有机化合物分析范文
时间:2023-10-25 17:36:33
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篇1
关键词:TVOC;分析方法;准确度
Abstract: this paper introduces the total volatile organic compounds (TVOC) analysis method of chromatography conditions, and the accuracy, precision and detection limit of this method confirmed, short analysis time, the method with good reproducibility, accurate and reliable.
Key words: TVOC; Analysis method; The accuracy of
中图分类号:B025.4文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
引言:
室内空气污染研究目前已成为环境科学工作者的一个重要研究内容。随着化学品和各种装饰材料的广泛使用,室内挥发性有机化合物的种类不断增加,因此提出了用总挥发性有机化合物(TVOC)作为室内空气质量的一项指标,来评价室内挥发性有机化合物产生的健康和不舒适效应。[1]
总挥发性有机化合物在GB50325-2010中定义为:在规定的检测条件下,所测得空气中保留时间在正己烷和正十六烷之间且包括它们在内的所有已知和未知挥发性有机化合物的总量。目前认为,TVOC可有嗅味,表现为毒性、刺激性,而且有些化合物具有基因毒性。TVOC能引起机体免疫水平失调,影响中枢神经系统功能,出现头晕、头痛、嗜睡、无力、胸闷等自觉症状;还可能影响消化系统,出现食欲不振、恶心等。
TVOC在室内空气中作为异类污染物,是及其复杂的,而且新的种类不断被合成出来。由于它们单独的浓度低,但种类多,一般不予以逐个分别表示,以TVOC表示其总量。TVOC中除醛类外,常见的还有苯、甲苯、二甲苯、三氯乙烯、三氯甲烷、萘、二异氰酸酯类等。主要都来源于各种涂料、粘合剂及各种人造材料等。近10年来,已对上百种的这类化学物质进行了鉴别,尽管大多数以极低的浓度存在,但若干种VOC共同存在于室内时,其联合作用及对人体健康的影响是不可忽视的。[2]
实验条件:
仪器配备:
气相色谱仪:SP3420A,检测器:FID氢火焰离子化检测器,热解析仪:北京中惠普JX-3热解析仪,空气源:WYK-2无油空压机,氢气源:SPH-300A氢气发生器,氮气:高纯氮气99.999%,工作站:BF-2002色谱工作站,色谱柱:50m-内0.32mm石英柱,内涂二甲基聚硅氧烷,膜厚1-5μm,采样管:Tenax-TA玻璃管
色谱条件:
柱箱:90℃,检测器:250℃,进样器:250℃;解吸温度:300℃,载气流量:50ml/min,空气流量:500ml/min,氢气流量:60ml/min
标准溶液:
分析步骤:
标准系列管制备:
分别抽取5μL浓度3标准溶液、1μL浓度2标准溶液、1μL浓度1标准溶液、2μL浓度1标准溶液,在有100mL/min的氮气通过吸附管的情况下,注入Tenax-TA吸附管,5min后应将吸附管取下并密封,以完成标准系列制备。
标准曲线制备:
将制备好的标准管置于热解吸进样装置中,经300℃解析3分钟,使解吸气体直接进入进样阀30秒后,解吸气体直接进入气相色谱柱进行色谱分析,以保留时间定性,峰面积定量,以各组分含量μg为横坐标,峰面积为纵坐标,绘制标准曲线。
质量控制
精密度和准确度测定
用0.05mg/mL标准溶液进行校准,并测定重复性
测定结果:
检出限:
检出限以3倍噪音计,最低检出浓度以10L计
结论
根据以上测定数据,该分析方法快速,准确,重现性好,TVOC在采集10L空气时的最低检出浓度,准确度和精密度均可满足日常检测要求。
参考文献
篇2
Abstract: Make a comment on surface metal organic compound respectively carried by inorganic substance and organic substance and some foundational reaction rules of metal organic compound and solid surface and the structure of organic substance.
关键词: 金属有机化合物;无机物;有机物;载体
Key words: metal organic compound; inorganic substance; organic substance; carrier
中图分类号:O627文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)08-0184-02
0引言
表面金属有机化学(Surface Organometallic Chemistry简称SOMC)是化学、材料学及催化科学等学科的交叉融合而诞生的一门新型学科。该学科主要以分子金属有机化学、表面化学和分子配位化学为基础,以金属有机化合物与固体表面反应为研究对象,目的是通过在固体表面接枝金属有机基团制备表面组成和结构明确的、具有特殊性能的无机-有机杂化材料、表面金属原子簇、表面功能化膜等,是近年来化学和材料学学科中非常活跃的研究领域之一。金属有机化合物在固体材料表面的接枝反应性能是SOMC研究的基础,此类化合物在有机合成、烯烃聚合和氢化异构化等领域表现出卓越的性能。因而一直是当今金属有机化学研究最为活跃的一类化合物。近年来的研究表明,茂金属类催化剂一经与固体表面反应后,其所形成的表面金属有机化合物,不仅可以改善原物种的动力学性能、控制聚合物的形态,而且可以大大减少助催化剂的用量等,因此,有关表面茂锆金属有机化合物的研究已经成为人们备受关注的热点。本文简要的评述了分别以无机物和有机物作载体的表面金属有机化合物。
1无机物载体表面金属有机化合物
1.1 氧化物载体表面金属有机化合物氧化物表面金属有机化合物分为两种反应形式,一种是金属有机化合物与氧化物表面的羟基发生反应,另一种是金属有机化合物与氧化物表面的M-O-M发生反应。
在500°C下处理的MCM-41分子筛上存在着大量的硅羟基,这些硅羟基亲电进攻金属有机化合物上的配位体,发生M-C间的断裂。一个典型的例子就是四新戊基锆化合物与MCM-41(500)表面羟基的反应[1],反应用红外光谱检测,且分析气体产物,表面接枝产物用13C NMR和化学探针反应等方法表征,结果表明Zr-C键在表面羟基的进攻下发生断裂,生成烷基锆化合物。
Michelle Jezequel[2]等用Cp*Zr(CH3)3和Cp2Zr(CH3)2分别与处理过的SiO、SiO2-Al2O、Al2O、Al2O发生反应,用红外光谱、元素分析、固态核磁、EXAFS等表征,推断出化合物的结构。这些复合材料可用作烯烃聚合反应催化剂,但发现表面化合物的结构与催化活性有很大的关系。Cp*Zr(CH3)3和Cp2Zr(CH3)2与SiO反应得到的固体无催化活性,而当接枝在SiO2-Al2O、Al2O、Al2O上时则有催化活性。
此外还有王绪绪等用四烷基锡化合物与SiO表面羟基发生反应,新戊基钛化合物与MCM-41表面羟基发生反应;丁基锡化合物分别与MCM-41、MCM-41表面羟基发生反应;四甲基锡化合物与MCM-41表面羟基发生反应。
当SiO2在高温下(>800°C)处理后,其表面羟基发生缩合形成Si-O-Si桥,可以与金属有机化合物反应并发生断裂,Bu3Sn-O-SnBu3与SiO2(1000)表面的反应是通过Si-O-Si的开环生成两个Si-O-SnBu3接枝物种[3]。并且这个反应不仅发生在四元环中的Si-O-Si上,而且还与六元环,甚至是八元环中的Si-O-Si反应。Nicolas.Millot[4]等人报道了在SiO和Cp*ZrMe3反应,主要生成两种不同的产物。
1.2 非氧化物MgCl2载体表面的金属有机化合物李现忠[5]等报道了以球型MgCl2为载体的Ziegler-Natta催化剂与含有茂配体的硅烷化合物反应,制备了一种球型MgCl2负载型单茂钛催化剂,利用该类催化剂进行了乙烯与1-己烯共聚,茂金属配体影响催化剂活性的高低顺序为 Me4Ind>Ind>Cp>Me4Cp(其中 Me表示甲基、Ind表示茚基、Cp表示环戊二烯基)。Soga[10]等将Cl2Si(Ind)2ZrCl2负载到MgCl2上,制备了相应的负载型催化剂,该催化剂用于丙烯聚合可以制得全同立构的聚丙烯。
