化学分子科学管理

化学分子科学管理（共9篇）

化学分子科学管理 篇1

近年来, 随着我国一些高校教育模式由教学型向研究型转变, 实验设备日益增加, 实验试剂日渐丰富, 实验室规模在不断扩大, 实验研究学生人数不断增多, 进入实验室进行实验的学生来源越来越复杂, 随之而来的实验室安全问题越来越凸显出来, 如中毒, 火灾, 环境污染等等[1]。而且, 随着生物化学与分子生物学技术的飞速发展和迅速普及, 以及人们环保意识的不断重视, 实验室安全管理模式的改变刻不容缓[2]。结合本实验室工作的实际情况, 我们提出了一些关于实验室的安全监控措施及管理模式来和大家一起共同探讨, 使得实验室能够安全、顺利、高效的为教学和科研提供服务。

1 生物化学与分子生物学实验室现状

伴随着高校教育模式的转变, 学校对高校实验室投入力度也在不断加大, 实验室的装备和所开展的实验项目和以前相比发生了根本性的变化。本实验室在实验过程中经常会大量使用强酸、强碱、含重金属试剂、有机溶剂、生物标本、生物试剂;而这些试剂配置时的安全防护、使用时的安全操作以及使用后的无害化处理等等, 对实验操作者本人以及实验环境的保护都是非常重要的。然而要达到实验学生人数的增多以及实验研究的安全之间的协调统一, 实验室的现代化安全监控和高效管理就需要进行深入探讨。

2 加强生物化学与分子生物学安全管理的措施

2.1 化学试剂的管理

基础生物化学实验中常用强酸、强碱, 含重金属试剂, 有机溶剂、剧毒药品等;分子生物学实验中常用的致突变剂等等。操作时都具有一定的毒性和潜在的危险性, 如果管理或使用不当, 就会造成实验室及环境污染, 甚至危及师生的健康和国家财产的安全, 因此有必要高度重视实验室这类试剂的安全而有效的管理。为了防止实验安全问题的发生, 必须实行科学的管理方式和安全的处理措施。在实际实验管理工作中, 我们实行专人管理各种实验试剂以及各种实验仪器和设备, 贯彻试剂领用登记制度, 同时在实验过程中对学生进行这方面的全面教育。实验结束后, 实验室加强试剂回收制度, 并且按操作规程对试剂进行无害化处理, 尽量将污染降至最低;例如对于废酸、废碱等, 首先要把它们收集起来, 然后让它们发生中和反应, 最后再将他们排放掉, 以消除这些化学试剂对管道、水质以及土壤的腐蚀和污染。

对含重金属化学试剂的安全管理。基础生物化学实验中所使用的有些酶学实验需要用钠氏试剂, 酸度计中的汞电极以及温度计中的水银, 都含有金属汞, 众所周知, 汞及其化合物都具有剧烈的毒性, 易致人中毒。因而, 这些含汞试剂的安全管理以及正确使用显得极为重要。例如在进行汞贮存时, 装汞的容器瓶子应用蒸馏水覆盖, 以防止汞的大量挥发, 而且, 贮存有汞的瓶子以及对汞的操作, 都应在搪瓷盘内进行, 以便使散落的汞滴容易回收。在实验中, 如果遇到含汞的仪表或设施破坏, 应及时对汞进行回收, 并在污染处撒一层硫磺粉, 以防止汞蒸汽致人中毒。

对腐蚀性、挥发性化学试剂的安全管理。生物化学实验中, 从基本操作技能到常规实验, 经常用到强酸、强碱等, 如:溴水、硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠等, 具有强烈的腐蚀性和挥发性。例如, 对于挥发性酸类试剂, 首先应存放在阴凉通风的地方, 分类存放;其次在操作时, 如不慎遇到强酸洒落, 先要及时用抹布进行擦拭, 再用清水冲洗, 稀释;进而在配制时, 一定要在通风橱内进行, 防止大量的酸挥发到空气内危害人们以及腐蚀实验仪器。而且应告知学生在实验操作过程中要加强通风换气, 使该试剂对人、对物的危害降到最低限度。另外, 强碱类存放时也应分类存放, 同时应注意此类试剂严禁放入冰箱。

关于有机溶剂的安全管理。在生物化学与分子生物学实验中经常会用到有机溶剂, 此类溶剂挥发性强, 而且易燃易爆, 存放时应严格分类放置于阴凉通风处;使用时应高度注意安全操作;实验完成后应尽量回收该试剂, 做到反复使用, 避免试剂的浪费。同时应告知学生此类试剂严禁放入冰箱, 以免此类试剂的挥发物遇冰箱启动而发生火灾。

关于剧毒试剂的安全管理。在生物化学与分子生物学实验中常用到巴比妥类、四甲基乙烯二胺、甲双丙烯酰胺、丙烯酰胺、溴化乙锭等等, 这些试剂毒性极强, 有些还是强致癌物, 甚至有些通过皮肤、呼吸道接触就能使人中毒。因此, 对于这一类试剂应单独存放, 专人管理;建立严格的领用制度, 从申请、审批到双人登记签字制度, 用多少领多少;在使用时, 操作者严格遵守操作规程, 例如带手套, 口罩或在通风橱下进行, 在具体操作使用时, 应该在实验室划定一处污染区, 操作时尽量将污染范围缩至最低限度, 使用专用加样器, 操作时让学生两人合作, 一个学生带手套, 另一个学生不带, 避免洒落而造成污染。该类试剂如需低温保存, 就要单独密封后存放。

2.2 关于气体容器的安全使用及管理

教学实验和科研中培养细胞、细菌及其它生物, 需用CO2压缩气体, 保存生物需要用到液氮。存放CO2和液氮的容器, 在操作不慎时很有可能造成气体泄露, 因而这些气体容器的安全使用与管理非常重要。我们实验室借鉴了一些先进经验, 装备了气瓶柜, 将不同的气体放入不同的气瓶柜中, 通过外接管道和培养箱连接。同时气瓶柜也必须放在阴凉、干燥、严禁明火、远离热源的房间。应该注意各类气瓶不能混合存放, 如果需要搬动时, 严禁横卧滚动, 开启时, 操作者应站在气瓶出口的侧面, 动作要缓慢, 以减少气流摩擦, 防止静电产生, 各种气体应在贮存期限内使用, 气瓶应定期作技术检验。

2.3 关于电器方面的安全管理

生物化学与分子生物学实验室用到的易燃易爆的试剂很多。同时又有许多的仪器设备。因而, 保障电器安全非常重要的。例如在使用恒温箱、烤箱、水浴箱前, 首先必须确认自动控温装置是否可靠, 同时还需要人工检测温度, 以免温度过高, 在使用时, 严禁把易燃易爆溶剂及物品送入温箱或烤箱。尤其应当注意的是, 实验室严禁乱接电线、电源, 动力电源和普通电源分开使用, 明确功能, 而且要经常检修、维护线路以及通风、防火设备等;在实验结束时, 要及时切断电源、气源、火源等, 消灭火种, 关闭门窗。

