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类型:原创来源:520化学网作者/推荐人:王西宇点击量:2390时间:2020年10月16日 23:09:48

华南师大化学学院硕士生王西宇等人在《化学教育(中英文)》发表手持技术实验主题研究论文

    华南师范大学化学学院课程与教学论(化学)专业硕士研究生王西宇作为第一作者,在《化学教育(中英文)》2020年第17期发表论文《应用手持技术数字化实验比较“丙二醇的2种同分异构体”分子间作用力大小》。论文作者还包括钱扬义教授、硕士生黄乐显。

一、研究内容

    分子间作用力是中学化学课程的重要概念。已有应用手持技术数字化实验的分子间作用力研究,主要围绕一元醇同分异构体及其同系物的蒸发机理展开(苏华虹,钱扬义,2017;林丹萍,钱扬义,王立新,张惠敏,李绮琳,2020),较少学者对二元醇同分异构体的分子间作用力大小进行研究。为此,在极化率、偶极矩、氢键距离数据等理论证据的基础上,我们认为氢键的存在是影响二元醇分子间作用力的主要因素,并结合手持技术数字化实验这一实验证据探究二元醇的蒸发机理,旨在解决以下4个问题:

(1)二元醇的蒸发变化曲线与一元醇有何差异?

(2)二元醇在不同湿度环境下的蒸发变化曲线有何差异?

(3)二元醇的分子内氢键和分子间氢键是如何影响二醇分子蒸发的?

(4)二元醇的蒸发机理是什么?

 

二、实验结果

(1)二元醇蒸发时的温度变化曲线与一元醇并不一致;

(2)在其他条件相同时,空气越潮湿,二元醇蒸发时的温度上升得越高;

(3)1,2-丙二醇容易形成分子内氢键,从而削弱了分子间氢键的作用,使得二醇分子与空气中的水蒸气发生氢键交换,形成了氢键更强的体系,即溶剂化作用。同理,1,3-丙二醇易形成分子间氢键,溶剂化作用不明显。

(4)二元醇蒸发时的温度变化受到蒸发作用和溶剂化作用的共同影响。

    实验证据:

曲线①②③分别表示1,2-丙二醇在潮湿环境、正常环境、干燥环境下蒸发的温度变化曲线

溶剂化过程与蒸发过程的原理

三、研究意义

    通过一整套实验的选题、设计、实施、数据分析与处理、结果分析与讨论,充分体现了对化学知识的深入把握、化学核心能力的培养、化学核心素养与观念的养成。本实验可在课堂上作为“分子间作用力”专题教学的教学素材,使学生充分认识到“结构决定性质”的化学思想,深入发掘学生对于“结构观”的理解 。

    部分截图如下

 

王西宇, 钱扬义, 黄乐显. 应用手持技术数字化实验比较“丙二醇的2种同分异构体”分子间作用力大小[J]. 化学教育(中英文), 2020, 41(17): 86-91

 

基金资助:中国化学会化学教育委员会基础教育“十三五”规划2018年课题“手持技术数字化实验在化学概念学习中的应用”(项目编号:HJ2018-0022);2020年广东省研究生示范课程建设项目“化学实验设计与研究(手持技术)”(项目编号:2020SFKC023)

 

编辑:钟子婷

审稿:钱扬义教授工作室全体成员