1.3 金属载体表面的金属有机化合物通过金属表面与金属有机化合物的反应可以制备高分散的双金属或多金属催化剂,并且在不同的催化反应中有特定的选择性。
在氢气的氛围下,四丁基锡可以与铑、镍、或铂(负载在SiO2或Al2O3上)反应制备Sn-Rh[6]、Sn-Ni合金,这种双金属配合物金属相明显,稳定性得到很大改善,可应用到天然气催化合成中。同样,用茂铁或茂镍可以将铁或镍沉积在钯上形成铁钯合金或表面镍钯合金。
2有机物载体表面金属有机化合物
使用载体催化剂时,无机载体被引入聚合物而影响聚烯烃的性能。和无机载体相比较,有机聚合物载体催化剂与无机化合物载体催化剂相比具有很多的优点。用于负载茂金属催化剂的有机载体很多,一般根据有机物的来源可分为:①天然高分子,如环糊精(CD)[9];②聚合物,一般由人工聚合而成,主要包括多孔的聚苯乙烯(PS)[10]、聚乙烯(PE)粉末,二乙烯基苯交联的PS及聚硅氧烷等[16]。
2.1 聚合物表面金属有机化合物黄葆同以交联的聚苯乙烯与丙烯酰胺共聚物作为载体,载体先用MAO处理,再负载在Cp2ZrCl2上,载锆量最高可达0.35%,负载过程如下所示。
1995年,Soga等[7]以含2%二乙烯基苯的PS小球为载体,合成了4种结构不同的PS载体催化剂,MAO用作助催化剂进行丙烯或乙烯聚合。在聚合条件下,将催化剂与MAO的甲苯溶液分为固体和液体两部分,溶液部分对乙烯聚合无活性,表明PS载体上的茂锆化合物结合比较牢固,未被MAO萃取下来。1997年,Soga等以苯乙烯和1-乙烯基-4(1-环戊二烯基-1-芴基)乙基苯的共聚物作为前提体,再与ZrCl4反应合成了PS载体茂锆(Cs对称的)催化剂。
2.2 环糊精载体表面金属有机化合物含有羟基官能团的环糊精是目前研究最多的一类天然高分子载体。它是一类由D-吡喃葡萄糖通过1,4-糖苷键连成的低聚糖,最常用的3种CD是分别含有6,7,8个葡萄糖基的α-CD,β-CD,γ-CD。Lee等用α,β和γ环糊精作载体,以MAO或TMA(TMA=AlMe3)为助催化剂制得Cp2ZrCl2(CD/MAO)和Cp2ZrCl2(CD/TMA)催化剂,催化乙烯聚合。聚合物的活性由高到低依次为α-CD,γ-CD,β-CD。
2.3 杯芳烃载体表面金属有机化合物杯芳烃是一类由苯酚单元通过亚甲基在酚羟基邻位连接而构成的环状低聚物。杯芳烃的上缘是疏水的烷基基团,和苯环一起构成疏水性杯状空腔,下缘是整齐排列的亲水性酚羟基。具有环糊精和冠醚二者之长,几乎可以看做是二者的结合体,故被称为继环糊精和冠醚之后的第三代超分子化学的代表。Floriani[8]等报道了一系列锆的杯芳烃金属有机化合物的合成方法。
3有机/无机复合载体表面金属有机化合物
王文钦[9]将苯乙烯/丙烯酰胺共聚物(PSAm)负载到SiO2上,得到PSAm/SiO2复合载体,该载体负载茂金属催化剂进行乙烯聚合,证明催化剂的活性较高,并可有效的控制聚合物的形态。
4存在问题及前景
金属有机化合物形成载体催化剂后,其化学组成和结构变得复杂,有关载体型表面金属有机化合物催化剂的机理、结构、活性中心等存在诸多问题。有机化合物载体和无机化合物载体种类也很少,应用催化反应也有一定的局限性,因此研究新型载体,探索提高负载型催化剂的性能、活性和选择性,是值得探索的课题。随着深入的研究,结构清楚,催化机理明确,活性高、性能好的新型载体表面金属有机化合物的催化剂涌现而出。
参考文献:
[1]王绪绪,傅贤智.MCM-41表面羟基与四新戊基锆的反应[J].物理化学学报,2001,17(2):165-168.
[2]M.Jezequel,J.M.Basset,et al.Supported metallocene catalysts by surface organometallic chemistry.Synthesis, characterization,and reactivity in ethylene polymerizationof oxide-supported mono-and biscyclopentadienyl zirconium alkyl complexes: establishment of structure/reactivity relationships[J].Journal of the American Society.2001,123(15):3520-3540.
[3]M.Adachi,J.M.Basset,et al.Surface Organometallic Chemistry of Tin: Grafting Reactions on Highly Dehydroxylated Silica[J].Chemistry Letters,1996,25(3):221-222.
[4]N.Millot,J.M.Basset,et al.Synthesis, characterization,and activity in ethylene polymerization of silica supported cationic cyclopentadienyl zirconium complexes[J].Journal of the American Society,2006,128(29):9361-9370.
[5]李现忠,李勇.球型氯化镁负载型单茂钛催化乙烯与1-己烯共聚[J].石油化工,2007,36(10):1016-1020.
[6]B.Didillon,J.M.Basset,et al.Surface Organometallic Chemistry on Metals:Evidence for a New Surface Organometallic Material,Rh[Sn(n-C4H9)]/SiO2,Obtained by Controlled Hydro genolysis of Sn(n-C4H9)4 on a Rh/SiO2 Catalyst[J].Journal of the American Society,1993,115(21):9380-9388.
[7]H.Nishida,K.Soga,et al.Polystyrene-supported metallocene catalysts for olefin polymerizations[J].Macromoleclar Rapid Communication,1995,16(11):821-823.
篇3
[关键词] 有机化合物波谱解析;实验课程;考试方式;教学模式
[中图分类号]G427 [文献标识码]C [文章编号]1673-7210(2009)08(a)-157-02
有机化合物波谱解析是制药、药学、中药等药学类专业及相关专业本科生及研究生的专业基础课。本课程主要讲述紫外光谱、红外光谱、核磁共振和质谱的基本理论与一般解析方法及四大光谱的综合解析方法。通过对本课程的学习,学生能掌握有机化合物结构波谱分析的基本概念、基本原理和基本方法,并能应用光谱法对有机化合物进行结构解析。在近几年的教学中,我们发现一个较为普遍的问题:学生普遍反映波谱解析中各大光谱学的基本原理及基本内容过于抽象,难以理解,更不用说让他们运用所学的相关知识去识图、解图,最终推测出未知化合物的结构,因此学习波谱的热情并不高涨,而且还引不起足够的重视。经过调查发现,上述现象的产生主要是因为以下三方面的原因:第一,我校有机波谱解析课程内容设置中没有实验内容,由于和实践脱钩,学生不能把抽象复杂的知识具体化、简单化,所以觉得难度较大且枯燥无味,也意识不到该门课程的重要性;第二,波谱解析课程内容涉及到分析化学、无机化学、物理化学、有机化学等多学科的知识,知识点多、难而且系统性不强,如果学生基础没有打好,很难把这门课学好,所以大部分学生没有兴趣,有的就干脆放弃;第三,因为考试压力较大,学生没有心情培养兴趣。因此笔者认为要提高我校有机化合物波谱解析的教学效果,必须进行有机化合物波谱解析教学模式的改革。
1开设实验课程,加强实践教学
