關鍵字:超分子化學;發展;理論基礎;超分子體系的功能
1 前言
經典理論認為:分了是保持物質性質的最小單位,然而分子一經形成,就處于分子間力的相互作用之中,這種力場不僅制約著分子的空間結構,也影響物質性質。近年來,逐漸發現一些傳統分子理論難以解釋的現象,如DNA合成等形成的有序組合、綠色植物的光合作用、酶的催化作用等,均有特異的物質識別、輸送及能量傳遞和轉換功能。隨著冠醚化學的發展,分子間作用力協同作用的重要性逐漸為人們所認識,超分子化學應運而生。在超分子體系中,分子與分子間力的關系就如同在分子中原子和共價鍵的關系一樣。150多年來,有機化學家的興趣主要集中于有機分子的共價鍵方面,現在這一興趣中心已開始向非共價鍵作用方向轉移。
2 超分子化學的發展
1967年C. J. Pederson發表了關于冠醚的合成和選擇性絡合堿金屬的報告,揭示了分子和分子聚集體的形態對化學反應的選擇性起著重要的作用;D.J. Cram基于在大環配體與金屬或有機分了的絡合化學方面的研究,提出了以配體(受體)為主體,以絡合物(底物)為客體的主客體化學;J. M . Lehn模擬蛋白質螺旋結構的白組裝體的研究內容,在一定程度上超越了大環與主客體化學而進入了所謂“分子工程”領域,并進一步提出了超分子化學即“超越分子的化學”的概念。未來超分子體系化合物的特征應為:信息性和程序性的統一;流動性和可逆性的統一;組合性和結構的多樣性的統一。超分子化學便成為一門研究集信息化、組織性、適應性和復合性于一體的物質的學科。
3 超分子化學的理論基礎
超分子化合物是由主體分子和一個或多個客體分子之間通過非價鍵作用而形成的復雜而有組織的化學體系。主體通常是富電子的分子,可以作為電子給體(D),如堿、陰離子、親核體等。而客體是缺電了的分子,可作為電子受體(A),如酸、陽離子、親電體等。超分子化學和配位化學同屬于授受體化學,超分子體系中主體和客體之問不是經典的配位鍵,而是分子間的弱相互作用,大約為共價鍵的5%-10%。因此可以認為,超分子化學是配位化學概念的擴展。超分子體系的微觀單元是由若干乃至許許多多個不同化合物的分子或離子或其它可單獨存在的具有一定化學性質的微粒聚集而成。聚集數可以確定或不確定,這與分子中原子個數嚴格確定具有本質區別。超分子的形成不必輸入高的能量,不必破壞原來分子的結構及價健,主客體間沒有強的化學鍵,這就要求主客體之問要有高度的匹配性和適應性,不僅要求分子在空間兒何構型和電荷,甚至親疏水性的互相適應,還要求在對稱性和能量上的匹配。
4 超分子體系的功能
冠醚、環糊精和杯芳烴等大環化合物都具有穴狀結構,能通過非共價鍵與離了以及中性分子形成超分子,在化學物質的分離提純,功能材料的研制及超分子催化方面已表現出了廣闊的應用前景,引起了越來越多的化學家對它的重視和研究。
4.1 超分子體系的識別功能
分子與位點識別是超分子體系的基礎,識別是指給定受體與作用物選擇性結合并產生某些特定功能的過程。發生在分子間的識別過程為分子識別,發生在實體局部間的識別過程謂之位點識別,識別過程需要作用物與受體間空間匹配、力場互補,實質上是超分子信息的處理過程。分子識別是類似“鎖和鑰匙”的分子間專一性結合,可以理解為底物與給定受體間選擇性鍵合,是形成超分子結構的基礎。超分子作用對于某些化學反應過程如催化等具有重要的意義,特別是在生物體系中,相當多的生物化學過程離不開這種作用,如底物與蛋白質的作用,酶催化過程,遺傳密碼的復制、翻譯、轉錄等以及抗體與抗原的作用等。因此,分子識別是白然界生物進行信息存貯、復制和傳遞的基礎,以分子識別為基礎,研究構筑具有特定生物學功能的超分子體系,對揭示生命現象和過程具有重要意義,并可能給化學研究帶來新的突破。
