无机化学反应机理篇1
1.学时及教学内容差异大。由于近年教学学时的大量缩减，目前不同学校针对不同专业开设的无机化学课程学时差异明显，大部分学校针对化学、应用化学等专业开设的无机化学在100学时左右，也有部分约70学时；对化工及制药专业学时一般50～80学时；对于非化学化工专业，学时普遍较短，多为32～60学时。对于100学时的专业，一般具有较充足的时间对理论知识、物质结构、元素化学均进行较深入的讲解，学生可以掌握全面的无机化学知识；对70学时左右的专业，一般大约45学时用于理论及物质结构讲解，元素部分约25学时，元素部分教学内容不能完全覆盖；对于50学时以下的专业，许多专业只讲解理论知识和物质结构，元素部分基本不涉及。从目前现状看，对于短学时的无机化学课程，往往以牺牲元素化学教学为代价，把在分析、物化等课程中还会涉及的理论内容讲得较深入，这导致许多学生缺乏元素化学知识、化学知识整体结构不完整、学习内容不健全。
2.教材种类多，内容编排结构多样。目前出版的无机化学教材种类繁多，每年都不断有新出或修订版无机化学教材出版。为了无机化学书有更广的应用范围，大部分教材都完全包含了传统无机化学的基本化学反应原理、物质结构及元素化学三大模块，针对短学时的无机化学教材目前相对较为缺乏。无机化学教材内容编排不同教材差异较大，有的按化学原理、物质结构及元素化学排版，有的按物质结构、化学反应原理、元素化学介绍，教材中各模块间基本相互独立、衔接较少。在有限的教学时间里，要达到良好教学效果，教学内容的合理取舍与组织对教师无疑是一个挑战。
3.与其他课程存在交叉与衔接。无机化学是大学化学第一课，其教学内容与后续分析化学、物理化学、有机化学及诸多专业课都有内容的交叉与衔接。无机化学的酸碱平衡、配位解离平衡、沉淀溶解平衡和氧化还原反应是分析化学的理论基础。无机化学基本化学原理与物理化学中的动力学热力学存在明显的递进。原子结构、分子结构理论对解释有机化学结构依然实用。应用化学、材料等专业的多门课程都涉及无机化学知识，有的甚至就是元素化学的内容，如无机材料的制备等课程。良好的无机化学基础是后续化学及专业课程学习的重要基础，也是提高学生大学学习兴趣和自信心的有力保障。
4.学生个体差异显著。我们知道，按照中国现行高考制度，许多化学及相关专业的学生所就读的专业并非其自愿选择，而是通过调剂录取，对化学的学习兴趣各有不同。按照中学化学“必修2+选修6”模块式教学，不同省份及不同学校对中学化学教学的深度及广度不同，导致不同学生的化学基础存在一定差异。而且，随着高等教育大扩招，高考录取率达70%，学生个体生理差异也较大。由于学生学习兴趣、主观能动性、中学化学知识基础等多种原因，在无机化学教学中，能明显感受到一个班的学生在学习自觉性、领悟力等方面分为几个不同层次。要保证绝大部分同学都能达到教学要求，学生个体差异也是大学教学必须充分考虑的因素，教学内容和教学方法的设置上应尽可能做到因材施教。
二、无机化学教学内容的衔接
鉴于无机化学在教学时间、课程内容、教学对象等方面的特点，在教学过程中有效组织编排教学内容，注重中学教育与大学教育的良好衔接，引导学生顺利过渡到大学学习，融会贯通前后知识，对达到理想教学效果可起到重要促进作用。
1.与中学化学教学的衔接。目前高中化学三个版本教材均采用模块式教学，将化学教学内容分为两个必修模块（《化学1》和《化学2》）和六个选修模块（《物质结构与性质》、《化学反应原理》和《有机化学基础》、《化学与生活》、《化学与技术》、《实验化学》）。必修模块涉及了化学物质分类及离子反应、氧化还原反应；元素周期表、化学键；化学能与热能、电能、化学反应的速率和限度；重要的金属及其化合物；硫、氮、氧及其化合物。《物质结构与性质》模块涉及了原子结构及性质、分子结构及性质、共价键、晶体结构及性质；《化学反应原理》涉及了化学反应与能量、化学反应速率与化学平衡、水溶液中的离子平衡等内容。从中学教学内容看，无机化学中的基本化学反应原理、物质结构及元素化学都有涉及，但是其教学程度较浅，多处于对概念的了解，且不同省区学习内容可能存在很大差异，无机化学中对各部分内容均有很大程度的提升，如化学平衡中引入了标准平衡常数、焓、熵、Gibbs函数等热力学函数。在无机化学教学内容的设置上，应根据中学化学教学内容，在对全班同学进行充分调研的基础上，为学生设计构建科学的教学大纲，安排合适的教学内容，帮助学生在现有基础上循序渐进，不断深入。
2.前后章节内容的衔接。无机化学教学一般都会涉及化学反应基本原理、物质结构与元素化学三部分内容，化学反应基本原理和物质结构通常安排在元素化学之前，各教材在化学反应基本原理和物质结构间有的将物质结构先行讲解，有的则先介绍化学反应基本原理。物质结构决定其化学性质，作者认为先介绍分子结构、化学键等物质结构知识有利于学生理解化学反应原理部分的知识（如热学函数、键能、碰撞理论、反应机理等），而且高中物理以及化学中均涉及有原子结构、化学键等相关内容，学生也容易理解接受。原子结构、分子结构、化学热力学及动力学、氧化还原、配位化学等无机化学基本理论知识很多在元素化学中将得到具体体现，并指导着元素化学的教学与研究，因此，元素化学放在最后讲解比较科学。化学反应基本原理、物质结构与元素化学三大模块除了相互存在衔接外，各模块内部各章节也存在很密切的关联，如化学反应原理部分中化学反应热力学、化学平衡知识、四大平衡反应是一脉相承的关系；物质结构部分里，原子结构、分子结构、晶体结构、配合物结构则是物质结构的逐渐深入；元素化学同区内各族之间有相似结构和相似性能但又存在变化规律。因此，注意前后章节内容的有机衔接将有助帮助学生理解掌握。
3.必修与选修内容的衔接。由于教学学时的压缩，无机化学教材涵盖的内容通常无法完全在课堂上给学生进行详细讲解，一般教材通常将教学内容分为必修和选修两部分，选修内容采用不同排版方式标注出来。延伸基础知识、难度较深的内容，如化学动力学中对化学反应机理的讲解，一般无机化学教材都设为选修内容。另外，为了扩宽学生视野，无机化学教材中也对该章节内容涉及的学科前沿知识进行补充介绍，如大连理工大学版无机化学分别在化学反应动力学和氧化还原章节补充介绍了化学动力学在考古中的应用、化学电源实例等知识，帮助学生了解理论知识的实际应用，提高学生学习兴趣和应用知识的能力。在为某些学科专门编写的、针对性较强的教材中，学科背景知识以及无机化学在该学科的应用等内容常设为选修。除了书本中明确建议的选修内容，教师也可根据学时、学生学习情况，灵活调节教学内容，将学生基础好、容易自学完成的内容设定为自学或选修内容，以节约出更多时间用于重点难点知识的讲解和实践教学。
4.理论教学与实验教学的衔接。化学是一门实验科学，让学生学习掌握基本化学实验技术，提高学生发现问题与解决问题的能力，培养学生科学严谨的工作态度和良好的实验习惯，是化学教学的一项重要任务。许多同学在中学没有条件进行化学实验教学，无机化学是他们接触的第一门化学实验课，第一门实验课的教学效果对提高学生实验课程学习兴趣、端正学习态度、养成良好实验习惯意义重大。实验教学是对理论教学的一种宏观展示，可以让学生更直观了解化学反应本质。我们需要注意的是，实验教学是建立在理论教学基础上的，因此在无机化学中必须注重理论教学与实验教学的衔接，实验教学需要将时间安排在相应理论教学之后，切不可将理论与实验教学完全独立开来。一些简单的验证性实验可以考虑以视频的方式在理论教学中直接演示给学生，节约部分实验教学时间以开设更多的实验内容。在实验教学内容设置中，需要考虑每个实验对学生实验技能的培养目的，应尽可能在不同实验中培养学生不同实验技能，让学生在有限的时间掌握更多实验技术，提高其实践动手能力。