目前国内大多数中医药院校都开设了有机化合物波谱解析理论课,但对于波谱解析实验课程国内高校几乎未有独立设课的先例,更没有统一的参考教材。由于仅从课堂上讲授理论对于波谱解析课程的教学是远远不够的,必须加大实践课堂的教学环节,培养学生理论联系实际的能力,提高学生综合技能。学校可根据自身开设相关波谱实验的条件,自行编写《波谱解析综合实验》讲义。讲义中尽可能包含基础型、综合型和设计型三种实验类型。基础实验可编排紫外光谱、红外吸收光谱、核磁共振谱及质谱的实验内容,让学生掌握如何应用每种波谱进行已知简单化合物的定性和结构分析;综合实验是利用“四大光谱”进行综合分析的实验,让学生懂得如何应用现有波谱学知识进行未知化合物结构分析;设计实验是设计型开放实验,集分离及结构表征为一体,可以以我校教师科研项目内容为基础,发表科研论文,以达到培养学生的探索精神和实际科研能力,为他们后续从事科学研究奠定了较为扎实的实践基础。
2改变考核方式,培养综合能力
考试是教学过程的重要环节,而不仅是评价教与学效果的一种手段,它对整个教学活动有强化功能、检测功能和反馈功能。更重要的是,适宜的考试方式能激发学生学习的积极性,提高其应用所学知识的实际能力。有机化合物波谱解析作为一门难度较大的课程,大多数院校均采用一次性闭卷考试,这种考试方式在一定程度上可以衡量大多数学生的学习质量,但也存在着一定的弊端。目前我国高校均实施学分制教育,有机化合物波谱解析作为我校药学专业的限定选修课,既能防止学生避重就轻,同时有一定的选择余地,但传统闭卷的考试方式使学生由于害怕考试不及格而把这门课拒之于门外,有的学生即使选了,也觉得压力很大,根本没有精力去培养兴趣。因此针对这种情况,应采取一种积极的、合理的考试方式,使学生由被动学习变为主动学习,充分调动他们学习波谱解析的积极性。笔者认为在开设实验课的前提下,可以把实验作为一部分考试内容记入总成绩,同时参考平时表现,具体操作如下:理论部分采用闭卷或开卷考试,占总成绩的40% ;实验部分占总成绩的40%,主要是培养学生波谱分析实验技能,拓宽学生知识面,提高学生应用基础理论知识去解决化学实际问题的能力;平时成绩占总成绩的20%,这部分主要以学生对该课程的学习态度、平时行为表现等为基准。
3改变教学模式,提高教学效果
波谱分析课程由于内容比较抽象、信息量大、内在规律性不强且有大量的经验数据,对于初学者往往枯燥无味,常有不知所措。为了让学生加深对各类有机化合物“四大光谱”特征信息及内在规律的理解,以便让学生能从中找出一些内在联系,避免死记硬背,在课堂教学中应始终贯彻一条从同一类化合物某一光谱特征出发,抓住共同特点,领悟同一类中不同化合物的光谱相关特征峰;而且要善于运用联系对比的教学方法使学生系统掌握更多光谱知识,从而达到提高学生识图、解图的能力。由于波谱解析课程中涉及到许多数量巨大、内容复杂而非文字形式的图片信息,采用传统的“粉笔+黑板”的教学模式很难将信息准确地表达出来。随着计算机信息技术的发展,现代多媒体计算机辅助教学,已成为最具潜力的教学模式,因此我们可以制作该课程的教学软件,将紫外光谱、红外吸收光谱、核磁共振谱、质谱及综合解析练习题制成课件,教师可根据实际情况充分利用计算机动画效果等Flash软件功能进行教学,提高学生的积极性。
[参考文献]
[1]姚新生.有机化合物波谱解析[M].北京:中国中医药科技出版社,2007:1-5.
[2]郭丽冰,陶曙红.《波谱解析》课程教学改革及教学效果调查分析报告[J].广东药学院学报,2005,21(4):480-48l.
[3]许招会,王生,彭云.波谱解析课程教学方法探讨[J].化学教育,2006,27(6):35-36.
[4]陆小兰,唐洪杰,张桂玲,等.有机波谱分析课程考试模式的改革与探索[J].华工高等教育,2006,(5):32.
[5]许招会,王姓,廖维林,等.浅析波谱分析课程教学改革[J].光谱实验室,2007,24(35):400-401.
篇4
关键词:高中化学;有机化学;解题方法;解题技巧
有机化学是高中化学中的重要内容,也是每年高考的必考题。但是,许多同学面对有机化学题时,却感到无从下手,表面上感觉应该会做,却并未解答出来。究其原因,还是由于学生们的基础知识不牢固、解题思路不正确,解题技巧不到位。所以在高中化学教学中,加强有机化学的基础知识训练,强化有机化学各题型的解题方法和技巧十分必要,也十分关键。
1.有机化学的概念及基本题型
有机化学是与无机化学相对立的一个化学名词。简而言之,它就是指研究有机物的化学,而有机物是指含炭元素的化合物。
有机化学主要研究有机化合物的基本性质及其转化规律,而高中有机化学的各题型也主要是围绕几十种有机化合物的基本概念、基本性质、重要反应、结构特性、机理规律等而设计的。归纳起来,高中有机化学的基本题型有以下四大类:①命名与结构;②反应转化与反应机理;③结构式推导与合成设计;④活性比较及有机化学鉴别。
2.有机化学的解题思路
高中学生已经具备了一定的思维能力,掌握了一定的思维方法。解答有机化学类的题目,就是要通过思维方法将有机化学的基础知识转化为问题答案,带着疑问去思索、探究。根据有机化学的学科性质,笔者认为其解题思路主要分为三个步骤,依次递进、层层深入(如图1所示)。
第一是审题。从题目中获取相关信息、收集信息,并进行分析理解和定位,将不熟悉的知识点转化成熟悉的知识点,将概括性、抽象性的目标问题分解为若干具体的、形象的小目标问题,从而真正读懂题目、理解题意。第二是解题。这时需要将题目中的若干小问题与所学的有机化学知识点联系起来,提出假设,并根据所收集的信息进行正向推导、反向思维、逆向演变,用已知的概念、程序和方法来解答问题。第三便是检查与完善。用熟知的知识、原理来检验前面的推断过程是否正确,信息是否吻合,并通过画示意图的方式,将问题转化为公式,补充完善答案。
图1 有机化学的解题思路
3.有机化学各题型的解题技巧
(1)命名与结构类
高中有机化学中的这类题型主要是考察学生是否掌握有机化合物中的顺式、反式、手性特征;是否了解如螺环、桥环、杂环化合物殊的母体;是否掌握了各个官能团的位次、原则、性质和有机反应条件;是否能够根据化合物命名的结构式推断其属于哪一类,从而得出其母体名称等等。
例如,在分子结构“CH3-CH=CH-CC-CF3”中,这六个碳原子是否在一条直线上和一个平面上呢?这是一道典型的有机化学命名与结构题型,解决这类题目的方法,就是要以扎实的基础知识为后盾,对各官能团的性质理解并掌握透彻,然后分析已知条件、推导未知答案。根据题目,我们看到结构中的前面四个(CH3、CH、CH、C)碳原子在碳碳双键(具有120°键角)的作用下,处于同一个平面;而后四个(CH、C、C、CF3)碳原子在碳碳三键的作用下,处于同一直线上。所以,这六个碳原子未在一条直线上,但在一个平面上。
(2)反应转化与反应机理类
这一类题型主要考察两个方面,一是能否根据已知反应进行分类、确定反应的方向、特殊性以及反应产物的顺反式、构象的稳定性等等。二是了解有机化合物的反应原理,知道反应物与产物间的结构变化,其分子结构中的化学键、官能团有何变化;学会区分其反应的属性和反应机理类型,找到反应的进攻质点、中间体、过渡态等等。
解答这类题目时,也必须要有扎实的基础知识,要有比较地掌握有机化合物的反应现象、反应条件、反应类型和反应机理,熟知不同化合物的不同反应规则、效应及活性次序等,解题时才能做到游刃有余。比如某有机化合物的结构式为:
CH2=CH-CH2- -CHO
那么,请问该有机物是否具有加成反应和加聚反应的性质呢?解答这道题,首先我们要知道什么是加成反应、什么是加聚反应?其次,我们要学会分析和理解题目中的分子结构式,将“结构式语言”转化成我们熟悉的语言表达;再者,要善于分析结构式中的各化学键、设想各官能团可能出现的变化,然后判断其反应归属。这样一来,我们就很容易得出答案。
(3)结构式推导与合成设计类
有机化学中的结构式推导题目,其题目本身就是一种思考和解题的方法。即运用流程图的方式,将问题罗列出来;能够列出各种化学键的组合、计算出结构式中的不饱和度。当然,除了正向推导,也可以采取反向推理的方法,从最简单、最熟悉的知识点进行突破,然后假设,一步步推导、演变、排除,从而得出结论。而合成设计类题型,则是根据目标分子结构式,分析其骨架结构、所涉及的官能团、对称性质,学会如何对结构进行分割组合,最终选择方式合成目标化合物。
(4)活性比较及有机化学鉴别类
高中有机化学中的化合物活性比较是十分重要的,有助于学生更加清晰地了解不同化合物的性质。化合物有酸碱性、溶解性、亲核性及亲电性等性质。例如区分叔醇、仲醇及伯醇与盐酸之间的反应活性。我们首先要熟记基本物质的活性次序;然后,要知道这三类化合物的异同处,区分它们的反应特征及现象;最后做出判断。此外,还需要注意的时,在进行化合物活性比较鉴别时,要考虑吸电子基团与斥电子基团,诱导效应与共轭效应等因素对其性质的影响。这样更有助于我们的学习和推导。
参考文献:
[1]赵文刚.张英锋.探析有机推断题的解题策略[J].高中数理化,2009年第4期.