4.2 超分子體系的催化功能
超分子催化即可由反應的陽離子受體分子實現,也可由反應陰離子受體來實現,還可通過作用物與輔助因子的結合產生共催化,實現合成反應。超分子體系對光化學反應的催化作用、酶催化和模擬酶催化均是利用了超分子體系的分子識別作用達到了高選擇性、溫和條件下的催化目的。通常意義上的催化(熱)反應中,無論是多相催化還是均相催化,超分子現象都常常出現。在多相催化中,形形的界面現象必須存在。固體催化劑表面上各類吸附位、活性中心與反應物、中間物和產物間不可避免地存在著各種各樣的弱的、具有一定選擇性的相互作用,從而有可能形成多組分超分子系統。均相催化反應中,催化劑與介質、反應物、中問物和產物問也會存在弱的選擇性相互作用力。這是有選擇地活化、改組化學鍵的前提。基于生物體抵御外來抗原,形成與之識別的抗體的性質,產生了抗體催化研究。抗體催化具有酶催化的一些特性,專一性選擇識別反應物、過渡態和反應,實現反應的低活化能、高選擇性,實現一些普通催化化學難以實現的反應。其中關鍵是選擇合成合適的半抗原,以便誘導篩選出特定要求的催化抗體。目前抗體催化已應用于酞基轉移、β-消去、C-C鍵形成及斷裂、水解、過氧化及氧化還原等反應中。
4.3 超分子體系信息傳遞功能
超分子體系受外界的刺激產生性能和結構的變化,繼而將刺激信號轉變成分了信息并在體系中傳輸。這種傳輸的本質是電子轉移、能量轉移、物質傳輸、化學轉換。超分子體系的多樣性也決定了載流子的多樣性,以及超分子體系的元激發過程中的各種結構載流子。超分子體系的不均一性決定了信息傳導過程的多通道與多種方式,包括跨膜傳導道的傳輸、特征振蕩與特征頻率等。特別是納米尺寸的量了限域效應、神經傳導、離了通道與離了泵介電限域效應,體現了特殊介面效應下信息傳導的新規律。信息傳輸與能量補償相互匹配,保證信息傳輸穩定與有序的進行。嚴格來說有三個特點是最主要的:一是快速響應;二是非線性;三是放大作用。
5 結語
超分子化學是化學的一個嶄新的分支學科,又與物理學、信息學、材料科學和生命科學等緊密相關,對超分子體系的深入研究,實際上已超出了化學范疇,形成了超分子科學。可以預見,作為超分子化學起源的主客體化學將與有機合成化學、配位化學和生物化學互相促進,為生命科學、材料科學、能源科學、環境科學等共同發展作出巨大貢獻。
參考文獻
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作者簡介
張景慧(1990-),女,漢族,陜西省漢中市,本科在讀,包裝工程專業。
關鍵詞:戴維 笑氣 堿金屬 氯氣 安全燈 法拉第 化學史
漢弗萊·戴維(Humphry Davy,1778-1829),英國化學家,與道爾頓(John Dalton,1766-1844)同時代。在化學史中,戴維最為人們印象深刻的是關于氯氣的研究,但實際上在電化學、堿金屬等許多領域,戴維也一樣展現出其卓越的才華與非凡的智慧。另外,戴維以其自身的努力和成就,促進了科學的發展與傳播,擴大了化學的影響力,為提高科學的社會地位做出了許多貢獻。
1.從不羈少年到科學家