三、无机化学教学实现衔接的教学方法
无机化学在较多层面存在教学内容的衔接，为了实现相关知识间的有效衔接，教师在授课过程中除了在教学内容的安排上要合理设置外，在教学过程中教师还需在不同环节采用不同教学方法，以达到理想的教学效果。
1.课前预习作业。无机化学教学内容多，课程任务重，每节课的信息量大，适当的课前预习有助于学生在课堂教学中集中注意力，跟随主讲老师的教学思路。老师可以为学生提供适当的预习作业帮助学生有重点的预习，预习作业最好能注重将学内容与中学知识、前面章节内容间的联系与差异，让学生觉得熟悉而新鲜，激发学生好奇心和探索热情，为课堂教学奠定良好基础。对课堂中可一带而过的教学内容，亦可在预习中引导学生自学，节约课堂时间。
2.课堂设问式教学。课堂教学是无机化学理论课最重要的环节，在课堂教学中教师更需要采用巧妙的教学方法，将各种内容有机衔接起来。在课堂中向学生提出相关问题，是调动学生思维、促使学生主动将相关知识衔接起来的好方法。例如，涉及到中学知识的，可以请学生回答中学学习内容是什么，老师再顺势介绍中学与大学知识的异同。再次出现的前面章节的内容，老师可以通过提问学生来帮助学生复习巩固，并找出前后知识的关联。
3.课后作业知识点的兼顾。课后作业也是将各种知识有效衔接的好办法，除了前后紧密相联的知识外，老师也可故意设计一些复合习题，在同一个题目中涉及前后章节知识以及多个知识点，训练学生综合分析问题的思维，教会学生解决综合问题的方法，提高其对综合知识的掌握与应用能力。如在氧化还原反应里可以将化学平衡常数、热力学函数、Hess定律、电动势、能斯特方程式等知识点关联在一起，根据具体情况可进一步计算求解酸碱平衡常数、溶解度、配合物稳定常数等物理量。
无机化学反应机理篇2
关键词微波技术辐射化学反应机理
自从Gedye[1]和Giguere[2]报道了利用微波辐射技术（microwaveirradiationtechnology，简称mit）促进有机化学反应的研究，才使得微波辐射技术真正应用于化学反应中，成为用于加速化学反应的一项重要技术；同时也成为不同于传统加热方法而应用于化学领域中的一项新兴的有机合成技术。利用微波使化学物质进行反应，其反应速度较传统加热方法快十倍乃至千倍。这种化学反应的加速是一种催化过程，完全不同于那些通常使用特定的化学物质作催化剂的过程。
微波辐射技术用于有机合成以其反应速度快、操作方便、产率高、产品易纯化等特点而发展很快，成为继热、光、电、声、磁效应以后开发的一种新型合成技术[3]。随着微波合成技术的不断提高，对传统的化学领域，特别是有机合成领域带来了冲击，成为化学领域中一门引人注目的新课题。本文就微波技术在化学领域中的应用进行了综述，并简述了其可能的作用机理。
1微波技术在有机化学中的应用
1．1在有机合成中的应用
由于极性有机化合物分子受微波作用后可以通过偶极旋转被加热，所以许多有机反应在微波辐射下可以高效率地完成。目前，催化有机合成反应的方法有三种：（1）物理催化（2）化学催化（3）生物催化。利用微波技术，通过控制反应条件，可以使许多有机反应的速度提高数倍，一些反应甚至比传统加热方法快上千倍。
目前，已发现利用微波辐射加热进行的有机合成反应主要有Diels-alder反应、、酯化反应、重排反应、Knoevenagel反应、perkin反应、Reformatsky反应、Deckmann反应、缩醛（酮）反应、、witting反应、羟醛缩合、开环、烷基化、水解、氧化、烯烃加成、消除反应、取代、成环、环反转、酯交换、酰胺化、脱羧、聚合、主体选择性反应、自由基反应及糖类反应等，几乎涉及了有机合成反应的各个主要领域[4]。这些反应在微波辐射下均大大提高了反应效率。如反式丁烯二酸与甲醇的酯化反应，微波作用下，回流50min，产率为85，而传统方法需8h[5]；李军等人研究了微波法合成领异丁烯氧基苯酚方法，常规加热回流3h，产率为35，而用微波90s产率达68[6]。
1．2在金属有机化学反应中的应用
利用微波炉加热进行金属有机化学反应也有明显的效果。一些金属配合物的合成，传统方法需数小时完成，而在微波条件下仅需数十分钟即可完成。mingos[7]利用微波炉通过氢键和配位键的结合制备了有机金属配合物，成功实现了有机金属配合物的自由组装，给金属有机化学反应注入了新的活力。Baghurst等人采用微波常压合成技术合成了铑和铱的二烯烃化合物和“三明治”型的阳离子化合物，并由此改进了微波常压反应系统，使之与有机合成反应装置更接近且具有实用性，可以使大多数常规化学反应在微波条件下进行[8]。
2微波技术在高分子化学中的应用
微波技术应用于高分子化学领域的研究较多，在聚合物合成、交联、固化等方面都有成功的应用。如甲基丙烯酸-2-羟乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等己烯基类单体的自由基聚合反应，聚酰胺酸的亚胺化反应，芳香二胺和芳香二羧酸合成芳香聚酰胺的缩合反应，引发聚醚反应、聚烯烃的交联反应，聚氨酯的固化反应以及聚氨酯的合成反应等。这些反应除可以显著缩短反应时间，有些性能还明显优于传统加热方法。如聚氨酯经微波辐射形成膜的硬度较传统方法有明显提高，丙烯酸类树脂在微波辐射下3~8min就可固化出物理性能优于传统方法的树脂固化物。龙明策[9]等采用以淀粉、丙烯酸为主要原料，开展了以微波辐射合成高吸水性树脂的工艺研究，合成了吸水率为735g/g的高吸水性树脂，比传统加热方法节省时间数10倍以上，操作易于控制且“三废”排放极少。
微波技术在高分子合成中的应用研究是基于微波辐射有优良的“内加热”效应，但在聚合反应中的机理、热效应及非热效应对聚合反应的影响均受仪器的限制而无法开展。近年来出现的脉冲微波辐射，用电磁波在没有明显的热效应的情况下引起化学反应，这一方法的运用将为高分子合成提供有力的手段。
3微波技术在其它化学领域中的应用
在无机材料方面，用微波辐射技术可以进行沸石分子筛的合成，为制备新型的功能材料与催化剂提供了快捷的途径和方法[10,11],用微波等粒子技术，制备了金刚石膜、鈷薄膜等金属膜。
在分析化学方面，用微波辐射技术进行了样品溶解、蛋白质水解等方面的研究，开辟了一条高效、快速的新实验方法。
在生物化学方面，微波技术应用较早，利用微波技术可以快速对蛋白质及肽进行水解，并且可以控制裂解部位，极大的提高酶催化反应的效率。
在药物化学方面，利用微波技术通过短寿命的示踪原子快速、高产率的合成了同位素标记药物，拓展了药物化学的合成领域，具有广泛的应用前景。
4微波辐射技术的机理探讨