篇5
关键词:有机化学;临床医学;教学效果
在临床医学专业的课程设置中,有机化学是一门重要的基础理论课程。对有机化学知识的掌握直接为后续专业课程如生物化学、药理学等学习奠定了理论基础。在提高有机化学教学效果方面,值得借鉴的方法有很多[1-8]。但在实际教学中我们仍然发现,许多学生在学习有机化学时经常会出现听不懂,听懂了但记不住,记住了但不会做题的现象,致使学习效果不理想,进而产生一定的厌学情绪。分析原因主要有以下三个方面:一是有机化合物的种类比较多,且各种化合物官能团的结构特征也各不相同,特别是对一些立体结构的认识更是难上加难;二是每一种有机化合物通常都有不同的化学性质,致使部分同学在面对大量的有机化学反应时总感到无从下手;三是有机化学本身就属于一门理论性较强的学科,特别是对反应机理的推导和认识,一些同学虽然花了很大功夫去死记硬背但效果甚微。针对以上问题,笔者在十年的教学实践中一方面不断借鉴一些成熟有效的教学方法,另一方面也积极探索尝试一些新的教学方法和技巧,旨在为提高教学效果贡献自己的微薄之力。
1前后对比联系,基础知识清晰化
有机化学学习中有两个最基础也是最重要的知识点———化合物的种类和命名。常见的有机化合物往往是根据官能团进行分类的。有机化合物的官能团很多,看似彼此孤立,实则联系密切。经过前后对比不难发现学习有机化合物的顺序往往也是一个组成元素逐渐增多、官能团结构逐渐复杂的一个顺序。烃类有机物主要由C、H组成,包括烷烃、不饱和烃、脂环烃、芳香烃等,官能团主要和碳碳键(如单、双、三键等)有关。醇、酚、醚类主要由C、H、O组成,官能团主要以极性的碳氧单键(羟基、醚氧键)为特征。醛、酮类仍然是由C、H、O组成,但官能团是极性的碳氧双键所组成的羰基。羧酸类化合物虽然也是由C、H、O组成,但官能团却是以碳氧单键和碳氧双键共同组成的羧基。有机胺类物质主要由C、H、N组成,官能团主要是结构与NH3分子类似的氨基、亚氨基等。氨基酸则由C、H、O、N组成,官能团包括羧基和氨基。至于糖类及代谢中的辅酶等物质需结合杂环化合物的结构进行学习。掌握了这样一个规律之后,学生对各类化合物的认识也就大致有了个轮廓,再学习起来也就容易一些。我校临床医学专业所使用的教材是由吕以仙主编、人民卫生出版社出版的《有机化学》,该教材中各类有机化合物命名在每一章中单独进行讲解,其中系统命名法是要求学生重点掌握的。由于不同化合物之间的系统命名规律完全相似,为加深学生对该知识点的理解和认识,笔者在教授烷烃类化合物时就对系统命名法进行高度概括和归纳。先将命名原则总结为三大步骤:第一步选主链;第二步给主链编号;第三步确定支链。除了在选主链和给主链编号时注意把握“主官能团”优先考虑这一原则之外,确定支链的办法对于所有的链状化合物来说基本上都是完全相同的。然后再以学生比较熟悉的烷烃、烯烃、醇等几类化合物的命名为实例,,这样一来,学生对命名通则的理解和认识就变得容易了。环状化合物的命名也可以参考之。掌握了构造式的命名之后,再讲到后面的顺/反异构、对映异构体的命名时,重点放在构型的判断上,再加上相应构造式的名称就可以了。
2搭建分子模型,抽象结构形象化
在有机化学的教学中,有关碳原子的杂化类型、顺反异构及对映异构等立体异构体的概念,常常会让学生感到既枯燥又难懂。采用多媒体授课方式,虽然可以将这些抽象的概念较为生动且直观地展现出来[9-10],但对于一些空间思维较差的同学来说理解起来总还是有难度。故而可以考虑使用传统的教学工具———球棍模型,再借助问题教学法[11]进行辅助教学。例如,在讲解对映异构现象时,可以分成以下几个步骤进行:(1)让学生分成几个小组自己动手搭建2-丁醇分子的球棍模型(见图1,结构式1),再任意互换2-位碳上的两个基团后又得到一个2-丁醇的分子模型(结构式2),此时让学生思考这两个分子模型是否完全相同?能否完全重合?当学生发现这两个看似相同的分子模型不能完全重合时,及时向学生强调这是一种立体异构现象,结果表明结构式1和结构式2为不同的化合物;(2)使用完全相同的办法引导学生搭建2-丙醇的分子模型,根据2-丁醇和2-丙醇分子结构之间的差异引出“手性碳原子”的概念;(3)引导学生将结构式2在竖直方向沿着底平面旋转180°,这样得到的结构式3和结构式2实则为同一种化合物,然而结构式3和结构式1明显具有相互照镜子的关系,这种分子就称为“手性分子”,结构式1和结构式3之间互称为“对映异构体”。经过这样一步一步动手搭建模型,同学们不但对这种立体结构有了一定的认识,而且对其中所涉及到的基本概念也会理解比较透彻。在建立了对映异构体的概念之后,再利用多媒体教具对2-丁醇的球棍模型进行投影,并根据课本上的要求按“横前竖后”的原则引出Ficsher投影式的书写要点,引导学生顺利地将立体结构向平面式进行转化。最后,利用前面所搭建的两种不能重合的2-丁醇分子模型,讲解“方向盘法”所确定的R/S构型。对有兴趣的同学还可根据立体构型和Ficsher投影式之间的转换关系,总结直接利用Ficsher投影式判断R/S构型的方法。这样逐步引导学生充分利用手中的分子模型,从简单到复杂,环环相扣,在掌握与对映异构相关的基本概念的同时,也对这种立体异构体的特征留下了深刻的印象。
3紧扣结构特征,化学性质生动化
有机化学课程的学习重点就是掌握各类有机化合物的结构特征和性质特点,由于有机化合物种类繁多,各类化合物的性质又各不相同,因此学生在学习有机化学时总感到内容多、共性少,既难学又难记。如果我们在重点分析官能团的结构特征之后能因势利导,让学生尝试自己根据官能团的结构特征推断这类化合物可能表现出来的化学性质,将会有利于学生对各类有机化合物化学性质的记忆。比如在讲有机胺类物质这一章的内容时,首先以大家熟悉的氨分子结构特征(三角锥型)为例,当氨分子中的氢不同程度被烃基取代之后就得到不同结构的伯、仲、叔胺,而这种取代并没有破坏氮原子本身所含有的孤对电子,由此让学生对此类化合物的化学性质进行简单的推理:(1)按照路易斯(Lewis)酸碱理论,孤对电子将赋予胺类物质碱性,而氮原子上所连接的取代基必将会影响到其供电子性,即碱性强弱;(2)孤对电子的存在使胺类物质具备了亲核试剂的结构特征,可以与卤代烃、酰卤、酸酐、酯等发生亲核取代反应;(3)当氮原子上连接有苯环时,会发生p-π共轭效应,使苯环电子云密度增加,有利于苯环上亲电取代反应的进行。这样先通过简单的推理,使学生对胺类化合物的化学性质有一个大致的认识,然后再进行具体讲解学生就比较容易接受了。在有机化学的学习中,对反应机理的理解也是学生普遍遇到的难题。对于临床医学专业学生,教材中所涉及的反应机理都只是进行简单的推理[12],即使这样,大部分学生还是搞不清“亲电”和“亲核”是怎么回事。经过多年的实践教学,笔者在讲解反应机理时,首先会引导学生观察此类化合物官能团的结构特征可能会引起什么反应?如果反应可能带来什么产物?接着给学生重点介绍一些实验事实,根据实验事实再引导学生分析具体反应过程。比如,在讲苯环的亲电取代反应时,先让学生根据苯环上碳原子的sp2杂化特征判断出苯环存在共轭效应,共轭大π键的存在使环平面上下都有密度较大的电子云分布。而外界试剂在进攻这样的“富”电子结构时势必是“亲电”的过程,再加上苯环共轭结构的稳定性,最可能发生的就是取代氢的反应。所以苯环上发生的化学反应从机理上来说是亲电取代反应。这样通过摆事实,讲道理的方法引导学生自己进行合理的推断,加深其对化学性质和反应机理的理解和认识非常有帮助。