1778年12月17日,戴維出生在英格蘭彭贊斯城(Penzance)一個普通家庭,父親是木雕師。兒時的戴維不喜歡學校條條框框的束縛,淘氣貪玩,愛好釣魚并擅長作詩。自由快樂的童年生活,使戴維形成了熱情、積極、獨立、不盲從、善于創造的個性,這在其以后從事的各種研究中都有所體現。戴維16歲時,其父去世,為了生活,身為長子的戴維被送到一家藥店當學徒。這段經歷可以看做戴維人生的轉折點,從此,他一改往日散漫貪玩的習性,發奮讀書,每天制定詳細的學習計劃,并自學拉瓦錫((Antoine Laurent Lavoisier,1743-1794)和尼科爾森(W.Nicholson,1753-1815)等人的著作,擴大自己的知識面,還利用藥房的簡單儀器做一些化學實驗。在這一時期他結識了學識淵博的格列高里·瓦特(Gregory Watt)(蒸汽機的發明者詹姆斯·瓦特(James Watt,1736-1819)的兒子),格列高里·瓦特非常欣賞這位聰明好學的年輕人,他細心地給戴維答難解疑。就這樣,通過自身的努力以及一些前輩的熱心指點,戴維的知識有了很大進步,對化學的興趣也越來越濃厚了。
1798年,戴維赴布里斯托爾市(Bristol)郊克里夫頓的一家氣體研究所當助手,在這里他有更好的學習和實驗的機會。次年戴維制備出了笑氣(即一氧化二氮),剛開始發現笑氣具有刺激作用,后來又發現其具有麻醉作用,并將對笑氣的研究記錄在《關于吸入氧化亞氮有關的化學及科學研究》一文中。在氣體研究所期間,為了弄清楚各種氣體對人體的生理作用,戴維常常在自己身上驗證自己的猜想。雖然這種研究方法有些危險,但戴維這種敢于探索、嚴肅認真的研究精神,無疑也是值得欽佩的。笑氣的制備,使戴維的才華和成就迅速得到廣泛傳播,1801年,戴維被倫敦的皇家研究院聘請擔任助理講師,翌年提升為教授。在那里,戴維開始了他璀璨的研究之路。
2.鍥而不舍的化學研究之路
2.1追根朔源——電化學假說
1799年意大利物理學家伏特(Alessandro Volta,1745-1827)發明了伏特電堆(電池),許多化學家也因勢利導紛紛用電做起實驗。1800年,英國科學家尼科爾森和卡萊爾(Anlhony Carlisle,1768-1840)成功地電解了水。思想敏銳的戴維開始把研究方向轉向電化學,在總結前人經驗的基礎上,他還認真分析先前研究在實踐和理論方面是否還有不足之處。在這期間,他發表了許多頗有新意的見解。
1806年,戴維在皇家研究院的講演會上宣讀了《有關電的若干化學作用》的報告,這篇報告在學術界引起了很大的震動。在報告中,戴維指出物質粒子的電作用才是化學結合的本質,這一觀點后來成為電化學理論與立足于電作用的物質觀的先驅。將電池兩極插入到鹽類溶液中,當通人的電力強于化合時的電引力時,就會發生電解現象。他還指出可以通過測量電動勢來決定親和勢,這一說法后來被證實。
對于物質帶電產生的原因,戴維支持伏特的接觸說,即“不同的物質只要相互接觸就產生帶電現象”。將電池的金屬兩極用導線連接時,就能產生電流,但是他也是第一個認識到“接觸理論”不足的化學家。戴維指出接觸是產生電的前提條件,但持續電流的供應則是由于溶液中發生了化學變化,并通過與兩金屬極相連的導線來維持電動力。而同時代的化學家武拉斯頓(William Hyde Wellaston,1766-1828)提出了電化學說。他說:“由于化學變化才使物質之間發生帶電現象”。接觸說與化學說之間的爭論延續了好多年。從現在的實驗驗證看來,接觸說被認為是較為準確的解說。
在戴維的二元論接觸學說的基礎上,瑞典化學家貝采里烏斯(J.J.Berzelius,1779-1848),提出了電化二元論,2者有很多相同的地方,但貝采里烏斯的學說更加完善系統并對戴維的一些說法進行了改進和補充。
除了以上研究,戴維還就許多科學家在做電解水時電極的周圍會出現酸和堿以及電解時得不到按理論比例產生的氫氣和氧氣這一現象,進行研究。他還提出將電解作為一種化學分析方法,并討論了電解時溶液中物質的傳輸問題。
2.2不屈不饒——堿金屬的發現