2.4 明确实验废弃物的清理措施, 防止实验性污染

在实验教学和科研过程中, 根据实际情况, 尽可能使实验小型化, 同时加大实验室污染物的处理力度。实验室废弃物分为一般废弃物和有害废弃物, 要严格区分二者, 定点堆放倾倒。对于有些实验废弃物应在实验结束后经过先期处理后才能排掉。如:含溴乙锭的电泳缓冲液, 先按1g/ml加入活性炭, 以吸附有害物, 然后过滤, 排掉液体, 焚烧剩余物。处理完成后, 所用物品应常规清洗。对于生物标本, 如:血液、动物尸体, 应送至焚烧炉焚烧, 对于有害试剂, 应分类收集, 尽量反复使用, 如实在不能利用, 倾倒时, 应用清水多加冲洗, 以降低其浓度, 这样既可使废弃物得到有效利用, 又可避免污染环境。

3 在实验室教学与工作中, 要加强安全教育

在实验室教学与工作中, 首先, 坚持以预防为主, 安全第一。教育学生牢固树立安全意识, 环保意识, 使学生能自觉保护和维护自身安全和环境安全。其次, 实验室人员密度大, 流动性非常强, 针对这些情况, 通过我们实验室一段时间的摸索, 形成了一套较为完整的安全监控及管理模式, 为生物化学与分子生物学实验室的发展提供了有力的科学依据。第三, 严格划分实验室, 做到布局合理, 保持相对的洁净环境, 及时通风, 换气, 清洁桌面、地面, 擦拭仪器表面等, 严格制定复用制度, 优化消毒方法, 定期检查复用效果, 可以降低成本。第四, 合理存放实验废液, 保护环境。第五, 在实验过程中, 要经常提醒学生规范操作, 不乱倒试剂, 能回收的一定要回收, 不能回收的要经过无害化处理后才可排放。最后, 加强对工作人员的安全教育和管理, 针对教育计划, 合理制度, 做到分工明确, 职责分明, 对工作人员定期培训, 无关人员不得进入实验室, 实行科学化、程序化和制度化的管理模式, 有效地切断各种可能发生的各种危险因素。

摘要：实验室是高校的重要组成部分, 实验室的安全及管理水平对教学和科研工作的正常进行起着举足轻重的作用。目前, 生物化学与分子生物学实验室在教学与科研实验过程中需运用大量的仪器设备、化学试剂、生物标本、生物试剂等等, 因此安全监控成为实验室管理中的一个重点问题。高校应建立健全安全防范措施, 加强实验室安全管理, 以及安全教育, 采取积极的预防措施, 以保证高校实验室正常高效的运转。

关键词：生物化学与分子生物学,实验室,安全,管理

参考文献

[1]杨国璋.铊中毒与实验室安全管理[J].实验技术与管理, 1998, 15 (1) :21-22.

[2]刘照同.加强安全管理促进实验室发展[J].实验技术与管理, 2002, 19 (3) :79-81.

化学分子科学管理 篇2

1．学生认识分子的真实存在及分子是构成物质的一种粒子；

2．了解分子的概念和基本性质；

3．学会用分子的观点来区别物理变化和化学变化；

4．理解纯净物和混合物的概念并会判断典型的纯净物和混合物。

能力目标：

培养学生查阅资料、观察及抽象思维能力。

情感目标：

通过实验和讨论激发学生的学习兴趣，培养学生团结协作精神。

教学建议

教材分析

本节教材分成“分子”和“混合物和纯净物”两部分。

前一部分着重于描述物质由分子等粒子所构成，讨论分子的基本性质。教材一开始从人们所熟悉的一些日常现象入手，如：人经过花圃或酒店，会嗅到花或酒的香气；湿的衣服经过晾晒就会干燥；糖块放在水里，会逐渐消失，而水却有了甜味等。通过对这些日常生活现象的思考，使学生自然而然的建立起物质是由人们看不见、摸不着的粒子构成的结论（分子是构过成物质的一种粒子）。通过酒精和水混合后总体积缩小，及晶体碘的升华与凝华等实验现象，使学生在建立起分子是构成物质的一种粒子的结论基础上进一步得出分子是运动的及分子之间有间隔的推论（即分子的性质）。之后，教材以水变成水蒸气，蔗糖溶于水及硫或碳在氧气中燃烧生成二氧化硫或二氧化碳几个典型的物理变化和化学变化，运用初步介绍的分子知识对物质发生变化时分子本身是否发生改变对物理变化、化学变化进行了实质性的分析。从而给分子下一个比较准确的定义。

教材为了进一步让学生确信分子存在的客观性，展示了用扫描隧道显微镜拍摄的苯分子照片，同时用生动的比喻、引导读者去想象分子的大小和运动状态。使学生在感性和理性上都建立起对分子的认识。

教材的第二部分首先以空气的组成及硫粉和铁粉混合实验为基础从宏观上对混合物和纯净物两个概念做了区分。然后从微观上-用初步掌握的有关分子知识进一步区分纯净物和混合物，使学生能初步建立纯与不纯的相对概念。

教学建议

本节重点研究的是有关分子知识。分子看不见也摸不着，对于它的存在学生很难相信，接受起来远不如第一章知识来的快。教材第一章重点研究的是氧气的制法及性质。对于氧气学生比较熟悉，在学生的头脑中已经建立起人吸进的是氧气，呼出的是二氧化碳的概念。氧气尽管也看不见，摸不着，但学生能凭生活经验确信氧气真实存在着。鉴于此，建议在教学过程中也从生活实际中遇到的问题入手，例如：人经过花圃或酒店，为什么能闻到花或酒的香气；湿的衣服经过晾晒为什么能干；糖块放在水里，为什么会逐渐消失，而水却有了甜味等。将宏观现象做为纽带，诱发学生进行想象-人能嗅到花或酒的香气，是因为花或酒中有香气的分子（或粒子）扩散到空气中，接触到人的嗅觉细胞而使人嗅到了香气。湿衣服能晾干，是由于水的分子扩散到空气中去了。糖块放在水中溶解，而水有了甜味，是由于糖的分子扩散到水的分子中间去了。以生活实际中的问题让学生感知分子的真实存在。将宏观现象与微观结构建立起了联系。教学过程中将学生实验（氨分子扩散实验、品红扩散实验并补充酒精与水混合实验）融入在课堂教学中，通过学生实验让学生进一步感知分子的真实存在，同时也便于学生学习分子性质时，树立起分子是运动的，不同物质分子大小不同和分子间都有间隔距离的想象。为了使学生更加确信分子的真实存在，除向学生展示用扫描隧道显微镜拍摄的苯分子照片外，还可让学生通过网络或图书馆查找其它分子的照片。

对于分子概念的建立，是本节知识的一个重点。教师首先可用多媒体向学生展示第一章中涉及的几个物质变化（如：水变成水蒸气，硫在氧气中燃烧生成二氧化硫）的微观过程，然后让学生用初步掌握的分子知识以小组的形式从物质发生物理变化或化学变化时分子本身是否发生改变，对物理变化、化学变化进行实质性的分析，从而给分子一个比较准确的定义。