4理论联系医学,授课内容趣味化
我校为临床医学等医学相关专业所开设的有机化学通常都安排在大学一年级第二学期,对于接触医学专业课较少的一年级学生来说,还意识不到学习有机化学的重要性,这也是他们在思想上对有机化学学习不够重视的主要原因。笔者在平时的授课中,一般会利用上绪论课的时间向学生介绍有机化学与人体疾病、遗传变异等的密切联系,以及有机化学与医学、分子生物学之间的相互影响、促进和发展,激发学生从专业的角度对有机化学有个较为客观的认识。在学习各类有机化合物时,遇到与医药关系密切的结构就适当进行展开,拓宽学生的知识面。比如在讲到顺反构型时,以临床上广泛使用的己烯雌酚为例,其反式构型与天然激素分子相似,具有较强活性,可用于对某些妇科疾病的治疗;而顺式构型却因为药效低而不能药用。在讲到羧酸的酸性时,以早期临床上普遍使用的抗生素青霉素为例,先将青霉素的结构呈现给学生,然后让他们思考青霉素为什么常常是以钠盐或钾盐的形式存在?等同学们发现是利用其羧基成盐的性质改变溶解性时,又进一步提问学生为什么做成粉针剂现配现用,而不是直接做成注射剂?引导学生发现结构中的四元环,这样又把前面所学习过的小环不稳定性复习了一遍。除此之外,平时还可以通过网络资源或和专业课教师多交流,也可以多读一些与医学基础相关的书籍,积累与有机化学相关的基本医学知识,在教学中将有机化学内容与医学知识相互融会贯通。这样的教学方式,不但可以达到增加学生对有机化学学习兴趣的效果,同时还能充分让学生认识到有机化学与医学之间的紧密联系,从思想上重视有机化学。两者相互促进,共同提高学生的学习效率。每当看到学生一脸恍然大悟的表情,以及逐渐露出的笑脸,作为老师也会感到收获满满。总之,有机化学教学是一个长久的、不断探索、不断进步的过程,以上所谈到的几点仅仅是笔者在多年教学实践中的一点经验和总结,对激发学生的学习积极性和提高教学效果均有一定的帮助。在今后的教学实践中我们还需不断努力,改进教学,为培养高质量的医药卫生人才打下坚实的基础。
参考文献
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篇6
其实化学教材中的很多知识都是来自于生活的,如果老师脱离现实生活进行教学,那么就会使整个教学氛围变得单一枯燥,不利于高中化学教学水平的提高。因此,老师在化学教学的过程中,要充分地挖掘化学教材中存在的生活元素,使得整个课堂可以“活起来”,改变过去沉闷的教学氛围。举个例子,老师在教“有机化合物”这部分知识时,可以提问学生:“大家能不能举出生活中常见的有机化合物呢?”学生听到这个问题,便开始思考有机化合物的特性是什么,生活中有哪些物体是属于有机化合物的,有的学生回答“葡萄糖”,还有的回答“汽油”,这时老师便可以顺着问下去:“同学们说的这些都很对,在平时生活中,我们看到这些有机化合物是没办法水解的,知道这是为什么吗?”学生都陷入了深思,有的学生说:“这是由有机化合物的内部结构决定的。”老师便可以接着学生的话说:“对的,这是由有机化合物的结构所决定的,下面我们就来讲讲有机化合物的结构。”通过这种生活场景的融入,可以使学生更加深刻地认识问题,明白很多生活用品的用途是由其性质决定的,从而形成一种科学的化学学科思想,有利于正确指导学生的行为。
二、小组合作,提高效率
小组合作的教学方式逐渐被推广开来,很多老师在教学时都会尝试使用这种教学方式,但是在实际的操作中,由于更多的是“走形式”,使得小组合作学习的效率反而下降了。因此,老师要组织高效的小组合作,从而提高学生的合作意识和合作能力,保证高中化学的课堂效率。举个例子,老师在讲“化学与资源综合利用、环境保护”这部分知识时,可以让学生自由组成小组,对化学在资源利用、环境保护中所起的作用进行探讨和总结,每个小组成员都要思考,然后将想法说出来,进行小组的内部讨论,选择正确的想法和思路,共同总结,最后由小组内部推选出一名代表发言。通过这种小组合作的方式,学生的思维得到极大的发散,小组的激励讨论可以使成员之间相互学习,互相进步,提高了学生的合作意识和合作能力,同时小组合作也能使课堂教学的氛围变得更加活跃,使得学生的课堂参与度得到提高,从而有效地提高了高中化学的教学效率,保证课堂教学的质量。
三、高效组织化学实验,强化化学实验学习
我们知道,化学作为一门以实验为基础的学科,很多原理需要通过实验来分析和验证,如果老师只是按照课本的实验步骤进行教学,那么教学的效果并不会很明显,因此,老师务必要高效地组织化学实验,提高学生的动手实践能力,让学生在实验的过程中发现问题、解决问题,真正地提高学生的思维能力,保证了高中化学的教学质量。举个例子,老师在教学“酸碱”这部分知识时,可以让学生用pH试纸对不明溶液测定酸碱性,通过自己操作来发现问题和解决问题。比如,有的学生在用pH试纸进行测定时,发现试纸都是没有颜色出现的,他没有马上询问老师,而是自己再认真地根据课本的步骤进行操作,最后成功了。通过这种高效的实验教学方式,可以使学生在实验的过程中自主地思考和探究,提高了学生的动手实践能力和思维能力,同时也能使化学课堂教学的效率大大提高,老师不用再花过多的时间给学生解释,而是将时间留给学生,让学生自主地利用时间,提升自己的能力,从而优化了高中化学课堂的教学模式。
四、结语
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关键词: 高职;药学专业;有机化学教学
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.224
高职和大学的教育存大着一定的差别,其表现主要有两点分别是: 在培养的标准上,高职主要培养技术型人才; 在培养的形式上,高职以社会的需求为目的,以适用的能力为主设计相对应的培养方案,以学生的应用能力为重点进行培养人才。有机化学属于药学专业一门比较重要基础性课程,可以直接称其为药学的核心。在经过对有机化学的学习后能让学生更好的学习药物的组成结构及其性质合成,了解药物的结构及药效的相互联系。为以后的药物生产,药物质量的检测及新药的研发打下坚实的基础。在高职,有机化学教育的改革实践中出现了很多非常出色的教育工作人员。针对教育方法他们提出了很多观点。从总的方面来看,所有高职院校的有机化学课的学习还没有更有效的方法。本文以高职院校学生学习水平差课时少有机化学知识应用广的一些主要特点,提出了在有机化学的教学中着重关注的问题,为培养合格的药学专业人才尽一份力。
1 有机化学与药学的关系
药学和有机化学的是同时存在的,他们一同走过了极为久远的历史路程。有机化学是在19世纪初其出现的,有机化学当时注重的是关于有机体的问题,针对的目标大多数是,从有机体中经过分离纯化的有机化合物。药学的持续发展,也在带动着有机化学的进步。我们坚信药学和有机化学在将来的社会发展中它们依旧会相互紧密结合,共同促进发展。因此学生们如果能把有机化学学好可以为药学专业起到非常大的作用。