法國化學家拉瓦錫在其1789年出版的《化學概要》中,預言了苛性堿類在將來一定會被分解,他認為石灰土、白鎂礦(氧化鎂)、重土、礬土(氧化鋁)、硅土(氧化硅)等土類,非常可能是金屬氧化物。限于當時的條件,沒有找到合適的方式來分解這些物質,這些推斷一時無法得到證實,但卻給戴維留下了深刻印象,在1806年的論文中他提出隨著科學的發展,將來有望利用新的分解方法發現物質的真正元素。后來,戴維受到電解水研究的啟發,決定采用電解法從鹽溶液、固體化合物中提取金屬單質。剛開始時,戴維選擇將鉀堿的飽和溶液進行電解,結果在兩極上分別得到O2和H2,水被電解,而堿卻沒有變化。1807年10月6日,仔細分析原因后,戴維決定在無水的條件下進行電解,但干燥的鉀堿卻不導電,需在空氣中曝露幾分鐘,吸收少量水和二氧化碳,使其表面具有導電能力,再放在白金盤上,將鉀堿的上表面與電池組正極相連,白金盤與負極相連。通電后,可以看到鉀堿開始融化且其上表面劇烈地產生氣泡,并附有金屬光澤的小珠出現,下面的白金盤與負極相連的地方沒有氣體產生。生成的小珠一經與空氣接觸,有的會立即燃燒并伴有爆鳴聲和明亮的火焰。燃燒后,物質慢慢失去金屬光澤,表面覆蓋著白色薄膜。重復驗證后,戴維確信自己發現了一種新的物質,高興的戴維像孩子似的在房間里跳起舞來,并在筆記中寫到:“重要的實驗,證明鉀堿的分解”。由于這種物質是從鉀堿中提取的,戴維將其命名為鉀(K)。之后,他又用同樣的方法電解蘇打(Na2CO3),得到另一種新的金屬單質——鈉單質。1807年11月19日,戴維發表了堿金屬的報告,這次報告在科學界又引起了極大的反響。
但是用同樣的方法對石灰、苦土(氧化鎂)等電解卻沒成功,后來受到貝采里烏斯和蓬丁(M.M.Pontin,1781-1858)的啟示,發現如果將這些物質與氧化汞按一定比例混合后再進行電解,就能分離出金屬單質。利用這種方法,他制取了鈣、鎂、鍶、鋇。另外,他還制備了氨的汞齊,將其命名為銨。這些研究的成果發表在1808年其宣讀的論文《土質分解的電化研究:由堿性土質制取的金屬及從氨制得汞齊的觀察》。利用堿金屬置換法,戴維制取了非金屬元素硼(B)。這些元素的發現,不僅為戴維贏得了更多的榮耀,更重要的是在科學界掀起了發現新元素的,極大地推動了無機化學的發展。
2.3大膽質疑——氯氣及鹵族元素的研究
氯氣最早是由瑞典化學家舍勒(C.W.Scheele,1742-1786)于1774年利用海酸(鹽酸)與二氧化錳作用制得的,但由于受燃素說的約束,他把這種氣體看做海酸減燃素(氫為燃素)。拉瓦錫則根據自己的“酸的氧元素假說”,認為所有的酸都含有氧元素,將氯氣命名為氧化鹽酸。法國化學家貝托雷(C.L.Berthollet,1748-1822)于1785年發現溶有氯氣的水溶液曝露在空氣中能分解成鹽酸和氧氣,他由此判斷氯氣是由鹽酸和氧結合的不穩定化合物。貝托雷的實驗似乎有力地論證了拉瓦錫的觀點,但實際上他只看到問題的表面,忽視了氯氣與水反應這一可能性。1809-1811年間,蓋·呂薩克(Gay-Lussac,1778-1850)和泰納(L.J.Thenard,1777-1857)用分解法研究鹽酸的組成,通過實驗,他們發現鹽酸能分解成氯氣和氫氣,而不是像貝托雷所說的氯氣會分解成鹽酸和氧氣。另外,他們又成功地用氫氣和氯氣合成鹽酸。雖然他們的實驗對鹽酸的組成做了正確的鑒定,也沒有實驗現象表明氯氣會分解生成氧氣,但他們仍認為氯氣是某種含有氧的化合物更合理一些,這看似是一種自我矛盾,究其根源,可以看出拉瓦錫的“氧是成酸元素”的論點已深深地印在廣大化學家的腦子里。
這時,迫切地需要一位敢于沖破束縛,大膽質疑、批判的科學家來向人們揭示掩蓋氯氣的神秘面紗,歷史性的機遇留給了戴維。