本节教材的另一个重点，是使学生树立分子既有可分性又有不可分性的辨证观点?quot;分子是保持物质化学性质的最小粒子“从保持原物质化学性质来说分子是不可分的整体粒子，因为分子再分就不是原来物质的分子，也不能保持原来物质的化学性质。同种物质的分子性质相同，不同种物质的分子性质不同。分子可以再分是说它在化学反应过程中分子起了变化，变成别种物质的粒子了。通过对分子的可分性与不可分性的认识，逐步培养学生辨证地思考问题。分子概念中还强调了”化学性质"是因为通常讨论的物理性质是一种宏观现象，是该物质大量分子聚集在一起表现出来的，而不是每一个单个分子所能表现的，如：颜色、状态、熔点、沸点、密度等。本节知识不仅应让学生了解分子的概念，也应让学生弄清概念的内在含义。

在学生对分子概念有了了解之后，师生应对分子的基本性质有一个比较全面的概括。除能指出分子是保持物质化学性质的最小粒子外，还应认识到分子非常微小，分子都在不停地运动，分子间有间隔距离。在教学过程中如能自制或用多媒体向学生展示微观粒子运动的动画，一方面可以诱发学生进行想象不同状态的物质其中无数粒子在不停运动的图景，加强对知识的理解，另一方面又可把抽象知识变为具体，增强学生学习这部分知识的兴趣。初二物理中学生已学习了分子运动论的有关知识（分子是运动的，分子之间有引力和斥力），可向学生指明有关分子热运动和物态变化是物理学要深入一步讨论的问题。学生如果对分子运动状态、分子间力和物质三态相互转化的本质有所认识，将对以后学习溶解、结晶溶液导电等大有好处。

对于混合物和纯净物的有关知识，建议教学中还是从实验入手，让学生由感性认识去理解混合物和纯净物，并进一步从微观角度去分析。最后，还应使学生认识物质纯与不纯的相对性，培养学生辨证的思考问题的方法。

教学设计示例

教学重点：

分子概念的建立及对分子行为的微观想象的形成；从宏观和微观上区分混合物和纯净物。教学难点：

对分子概念的理解；领悟混合物和纯净物的区别。

通过实验、图片展示及假象粒子的存在，指导学生抽象思维的方法既是重点也是难点。教学过程参考：

一、布置复习内容和家庭小实验

1．复习内容：初二物理有关分子运动论的初步知识。

2．家庭小试验：将等体积的大米与小米混合后观察总体积的变化。

二、课堂教学过程

1．复习检测（投影）

判断下列变化的类型，并说明理由。

（1）水受热变为水蒸气。

（2）硫在氧气中燃烧生成二氧化硫。

2．引入

同学们想过没有，我们周围形形色色、丰富多彩的各种物质，象清澈的流水，闪亮的金属，雪白的食盐，它们是由什么构成的呢？

3．所要研究内容的实施过程：

1）演示实验

演示氨水与酚酞混合的试管实验，学生观察、汇报实验现象（包括：混合前氨水、酚酞的颜色及混合后溶液的颜色；氨水的气味）并判断它们是否发生化学变化。

2）指导学生实验

在老师的指导下，学生两人一组做书203页氨分子扩散实验。提出观察要点：氨水与酚酞没有直接接触，能否使酚酞变红？若有变化，变化的顺序是什么？（学生观察、记录并汇报实验现象）

3）提出问题

学生发现并提出问题：氨水与酚酞没有直接接触，为什么酚酞点也会变红？而且是由放氨水的地方由近及远地变红？老师补充问题：实验时，氨水滴在棉花上，为什么你能闻到刺激性气味？生活中白糖放在水里不一会儿就没了，而水有了甜味？湿衣服能凉干？如何解释这些现象，大家可以想象一下，物质是由什么构成的呢？

4）学生讨论

学生大胆想象物质的构成，四人一组讨论出现以上现象的原因。

5）汇报与交流：汇报交流讨论结果。

6）解释

结合学生的回答解释：我们可以想象到物质是由许多肉眼看不见的微小粒子构成的。实验中氨的小粒子跑到酚酞点处，酚酞就变红。如果跑道我们的鼻孔里，接触到嗅觉细胞，就能闻到氨的刺激性气味。糖放在水中一会儿变没了，而水有了甜味，是因为糖的小粒子扩散到水的粒子中间去了。湿衣服能凉干，是因为构成水的粒子在风吹日晒下扩散到了空气中。现在科学实验已经充分证明：物质都是由相应的粒子构成的，分子就是构成物质的一种粒子。

板书：

第二章 第一节 分子

7）投影：实物投影打出用扫描隧道显微镜拍摄的苯分子照片，说明分子的真实存在。并指明糖、水、氧气、二氧化硫等物质都是由分子构成的。学生如果感兴趣课下可通过网络或图书馆查找其它分子的照片。

C60分子结构

8）多媒体展示、讨论

多媒体展示：水受热变成水蒸气，硫在氧气中燃烧生成二氧化硫的微观过程。

讨论：这两个变化中，物质的分子有没有变化；如何从分子角度理解物理变化和化学变化？

9）汇报与交流：汇报交流讨论结果

化学分子科学管理 篇3

1 有机化学与超分子化学的关系

从19世纪中期正式成为一门学科, 有机化学在不断开拓中发展, 一直以来有机化学都是分子层次的研究, 有机化合物的设计也是以分子的组成和分子的结构为基础的。直至二十世纪六十年代, 有机合成方法、策略以及有机化合物鉴定手段的日趋完善使人们发现一些结构新颖的化合物成为了可能[3]。1967年7月美国杜邦化学公司的Pedersen博士在合成化合物 (双[2-邻羟基苯氧基]乙基) 醚时, 在所得的产物中, 发现除上述化合物外, 还有极少量的白色纤维状的结晶, 经过对该副产品纯化以及结构分析, 证明是一个大环多醚的化合物[4] (图1) 。

1969年Lehn等发现了一类新的具有三维结构的双环配体—穴醚[5]。接下来人们制备出了许多结构新颖的如冠醚、穴醚等有机大环分子, 并借鉴了配位化学的研究手段来探索这些大环配体对多种金属阳离子的络合能力。这些大环类配体在于金属离子络合前后分子构象常常发生变化, 激发了人们的研究兴趣, 涌现出大量结构各异的单环、双环、多环以及含有各种不同配位原子、配位原子数目的环状化合物[6]。

随着对多个系列的大环化合物研究的深入, 发展起来的主-客体化学, 特别是笼包化合物、冠醚、穴醚等的化学分子通过弱相互作用结合成的分子聚集体系体现新颖的特性, 于是有关分子间的弱相互作用的研究迅速成为关注的热点[7]。而在这些分子聚集体系中, 常常都有有机化合物的参与, 这些化合物的合成采用了多种类型有机反应, 如简单的脂肪族或芳香族冠醚一般是借用Williamson合成醚的方法;酯型或酰胺型冠醚的合成则是利用酰氯与醇或胺发生酰化同时环化的反应等。

1.1 有机化学中的超分子作用

早在19世纪下半页人们就注意到有机分子间存在这弱作用力如氢键、范德华力、配位键、π…π相互作用等, 这是组装超分子体系的根本, 同时人们也注意到这些弱作用力存在着选择性如在1874年Fischer提出“锁和钥匙”的理论。1953年DNA双螺旋结构体现出的丰富的作用力是生物体体系得以维持的根基。自1967年起人们开始系统的研究大环有机分子如冠醚等, 从而逐渐形成超分子化学。