2 有机化学的课程特点
有机化学所研究的是有机化合物这一门科学。研究其结构,理化性质、合成方法、应用及命名,以及有机化合物相互间的转变所遵照的规律等。针对有机化学的课程来说,最主要的特点是其整体性特别强,大多数教学内容都遵照各官能团化合物来给章节顺序排列,但它们没有被孤立也不是零散个体,他们都有着很强的联系。因此把握好有机化学教学的结构,对于学好这门学科是比较有益的。
3 有机化学在高职药学专业中,探讨内容整合、编排方式及教学方法
在选择教材的,高职医药类专业大都选择用刘斌主编《有机化学》,内容主要以官能团教授各有机化合物的相关的主要化合物,着重讲述构效关系有机化学原理。在结合高职教材的基础理论问题,以基础知识和基本理论为重点介绍,让学生可以从整体上理解并运用有有机化学的相关知识,避免针对性的理论知识讲述,应尽可能的采用药学普遍的化合物及化学现象的案例,增强实际应用性。在有机化学的教学经验中了解到,如一程不变的按原来的课本的顺序拿过来应用,在学习的过程中教学人员与学生都会感到自如,但当把教材的内容学完后大多数的学生都会感觉有机化学的知识太过复杂,各种化合物品种众多,需要硬背的知识太多。在这样一种问题上,依照大学的有机化学课本,对高职的教学内容进行一定的编排和调整,全部的课程分为三个部分。第一部分有绪论、命名和异构 ,这一部分是讲述,有机化学的历史、基本理论概念这些基础性的内容。学习有机化学这类学科的内容,对于高职学生来说并没有什么自信心。如果在学习的初期学生对学习就没产生兴,让学生对这一学科失去自信心的话,那么在以后的教学中,对老师和学生都会是一种折磨。因此开始对基础内容的理解程度,对于学生和老师来说非常重要的。这就使教师用简洁易懂、有趣的方法把有机化学的内容在药学中的作用,展现给学生。用易懂的形式把有机化学的理论知识解释给同学,让学生深入理解,让学生树立学好有机化学的信心。第二部分,几章化合物的相关内容。这几种化合物比较简单,主要的难点就是对学生清楚讲述基础的有机化学中的基础概念及术语,讲述的目的是让学生深入的理解。教师在教学过程中要注重引导学生自主的学习提高学习的水平。第三部分,讲从醇到药用,高分子材料的内容。这一章节化合物的理化性质有些杂乱不好理解,如果我们仔细分析便会察觉,其化合物的理化性质是由其自身的结构特点位判定的。因此本章的重要学习内容是在了解各化合物的性质结构及其变化的基础上,深入清楚并分析各类化合物其结构特征和理化性质之间的联系,主要是各类化合物电子效应,只要掌握其分析的方法,推测其自身的理化性质就容易多了。并且是高职学生对有机化学学习的主要目的。第四部分,有机合成的简介,在有机化学中,最难学习的部分便是有机合成,其主要是熟悉和掌握各类化合物的理化性质和相互转化反应的基础上,建立适合的逆合成分析思路。使学习者对整体内容关于化合物性质归类汇总,在其思想中形成一套完整的体系,然后经过多多的练习来设计形成思路。对于高职的学生这章的内容难度较大。
4 结束语
在我们的教学中,首先必须要跟学生说明有机化学这门学科,其在药学专业中的地位是不可替代,不可动摇的。在引导学生对学习产生兴趣的基础上,再把有机化学这一W科的基本特征展现给学生,循序渐进的进入到主题的内容上。此种方式的学习经进实际的实践,得到了很好的效果。但是,教学没有固定的模式和方法法,教师的教学方式与方法也应随着目标人才培养、学生自身的能力发生改变。
参考文献:
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[2]黄声岚.高职药学专业有机化学教学法探讨[J].海峡药学,2014,26(03).
篇8
食品中的有机化合物是我们初学化学者步入有机世界的开始.对糖类(碳水化合物)、蛋白质的了解也是对生命活动及其规律的初步认识.蛋白质组成生命体的物质都来自于日常饮食,对食品中有机化合物的初探对今后学习有机化学有着重大意义.
一、 食品中的营养物质
我们每个人每天都要进食,食物中包含很多营养物质.中考化学涉及到的六大营养物质:水、无机盐、糖类(糖水化合物)、油脂、蛋白质、维生素等,我们每天都要摄入一定量来维持生命的正常运行.当生命体里缺少或者食品中有机化合物对生命体补给不足时,生命体的代谢就会受到影响.
例1 (2012年·淮安中考)中考期间,小芳妈妈为她制定的早餐食谱是:馒头、煎鸡蛋、牛奶,从膳食平衡角度看,你认为最好还应补充( )
A. 豆浆 B. 蔬菜
C. 牛肉 D.米饭
例2 (2012年·无锡中考)下列食物中富含维生素的是( )
考点 生命活动与六大营养素.
分析 做这些常规题型,要了解一日三餐食品中所含的营养物质,根据所提供的食品中含有的主要营养成分考虑本题.
解答 馒头中含有淀粉;煎鸡蛋中含有油脂、蛋白质、无机盐;豆浆、牛奶中含有水、蛋白质;牛肉中含有丰富的蛋白质;水果蔬菜中富含有维生素.故例1选(B),例2选(C).
点评 要知道常见物质中含有哪些营养物质.糖类、脂肪、蛋白质、维生素是食物中含有的重要有机物,是食物中的主要营养.
二、 食品中的有害物质
近几年来对食品安全问题频频报道,恶性食品安全事件频频曝光,“苏丹红辣椒酱”、“三聚氰胺毒奶粉”、“地沟油”、“塑化剂饮料”、“瘦肉精火腿肠”、“石蜡大米”、“毒胶囊”等等连续粉墨登场.本着“以人为本”、“民以食为天”, 作为一种必备的知识,让学生进一步体会、理解化学与生活的关系.
例3 (2012年·扬州中考)食品安全关系到人体健康,下列说法正确的是( )
A. 霉变的米中含有黄曲霉素不能食用
B. 应在国家标准规定的范围内使用食品添加剂
C. 用甲醛浸泡水产品,延长保质期
D. 将地沟油回收作为食用油
例4 (2012年·徐州中考)明胶中富含蛋白质,食用明胶以新鲜的动物皮或骨骼为原料,经过复杂的工序制成;工业明胶常以废旧皮革等为原料,其熬制过程简单,产品中对人体有害的铬元素严重超标.下列有关说法错误的是( )
A. 铬属于金属元素
B. 灼烧明胶会产生烧焦羽毛的气味
C. 生成明胶的过程中有化学变化发生
D. 工业明胶能用来生产药用胶囊
考点 化学与社会生活的联系.
分析 让学生知道某些物质(如甲醛、黄曲霉素、重金属盐等)有损人体健康,认识掌握化学知识能帮助学生抵御有害物质的侵害,认识化学科学的发展在帮助人类战胜疾病与营养保健方面的重大贡献,认识有机物对人类生活的重要性.
解答 霉变的大米中黄曲霉是一种毒素人畜都不可食用,甲醛可使人体蛋白质变性失去生理功能,地沟油中含致癌物质都不宜食用,食品添加剂在国标范围内允许合理使用.故例3选A、B,例4选D.
点评 食品中有机化学的知识与生产、生活实际有密切的联系.学生通过本章的学习,能够提高科学素质,丰富生活常识,有利于他们正确地认识和处理有关饮食营养、卫生健康等日常生活问题.
三、 食品中有机化合物重难点的突破
糖类(碳水化合物)和蛋白质知识是食品中有机化合物的重点,糖类的来源、消耗以及检验和蛋白质的性质实验重点中的难点.维生素对人体健康的重要性也越来越受到关注.光合作用和呼吸作用是有机环境与无机环境相互循环的两个重要反应,光合作用提供物质基础,呼吸作用提供能量保障.