為了驗證氯氣中是否含有氧,戴維重復了蓋·呂薩克的實驗,證明了其關于鹽酸組成探究的正確性。后來又分別用氯氣與錫反應再與氨作用看是否能分離出氧化錫;但生成的暗白色固體加熱后卻完全揮發了,并有刺鼻的濃煙產生而不是生成氧化錫。用同樣的方法,使氯氣與磷作用也沒能找到氯氣含有氧的證明。最后,經過多次實驗的反復驗證以及依據拉瓦錫對單質的定義“通過當前實驗用任何手段都不能分解的物質”,戴維大膽地斷定氯氣其實是一種單質,而不是含有氧的化合物,并根據其顏色將其命名為Chlorine(中譯名氯氣)。自1774年舍勒發現氯氣,到1810年戴維確認氯氣是一種單質,其間經歷了36年。由此可見,人們對事物的認識是在不斷批判中完善的。毫無疑問,尊重事實,不迷信權威讓戴維打開了真理大門,而舍勒、蓋·呂薩克等人由于受到“燃素說”和“酸的氧元素說”的束縛,與真理只差一步之遙,但他們在氯氣的發現和研究中所起的作用、所付出的努力也是不容忽視的,因為任何科學研究都離不開前人的探索和經驗的積累,正如牛頓所說:“如果說我看得遠,那是因為我站在巨人們的肩上。”
1813~1814年間,戴維開始研究碘和氟,發現它們是與氯類似的元素,但他始終無法分離出氟單質。直到1886年,才由法國化學家莫瓦桑(Henri Moissan,1852-1907)制備出來。氟、氯、碘這些鹵族元素的研究以及明確了鹽酸、碘化氫等是一類不含氧的酸性物質,使人們對酸的認識發生了改變,拉瓦錫的“酸的氧元素說”面臨著重大挑戰。1814年,蓋·呂薩克提出了酸分為有氧酸和氫酸的二元論。同年,戴維提出了酸的含氫說,即“所有起酸作用的部分都可能是氫”的推論,他指出在酸中氧不是必需的,無氧酸中不含氧;但是酸中都含有氫,氫在酸中起重要作用。
2.4無私奉獻——火焰的研究和安全礦燈的發明
18世紀,英國的煤炭工業蓬勃發展起來,但煤氣遇火爆炸的事故層出不窮,許多礦工因此被奪取生命,降低事故的最好辦法就是盡快發明適合煤礦使用的安全燈。1815年4月戴維應“煤礦災害事故預防協會”的委托,開始與助手法拉第(Michael Faraday,1791-1867)著手研制安全燈。戴維首先分析傳統礦燈的弊端,并實驗了各種礦井氣體的爆炸情況,發現找到解決問題的關鍵是找出合適的材料做燈罩。經過反復實驗,戴維決定采用銅網做燈罩,原來銅網可以迅速吸收燈火產生的熱量,這樣既不會使火焰冒出來,又能降低火焰的溫度,使其達不到可燃氣體的著火點。另外為了防風和提高亮度,最終在燈的底端裝上玻璃罩,而在火焰上部的高溫部位裝上銅網。安全燈的問世,不僅促進英國煤礦工業的發展,也在一定程度上推進英國資本主義的步伐。在安全燈研究成功之后,戴維沒有為了自身的利益去申請專利,而是覺得這是盡自己的力量去為自己的同胞做了一件實事。在逝世后,又叮囑后人將先前煤礦主們贈送的銀皿改造成貨幣,設立戴維學術獎,用以表彰那些在化學上作出突出貢獻的人們。第一次獲得戴維學術獎的是發明光譜分析的本生(R.W.Bunsen,1811-1899)和基爾霍夫(G.R.Kirchhoff,1824-1887)2人。
從安全燈的研制過程,我們可以看到戴維首先是分析找出問題的本質原因,再根據相關原理,采用科學方法去解決問題。安全燈的研制經歷了多次修改和檢驗,最終成功,正如戴維所說過他的那些最重要的發現是受到失敗的啟示而做出的。在任職于皇家研究院期間,戴維還參與其他應用科學方面的研究。例如:土壤分析(1813)、鉑黑的催化(1821)、船體銅板的防腐蝕方法(1824)等,實現了其利用科學服務人類的愿望。
除了安全燈的的發明,戴維還對火焰進行了深入地研究,發現了電弧,研制出了弧光燈,開啟了人類進入電照明的時代。
3.盡職盡責的伯樂——發現法拉第