微波在电磁波谱中介于红外辐射（光波）和无线电波之间，又称超高频，其波长在1mm～1m之间，频率在300mHz~300GHz。用于加热技术的微波波长一般固定在12．2cm或33．3cm。关于微波加热的原理，一般认为：微波振动同物质分子偶极振动有相似的频率，在快速振动的微波磁场中，物质分子的偶极振动尽力同微波振动相匹配，而分子的偶极振动通常落后于微波磁场，这样物质分子吸收电磁能以数十亿次的高速振动产生热能，因此微波对物质的加热是从物质分子出发的，称为“内加热”。而传统的加热方法如回流则是靠热传导和热对流来实现的，即“外加热”。内加热的优越性在于加热快，受热均匀，能显著提高有机反应的速度。当然，微波对反应物的加热速率、溶剂的性质、反应体系等都能影响其反应的速率。
微波技术除具有热效应外，还存在微波的特殊效应。微波作用于反应物后，加剧了分子间的运动，提高了分子的平均能量，即降低了反应的活化能，大大增加了反应物分子的碰撞频率，使反应迅速完成，这就是微波提高化学反应速度的主要原因。
5结语
随着科学技术的不断发展，越来越多的交叉学科正在形成，微波辐射技术扩展到化学领域就形成了一门新的交叉学科－微波化学，无论是在理论上，还是在应用技术上，都无疑是化学领域中的一大新进展。当然微波化学还存在着许多有待解决的问题，绝大多数还停留在实验研究阶段。但有理由相信，随着微波技术的发展，，微波辐射技术在化工领域将有更为广泛的应用前景。
参考文献
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[7]michaelD，mingosp，J．ChemCommun．1996：900．
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[9]龙明策等．高吸水性树脂的微波辐射合成工艺及性能研究[J]．高分子材料科学与工程，20__，18（16）：205．
无机化学反应机理篇3
大气污染是人类无法逃避、日趋严重的环境问题，威胁着亿万民众的健康和生活环境。从分子水平上理解大气二次污染物形成机理是预防、控制和治理大气污染的重要基础。在这方面，基于电子结构计算和动力学模拟的理论研究有其独特的优势。由于机理过程涉及光诱导的超快反应，如何开展多尺度计算模拟，目前还面临诸多挑战。在拟开展的工作中，我们将发展和应用高精度的量子化学计算方法、非绝热的速率和动力学理论；建立适合大气复杂环境的量子力学和分子力学组合的计算模型；研究系列挥发性有机物形成光化学烟雾的分子机理，发现并解决光化学烟雾形成过程中的一些重要的关键基础科学问题，为预防、控制和治理大气光化学污染提供理论依据和有意义的指导。
空气污染已经成为全世界居民生活中一个无法逃避的问题，威胁着亿万民众的健康和生活环境。改革开放30多年来，中国经济的持续高速增长和日益加快的城市化进程，也让空气污染问题变得越来越严重。
空气污染是大气中污染物浓度达到一定有害程度，破坏生态系统和人类正常生活条件，对人和物造成危害的现象。空气污染物的种类繁多，按照产生方式的不同主要分为一次和二次污染物。一次污染物指直接从污染源排放的污染物质，比如煤炭燃烧和工业生产产生的粉尘、灰尘、二氧化硫等，以及机动车排放的氮氧化物、碳氢化合物等。二次污染物指排放到对流层中的一次污染物在大气中发生化学反应或者光化学反应形成的新的、毒性更强的污染物，光化学烟雾就是其中的一种。
光化学烟雾是指对流层中的碳氢化合物、氮氧化物、挥发性有机污染物等，在阳光的作用下发生光化学反应，生成臭氧、过氧乙酰硝酸酯、醛、酮、自由基、有机和无机酸等二次污染物产生的混合污染。光化学烟雾的最早认识来源于著名的“洛杉矶烟雾事件”。上世纪40年代，洛杉矶出现大量淡蓝色烟雾，持续多天，诱发了一系列疾病，比如眼睛红肿、流泪等，并造成大量人员死亡。此后，在北美、日本、澳大利亚和欧洲部分地区也先后出现类似光化学烟雾。我国于1972年在兰州西固石油化工区首次发现光化学烟雾。近30年来，随着我国城市交通需求和汽车保留量急剧增多，机动车尾气污染迅速加重，在一些城市出现光化学污染的现象日趋增多，严重威胁了当地居民的健康和生活。另一个方面，光化学烟雾最后生成大量臭氧，会增加大气的氧化性，导致大气中的碳氢化合物、氮氧化物、挥发性有机污染物被氧化并逐渐凝结成颗粒物，从而加大了大气中悬浮微粒颗粒物的浓度，这是造成大气雾霾的源头之一。因为光化学烟雾的危害比一次污染物更加严重，所以如何预防、控制和治理光化学烟雾已经成为一个全球性的严峻的环境问题，特别是对于发展中国家的中国来说。毫无疑问，在提出高效、可行的大气治理措施前，我们必须首先从源头掌握光化学烟雾的形成机制，尤其是二次气态污染物的形成机制，对症下药。
我国的大气污染问题已经十分严峻，有效地改善空气质量需从源头出发，了解空气中存在哪些污染物以及它们之间是如何相互作用产生各种二次污染物及二次气溶胶的。在提出科学可行的控制和治理光化学烟雾污染技术和措施前，必须从分子水平上理解光化学烟雾形成的分子机理。正如芬兰赫尔辛基大学Kulmala教授在《自然》杂志中写到的，“改善中国城市和家庭中的空气质量需要对空气污染物之间发生的化学反应有更深刻的理解，需要知道有哪些污染物存在以及它们之间如何相互作用产生二次污染。”
光化学烟雾形成的分子机理研究是一项难度大且十分复杂的课题。尽管随着激光、分子束和时间分辨的超快光谱等现代实验技术的飞速发展，实验学家已能从基元反应的层面上讨论自由基和光化学反应的微观机制，但是，由于实验的种种困难和限制，一些重要的微观反应信息比如过渡态和中间体的电子和几何结构很难通过实验测量，同时实验测量大气条件下的光化学反应以及随压力变化的化学反应速率常数也面临挑战。因此，仅仅依靠外场检测和烟雾腔实验等，很难在分子水平上理解污染物的形成机制以及反应的动力学过程，必须依靠高精度的量子化学和化学反应动力学计算。在这方面，量子化学计算体现出了“价值”。它能够计算过渡态的性质，评判反应通道的可行性，也可直观形象地描述反应过程中涉及的短寿命中间体的详细信息等。
无机化学反应机理篇4
关键词：有机合成闪速化学微反应器
有机合成是人类改造、创造世界的有力工具，是有机化学不可分割的重要内容，其发展水平直接关系到有机化学研究的发展。近年来，随着我国社会经济的快速发展和科学技术的不断进步，在有机合成化学领域也取得了许多令人瞩目的成绩，例如生物活性天然产物合成、金属参与有机合成等方面有很多突破性的成果，并逐渐从物理有机化学向化学生物学、计算化学、绿色化学等领域发展，科研与生产能力得到了大幅度的提升。本文对闪速化学的原理与应用进行研究，旨在发挥新理念、新技术的优势，更好的促进我国有机合成化学的发展。
一、有机合成化学发展回顾
据统计，目前已知的有机化学反应数量达到3000多个，被广泛应用的有200多个，并且不断有新的有机合成被研发出来投入应用，这些有机化学反应直接催生出2000多万种有机化合物。在有机合成化学领域研究中，合成路线、合成策略、合成方法需要兼顾原子经济性、高效性、环境友好等原则，通过科学合理的合成设计与巧妙的方法确保有机合成的综合效益。
在1902年至2005年前，诺贝尔化学奖有25项给予了对有机合成领域有突出贡献的科学家，可见有机合成的重要地位及其发展速度之快。最近几十年来有机合成领域发展速度进一步加快，传统有机合成已向绿色合成转变，并渗透到生命科学等学科中产生了巨大的推动作用，组合化学、正向合成分析等理论与技术为精细化学品的研发提供助力，超声波、微波等技术的应用日益广泛，微生物、人工酶的利用工艺日益精湛，很好的体现了有机合成的创造性魅力，为人类的生产生活提供方方面面的支持和帮助。
