計算化學(xué)軟件在有機化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用
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縱觀以往的有機化學(xué)教學(xué)而言，在分子立體結(jié)構(gòu)降解方面，很多教師僅僅依靠分子結(jié)構(gòu)進行展示，但是這種展示方式一般缺少形象直觀因素作支撐，為此對于學(xué)生而言學(xué)生依舊很難懂得分析立體結(jié)構(gòu)知識，導(dǎo)致學(xué)生無法想象出分子結(jié)構(gòu)，無法深入理解，更加無法達(dá)到學(xué)以致用的目的。可在化學(xué)教學(xué)中，有機化合物分子結(jié)構(gòu)是化學(xué)整體教學(xué)的重點，它的立體幾何構(gòu)成與化學(xué)分子反應(yīng)機理與物理、化學(xué)性質(zhì)等之間存在著極大的關(guān)聯(lián)。伴隨計算機技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)有很多軟件能夠?qū)Ψ肿咏Y(jié)構(gòu)展開模擬演示，教師也能夠利用這些軟件進行教學(xué)，從而使得學(xué)生能夠更加清楚的認(rèn)識到化學(xué)分子結(jié)構(gòu)模式，使學(xué)生能夠真正理解分子結(jié)構(gòu)，應(yīng)用這部分知識。例如ChemOffice等相關(guān)化學(xué)輔助教學(xué)軟件，都能夠利用3D技術(shù)完成分子立體結(jié)構(gòu)模擬演示操作，并且對化學(xué)分子中各種模型結(jié)構(gòu)都能夠完成模擬，例如球棍模型等，都能夠提升學(xué)生對分子結(jié)構(gòu)的理解，也能夠提升學(xué)生的想象力等。例如在對乙烷分子構(gòu)象教學(xué)過程中，教師可以應(yīng)用Gaussian03軟件進行教學(xué)，通過對該軟件的操作來完成分子構(gòu)成，將其和分子能量展開關(guān)聯(lián)。具體做法為：首先需要建立乙烷分子模型，之后優(yōu)化分子模型。其次，為了能夠有效的完成360度旋轉(zhuǎn)C-C，就需要改變H4-C3-C2-H1二面角，將Scan輸入其中，掃描所有旋轉(zhuǎn)過程中的勢能曲線。最后，對C-C旋轉(zhuǎn)曲線先開分析，同時研究分子勢能構(gòu)象變化規(guī)律，最終和勢能曲線最低點對應(yīng)的構(gòu)象便為穩(wěn)定構(gòu)象，也可以被稱之為交叉型構(gòu)象。
2計算化學(xué)軟件對分子光學(xué)模擬的分析
在有機化合物分子光譜學(xué)習(xí)中，對其特征的學(xué)習(xí)能夠使得學(xué)生更加靈活的應(yīng)用相應(yīng)的化學(xué)知識來分析物質(zhì)世界。在現(xiàn)代社會發(fā)展中，科學(xué)家們要真正的完成對分子光譜的分析與了解工作，一般需要現(xiàn)代儀器對有機物的分子結(jié)構(gòu)展開分析，但是這些儀器卻不能在實際教學(xué)課堂上應(yīng)用。但是Gaussian03軟件卻與之不同，該軟件能夠被應(yīng)用在實際混血教學(xué)課堂當(dāng)中，在課堂上完成對分子光譜的模擬和預(yù)測操作。例如在對有機分子紅外光譜與振動模式學(xué)習(xí)的過程中便可利用這款軟件，引導(dǎo)學(xué)生分析與觀察模型演示，從而使得學(xué)生更加直觀的學(xué)習(xí)其知識，并且理解與運用化學(xué)知識。另外在化學(xué)教學(xué)課堂上利用軟件ChemOffice也可以對有機化物的質(zhì)荷比與核磁共振譜圖實施預(yù)測與模擬工作。例如，可以對苯內(nèi)酮模擬測試等。除此之外，計算機軟件也可以對化學(xué)反應(yīng)機理展開演示。在相應(yīng)有機化學(xué)教學(xué)過程中，化合物的有機反應(yīng)是教學(xué)的一個重點，同時也是教學(xué)難點，由于機理反應(yīng)后所帶來的影響一般較為復(fù)雜，并且具有較多的種類，過于抽象，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)這部分知識的過程中感覺到很吃力，對知識點也是很難理解，無法深入的把我與研究。可實際上掌握這部分的知識，能夠幫助學(xué)生對日后學(xué)習(xí)合成工藝與合理選擇等有著極大的幫助，具有提升學(xué)生科研能力的作用。為此，我們可以認(rèn)為有機反應(yīng)教學(xué)能夠?qū)W(xué)生的學(xué)習(xí)帶來較大的意義，能夠推動學(xué)生的發(fā)展。實踐表明，Gaussian03軟件在這部分知識教學(xué)中能夠有效的解決其中的問題，不僅可以讓學(xué)生理解其中的知識，還能夠讓學(xué)生較為輕松的掌握與了解這一理論。例如，在學(xué)習(xí)雙分子親核反應(yīng)的過程中，具體操作可為：第一，需要建立起相應(yīng)的模型，如CH3CL+BR-等等，并且對所建模型進行優(yōu)化；第二，利用相應(yīng)程序?qū)⑾嚓P(guān)反應(yīng)形態(tài)表現(xiàn)出來，并且對其包含的關(guān)鍵詞展開深入的計算與設(shè)計；第三，通過相應(yīng)的計算，將分子結(jié)構(gòu)與能量在化學(xué)反應(yīng)過程中將其變化規(guī)律展現(xiàn)出來，并且通過軟件對該反應(yīng)的演示，學(xué)生更容易觀察親核試劑以及離去基團等之間的演變過程，從而使得學(xué)生更輕松的理解該部分的知識，在仔細(xì)觀察之下，學(xué)生對反應(yīng)過程中呈現(xiàn)的狀態(tài)有所了解，這有利于學(xué)生在實際應(yīng)用該部分知識的時候靈活思考與使用，最終實現(xiàn)大學(xué)有機化學(xué)教學(xué)效率提升的目的。
3總結(jié)
本文主要針對計算化學(xué)軟件在大學(xué)有機化學(xué)教學(xué)中的實際應(yīng)用進行分析，通過對計算機化學(xué)軟件在分析立體模型顯示方面的分析以及計算化學(xué)軟件對分子光學(xué)模擬的分析等，明確在大學(xué)有機化學(xué)教學(xué)中，計算機軟件占據(jù)著極為重要的位置。它的應(yīng)用不僅有利于協(xié)助教師的化學(xué)教學(xué)任務(wù)的完成，還有利于學(xué)生理解其化學(xué)知識，通過計算機軟件模擬演示的觀察，對化學(xué)分子知識進行深入理解，從而提升化學(xué)課堂教學(xué)效率，更加提升學(xué)生的知識運用能力等。
作者：孫林 王素玲 單位：宣化科技職業(yè)學(xué)院