法拉第是世界聞名的物理學家與化學家,關于法拉第與戴維的相識過程,有個感人的插曲:1813年3月,因病在家休養的戴維收到一本300多頁的厚書并附有一封信。疑惑的戴維看完信后才知道這是一位叫法拉第的青年的自我推薦信,而那本精美的書則是法拉第手寫記錄的關于自己的演講稿,從那漂亮的字體和精細的插圖,戴維看到了一位熱愛科學的貧窮青年的執著追求精神。遙想自己當年的奮斗艱辛,戴維親自回信,并決定盡自己最大的力量去幫助法拉第。之后,戴維將法拉第安排在皇家學院實驗室做助手,并帶其游學歐洲,結識著名科學家,擴展其視野。在戴維的悉心指導下,法拉第的知識與技能都得到很大提高,為以后的科學研究打下了良好基礎。有一種偉大的發現,是對別人的發現;有一種高尚的成功,是幫別人成功。也正因為如此,法拉第一生中都對戴維充滿尊敬與感激。
化學在高中階段的教學中是與實踐聯系最為緊密的學科之一,在高中化學教學內容中,絕大多數都是揭示生活自然現象的化學原理,對于好奇心較強的高中生來說,這些知識可以有效的滿足他們對自然現象的好奇。隨著新的一輪課程改革深入推進,新教法的研究工作需要有科學合理的教學理論作為支撐,定量化的教學理念是近年來新進提出的教學思想,對于高中化學的教學有著十分重要的指導意義和作用。
二、相關概念
所謂定量化教學思想,就是將高中化學中那些抽象的知識點進一步實現數據化,進行一種定量的分析,這樣可以將知識講解的更加清楚透徹。換句話說,定量化的教學理念就是培養高中生運用數學的思想來應對化學學習中的各種問題。高中化學是理科的重要組成部分,而數學思想是理科學生所必須具備的一種理念,例如,高中化學中存在大量的實驗,這些實驗中就含有很多數據分析,這些實驗數據也是現代化學的基礎。再如,一系列的化學問題可以使用化學方程式進行解釋,這種反應式中存在著各種化學物質進行反應的量的一種變化,這就是一種定量分析思想在高中化學學習中的典型應用。同時,這種定量化的分析可以使得高中生更加嚴謹的學習態度,對待問題的科學、客觀的學習思想,為今后他們進入高等教育階段進行具體的某一理工科學習打下堅實的基礎。
三、定量化思想在高中化學教學中的作用和意義
這種定量化的教學思想,可以有效提升現代高中生的整體素養,是符合素質教育的整體要求,也是提升高中生治學嚴謹性的有效措施和手段。從科技的發展來看,任何一項科學技術的進步都需要有嚴謹的工作態度,只有這些的思想才能進一步研究出解決當前問題的措施和方法。只是停留在感性認識,沒有定量化的研究,任何一項技術都不會有突破性的發展,最為簡單的就是火藥的發現,當時的古人沒有通過大量的實驗得出硫磺、硝石、木炭三種的配比,火藥是不可能被發現出來的。因此,現代科學研究的嚴謹性使得我們在進行高中的物理化的教學過程中,不斷培養學生嚴謹治學的態度和思想,而這種定量化的分析應用到高中化學之中也就是這種教學理念的具體表現。同時,定量化的教學理念也是抵御學術腐敗的有效措施,讓學生從小培養這種嚴謹的治學理念,當他們走向工作崗位之后,需要實現更加嚴謹的工作作風,只有數據才能說明問題,沒有數據的支撐妄下的結論都是靠不住,只是一種空想,如果將這種空想直接變成一種結論,這一過程也就出現了學術造假,定量化的思想可以從小培養學生嚴謹的工作思想,沒有數據支持的理論只能是一種空想,而不能成為學者手中的結論。
四、具體教改措施
(一)改進高中化學實驗儀器和設備