二、闪速合成目标化合物的原理及特点
在有机合成过程中，我们通常要考虑如何在不降低产物收率的情况下更大幅度的减小反应时间，而一般情况下二者相互矛盾难以统一，降低反应时间往往导致反应过程无法有效控制，最终导致产物收率降低，甚至生成许多副产物。为了有效解决这一问题，Yoshida提出了闪速化学的方法，并在聚合物快速合成中实验成功。其实早在上个世纪该理念便已体现在有机合成中，例如我们所熟知的闪速真空热解技术即是利用载气将前驱物带入裂解室快速获得产物，但因无法控制反应过程仅停留在理论层面。
新世纪以来微反应器技术的应用使闪速化学的实现成为了可能，微反应器的结构特点决定了其具有高效的热转换能力，可以对反应温度进行有效控制，能够快速、精确混合反应物料，并且精确控制滞留时间、快速实现物质分离转移，避免不必要的副产物生成。借助微反应器的诸多功能优势，闪速化学得以真正在有机合成中得到应用，对提高合成产物的产量和效率做出了重大的贡献。
闪速化学反应包括五种类型，主要针对有活性物质参与，或是易生成副产物、产物不稳定、放热剧烈以及需要高活性激发源的有机合成反应。闪速化学反应的特点主要是反应时间短，需要对反应物分子通过热激发、微波辐射等方式进行活化，并且往往产生敏感的高活性物质。
三、闪速合成目标化合物的应用
闪速化学的应用领域十分广泛，可以在氧化、酰化、取代、缩合等反应过程中应用，借助微反应器可以完成许多常规容器中无法实现的反应。下文中将进行列举分析。
1.中间体易分解反应中的应用
在常规容器中中间体易分解的反应，可以利用微反应器的滞留时间控制能力，在中间体分解前转移到后续反应，使化学合成得以顺利实现。例如以醇制备羰基化合物时需要进行低温Swern-moffatt氧化，反应过程需要在零下50℃条件下进行以抑制副产物生成，而利用微反应器，在20℃条件下将滞留时间控制在0.01s产物收率高达90%，与使用常规容器相比不仅对反应条件限制更小，而且产物收率更高。又如羟醛缩合反应中生成的烯醇盐活性高不易积累，而借助微反应器控制滞留时间将其快速转移，仅用15s即可生成高产率的合成产物。另外如溴锂置换反应等均可通过控制中间体滞留时间来实现闪速置换。
2.易生成副产物反应中的应用
为了提高合成反应速度通常需搅拌反应体系，导致难以研究动力学过程和产品选择性，需要依靠降温等方式来减慢反应速率。而凭借微反应器可以在自然速率下控制反应，获得动力学信息，得到选择性产物。例如通过微反应器控制格式反应能够抑制多取代产物的生成，其他如微反应器中的芳香化合物碘化反应也可提高产物选择性。
3.产物易分解反应中的应用
许多有机合成反应产物稳定性差，滞留时间长会分解从而降低收率，凭借微反应器中的闪速合成可以精确控制滞留时间，避免产物分解。例如β-羟基酮的酸催化脱水反应在微反应器中用氢氧化钠溶液冷浸停止，能够有效降低产物滞留时间，避免酸催化产生的环化产物等副产物，获得接近100%纯度的产物。
4.高放热反应中的应用
对于高放热反应常规方法是控制反应速率，然而局部过热现象难以避免，利用微反应器可以及时导出热量，对反应温度进行有效控制，从而提高产物收率和反应速率。有文献研究证实，凭借微反应器对氟化反应的放热量和反应温度进行控制具有显著效果，类似的研究还有硝化反应、卤素与金属置换反应等等。
四、结语
有机合成是化学研究领域的重要内容，推动有机合成化学的发展对于经济发展与科技进步具有积极意义。闪速化学借助微反应器的功能优势，能够更高速、高效的完成许多常规容器内无法实现的合成反应，对于有机合成化学的发展有着重要的促进作用。但是关于闪速化学的研究与应用尚不成熟，未来需要进一步深入研究，将其推向工业生产，以满足现代生产生活对分子快速合成的需求。
参考文献
[1]（美）卡雷，（美）松德贝里.高等有机化学：反应与合成[m].科学出版社，2009.1.
无机化学反应机理篇5
无机化学是我校化工类专业的本科生进入大学后面临的第一门专业基础课，总授课时为72学时。本课程既是衔接大学与中学化学知识的桥梁，又是贯穿物理化学、分析化学、有机化学等后续专业课的纽带。因此，无机化学课程学习效果的好坏会直接影响其他相关课程的学习和学生化学能力的培养。本文将从无机化学教学特点及方法上分析，得出教学方法改革的几点浅见。
一、无机化学教学特点
1.内容庞杂，学习难度大。无机化学的知识覆盖无机化学、物理化学、分析化学、结构化学和有机化学等方面，既有基本的化学反应原理，又有抽象的物质结构知识，还有知识点分散、内容繁杂的元素化学。对于不熟悉大学高信息量教学方式的大一新生，如何保证在较短的教学时间内，让学生能理清无机化学的知识脉络，掌握重点知识内容，这无疑是无机化学教学的一个难题。
2.知识更新较慢。无机化学课程的教材种类较多，内容编排也具多样性。虽然几乎每年都有新出或修订版的教材出版，但总体来说知识点更新不多，内容较为陈旧，其中还包括高中化学的知识。所以学习初期有的学生容易产生轻视的情绪，听课和练习的投入较少。而中后期课程知识量显著增大，学生心理准备不足，对于新的学习模式适应不佳，导致不能达到很好的学习效果。
3.与后续相关课程知识存在交叉。物理化学的动力学与热力学知识是无机化学相关内容的进一步深入和扩展，无机化学的平衡原理和氧化还原反应是分析化学的理论基础，而物质结构的基础知识对后续学习有机化学及结构化学也进行了扎实的准备。此外，很多化工类专业的专业课程也涉及无机化学知识。所以，无机化学知识学习效果的好坏直接影响后续课程以及相关专业课的学习，同时，也对学生的学习心态和兴趣有着重要的影响。
二、无机化学教学方法的改革
1.优化课程内容，突出重点。无机化学课程的授课学时较为紧张，在课堂上通常无法详细讲解教材的全部内容，这就需要授课教师有计划的删减知识点，优化课程内容。比如，氧族元素和卤素的相关知识在高中接触较多，知识理解起来也比较容易，其中和高中知识衔接比较紧密的部分就可以通过自学的形式让学生学习。另外，无机化学教材中一般也穿插该章节相关背景知识及实际应用的内容。如大连理工大学版无机化学分别在化学反应动力学和氧化还原章节补充介绍了化学动力学在考古中的应用、化学电源实例等知识，通常此类知识也应归为自学内容。这样既能使学生将理论知识应用在实际、提高学生学习兴趣，又能节约出更多时间用于重点难点知识的讲解和实践教学。
2.采取互动式教学，引发兴趣。课堂教学中学生是主体，无机化学课程也不例外。因此，教师在教学中要充分发挥学生的主观能动性，产生良性互动。其中，在课堂上向学生设置问题就是很好的一种方式。比如，讲到电化学电池这一节时，先向学生提出一个问题：电池为什么能发电？电池发出的电能是由什么能量转化而来的？这时，学生便会思考电池发电的原理是什么？就是由化学能转化为电能。从而，便可自然的引出原电池的概念。再如，涉及到高中知识，教师可以先请学生回答高中时所学内容是什么？再详细讲解大学将要学习的新知识以及它们之间的异同点。总之，教师在课堂教学中应采用多种教学方法，充分发挥互动式教学的优势，提高学生的学习兴趣。