例5 (2012年·苏州中考)富含淀粉的谷物、甘薯等可以酿酒.在酿酒过程中淀粉在酶的作用下转化为葡萄糖,葡萄糖发酵为酒精.香甜的酒酿就是利用该原理.用酒曲酶(俗称酒药)制作的.家庭一般制作酒酿的简单流程图如下:(注:有机反应化学方程式可用箭号表示)
(1) 配平化学方程式:(C■H■O■)■+ ?摇 H■O■nC■H■O■
(2) 如温度、水分等因素控制不当,易导致乳酸量过多而味偏酸,清完成该反应的化学方程式:C■ H■O■■2 .
(3) 成熟的酒酿放置时间越长酒味越浓,因为更多的葡萄糖在酒化酶作用下发酵分解为酒精(C2 H5OH )和二氧化碳,写出该反应的化学方程式
(4) 若用1 kg大米酿米酒,假设其中有0. 81kg的淀粉全部转化为酒精,则理论上可酿制含酒精质量分数为10%的米酒 kg.
【提示:由淀粉转化为酒精的关系式为(C6H10O5)n~(2nC2H5OH】
考点 考查碳水化合物的知识.
分析 题目虽然没有直接考查光合作用和呼吸作用,只有糖类知识的全面掌握,解此类题目才会感到得心应手,从给定的题目信息看,比直接考光合作用、呼吸作用的化学方程式要巧妙得多.
解答 (1)小题是多糖在酶的作用下转化成葡萄糖,(2)、(3)两小题考查葡萄糖在不同条件下可以转化成乙醇和乳糖,前三小题都考查了有机化合物的化学方程式,(4)小题考查化学方程式的计算.根据质量守恒定律,故答案为:
(1) n,(2)C3H6O3,
(3) C6H12O6■2C2H5OH+2CO2,
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为培养学生良好的实验方法和科学素质,能保证实验室正常有效安全地运行,保证教学质量,实验室操作人员必须严格遵守实验室规则。
1.1制定实验室安全规则
有机化学实验室应根据实验室的基本情况、具体实验项目制定实验室安全规则:(1)学生进入有机化学实验室前,必须了解实验室的注意事项,有关规定及事故处理办法和急救措施的常识;(2)每次实验课前必须认真仔细预习实验,写好预习报告,必要时应网上搜索相关材料,保证每次实验的安全有效进行;(3)实验过程中,每次实验装置装配完成后,应经指导教师检查确认后才可以开始操作,并且实验过程中,应认真操作、仔细观察、不得擅自离开实验岗位,积极思考,认真记录实验现象和实验数据,有疑点及时向指导教师询问,实验后,应写出复合实验要求的实验报告;(4)每次实验完毕后实验仪器放置要整齐有序,应清洗干净,水电灯关好。不得将固体物或腐蚀性的物体倒入水槽,实验后留下的有机物应收集在专用的收集容器中;废酸、废碱应倒入废液缸中;废纸应放入废纸桶中;废玻璃应放在指定的地点,进行专业处理;(5)实验相关规定:实验室内应穿专用实验服,不准吸烟、吃食物,不得穿裙子、短裤、拖鞋,不得大声喧哗吵闹,实验结束后必须洗手;(6)爱护实验室财产,正确使用仪器和设备,损坏仪器应及时填写破损单,节约使用试剂溶剂和相关物品。
1.2专人管理有机化学实验室
有机化学实验室常使用大量的有机试剂和溶剂,大多数有机物易燃、易爆,有些物质在不同程度上有毒性,因此必须有专人严格管理实验室药品,分类分放,定期检查和清理实验室药品,同时进行实验教学和科学研究时监督和分析可能存在的危险,能保证实验室的安全。
2有机化学实验室火灾分析及应急救援
2.1易燃有机化合物
有机化学实验室常用的一些有机试剂和溶剂,它们的闪点很低,很多都属于易燃液体。易燃液体具有易挥发性、易流动扩散性、受热膨胀性、带电性、毒害性等特征,大部分易燃液体属于沸点低、闪点低、挥发性强、黏度较小、易流动、摩擦易产生静电,所以使用易燃液体时特别注意安全,实验室使用易燃液体时,周围环境必须避免明火。(1)蒸馏、回流、分馏实验中,对沸点低于80℃的液体,一般时应采用水浴加热,不能直接用明火加热。蒸馏或回流操作前必须加入沸石,预防爆沸引起爆炸,同时应提前预防有机蒸气泄露,必要时应在通风橱里进行。实验完毕后溶剂试剂产物应收集在收集瓶中保存,废液倒入废液缸中进行妥善处理。(2)有机化合物制备实验中,要注意试剂溶剂的准确选择,严格控制反应条件,提前预防其它产物或副产物的产生,以避免不明物质产生火灾的危险。(3)有机化合物性质检测实验中,需要加热时不能用明火加热,必须用水浴加热,以免产生火灾。
2.2明火的使用
有机化学实验中常用的明火有煤气火焰灯、非封闭的电炉、酒精灯和酒精喷灯等。使用这些明火时必须远离易燃液体,还应注意充满有机物蒸气的实验室里使用明火。实验室万一起火,首先不要慌张害怕,根据使用的明火,果断关电源、关煤气(如酒精灯或酒精喷灯的话套住盖子或用湿布扑灭,千万不能吹灭),然后进行灭火。(1)可燃性物质的器皿着火时,可用石棉布、表面皿、大烧杯等将其盖住,与空气隔绝。(2)衣服着火时,应先冷静,不能跑,迅速脱衣服或灭火毯裹住身体灭火或在地上打滚扑灭火焰。为了办证安全,有机化学实验室应具备黄沙、石棉布、灭火器等灭火用具,同时在实验课前必须告诉学生灭火用具的存放地点及使用方法。
3有机化学实验室易爆分析及应急救援
爆炸是指一种极为迅速的物理或化学的能量释放过程。有机化学实验中用到的过氧化物、芳香族多硝基化合物、重金属的炔化物、硝酸酯等均属于易爆炸药品,还有一些常用的乙醚、丙酮在存放过程中容易产生易爆炸物,所以使用时特别注意安全。(1)易爆物:使用操作前必须认真检查有无易爆的过氧化物或其它的易爆物存在。如有过氧化物,加入硫酸亚铁的酸性溶液进行除去。操作过程中必须要注意安全,蒸馏时不能将物料蒸干。(2)合成反应中:对于产生大量热的有机合成反应中,如消化反应(用浓硫酸、浓硝酸等),要小心慢慢滴加物料,注意冷却。使用的滴液漏斗应符合使用条件,不宜漏液。(3)玻璃仪器的爆裂:实验时操作不当会引起玻璃仪器的爆裂,因此,仪器安装应听从教师的指导,完毕后再检查仪器安装是否合理有效,是否符合规定。操作时也认真观察实验进行程度,不能擅自离开,喧哗吵闹,以免发生碰撞而爆炸。在常压操作时仪器系统与大气的畅通,减压操作时,不能使用不耐压力的玻璃仪器,选择耐温耐压的仪器,以免产生爆炸。
4有机化学实验室有毒性药品分析及应急救援
有机化学实验中的很多试剂溶剂都具有毒性。毒性药品主要以气体、蒸气、气溶胶形态经过呼吸道和皮肤进入体内,再经肺部吸收后直接进入血液循环分布于全身危机人的生命。也可经消化道进入体内,分布于全身。所以操作必须认真仔细小心,尽可能使用无害的有机化合物,尽可能减少产生意外。同时实验室内应具备相应的急救器材备用。
4.1毒害品特性
很多毒害品的水中溶解性或脂中溶解性比较强,溶解性越大毒性就越强;大多数毒害品的挥发性也比较强,容易引起蒸气,吸入中毒,挥发性越强,毒性越大;一些固体毒害品颗粒越小,分散性越好,越容易引起中毒。
4.2有机化合物毒性危害