實驗是實現化學教學定量化研究的基礎和前提。實驗設備是否符合化學教材的要求是實驗設備和儀器是否完善的依據。人教版新版教材對于化學實驗的要求不斷提高,需要學生親手開展的實驗就有很多,例如食鹽的提純實驗等,這些實驗是培養學生定量化學習的基礎和支撐,只有從實踐中得出的結論才是現代化學數據化、定量化研究的前提。而現實情況就是現在很多高中一般性的化學實驗設備都已經具備,例如:試管、燒杯、天平等都在不斷完善之中,只是在一些特殊的實驗中還缺乏相關的實驗儀器和設備。這些的設備主要集中在教師的演示實驗之中,例如分子結構的測定需要有光譜儀等設備,這些都是一些學校可能暫時沒有的,學校需要積極加以解決,完善實驗設備短缺的現狀。
(二)教師的教學理念需要及時更新,適應定量化教學的需要
教師是教育的主要引導者,化學老師在課堂上的一言一行都可能直接影響學生的定量化學習思想的培養,在教學過程中,不斷培養教師的教學的定量化思想,將他們的教學理念不斷轉變,實現更加嚴謹的教學態度,一步一步的推導,最終得到相關的結論和概念,更加具有說服力,學生不僅從中學習的治學嚴謹性,同時也對相關的結論有了一個更加深度的理解。
(三)現代的教學手段應用,化學定量化教學的趣味性增強
現在數字化、網絡化技術的提升改造,對高中化學定量化教學具有一定的積極作用。這些技術實現了教學手段的更新,例如多媒體課件,微課程,電子書包等等,這些教學手段可以使得高中化學定量化教學更加形象、具體、生動。由于高中生在這個年齡階段比較喜歡這些網絡、電子產品,在化學的教學過程中,可以有效引入這些網絡化的教學手段,不斷激發學生在化學教學過程中的學習興趣,使得枯燥無味的化學元素表,反應式等變得更加具有趣味性,學生在課堂上的主動參與教學意識不斷提高。
五、結語
高中化學具有抽象化、復雜化的特征,在教學過程中,需要注重實驗設備的提升和完善,教學方法和手段的改進升級,實現教學過程的對學生引導作用,突出學生的主體地位,教師的輔助作用,真正實現新課改條件下,高中化學教學質量的穩步提升。
作者:耿志娟 單位:河北省保定市唐縣第一中學
參考文獻:
一.納米復相陶瓷的制備方法
制備納米復相陶瓷的目標是使陶瓷基體結構中均勻分散納米級顆粒,并使這些顆粒進入基體內部形成“內晶”結構。常見制備納米復相陶瓷的方法有:
1.1 機械混合分散一成形一燒結法
將納米粉末摻入到基體粉末中進行混合、球磨、成形、燒結得到納米復相陶瓷。該方法的優點是制備工藝簡單,不足之處是球磨本身不能完全破壞納米顆粒間的團聚,不能做到2相組成的均勻分散。若在機械混合的基礎上使用大功率超聲波以破壞團聚,并調整體系的ph值或使用適量分散劑,可使最終的分散性有一定的改善。另外,由于球磨介質的磨損,會帶入一些雜質給納米復相陶瓷的性能帶來不利影響,如將a1o、tic、cr2o 按一定比例在酒精介質中球磨72 h,在真空中干燥,采用石墨模具在1 750℃ 、25 mpa壓力下n 氣氛熱壓燒結20 min,得到a1o 一tic復相陶瓷;由氬氣保護,利用該方法可制得aio 與合金的復相陶瓷。
1.2 復合粉末一成形一燒結法
復合粉末的制備是利用化學、物理過程直接制取基質與彌散相在一起完成的。該復合粉末均勻分布,對其進行成形后采取不同的方法進行燒結,可獲得納米復相陶瓷。制備納米復合粉末的方法有:化學氣相沉積法、碳熱還原氧化法以及溶膠一凝膠法等。
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目錄
一.納米復相陶瓷的制備方法
二.納米復相陶瓷研究的實例
三.納米復相陶瓷的性能
參考資料
參考文獻
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簡單介紹
摘
要:20世紀80年代中期發展起來的納米復相陶瓷,對陶瓷材料的性能產生重大的影響,為材料的利用開拓了一個新的領域,已成為材料科學研究的熱點之一。