3.理论联系实际，提高能力。无机化学是进入大学的第一门化学基础课，也是一门实验科学。因此，在教学中就需要教师紧密结合实验实践来讲述相关知识点。比如，讲述某一具体化学反应时，应讲解其反应现象及反应机理等，便于深入理解反应事实；反过来说，对于一些简单的验证性实验就可以以视频的方式给学生直接演示，以加深印象。当然，实验实践教学环节也是十分重要的。在学生掌握一定理论知识的基础上，要求他们要自己动手正确进行实验操作。这既更利于学生理解理论知识，也能掌握化学基本实验技术，提高实际解决问题的能力。除此之外，教学中也可联系生活中的实例进行讲解。比如，讲到“缓冲溶液”，可以探讨人体自身血液中缓冲溶液的作用机理以及土壤中缓冲物质的重要作用，提高学生学习兴趣的同时，也扩大了知识面。
无机化学反应机理篇6
关键词：绿色化学；有机化学；教学
中图分类号：G642.41文献标志码：a文章编号：1674-9324（2015）51-0250-02
一、引言
“绿色化学”又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学，是设计研究没有或尽可能少的环境负作用，并在技术上、经济上可行的化学品和化学过程，包括原料和试剂在反应中的充分利用。它是实现化学污染防治的基本方法和科学手段，是一门从源头上阻止污染的化学。绿色化学适用各种化学领域，是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂和产物、副产物等的使用和产生。
有机化学是化学的重要组成部分，有机化学实验是高校化学化工、环境、医学、农学等专业重要的基础课，对学生掌握有机化学知识，培养思维能力有着十分重要的作用。有机合成化学实验中使用的许多试剂、溶剂、催化剂以及排放的废料，都易对环境产生污染，影响实验者的健康，所以在有机化学实验教学中实行绿色化学教育，培养学生的绿色化和环保意识有十分重要的意义，也是高校有机化学实验教学改革的重点，因此，实现有机化学实验绿色化教学势在必行。作为多年从事有机化学实验教学的教师，结合实际教学情况和体会，对有机化学实验的绿色化，提出了一些想法，并进行了初步的实践。现将我们在有机化学实验教学过程中的一些经验总结如下。
二、合理设计实验，体现绿色化学思想
在保证达到实验教学目的和使学生能够掌握基本操作技能的前提下，有机化学实验要尽力遵循绿色化的途径。实验内容应尽量选用毒性小、废弃物少、污染轻的实验。例如：“己二酸的制备”实验，可以采用高锰酸钾替代硝酸做氧化剂，避免实验中产生大量有毒的氮氧化物气体和使用硝酸带来的强腐蚀性。又如：利用液溴制备溴苯的实验，液溴有毒，腐蚀性大，可以选用低毒高活性的溴化剂n-溴代丁二酰亚胺代替。
三、绿色化学理念在实验过程中的渗透
我们在有机化学实验教学中尽可能地实现实验内容的绿色化，注意培养学生的绿色化学意识。结合学校的实际情况，合理选择有机化学实验内容，不选用苯、甲苯、二氯甲烷、硝基苯、苯胺等毒性较大的试剂作为溶剂、原料和产品进行实验。总之，在有机化学实验的操作过程中，要把绿色化学的理念贯穿到整个有机化学实验的教学之中。
（一）试剂的选择
时至今日，人们己形成了一种固定思维模式，习惯地将有机反应放在溶剂中进行。在传统的有机合成中，有机溶剂是最常见的反应介质，因为他们能很好地溶解有机物，保证物料混合均匀和热量交换稳定，但有机溶剂的毒性和难以回收又成为对环境造成污染的主要因素。随着绿色化学的发展，新的绿色合成技术和合成方法不断涌现，这为有机实验的绿色化提供了很多有效途径。近年来无溶剂、绿色溶剂（离子液体、超临界流体、水）在有机合成中的应用得到了空前的发展，这些手段对于加快反应速度、减少能耗、减小污染有很重要的作用。
1.无溶剂的化学合成。在过去的近30年中，无溶剂化学合成得到很大发展。在合成中通常需要使用一些助剂，如催化剂或固体载体，也可能用到光、研磨、微波加热和超声波等方法。例如：苯基环己酮与查尔酮的michael加成反应，可以使用溴化四丁胺为催化剂，在室温下用研磨的方法合成。又如：2-苯基四氢喹唑啉的合成，可以在无溶剂条件下由2-氨基苯胺与苯甲醛的缩合，转化率很高。
2.选用水为介质的合成。以水为介质的有机反应是“与环境友好的合成反应”的一个重要组成部分。水相中的有机反应具有许多优点：操作简便、安全，没有有机溶剂的易燃、易爆等问题。在有机合成方面，可以省略许多诸如官能团的保护和去保护等的合成步骤。水的资源丰富，成本低廉，不会污染环境，因此是潜在的“与环境友善”的反应介质。
3.选用绿色溶剂的化学合成。绿色溶剂被认为是绿色化学中很有前景的一类反应介质，尤其是离子液体。离子液体的研究是近年来绿色化学领域的研究热点之一，室温离子液体是一类特殊的液体熔融盐，具有优良的物理化学性质及可修饰、调变的阴阳离子结构，且可循环使用，被认为是替代常用挥发性有机溶剂的新型绿色溶剂。近几年来，离子液体作为一种绿色溶剂及催化剂在有机合成中发挥了独特的作用，受到人们越来越多的关注。因此，在离子液体中进行有机反应成为化学研究的一个重要领域。例如：在芳醛与丙烯酸甲醋的不对称Baylis-Hillman合成反应中，用季铵盐型离子液体作为溶剂，产率很高。又如：在离子液体中进行的Suzuki交叉偶合反应与传统方法相比具有诸多优势：少量的催化剂即可使反应活性明显提高；无副产物产生，产物纯净且容易分离；反应可以在空气中进行，产率不降低，催化剂不分解；催化体系可以重复使用。
（二）积极开展微量或半微量实验，减少试剂消耗和污染
传统的常量实验具有现象明显、操作方便的优点，但消耗多、污染大，不利于环境友好。微量或半微量实验推广已有十几年，逐渐引起各国化学教育界的广泛重视，已成为国际趋势，成为化学实验改革的方向之一。目前我国已有数百所大中学校开始在化学教学中采用微型实验，取得了很好的社会与经济效益。微型化学实验主要有以下几方面的特点：节约药品、节省能源、降低实验成本；实验迅速；减少环境污染，避免不安全隐患；能激发学生学习的兴趣，提高学生实验技能。例如：2-甲基-2-己醇的制备、乙酰乙酸乙酯的制备、肉桂酸的制备等实验，按照实验教材药品用量的■进行实验。在同样可以达到实验目的同时，减少了废弃物的排放量，保护了环境。总之，微型化学实验不仅有利于培养学生的创新能力、提高教学质量，也有利于师生的身心健康以及培养环保意识和绿色化学的理念。
（三）绿色催化剂的选择
催化剂在化学合成中起着十分重要的作用，每种新型催化剂的发现及催化工艺的研制成功，都会引起化学工业的重大革新。绿色催化自然是绿色化学研究的另一个重要内容。少量、高效催化剂的加入可以大大加快反应的速率、提高反应的选择性及降低副反应的产生。绿色催化剂还应该具备清洁无毒和可循环使用的特点。目前有机合成中使用的绿色催化剂主要包括固体酸、固体碱、晶格氧选择氧化催化剂等非均相催化剂以及生物催化剂（酶催化剂）。例如：在传统的有机合成中，烷基化、酯化、水合、酰化、烃类异构化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸催化剂，这些催化剂在工艺上难以连续生产，不易分离，对设备腐蚀严重，危害人体健康，产生废液废渣，污染环境。而我们可以选择分子筛、杂多酸、超强酸等新型催化剂。又如异丁烷与丁烯的烷基化反应原来使用氢氰酸或硫酸作催化剂，现在可用新开发的负载型磺酸盐/Sio2催化剂代替。
（四）目标产物的绿色化