有机化学中的重要经验规律“相似相溶原理”本质上就是超分子化学概念的体现, 主要内容是极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂, 难溶于非极性分子组成的溶剂;非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂, 难溶于极性分子组成的溶剂。极性有机分子溶于极性溶剂, 则主要是范德华力 (静电力、诱导力和色散力) 其主要作用, 其中静电力和诱导力与分子的偶极矩平方成正比, 分子极性愈大, 则分子间作用越大, 因此极性分子易溶于极性溶剂, 极性越大, 溶剂也越大。而极性溶剂H2O的溶解性质又与氢键有密切的关系, 极性分子H2O既可以提供氢原子, 又能接受其他分子提供的氢原子。如醇类化合物R-OH, 随非极性的R基团的增大, 这样与水分子的结构差异增大, 与H2O之间的氢键所占比重也越小, 所以在水中的溶解度也逐渐下降[8]。

1.2 超分子化学中的有机化学

超分子化学的两个重要内容对同学们学习有机化学有很大的帮助:一是分子间的作用力甚至达到或接近共价键的水平, 可形成稳定的超分子体系;二是通过组装可使超分子体系具有新的功能性, 如新颖的光敏、热敏、开关等可控性, 同时可用于分子器件、新型磁性材料等多种功能性材料, 此外在生命过程中也广泛存在着具有各种独特功能性的自组装体。

有机化学表现出极大的创造力, 能提供具有特定结构及性能的有机化合物, 这有利于系统的研究组分间的作用力, 对阐明生物体运行体制以及对环境科学、能源科学起着重要的作用。

合理地利用超分子化学知识可以获得传统有机合成中较难合成的有机化合物。如Saha等采用rctt-环丁烷四甲酸 (rcttcyclobutanetetracarboxylic acid, cbta) 为模板, 与trans-1, 2-二 (4-吡啶基) 乙烯 (trans-1, 2-bis (4-pyridyl) ethylene, 4, 4'-bpe) 分子之间通过分子间氢键形成一维链的超分子化合物 (cbta) ·2 (4, 4'-bpe) , 取该化合物的单晶置于紫外灯下光照激发40 min后, 经过1H NMR鉴定表明4, 4'-bpe发生了[2+2]加成选择性的生成了rctt-四 (4-吡啶基) 环丁烷 (rctt-tetrskis (4-pyridyl) cyclobutane, 4, 4'-tpcb) [9]。

2 有机化学教学中超分子化学应用实例

例一有机化合物的熔沸点体现的超分子化学

可采用水蒸汽蒸馏法来分离苯酚在室温下采用稀硝酸硝化得到是邻基苯酚和对硝基苯酚的混合物, 这是因为对硝基酚形成分子间氢键沸点较高同时可与水形成分子间氢键溶解度增大, 而邻硝基酚通过分子内氢键形成螯合环沸点较低并且在水中溶解度较小。

例二互变中体现的超分子化学

乙酰丙酮存在着如下的互变异构反应:

通常, 在极性溶剂中, 易形成分子间氢键, 酮式异构体相对稳定, 如水中乙酰丙酮的酮式大约占85%;在非极性溶剂中, 易形成分子内氢键, 因此烯醇式异构体更稳定, 如在正己烷中大约占92%[10]。

3 基于功能性超分子化学体系的有机分子设计 (两个例子)

在超分子化学中, 选定各组件的功能性以及它们在超分子器件中的自组装的方式是首要考虑的内容, 然后再找寻或合成能够实现设计要求的分子。

从以上反应式可见:化合物 (1) 不是荧光分子而 (2) 是荧光分子, 可以作为由光引发的分子开关, 这是因为光照时, H+和Na+阻止光诱导电子转移, 而从蒽的芳香环发射出荧光, 成为光致荧光开关。

Roberts等为了研究具有氢键驱使 (Hydrogen-bonddonatingcatalysis) 的催化剂催化性能, 设计了一个对称的含脲片段结构的四元羧酸配体 (5, 5'- (carbonylbis (azanediyl) ) diisophthalic acid, cbadpa) (如图3) , 在溶剂热条件下与4, 4-联吡啶 (bpy) , Zn (NO2) 2·6H2O反应得到一个三维的柱层结构[Zn2 (bpy) 2 (cbadpa) ]n, 该结构在三个方向都有较大孔道, 并且孔道中有大量的脲片段上的N-H键伸展在其中。该化合物对吡咯和硝基烯烃间傅-克烷基化反应有较好的的催化性能, 结果表明催化是在孔道中依靠氢键作用而完成的[11]。

4 结语

在有机化学教学中引入超分子化学概念, 可以使学生加深理解有机化学中基础的经验规律的, 体会多学科融合的必要性, 并且引入化学前沿知识内容, 能够开拓学生的关注视野, 提高对基础化学的学习兴趣。目前超分子化学已成为化学领域了的重要分支, 与化学领域的传统的分子化学研究相互促进, 而且超分子化学的研究思路又有别于分子化学, 因此十分有必要在大学阶段就引进超分子化学的概念。当然, 超分子化学作为一门内容丰富并且不断完善的学科, 仅仅通过以上的学习远远不够, 因此, 接下来我们会继续探索如何更好的将超分子化学引入到基础化学如无机化学、物理化学等的教学中, 在实现提高基础化学教学效果的同时也能让学生感受到化学发展的魅力。

摘要：针对超分子化学快速发展, 结合有机化学教学的现状, 教师在有机化学教学中引入超分子化学概念及前沿知识, 指导学生初步运用超分子化学知识解决有机化学学习中的问题, 提高学生学习有机化学的兴趣, 以达到增强有机化学的教学效果的目的, 并初步培养学生的超分子化学的学科意识。

九年级化学分子教案 篇4

化学 年级

初三 标题

分子

章节

第二章第一节

关键词

分子和原子 内容

教学目的 知识：认识分子的真实存在，了解分子的基本性质，进一步理解分子的概念；学会运用分子的观点来区别物理变化和化学变化、纯净物和混合物。

能力：培养学生抽象思维能力；加强对滴管使用技能的训练，培养学生的观察能力。

思想教育：培养学生辩证统一的思想方法和实事求是的品德。

教学重点： 关于分子定义的建立以及对分子行为的微观想象的形成。

教学难点： 建立微观粒子运动的想象表象，并初步体会它与宏观物体运动的不同点。

教学方法 实验学习法、问题解决法、课堂讨论法、情境教学法、经验中学习。教学用具 仪器：烧杯、药匙、试管、镊子、滴管、分子间隔演示仪、橡皮塞、试管夹、酒精灯、磁铁、玻璃片、碘球。药品：品红、水、酚酞试液、浓氨水、酒精（带红色）、硫粉、铁粉。