多数有毒有机化合物对粘膜和皮肤产生刺激作用和致敏作用,长期接触可发生接触性皮炎、毛囊炎、座疮、皮肤局限性角化。急性吸入时主要作用于中枢神经系统和植物神经系统,慢性毒作用可诱发神经衰弱综合征和周围神经病,严重的可出现神经系统器质性损害、感觉障碍、不全麻痹和运动失调等。同时也可以影响造血系统,其中苯对造血系统的损坏最严重,可导致白细胞减小、血小板减小、贫血等,苯的氨基和硝基化合物可能引起白血病和溶血。也可以损坏肝脏、肾脏、膀胱甚至产生致癌,其中卤烃类、硝基化合物损坏肝脏较明显,有些有机化合物急性中毒时不同程度地损坏肾脏膀胱,某些氨基化合物有致癌作用联苯胺作用较明显,可引起膀胱癌。
4.3急救措施
实验操作中有毒有机化合物或刺激性很强的气体时必须在通风橱里进行,必要时佩戴防毒面具和手套,应当避免手直接接触有机品。使用前仔细看好化学品标识,充分了解化学品的危害性。操作过程中化学品沾在皮肤上应当快速用大量水冲洗,用肥皂洗干净,千万不能用有机溶剂洗,眼部溅入毒物,应立即用清水清洗或整个脸浸入清水中,睁开眼并不断摆动头部清洗毒物;如误吞毒物,应及时彻底洗胃或催吐,除去胃内毒物,及时用中和药、解毒药减轻毒物的吸收;溅落在桌面或地面的化学品也应该及时清扫;如实验室内出现中毒,中毒者脱离感染区,安置在通风好的地方,应在现场立即急救,心脏停止的,立即拳击心脏部位的胸壁或左胸外心脏按摩;呼吸停止者,赶快进行人工呼吸(一般用口对口吹气法,剧不宜用口对口),人工呼吸和胸外心脏按摩交替进行,至到恢复心搏和呼吸。之后速送医院救治。
5有机化学实验室其它突发事故的分析及应急救援
有机化学实验室除了以上危险之外还可能发生割伤、灼伤、烫伤等突况。割伤:玻璃工实验中易引起割伤,较小的割伤用清水清洗后涂上红汞水。较大的割伤立即用绷带扎紧伤口上部止血,急送医院救治。伤口中有玻璃碎片的也必须去医院处理。灼伤:有机化学实验中一般用到浓酸碱,常用的酸:硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、氢溴酸、氢碘酸、甲酸、乙酸、乙二酸;常用的碱:氢氧化钾、氢氧化钠、氨水、氧化钙等,都具有较强的腐蚀性。所以使用这些酸碱的时候要做好个人防护,穿戴好必要的防护用品,实验室配制中和剂:2%~5%碳酸氢钠溶液、2%~3%硼酸溶液,发生化学烧伤时进行自救,还必须备用橡胶手套、胶鞋、防护眼罩、清水盆等防护用具。同时加强安全卫生教育,提高自我保护能力,避免烧伤事件的发生。烫伤:回流、蒸馏、分馏操作中水浴锅加热时可能会发生烫伤意外,所以操作时小心谨慎进行,不能直接触碰加热装置以免烫伤。如果烫伤突发时,轻者可用蓝油烃或玉树油等药剂涂在伤处,重者立刻送医院。酸碱不小心溅入眼睛后,立刻用大量清水冲洗,如果酸溅入眼睛,用1%碳酸氢钠中和冲洗;如果碱溅入眼睛,用1%硼酸中和冲洗,最后用清水清洗,严重者立刻送医院救治。
6结论
篇10
【关键词】气相色谱;生油岩;热解;生油丰度
最近几年,在生油岩评价方面,热解分析方法发挥出了越来越重要的作用。热解分析法的原理为:在惰性气体中对干酪根或全岩进行加热后,样品降解程度会发生改变,使用检测器对加热产生的物质进行检测,得出总产物产率和演化率,同时连接质谱仪和气相色谱仪,还能详细检测出热解产物的组成成分。本次研究主要分析了热解气相色谱分析方法在生油岩评价中的具体应用方法。
一、样品分析
(一)热解
称取100mg粉碎岩样或0.5mg干酪根,在惰性气体(氦气)中进行加热。第一步:快速加热。将样本置于炉中,快速加热到359摄氏度,升温速度90摄氏度/分,达到规定温度后保持10min。在此温度条件(359摄氏度)下,样本中的有机质会被提取出来,该物质类似于溶剂抽提物。第二步,再将样品升温至700摄氏度,升温速度28摄氏度/分。在这一过程中,干酪根发生热分解。与持续加热相比,该方法能更好地分离干酪根热解产物和热抽提物。
使用氦气将干酪根热解产物、热抽提物送入同一热区。把气流平均分为2份,一份送入捕集系统、一份送入火焰离子检测器。通过火焰离子检测器,可监测到样品加热时挥发有机化合物的演化过程;捕集系统可对干酪根热解产物、热抽提物分别进行收集、分析。迅速加热捕集器至300摄氏度,恒温2分钟,让有机化合物(重烃类)充分地释放出来,然后使用气相色谱法对其丰度、生产类型及成熟度进行分析。
(二)气相色谱分析
选用2根长度分别为15m和20m的内部刷有涂料OV-101的熔融SiO2毛细管柱,管柱内径为0.32mm,在管柱内进行气相色谱分析。操作条件:全样在-10摄氏度、分离干酪根在-50摄氏度条件下恒温2min,然后迅速升温到270摄氏度,升温速度为8摄氏度/分,然后恒温保持4至8分钟,直至馏出n-C31。分析干酪根热解产物和热抽提物,总共用时在1.5小时左右。热解气相色谱分析流程,如图1所示。
二、生油丰度
在热解气相色谱图中,反映了干酪根或岩石样品在加热过程中有机化合物的演化。通常,有机化合物演化为一条曲线(2个并行峰)。其中峰1(即低温峰)表示挥发出的游离有机物,其类似于溶剂抽提物;峰2(即高温峰)表示干酪根热分解挥发出的有机物。计算2个峰覆盖的面积,并求积分即可估算出有机质抽提数量,以及干酪根生产烃类化合物的潜力。从峰1挥发出的烃类化合物含量,可计算出生油丰度。生油原始丰度(即生油潜力)可通过计算峰2热分解有机质含量与峰1热抽提物含量之和获得。
沉积物的矿物成分可能对生油岩丰度评价结果产生影响。这是因为在层间或表面效应影响下,沉积矿物可能滞留,或者改变有机化合物成分。要明确沉积矿物滞留特性,可应用n-C20、伊利石、蒙脱石、石英、方解石进行热解气相色谱分析。获得的热解色谱图如图2所示。从图2可看出,这些矿物会对n-C20的释放产生延迟作用,n-C20的总产率变化不大。
注:1~6分别表示n-C20、方解石、蒙脱石、石英、高岭石、伊利石。
三、生油岩成熟度
在峰2达到最大检测应答值时,将其热解温度表示为Tmax。通过对给定加热速度进行实验验证,显示生油岩成熟度与Tmax密切相关,二者呈正相关,即成熟度随Tmax值的增大而增大。在热解作用下获得的全化学参数(Tmax、其他参数)均依赖于成熟度和干酪根类型。通过煤素质孢子体、镜质体Tmax与成熟度关系曲线,可得出在任何加热速度、成熟度,都会使Tmax发生明显变化。Tmax的这种变化主要与岩石中所含有干酪根组分的相对含量,以及干酪根组分标准化热解产率有关。虽然干酪根类型与Tmax有直接关联,但Tmax仍可作为相对成熟作用的重要参数。在不知道干酪根组分的前提下,任何Tmax值都不能用以衡量生油岩的成熟度。
四、生产类型
通过分析干酪根峰2,可确定样品生产类型或干酪根类型。通过干酪根热解产物明确生产类型,能有效避免以前采用的有机岩石学方法在评价生油岩氧指标中的缺陷。干酪根热解色谱图上出现的所有信息都可以作为区别不同类型有机质的指纹。通过对杜阿拉盆地、格林河页岩进行热解气相色谱分析,发现格林河页岩干酪根中,主要含有藻类残余物、微体水生生物,为富氢贫氧生油干酪根(1型)。
总结
目前,热解气相色谱分析法已经成为了一种快速评价生油岩的方法,干酪根及全岩样均能采用此法进行分析,其能提供准确的生油丰度、有机质成熟度、烃类物质生产类型信息。采用热解气相色谱分析法评价生油岩潜力的最大优势在于,其能对明确生产类型、确定污染。需要注意的是,在对全岩样品进行分析时,要格外小心,以免加热过程中发生矿物有机质反应,从而影响结果的准确性。
参考文献