绿色产品，应具有合理的使用功能及使用寿命，产品易于回收、利用和再生，在使用过程中和使用后不会危害生态环境和人体健康，报废后易于处置，在环境条件下容易降解。在有机实验中联系实际，如目前大量使用的聚苯乙烯发泡塑料快餐盒，使用以后成为垃圾，在自然条件下，需数百年才能降解，对环境带来严重的影响。为了加速它的自然降解，我们生产时可以在其中加入光敏剂、化学助剂等，使其在使用后几个月内即分解成无害物质。
（五）废弃物的回收利用
有机化学实验过程中使用的有机溶剂，一般毒性较大、难处理，随意倒掉这些有机溶剂，不仅对环境造成严重污染，还会造成药品的浪费。基于绿色化学原则，处理这些有机溶剂，应进行重新蒸馏后利用，或在实验中重复再次使用。对于在实验过程中产生的有毒物质也要积极处理，例如：在制备正溴丁烷的实验中会产生腐蚀性气体溴化氢，要使用氢氧化钠溶液进行吸收处理，对水银温度计破损洒出的汞认真进行收集，并撒硫磺粉进行处理，尽可能减少对学生的危害。对于某些数量较少、浓度较高确实无法回收使用的有机废液，可采用活性炭吸附法、过氧化氢氧化法处理，或在燃烧炉中供给充分的氧气使其完全燃烧。对实验中产生的废酸、废碱，要指导学生倒入相应容器中，经中和至近中性（pH=6-9）时方可排放。通过有机化学实验绿色化实践，有效地做到实验药品循环使用，减少环境污染，使绿色化学教育在实验教学中对学生起到潜移默化的作用，提高了学生的环保意识。
（六）多媒体在有机实验教学中的应用
随着科技的发展和计算机普及，多媒体已成为化学实验教学发展的趋势和必然，将多媒体技术引入实验教学，对提高学生化学实验操作技能和对实验的理解起着重要的作用。例如：像易燃易爆等危险性较大的实验、毒性较大且不易控制的实验，可使用多媒体教学辅助手段来代替此类实验，既保证了学生的安全，保护了环境，又达到了良好的教学效果。例如：在制备亚磷酸二苯酯的实验中，反应出来的粗品需进行减压蒸馏，如反应瓶温度达到250℃，体系中存在微量的氧，亚磷酸将会冒烟，发生爆炸。
四、学生绿色化学意识的加强
我国绿色化学教育还处于起步阶段，但化学实验绿色化已经成为化学教学改革发展的必然趋势，将成为培养学生的绿色化学观念和创新能力的重要途径。有机化学实验教学不仅需要培养学生的基本化学实验技能，同时应把绿色化学思想融于实验教学之中，让学生了解绿色化学，树立起绿色意识。
实践证明，在有机化学实验教学中渗透绿色化学教育是可行的。
参考文献：
无机化学反应机理篇7
无机化学是高等院校中化学工程、应用化学专业、环境专业、给水排水专业等很多专业的一门重要的必修课。无机化学的学习质量如何，直接关系到后续有机化学、物理化学等课程的学习效果，为了提高无机化学的教学效果，笔者不断进行教学方法的探讨和改进，其中之一就是运用比喻。比喻即通过打比方的方法，借助于两种以上不同事物之间的相似点作为中介物，来比拟想要说的某一事物。在化学教学中，以不违背科学性原则为基础，采用适当的比喻，可以促使学生理解化学概念，掌握科学知识，为产生创造性思维奠定基础。概念教学的宏观类比可促进学生对概念的理解。下面笔者简单介绍一些在课堂教学中运用比喻方法，使学生深入理解无机化学知识的实例，其教学效果显著。
一、以形象比喻讲解速度控制步骤
在讲到浓度对化学反应速率的影响时，对于复杂反应，反应是由两个或者是两个以上的基元反应步骤所组成，这些基元反应步骤的集合便是复杂反应的反应机理或者叫反应历程。这些基元步骤中，总有一步是反应步骤中速率最慢的一步，是决定整个反应速率快慢的最关键的一步，称为速率控制步骤，简称“速控步”。单纯地讲速率控制步骤，很多时候学生不容易理解，为了便于学生的理解，笔者引入了“牧羊理论”和“木桶理论”。小时候很多人可能都放过羊，牧羊理论中有一句话叫：择其后者而鞭之。意思就是说牧羊人要想加快整个羊群的奔跑速度，就要用鞭子抽打跑得最慢的那只羊。同样现代管理学中比较流行的“木桶理论”，要知木桶中到底能装多少水，永远取决于最短的那块板，木桶中最短的那块板代表我们的缺点，我们的每位同学如果能够认清自己人生中最短的那块板，并努力改变自己的缺点，将来一定会大有成就。对于化学反应也是如此，认识一个化学反应中最慢的一个步骤的重要性在于能够有效地改善整个化学反应的速率，从而达到更高的产率。通过比喻的运用，加深了学生对概念的理解，同时也对学生进行了综合素质教育。
二、以形象比喻讲解化学键的特点和价键理论
化学键分为离子键、共价键和金属键，离子键的特点是没有饱和性也没有方向性，而共价键的特点是既有饱和性又有方向性。这些抽象的概念学生理解起来特别难，于是笔者把离子键的特点比喻成是男女交普通朋友，一个男生可以有很多个女生朋友，一个女生也可以有很多个男生朋友，在交普通朋友时，只要是能谈得来就可以成为普通朋友，没有方向性也没有饱和性；而把共价键的特点比喻成是男女谈恋爱，一个男生只能与一个女生谈恋爱，一个女生也只能与一个男生谈恋爱，而且还会有自己的择偶标准，有方向性又有饱和性。通过把离子键、共价键比喻成为交朋友，激发学生学习兴趣的同时，也加深了学生对基本概念的理解，提高了课堂教学效果，也有助于学生进一步理解价键理论的特点。
三、以形象比喻讲解四个量子数
无机化学反应机理篇8
[关键词]情绪认知；酯化反应；缺水；高中化学
[中图分类号]G633.8[文献标识码]a[文章编号]16746058（2017）20007202
一、问题的提出
酯化反应是中学有机化学部分的重要内容，酯化反应原理及方程式的书写是该部分内容的重难点。教学中，多数教师将教学重点放在酯类物质的书写上，因为酯的书写与前面知识相比更灵活，变化更多样。但是在随后的作业中，许多教师发现：在书写酯化反应时，将近一半的学生会忘记书写水。富有经验的高三教师也反映：这种现象不仅出现在平时的测试中，在高考中也是屡见不鲜的。可见，酯化反应方程式的“缺水”现象并非偶然，该现象背后是否隐藏着深层次的原因呢？
毋庸置疑，酯化反应方程式中酯类物质的书写是教学的重难点，其中生成水是顺水推舟的事。于是很多教师将“缺水”现象归因为学生书写方程式时的粗心大意，并通过反复强调与不断纠错的方法来应对。这种方法虽在短时间内会有比较明显的效果，但一段时间后，“缺水”现象仍会反复。对于“酯化反应过程中生成水”这一知识点，一般学生理解起来不是难事，但在书写方程式时却多次“缺水”，当他们发现反复订正和强化仍无法有效克服时，学生对该内容的学习成就感就会削弱，甚至不少学生会因此认为自己无法胜任有机化学的学习，更严重的是对有机化学问题产生畏难与抵触情绪，并逃避有机化学的学习，最终影响中学化学知识体系的整体建构。
二、基于学生认知心理的分析
从认知心理学角度分析，在表征水平上的情绪与认知在学习上有着重要的作用。不少学生在从无机内容转向有机内容的学习时，仍套用无机化学学习方法，致使学习效率低下。多次的挫折体验强化了学生的不胜任感，当学生再次学习新知识时，易处于应激状态，而过度的紧张会使新知识的学习处于抑制状态，知识的建构常常变得机械与被动。在这种心理状态下，学生初次接触到酯化反应时，发现酯类物质相对于之前学过的有机物更为复杂，再加上大部分教师都会强调酯化反应中酯类物质的书写，这无形中对本来就处于紧张状态的学生形成了威胁性刺激。学生加工该知识点时，由于畏惧，试图逃避细节加工，以减少心理上的不顺畅感，这样的学习状态使得学生对酯的学习浮于表面，无法对知识的本质进行建构。著名心理学家马瑟韦斯发现，人们倾向于注意与自身情绪有关的信息。处于焦虑或恐惧中的人，注意力主要集中在所害怕的消极信息上，而忽略对周围事物的注意，导致注意和加工范围变窄，从而影响了周围更广泛刺激信息的加工。学生在书写酯化反应方程式时“缺水”的原因也就变得容易理解了。通过以上分析，学生书写酯化反应方程式时“缺水”的现象，与学生原有的知识体验、教师的教学方式和学生的心理状态有着密切的关系。从认知心理学角度分析可知，学生在书写酯化反应方程式时“缺水”的根本原因在于学生的消极情绪。因此笔者尝试从改变学生的心理状态来解决该问题。