其它：棉花、滤纸条、火柴、滤纸、投影仪。

教 学 过 程 教师活动 学生活动 教学意图

【设问】二氧化硫有刺激性气味，酒有醇香，你们是怎么知道的？

湿衣服晒在太阳底下干得快，白糖放在水里不一会儿就没了，而水却有了甜味，如何解释这些现象呢？

【引入】这是因为二氧化硫、酒精、水以及蔗糖这些物质都是由许多我们肉眼看不到的微粒构成的。我们能闻到二氧化硫的刺激性气味，酒的醇香，是因为构成二氧化硫或酒精的微粒扩散到空气中，接触到人的嗅觉细胞、因而使人嗅到了刺激性气味，酒的醇香；湿衣服晾干，是由于构成水的微粒在风吹日晒下扩散到空气中去了；糖放在水中 思考、回答

领会物质是由微粒构成的。

设置问题，让学生思考，并通过教师的归纳、完善，引入课题。教师活动 学生活动 教学意图

一会儿变没了，而水有了甜味，是由于蔗糖的微粒扩散到水的微粒中间去了。所谓微粒就是微观粒子简称。今天，我们就要研究一种构成物质的微粒——分子。

【板书】第二章 第一节 分子

记笔记

【讲述】前面我们提到的二氧化硫，酒精、水、蔗糖都是由分子构成的，上一章我们提到的氮气、氧气、二氧化碳等也是由分子构成的。

【设问】水是由分子构成的，那你们知道一滴水中大约有多少个水分子吗？ 请一位学生阅读课本第27页第一自然段，并观看课本上的图2—3用扫描隧道显微镜观察到苯分子图像的照片。【板书】

一、分子

1．分子很小，有体积，有质量

一位学生读课文，其他学生听，然后思考，并观察想象课本上的图2—3。使学生初步认识一些物质是由分子构成的。

通过阅读课文，使学生从事实上去体验分子很小，但有体积有质量，体验分子的其实存在。

【设疑】分子是不是固定不动的？让我们通过几个实验来研究一下。【实验】1．碘的升华和凝华（演示）2．品红的扩散（学生分组实验）3．氨分子的扩散（学生分组实验）

【讲解】以上几具实验，使我们得出了一个结论，分子是在不断运动着的，品红分子逐渐向水分子间扩散，使液体变成红色；氨水挥发出的氨分子不断运动，氨分子遇上了酚酞试液，就发生了变色反应；加热碘球，使碘分子运动速度加快，冷却后，碘分子运动速度又变慢，碘分子从磺球的一端运动到了另一端。【板书】2．分子在不断运动

【设疑】物质为什么会有三态的变化？

【讲解】物质之所以有三态的变化，是因为构成物质的分子之间存在着间隔，给碘球加热后，碘分子运动速度加快，碘分子间的间隔加大，碘从固态变为气态，我们还可以通过其它实验来证实分子间存在着间隔。

观察给碘球加热后发生的现象，并思考为什么会发生这种变化。分组进行实验，观察并记录实验现象，分析现象的本质。记笔记

思考并根据上面三个实验的现象试回答。通过设疑及教师演示实验、学生分组实验，使学生从事实上去理解分子是在不断地运动着的。

通过学生实验，培养学生的操作能力，重点复习巩固滴管的使用。

通过对实验事实的分析与讨论，得出结论：分子间有间隔。

教师活动 学生活动 教学意图

【演示】如图所示，在分子间隔演仪内倒入一半容积的水，然后小心地向水上倒入有颜色的酒精至分子间隔演示仪细颈的上端，然后塞紧像皮塞翻转摇匀，观察

液体体积的变化，分析为什么会有这样的变化？

【讲解】将酒精和水相混合，酒精分子进入到水分子的空隙中，所以混合后液体的总体积减小。这说明分子间有间隔。【板书】3．分子间有间隔 观察实验现象

分析现象的本质，试着分析变化的原因。

记笔记

培养观察能力和分析能力。

【引入】蔗糖是甜的，各地的蔗糖制成的糖水都是甜的；食盐是咸的，蔗糖是由蔗糖分子构成的，食盐是由食盐分子构成的，可见同种物质的分子性质相同，不同种物质的分子性质不同。

【板书】4．同种物质的分子性质相同，不同种物质的分子性质不同 思考

记笔记

通过对不同物质性质的比较，认识分子的性质。

【引入】硫分子保持着硫的化学性质，氧分子保持着氧气的化学性质，二氧化硫保持着二氧化硫的化学性质，所以，分子是保持物质的化学性质的一种微粒。【板书】分子是保持物质的化学性质的一种微粒 领会分子的概念

通过对分子的概念的分析，使学生思维从物理变化和化学变化相互对比的角度深入到微观领域。教师活动 学生活动 教学意图

【投影】课堂练习一（见附1）

【设疑】空气是单一的气体吗？糖水是一种物质吗？

【引入】空气是由多种气体和杂质组成的，糖水是由糖和水组成的，米时有沙子就不是纯米，食盐里有杂质就不是纯盐而是粗盐。以上这些都不是纯物质，只能称为混合物，与混合物相对应的是纯净物。【板书】

二、混合物与纯净物

【提问】同学们，你们能说说什么是混合物，什么是纯净物吗？

【板书】混合物：由多种成分组的物质；纯净物：由一种成分组成的物质。【演示】在两张滤纸上各放置少量铁粉和硫粉，观察它们的颜色和状态。把两种物质的粉末在一张滤纸上均匀混合，再观察它们的颜色、状态。用一块磁铁隔一块薄玻璃片在混合物上方缓慢移动，观察发生了什么现象。

【板书】混合物中的各成分只是简单地混合，各成分之间没有发生化学反应，它们各自保持原来的性质，但有影响。

【讲解】物质在纯氧中比在空气中燃烧旺盛，就是因为纯氧是纯净物，而空气是混合物，本质上都是体现了氧气的氧化性，只不过空气中还有其它的气体影响了氧气的纯度。回答课堂练习

根据前面学过的知识，回答空气的成分，说明空气不是一种单一的气体；糖水是由糖和水组成的，不是一种物质。

用自己的语言描述混合物与纯净物的概念。

观察混合物质的颜色、状态，混合后物质的颜色，用磁铁吸附的现象，分析、总结混合物的性质。

记笔记

回忆上一章做过的有关氧气性质的实验现象。

通过课堂练习，巩固对分子概念与性质的认识。通过设疑引出混合物与纯净物的课题。

通过教师的引入让学生总结概括概念，培养学生的思维能力。培养学生分析问题的能力及实事求是的思想品德。

从学过的事实中进一步让学生体验混合物中各成分保持原来的性质，但有些影响。

【设疑】利用我们学过的分子的知识，你们知道什么是混合物和纯净物吗？ 【板书】由分子构成的物质，由不同种分子构成的物质是混合物，由同种子构成的物质是纯净物。

用分子的概念解释混合物与纯净物。回答问题。

接着学生综合能力，引出从微观角度出发的混合物与纯净物的概念。教师活动 学生活动 教学意图 【讲解】完全纯净的物质是没有的。像我们化学常用的试剂就根据用途的不同分为化学纯和分析纯等种类，这些试剂能满足不同使用的需要，我们都认为它是纯净物。通常所谓的纯净物指的是含杂质很少的具有一定纯度的物质。我们化学主要研究的就是纯净物。