三、聚焦学生认知心理情绪，尝试改变学生的认知心理状态
首先，在学习无机化学时，学生已经获得了通过化合价的高低来推测物质的氧化性与还原性的方法。在学生刚接触有机化学时，我们借助相似的方法，引导学生尝试从结构特点来分析有机物的性质。从已有的知识经验上引入有机化学学习，学生就不会感到生疏，这种轻松自然的氛围有利于学生从无机化学学习过渡到有机化学学习，从无机化学学习方法向有机化学学习方法转变。当学习到烯烃、苯等有机知识时，应强化通过有机物的结构特点来推测有机物性质的基本方法。这为学习烃的衍生物的性质，包括酯化反应，提供了基本而又实用的学习方法，让学生感受到掌握一定方法时，有机化学学习就会变得相当容易，这在一定程度上能够缓解学生的紧张心理。
其次，在学生开始接触酯化反应时，让学生感受酯物质也只是有机物中普通的一种，而不必过分强调酯类物质的特殊性与重要性。在上该内容时，教师应引导学生关注实验现象和反应条件，特别是浓硫酸的作用，恰当地引出酯化反应会生成水；当学生从实验原理分析出酯化反应的特点后，教师再引导学生通过结构式对有机物进行分析归纳。虽然结构式比较烦琐，但其对于酯类物质的形成特点可以较直观地表现出来。这样，便可以化学反应的本质――旧键的断裂与新键的形成分析出酯化反应的实质，最终归纳出基本规律：“酸脱羟基醇脱氢。”当学生理解了该知识后，再引用学生已学的生物内容“氨基酸的脱水缩合”进行类比验证，学生就会有豁然开朗的感觉。
再次，在学生对酯化反应的本质有了深层次的理解后，引导学生归纳出“酸+醇酯+水”。为了深化该模式的本质意义，要求学生必须用虚线框勾画出酸与醇反应生成水的本质。这样做，一方面可以降低酯类物质书写的难度，另外虚线框也在提示生成物中水是不可缺少的。这样，经过多次相同类型的习题演练，就可帮助学生跳出死记硬背的怪圈，并在不断的练习中加深对酯化反应本质的领悟。对此，有不少成功的经验可以借鉴，如为了防止“缺水”现象的出现，在新授课时便引导学生归纳出：“酸+醇水+酯”。这样做可让学生牢记该模式。通过公式化或程序化的做法写出水，然后学生焦虑点就聚集在酯类物质上。当学生写出酯类物质后，暂时放松的心态已不会影响水的书写了。这是某中学教师在日常教学中总结的规律，我们可根据学情进行借鉴。
事实上，在教学过程中极少部分学生仍不可避免地忘记写水。对于这部分特殊的学生，我们可以借助
放松
认知心理的方式进行弥补。首先让他们进入一个安静且宽松的学习气氛中，然后引导他们想象书写酯化反应时一直都顺利地写出了水，并且得到老师的赞扬和同学的羡慕。通过多次积极的心理暗示，可以强化学生获得写出水后的愉悦感。这种方式对于顽固地忘记写水的学生的辅助效果相当好。
最后，我们需要将学生获得的方法熟练化并深化运用。当学生对该知识已经信心十足时，我们再引导学生进行具有挑战性的练习。比如，让学生尝试进行一元酸与多元醇、多元酸与一元醇的反应方程式的书写。当学生成功地写出了反应式后，再抛出两元酸与两元醇进行酯化反应的情况，并进行探讨，探讨结果与大家共享。学生的学习欲望是非常强烈的，特别是复杂酯化反应中求解水的个数时，学生的积极性极高。在这个过程中，学生通过努力，顺利解决了难题，这样的结果大大增强了学生对知识生成的快乐体验，且对于酯化反应形成了知识体系，各种类型酯化反应的书写自然得到了很好的掌握。
无机化学反应机理篇9
[关键词]化学萌芽发展学科分类
化学是研究物质的组成、结构、性质、变化和应用的科学。世界是由物质组成的,化学则是人类用以认识和改造世界的主要方法和手段之一,它是一门历史悠久而又富有活力的学科,它的发展是人类社会文明的重要标志。人类生活水平的不断提高,化学所起的作用功不可没。
一、化学的萌芽
原始人类从用火之时便开始了用化学方法认识和改造天然物质。燃烧就是一种化学现象。人类开始吃熟食;并逐步学会了制陶、冶炼、酿造、染色等工艺。这些由天然物质加工改造而成的制品,成为古文明的标志。并因此萌发了古代实用化学。
古人曾据物质的某些性质对物质进行分类,并提出了阴阳五行学说,认为万物是由金、木、水、火、土五种基本物质组合而成的,而五行则是由阴阳二气相互作用而成的。用“阴阳”这个概念来解释自然界两种对立和相互消长的物质势力,认为二者的相互作用是一切自然现象变化的根源。此说法是朴素的唯物主义自然观。希腊也提出了火、风、土、水四元素说和古代原子论。后来在中国出现了炼丹术,也因此创造了各种实验方法,如研磨、混合、溶解、结晶、灼烧、熔融、升华、萃取、密封等,并逐步演化为近代化学。
二、化学的中兴
16世纪开始,欧洲工业生产蓬勃兴起,推动了医药化学和冶金化学的创立和发展,继而更加注重了物质化学变化本身的研究,进而建立了科学的氧化理论和质量守恒定律,为化学进一步科学化的发展奠定了基础。
19世纪初,近代原子理论突出强调了各种元素的原子的质量为其最基本的特征,其中量的概念的引入,是与古代原子论的一个主要区别。近代原子论使当时的化学知识和理论得到了合理的解释。分子假说的提出,原子分子学说的建立,为物质结构的研究奠定了基础。门捷列夫发现元素周期律后,不仅初步形成了无机化学的体系,并且与原子分子学说一起形成了化学理论体系。
草酸和尿素的合成、苯的六元环状结构和碳原子四价学说的创立、酒石酸拆分成旋光异构体,以及分子的不对称性等的发现,使得有机化学结构理论得以建立19世纪下半叶,热力学等物理学理论介入化学之后,不仅澄清了化学平衡和反应速率的概念,还定量的判断了化学反应中物质转化的方向和程度。相继建立了溶液理论、电离理论、电化学和化学动力学理论。物理化学的诞生,把化学从理论上提高到一个新的水平。
三、化学的升华
由于受自然科学和其他学科发展的影响,在无机化学、分析化学、有机化学和物理化学四大分支学科的基础上产生了新的化学分支学科。在结构化学方面,由于电子的发现确立了现代的有核原子模型,不仅丰富和深化了对元素周期表的认识,而且还发展了分子理论。应用量子力学研究分子结构,从而产生了量子化学。从氢分子结构的研究开始,逐步揭示了化学键的本质,先后创立了价键理论、分子轨道理论和配位场理论。研究物质结构的谱学方法也由可见光谱、紫外光谱、红外光谱扩展到核磁共振谱、电子自选共振谱、光电子能谱、射线共振光谱、穆斯堡尔谱等。
在化学反应理论方面,由于对分子结构和化学键认识的提高,经典的、统计的反应理论进一步深化,在过渡态理论建立后,逐渐向微观的反应理论发展,用分子轨道理论研究微观的反应机理,并逐渐建立了分子轨道对称守恒定律和前线轨道理论。分子束、激光和等离子技术的应用,使得对不稳定化学物种的检测和研究成为现实,从而实现了化学动力学从经典的、统计的宏观动力学到单个分子或原子水平的微观反应动力学的升华。