指导学生阅读课本29页和二段。领悟“纯”的是相对的。阅读课本

培养学生辩证看问题的思想方法，从实际出发，认清没有“绝对”纯净的物质。【投影】课堂练习二（见附2）

【小结】让学生小结这节课的内容该如何掌握，最后教师再小结。重点掌握分子概念，会利用分子的观点区分物理变化和化学变化。要了解和会判断一些容易分辨的、比较典型的混合物和纯净物。【投影】随堂检测（见附4）小结这节课的知识要点。

巩固对混合物及纯物概念的理解，考察学生的听讲情况及总结的能力。附1：课堂练习一

1．能保持氧气化学性质的微粒是（）

（A）氧元素（B）氧原子（C）氧分子（D）氧气 2．下列物质中含有氧分子的是（）（A）液氧（B）

（C）

（D）

3．由分子构成的物质，发生化学反应的实质是（）

（A）分子间距离发生了变化（B）分子运动状态发生了变化

（C）分子间相互作用力发生了变化（D）分子破裂后重新组合成新的分子 附2：课堂练习二

4．下列物质中属于纯净物的是 ；属于混合物垢是。

①高锰酸钾；②硫磺；③食盐水；④空气；⑤水银；⑥白酒；⑦二氧化硫；⑧自来水；⑨矿泉水；⑩液氮；⑾氯酸钾与二氧化锰混合加热完成反应后剩余的固体。5．下列物质属于纯净物的是（）

（A）空气（B）液态氧（C）澄清的石灰水（D）氯化钠溶液

6．下列物质在纯氧中燃烧，恰好完全反应，生成物属于混合物的是（）（A）蜡烛（B）硫（C）红磷（D）镁 附3：课堂练习答案

1．C 2．A 3．D 4．纯净物①、②、⑤、⑦、⑩ 混合物③、④、⑥、⑧、⑨、⑾ 5．B 6．A 附4：随堂检测

1．氧气变为液态氧主要是因为（）

（A）分子本身大小发生了变化（B）分子运动发生了变化（C）分子间隔发生了变化（D）分子本身发生了变化 2．水结成说，其结果是（）

（A）水分子的大小改变了（B）水分子的间隔增大了（C）水分子的间隔减小了（D）水分子的组成改变了 3．以下各种物质属于纯净物的是（）

（A）加热高锰酸钾制取氧气的反应完毕后所剩的固体（B）纯净的糖水（C）液态氧（D）液态空气

4．能证明分子在化学反应中可分的是（）

化学分子科学管理 篇5

油脂在人们生活和经济发展中具有重要地位。它和碳水化合物、蛋白质并列为人体必需的三大基本营养成分。油脂具有贮存与释放能量、提供必需脂肪酸、作为机体结构成分及具有特有口感和改善食品品质的独特作用。另外, 它还能起到节约和促进其他营养素吸收的作用。脂溶性维生素的供给和吸收需要油脂作为来源和媒介。从化学角度讲, 现有绝大多数三然油脂95%以上是由饱和及不饱和程度各异的脂肪酸甘油脂组成并伴有少量种类繁多的类脂物质。

实践和研究表明, 甘油三酯的物化性质和功能主要取决于组成它的混合脂肪酸的种类和分布。天然油脂中脂肪酸种类不少于800种, 在植物类油脂中, 以油酸和亚油酸含量较多, 其次为软脂酸、月桂酸、硬脂酸、豆蔻酸镣, 不同的植物资源其种类和含量往往差异较大。陆地动物油脂以软脂酸、油酸和硬脂酸为主。深海鱼油、海狗油中主要以长碳链的多不饱和脂肪酸酸如二十碳五烯酸 (EPA) 、二十二碳六烯酸 (DHA) 等为主。

存在于油脂中的功能性成分主要包括功能性不饱和脂肪酸、植物甾醇、脂溶性维生素等。

1 油脂中脂肪酸的组成及分类

天然油脂主要是由一系列脂肪酸的甘油酯组成, 除了脂肪酸甘油三酯 (95%~98%) 外, 还含有微量的但成分非常复杂的非甘油三酯成分, 包括磷脂、甾醇、游离脂肪酸、脂肪烃、色素、脂溶性维生素等。

天然脂肪酸绝大部分是偶碳直链的, 有饱和与不饱和之分。不饱和脂肪酸根据所含双键的多少, 分为单烯酸、二烯酸、三烯酸和多烯酸 (也称为多不饱和脂肪酸) 。

2 分子蒸馏技术在油脂工业中的应用

分子蒸馏是一种在高真空度下进行非平衡分离操作的新烈分离过程。它的工作原理是在极高真空度下, 依据混合物分子运动平均自由程的差别, 在远低于其沸点的温度下将其分离。

2.1 多价不饱和脂肪酸的分离与纯化

多不饱和脂肪酸主要指含有两个或两个以上双键且碳原子数为18至22的直链脂肪酸, 如花生四烯酸、二十碳五烯酸 (EPA) 和二十二碳六烯酸 (DHA) 等。

研究表明, 多不饱和脂肪酸不仅在维护生物膜的结构和功能方面起重要作用, 而且在治疗心血管疾病、抗炎、抗癌以及促进大脑发育等方面功效显著, 目前已广泛应用于医药、保健食品和化妆品等领域。

一些天然油脂中富含多价不饱和脂肪酸, 如鳕鱼、沙丁鱼等深海鱼油中富含EPA和DHA, 月见草油中含有7%~10%的亚麻酸。多不饱和脂肪酸的原料组成复杂, 在原料中的浓度一般不高;在分离纯化过程中, 容易发生氧化, 聚合, 降解, 异构化等反应, 产生一些对人体有害的物质;作为医药工业原料和保健食品基料, 必须除去原料中含有的色素和产生臭味的化合物, 产品内也不能残留分离过程中引入的有毒溶剂。因此必须综合以上特点, 选取适宜的分离与纯化方法。

采用分子蒸馏技术分离多价不饱和脂肪酸时, 饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸首先蒸出, 而双键较多的不饱和脂肪酸最后蒸出, 从而达到富集多不饱和脂肪酸的目的。

2.2 单甘酯的生产

单甘酯, 即甘油一酸酯是一种优质高效的食品乳化剂和表面活性剂, 具有乳化、分散、稳定、起泡、消泡、淀粉抗老化等作用, 在食品, 化妆品、医药、精细化工等行业应用广泛。单甘酯的合成主要采用油脂与脂肪酸酯化和油脂与甘油醇解两种方法, 但反应得到的产物中单甘酯的含量通常只有40~50%。要得到90%以上的高纯度单甘酯, 可采用分子蒸馏方法进行精制。分子蒸馏技术是采用0.1~1Pa的高真空和短程蒸馏的工艺, 通过降低单甘酯的沸点, 将单甘酯从中间产品中蒸馏提纯出来, 得到纯度为90%~96%的分子蒸馏单甘酯。

2.3 高碳醇的精制

高碳醇是指二十碳以上的直链饱和脂肪醇, 它们常以酯的形式存在于各种蜡脂中, 如蜂蜡、虫蜡、米糠蜡、蔗蜡等, 其中最引入关注的是二十八烷醇和三十烷醇, 它们对人体具有许多生理活性作用:改善人体酶的利用, 降低血清胆固醇, 减轻肌肉疲劳、疼痛, 增强爆发力、耐力等。

Horn等以氢氧化钾乙醇液进行蜡的均质皂化, 然后酯化不皂化物, 再用分子蒸馏法分离。张相年等以虫蜡为原料, 在乙醚中用氢化铝锂在70~80℃还原2.5h后得到高碳醇混合物, 再经分子蒸馏纯化, 压力0.5Pa, 蒸馏温度200℃, 得到二十八醇含量为16.7%的高碳醇产品, 收率达96%。

3 结语

分子蒸馏技术是在蒸馏技术的不断改进和发展中产生的, 是与真空技术和真空蒸馏技术的发展分不开的。由早期的真空间歇蒸馏, 经过降膜蒸馏、强制成膜蒸馏, 最后发展到分子蒸馏。现在工业化应用的分子蒸馏蒸发器主要有3种形式:自由降膜式、旋转刮膜式和机械离心式。后两种分子蒸馏设备具有结构简单、操作稳定、分离效率高、投资省、易于工业化推广等特点, 在未来工业应用中具有更为广阔的空间和发展前景。

作为一种特殊的高新分离技术, 分子蒸馏技术是常规真空蒸馏的补充, 它主要应用于高沸点热敏性物料的分离提纯。随着分子蒸馏技术研究的不断深入和发展, 它在油脂工业、精细化工、医药工业、保健食品等工业方面的应用将更高效更广泛。实践也证明, 分子蒸馏技术不但科技含量高, 而且应用范围广, 确是一项工业化应用前景十分广阔的高新技术。

化学分子科学管理 篇6

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化学分子科学管理 篇7

1 聚酯类聚合物

聚酯是目前生物降解性聚合物研究中的主要类型,这类聚合物的主链各个结构单元通过易水解的酯键连接而成,主链柔顺,因而易被自然界中的多种微生物或动植物体内酶分解、代谢,最终形成二氧化碳和水。目前已工业化的主要代表品种有聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚琥珀酸丁二酯(PBS)和聚乙醇酸(PGA)等。聚酯的化学合成法主要包括缩合聚合法及开环聚合法。缩合聚合法是指具有不同官能团如羟基、羧基的单体之间,通过脱水酯化得到聚酯的过程。该法所得聚酯的分子量较低。开环聚合是指交酯或环内酯类单体通过开环聚合的过程,所得的聚酯分子量可达几十万。

脂肪族聚酯存在着熔点低、力学性能差以及疏水性高的缺点,因此对其改性研究比较活跃。在化学合成的生物降解聚酯中,脂肪族聚酯聚丁二酸丁二醇酯(PBS)由于具有较高的熔点和优良的物性而研究较多。而且可以通过采取与其他羧酸、二醇或羟基酸组分共聚对PBS进行改性。由于PBS的降解速率较慢、脆性强,因此关于PBS的改性研究的热点主要是通过向丁二酸、丁二醇中添加第三种组分,期望得到加工性能、力学性能、降解性能更佳的共聚酯。本研究室研究了乳酸(LA)、己内酯(CL)、二乙醇酸(DGA)及1,4-环己烷二甲醇(CHDM)对PBS的共聚改性,所得聚合物分子量较高,均具有较好的热性质和机械性能[1,2,3]。表1比较了各种共聚物的性能。

2分子链上具有酯基和其它杂原子官能团的聚合物

将不同官能团(如酰胺基、醚键、氨基甲酸酯基等)引入到聚酯的主链上,通过控制官能团的种类与数量,达到了改善聚酯的性能(如力学性能、亲水性等)与降解速度的目的。这类聚合物一般都是通过酯键的水解达到降解效果。

2.1 脂肪族聚酰胺酯

脂肪族聚酰胺酯是一种新型的可生物降解高分子材料,分子链中的酯键赋予了聚合物良好的降解性能,同时酰胺键的存在又提高了聚酯的力学性能,并使加工性能得到改善。大量研究结果表明,聚酰胺酯中含有酰胺-酰胺和酯基-酰胺两种氢键,聚合物的降解主要发生在酯键上,酯键的断裂可导致酯基-酰胺氢键的分解,并且含酯链段越高,降解越快[4,5,6]。可生物降解酰胺聚酯共聚物因其具有优良的物理力学性能,加工性能,因而在生物医学材料和环境友好材料领域有着广泛的应用前景。通过研究得到降解性与物理性能俱佳的生物降解聚合物是聚酰胺酯研究的热点。

2.2 聚醚酯

向疏水性的聚酯主链中引入亲水性醚键,可以达到改善聚酯的亲水性的效果,研究较多的是将聚乙二醇(PEG)引入到聚酯主链上。这一过程通常是通过大分子反应实现的。PEG的反应活性在于两个端羟基,可以利用这两个端基与生物降解型聚酯的端羟基通过偶联反应引入PEG[7]。另外还可以将PEG的双端羟基制成引发剂,用于引发LA或CL的聚合。本研究室直接将PEG(Mn=1000)作为大分子单体与丁二酸、丁二醇共聚,得到的嵌段共聚物数均分子量在5万左右,相对较低,其相对PBS屈服强度下降,但断裂伸长率显著增加[8]。总而言之,由于PEG所具有的便宜易得等优点,近年来,这方面的工作可谓方兴未艾。但作为生物材料,目前还没有关于PEG生物相容性和无毒性的完整研究结果。这都是研究者应该予以进一步考虑的。

2.3 聚氨酯

将刚性链段氨基甲酸酯引入到聚酯链段中,得到软段为聚酯的聚氨酯,通过调节软段的比例控制聚氨酯的降解速率,从而达到作为医用材料在体内使用可控降解的目的。现在已经商品化的聚氨酯材料大多采用芳香族二异氰酸酯作为其硬段结构,其降解产物含有4,4-甲撑二苯胺(MDA)。经毒理实验证实,MDA是一种强烈致癌、可诱导基因突变的物质[9]。近年来,出现了用一些脂肪族二异氰酸酯和饱和的环族二异氰酸酯代替芳香族二异氰酸酯,由于不含苯环结构,不会产生致癌物质MDA[10],可广泛使用。

3 其它类型的聚合物

还有一些生物降解材料是将不稳定的官能团(如碳酸酯基、氨基酸酯基、酸酐基等)引入到其分子主链或侧链上,通过不稳定基团的分解以达到降解的目的。

3.1 脂肪族聚碳酸酯

脂肪族聚碳酸酯(PC)具有生物降解性和生物相容性,降解后生成二氧化碳和中性二元醇(或酚)。聚碳酸酯一般通过环状碳酸酯单体的开环聚合得到。通常用于开环聚合物的单体有五元环碳酸酯,六元环碳酸酯,七元环碳酸酯及七元以上大环碳酸酯。聚三亚甲基碳酸酯(PTMC)是最常见同时也是最为广泛的生物降解脂肪族PC。它是通过环状的三亚甲基碳酸酯(TMC)开环聚合得到。侧链含有功能化基团的生物降解脂肪族PC是近年来生物降解脂肪族PC研究的重点和热点之一,它可以方便的引入抗体、多肽类药物等生物活性物质,而且可根据需要对聚合物进行改性[11,12]。