分析方法和手段是化学研究中经常使用的。一方面,分析方法的灵敏度不断提高,从常量组分分析发展到微量、痕量组分分析;另一方面,许多新的分析方法,可深入到结构分析、构象测定、同位素测定、各种活泼中间体(如自由基、离子基、卡宾、氮宾、卡拜等)的直接测定,甚至到对短寿命亚稳态分子的检测。分离技术也在不断革新,如离子交换、膜技术、色谱法等。
物质合成是化学研究的目的之一。在无机合成方面,首先是氨的合成。氨的合成不仅开创了无机合成工业,而且带动了催化化学,发展了化学热力学和反应动力学。后来相继合成的有红宝石、人造水晶、硼氢化合物、金刚石、半导体、超导材料和二茂铁等配位化合物。
在电子技术、核工业、航天技术等现代工业技术的推动下,各种超纯物质、新型化合物和特殊需要的材料的生产技术都得到了较快发展。稀有气体化合物的成功合成又向化学家提出了新的挑战,需要对零族元素的化学性质重新加以研究和认识。无机化学在与有机化学、生物化学、物理化学等学科的相互渗透中产生了有机金属化学、生物无机化学、无机固体化学等新兴学科。
酚醛树脂的合成,开辟了高分子科学领域。20世纪30年代聚酰胺纤维的合成,使得高分子的概念得到广泛的确认。各种高分子材料合成和应用,为现代工农业、交通运输、医疗卫生、军事技术,以及人们的衣食住用行各方面,提供了多种性能优异而成本较低的重要材料,成为现代物质文明的重要标志。20世纪是有机合成的黄金时代。化学的分离手段和结构分析方法已经有了很大发展,许多天然有机化合物的结构问题纷纷获得圆满解决,同时还发现了许多新的重要的有机反应和专一性有机试剂,在此基础上,精细有机合成,特别是在不对称合成方面取得了很大进展。一方面,合成了各种有特种结构和特种性能的有机化合物;另一方面,合成了从不稳定的自由基到有生物活性的蛋白质、核糖核酸等生命基础物质。有机化学家还合成了结构复杂的天然有机物和特效药物。所有这些成就对促进高分子学科的发展起到了巨大的推动作用,为合成有高度生物活性的物质,解决有生命物质的合成问题,提供了有利条件。
20世纪以来,化学发展的趋势可以归纳为:由宏观向微观、由定性向定量、由稳定态向亚稳定态发展,由经验上升到理论并应用于实践。
四、化学学科的分类
化学在发展过程中,依照所研究的分子类别和研究手段、目的、任务的不同,从传统的无机化学、有机化学、物理化学和分析化学四个基础分支过渡到无机化学、有机化学、物理化学、生物化学、高分子化学、应用化学和化学工程学等七大分支学科。还有与化学有关的边缘学科,如地球化学、海洋化学、大气化学、环境化学、宇宙化学、星际化学等。
化学的发展体现在两方面:一方面,为生产和技术部门提供尽可能多的新物质、新材料;另一方面,在与其它自然科学相互渗透的进程中不断产生新学科,并向探索生命科学和宇宙起源的方向发展。
参考文献:
[1]徐景达.有机化学.人民卫生出版社,1997.
[2]谢协忠.水分析化学.河海大学出版社,2003.
无机化学反应机理篇10
关键词：废水处理氧化超临界水
美国学者modell于80年代中期提出的以超临界水作为化学反应介质，彻底氧化破坏有机物的技术，即超临界水氧化技术（Supercriticalwateroxi－dation，简称SCwo）受到了广泛的重视和研究。国内近年来也有几所著名的高校对该技术进行了初步的研究。本文着重论述超临界氧化技术的基本原理，技术现状和研究进展情况。
1超临界水的作用机理
1.1超临界水的特点
温度达到374℃，压力达到22mpa时，水处于超临界状态。此时，水的物理性质发生了巨大的变化，既不同于液态的水，又有别于气态的水。在通常条件下，水的密度不随压力而改变，而超临界水的密度却可通过改变温度和压力将其控制在气体和液体之间。其它性质如介电常数，粘度，扩散系数，离子积等均发生了改变，例如，在标准状态（25℃，0.101mpa）下，水的介电常数为78.5，而在600℃，24.6mpa的超临界条件下，介电常数仅为1.2。超临界水能与非极性物质如戊烷，己烷，苯，甲苯等有机物完全互溶。一些通常状态下只能少量溶于水的氧气，氮气，二氧化碳，空气可以以任意比例溶于超临界水中。而无机物质，特别是盐类，在超临界水中的溶解度很低。正由于这些溶剂化特性，使超临界水成为有机物质氧化的理想介质。
1.2超临界水氧化机理和反应途径
超临界水氧化是利用超临界水作为反应介质来氧化分解有机物，其过程类似于湿式氧化，不同的是前者的温度和压力分别超过了水的临界温度和临界压力。超临界水的特性使有机物、氧化剂、水形成均一的相，克服了相间的传质阻力。高温高压大大提高了有机物的氧化速率，因而能在数秒内将碳氢化合物氧化成Co2和H2o，将杂核原子转化为无机化合物，其中磷转化为磷酸盐，硫转化为硫酸盐，氮转化为n2或n2o。由于相对较低的反应温度（比较焚烧而言），不会有nox或So2形成。另外，超临界水氧化反应是放热反应。只要进料具有适宜的有机物含量，仅需输人启动所需的外界能量，整个反应可靠自身维持进行。
由于超临界水氧化过程类似于同样温度范围内的气相氧化化学过程。为此，大量的研究集中在相对较简单的物质如氢气，一氧化碳，甲烷，甲醇的超临界水氧化的机理探讨上。
国外研究人员发现尽管反应途径众多，但一些基本反应步骤对几乎所有有机物的超临界水氧化都是至关重要的，这些步骤是：
H2o2＝2oH
2Ho2＝H2o2+o2
oH＋Ho2＝H2o＋o2
H2o2十oH＝H2o+Ho2
1.3 反应动力学研究
有机物的SCwo反应过程非常复杂，有机物并非完全转化成了二氧化碳和水，因此不排除其他中间小分子有机物的形成。因而仅仅用某种有机物去除率来表征有机物的SCwo过程，及建立有机物的消失动力学是不完全的。对某些有机物超临界氧化的研究结果发现toC的消失速率总是小于反应物质的消失速率。众多研究者也探讨了压力、温度、时间、水浓度等参数与反应速度、转化率之间的关系。通过甲醇、苯酚、乙酸、乙二醇等有机物在27.6mpa，430－585℃，停留时间7－30s条件下氧化速率的研究。发现对于大多数有机化合物，在550℃以上，停留时间接近20S就可以取得满意的转化率。
2超临界水氧化技术工艺与装置
modell首先提出的超临界水氧化技术的工艺流程见图1。
根据此原理设计了各种规模的反应系统。但无论哪种工艺基本上分成7个主要步骤：进料制备及加压；预热；反应；盐的形成和分离；淬冷，冷却和能量／热循环；减压和相分离；流出水的清洁（如果有必要）。
目前，超临界水氧化反应系统有两种基本形式。其一是地面体系；另外一种是地下体系。地面体系借助高压泵或压缩机达到反应所需的高压，而地下系统则利用深井所提供的水的静压力进行加压。至于反应器则基本上有三类，（见图2）即管式反应器，罐式反应器（又称moDaR罐式反应器）和蒸发壁（transpiringwallReactor，简称twR）反应器。
其中管式反应器是最普通的反应器，罐式反应器可以用于处理含盐废水，盐份不处于超临界条件下，停留在罐底，可以排出。twR（transpiringwallReactor）则是借鉴蒸汽轮机的原理而设计的，蒸发壁使清洗水通过圆柱形反应器壁的孔进人，在反应器内壁表面形成一个气膜以避免内壁接触到腐蚀性物质和防止盐的沉积。
3超临界氧化技术的应用