3.2 聚膦腈

聚膦腈是一类结构独特的高分子,主链是以N、P单双键交替为骨架,有机侧链基团与磷原子相连。聚膦腈具有良好的生物相容性,以水解敏感的有机基团,如:氨基酸酯基、咪唑基等作为取代基,可以得到能够生物降解的聚合物,其降解产物通常为无毒的磷酸盐、氨和相应的侧基。可以通过侧链的设计得到不同降解速率的材料[13,14,15],已合成的大多数生物降解聚膦腈有望在生物医学上得到应用。可生物降解聚膦腈的合成一般采用先通过热开环聚合得到聚二氯膦腈(PDCP),然后再用易水解的侧基取代PDCP上的氯原子,反应过程见图1。然而,由于聚膦腈的研究成本较高,在很大程度上局限了该降解材料的发展,而且聚膦腈的降解速度一般较慢,难以满足各种活性药物释放动力学的要求,一般采用与可生物降解的聚酯或聚酸酐共混的方法克服聚膦腈存在的缺陷[16,17]。

3.3 聚氨基酸

聚氨基酸是含酰胺键的聚合物, 它们富含侧功能基, 且降解产物是对人体无害的氨基酸, 用它做生物材料, 具有明显的优越性。聚谷氨酸的合成是先用氨基酸与过量三光气反应生成N-羧酸酐(NCA), 然后进行再阴离子开环聚合。由于聚氨基酸主链上重复酰胺键结构形成的氢键,导致溶解性和加工性较差,近十多年来,对其进行共聚改性的研究十分活跃。例如,将其与聚乙二醇(PEG)、聚氧化丙烯(PPO)共聚[18,19]等

3.4 聚酸酐

聚酸酐是单体通过酸酐键相连的聚合物,酸酐键具有水不稳定性,能水解成羧酸。酸酐键对水的敏感性使得主链上化学组成可在相当大的范围内变化(在分子主链上引入新的官能团如阿司匹林活性成分水杨酸、酰胺键、酯键等)[20,21,22,23],而不失其降解性。目前聚酸酐的合成普遍采用真空熔融缩聚法[24]。首先是将二元酸与过量乙酸酐反应生成二酸的预聚物;其次通过二酸预聚熔融缩聚,真空脱去乙酸酐而得到高聚物。目前有关聚酸酐的研究主要集中在合成具有良好降解性能和加工性能的聚酸酐上。

4 小 结

化学分子科学管理 篇8

原油平均分子量是原油一项重要的综合评价指标, 它反映原油多方面理化性质。原油平均分子量取决于原油化学成分。原油化学成分虽然非常复杂, 但通常可按族组成将原油化学成分分成几大类:饱和烃, 芳烃, 非烃, 沥清质;其它几种常见化学指标如灰分, 含硫, 残炭在这里也视为原油化学成分。弄清这些化学成分与原油平均分子量的关系也是研究原油理化性质的一项重要内容, 这对于原油化学研究及原油评价具有重要意义。由于原油化学成分复杂多变及分析误差的客观存在[1], 少量数据极难反映化学成分对原油平均分子量的影响, 因此这里采用大量数据, 用散点法绘图, 每幅图有1000多点, 因此可信度高, 具有很高的参考价值。

1 原油主要化学成分与原油平均分子量

1.1 饱和烃与平均分子量

饱和烃与平均分子量关系见图1。横坐标为饱和烃的质量百分含量。从中可以看到当饱和烃含量增加时, 分子量呈线性下降。这说明饱和烃对分子量为线性负相关, 这是因为饱和烃类物质在原油中属于低分子量物质, 并且含量通常较大。

1.2 芳烃与平均分子量

芳烃与平均分子量关系见图2。横坐标为芳烃的质量百分含量。从中可以看出当芳烃含量增加时, 分子量呈线性上升。说明芳烃在原油成分中属高分子量物质。并且芳烃在原油成分中占较大比重。原油中的芳烃也是由大小不同的分子组成, 从图2可以分析得知, 小分子芳烃只占总芳烃中的很少部分, 大分子量芳烃占芳烃的主要部分。

1.3 沥青质与平均分子量

沥青质与平均分子量见图3。横坐标为沥青质的质量百分含量。从中可以看出当沥青质含量增加时, 分子量几乎没有变化。沥青质是结构极复杂的高分子量物质, 之所以随沥青质含量增加, 原油的分子量几乎没有变化, 仅仅是因为通常原油中沥青质含量极少, 其含量的微弱增加不足以使原油平均分子量有显著的增加。

1.4 非烃与平均分子量

非烃与平均分子量关系见图4, 横坐标为非烃的质量百分含量。变化情况与芳烃极为相似。其原理也相似。但通过比较横坐标的分度值来看, 直线更陡, 非烃含量要比芳烃的小, 但由于直线更陡, 说明非烃是影响平均分子量的最主要因素。

1.5 残碳与平均分子量

原油残碳是按规定的条件, 将原油加热蒸发分解而形成的黑色残留物, 该指标反映了原油难分解高分子有机物的含量[2]。原油残碳与平均分子量关系见图5, 横坐标为残碳的质量百分含量。残碳与分子量存在明显的线性关系。因为高分子是以碳为链, 碳值越高当然平均分子量应成比例升高。

1.6 硫与平均分子量

硫与平均分子量关系见图6, 横坐标为硫的质量百分含量, 从图中可以看出其线性比较粗糙, 也可能不存在线性关系, 但可以肯定的是, 碳值的微量增加会引起平均分子量的急剧增加。硫是交联性很强的非金属元素, 在原油中属于杂质元素, 在高分子芳烃, 非烃, 沥青中都含有硫[3], 因此由于硫的交联性会使原油中多种化学成分本身分子量的急剧增大, 因此高含硫原油平均分子量会很大, 这也从另一个侧面说明了含硫较高的原油对于石油化工不利的原因。

1.7 灰分与平均分子量

灰分反映原油中无机物的含量。灰分与平均分子量关系见图7, 横坐标为灰分的质量百分含量, 从中发现, 它们之间线性关系并不明显, 如果有线性关系, 其斜率很大, 其原因还有待研究。

2 结论

从原油族组成与平均分子量关系看到, 它们总体上都有线性关系。它们对平均分子量影响程度的顺序是:非烃>芳烃>沥青质>饱和烃。

从其它三项指标来看只有残碳值与平均分子量有良好的线性关系, 其它两项线性关系不明显。它们对平均分子量影响程度的顺序是:灰分>含硫>残碳。

参考文献

[1]任积文, 黄福堂, 程世俊, 等.石油化学与分析[M].北京:石油工业出版社, 1994.

[2]高瑞祺, 孔庆云, 辛国强, 等.石油地质实验手册[M].哈尔滨:黑龙江科学技术出版社, 1995.

化学分子科学管理 篇9

主要刊登 ( 1) 化学推进剂及其原材料; ( 2) 橡胶、纤维、塑料、高分子胶黏剂、高分子涂料和高分子复合材料, 特别是其中的聚氨酯、环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂、聚碳酸酯、尼龙等新技术、新工艺方面的论文与信息。

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