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    無機化學的定義精選(九篇)

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    無機化學的定義

    第1篇:無機化學的定義范文

    關鍵詞: 無機化學;教學內容;教學方法和手段

    中圖分類號:O61-4 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)06(b)-0000-00

    《無機化學》的課堂教學是體現教與學過程的主要表現形式,能否遵循教學規律,通過有效的教學行為,使學生在短時間內最大限度地掌握相應的知識,從而為后續各專業課程的學習打下良好的基礎,是無機化學教師的教學目標,也是教師教學能力最直接的體現。但是,目前許多高校的無機化學課堂教學仍然存在教師教得苦,學生學得累,教學效率普遍不高的現象。如何搞好無機化學的教學工作,提高課堂教學效率,使教與學變得輕松有趣,是每位從事無機化學教學工作者應該深思的問題。

    1 無機化學課程的教學現狀及存在問題

    無機化學課程涵蓋基礎理論和元素化學兩大部分,基礎理論部分涉及到“二結構”、“三原理”、“四平衡”的基本理論,其中的一些結構理論知識復雜而深奧,同分析化學、物理化學和結構化學內容既有交叉聯系又有所不同,知識面寬,知識體系跨度大。元素化學部分主要講述元素及其化合物的存在、制備、結構、性質及其變化規律,包含繁多的化學反應和化學現象,涉及的內容龐雜瑣碎,系統性差。無機化學課程內容多、信息量大,而目前無機化學課程的課時量卻被大大壓縮。如何在有限的課時內教好這門課,讓學生學好這門課,是目前我院無機課程組成員正在研究的課題。此外,由于擴招以及高考考試方案的改革,使得我校大一新生的化學基礎參差不齊,學習化學時的理解力和接受能力也有很大差異。尤其是有部分學生,在高中階段沒有主修化學,化學底子薄,進入大學后學習無機化學感到比較困難。相對于大學,高中階段的理科知識內容相對較少,且知識內容之間邏輯聯系緊密、條理清晰,學生習慣于有條不紊的學習方式。而無機化學課程涵蓋內容多,并且講課速度快,這讓一部分大一新生非常不適應,學習起來倍感吃力。不僅如此,大一無機化學課程知識面廣泛、知識體系跨度大,其中許多地方要用到物理化學或結構化學課程的結論性知識,而這些知識的嚴格推理論證卻需要借助高等數學和普通物理知識,然而此時學生還沒有學習高等數學和普通物理知識。因此,大一新生普遍感到無機化學課程“難”,“雜、亂、多”,沒有頭緒,學生學習無機化學如墜云里,甚覺迷茫。

    2 提高課堂教學效率的有效途徑

    2.1 激發學生學習興趣,調動學生學習積極性

    教育家布魯納說過“學習的最好刺激,乃是對所學材料的興趣”。那么如何激發學生學習無機化學的興趣呢?筆者認為,首先,在無機化學的課堂教學過程中應適時地穿插引入與講授內容相關的化學史知識。例如,在講授元素概念時適時地引入了關于元素學說發展的歷史,即從元素最初被定義為“不能用任何化學方法加以分解的物質”,到原子理論出現之后被定義為“具有一定平均原子量值的原子種類”,再到學習了周期律之后,元素最終被定義為“在元素周期系中占據一定位置的原子種類”。總之,在課堂教學過程中,通過適時地穿插與講授內容相關的史料,讓學生置身于化學史的發現過程中,品嘗探求理論來源的樂趣,從而喚起學生濃厚的學習興趣和強烈的求知欲,并從史實中受到啟迪。其次,教師還應注重將無機化學領域的最新發展和自己的科研成果融入教學過程,開闊學生的思維和眼界,培養學生的興趣和知識素養。例如,在講授元素化學內容時,將納米技術引進課堂。如納米陶瓷材料,作為一種良好的生物醫學材料,由于其與活細胞有較好的相互結合性能,因而成為矯形科和牙科手術的良好材料。在課堂教學中,通過適當地引入一些與教學內容相關的現代化學的前沿領域、重大發現、研究熱點,可以讓學生開闊眼界、激發興趣,變“死學”為“活學”的作用。

    2.2 不斷優化教學方法,提高授課和聽課效率

    首先,教師要“吃透”教材,熟悉教材內容,對教材內容理出一條主線,然后順著主線展開、補充。其次,在吃透教材的基礎上,教師還應認真研究大一學生的認知水平、興趣和愛好等,了解他們的個性差異,便于因材施教。只有課前做好了充分的準備,講課時才能做到深入淺出,淺者深入。課堂上,教師講課切忌面面俱到,而要緊緊圍繞課堂教學目的和任務,少而精地講清課程的基礎知識,突破難點,闡明重點,多給學生思考的時間,允許學生提問,將問題引入課堂。

    在每節課的開始時,教師可用精心設置的有懸念的問題吸引住學生,引領其悄然步入學習境界。例如,在講授配位化合物時,我從“在硫酸銅溶液中加入氨水”的實驗引入配合物的概念。首先用多媒體演示實驗:在硫酸銅溶液中加入氨水,會產生藍色沉淀。接著,繼續加入氨水,沉淀溶解,轉變為深藍色澄清溶液。多媒體演示實驗完畢,我提出下列問題:在硫酸銅溶液中加入氨水后產生的藍色沉淀是什么物質?再繼續加入氨水后,沉淀為什么溶解?藍色沉淀溶解后變成了什么物質?什么是配合物?配合物的組成和簡單無機物有什么不同?配合物的組成有什么特點?如何命名配合物?隨著問題的逐步深入,層層遞進,學生的思維逐漸進入興奮狀態,注意力更集中。通過對各個問題的逐步分析、層層剖析,在學生的思考回答過程中,圓滿的完成了教學目標和教學內容,也大大激發了學生的學習積極性,培養了學生分析問題和解決問題的能力,課堂教學取得了良好的效果。

    在無機化學課堂上,板書有時候是必不可少的。但是,板書需要時間,致使課堂時間利用率低,課堂教授內容有限。而多媒體教學在一定程度上克服了傳統教學方法的弊端,能夠較為直觀地展示教學中的難點,使抽象、枯燥的學習內容轉化成形象、有趣的動感內容,更加通俗易懂,便于學生理解、記憶,使教師更容易完成教學目標,使學生在輕松愉快的氛圍中獲得知識。例如,在講授σ鍵與π鍵的形成的時候,筆者精心制作了三維立體圖,并用FLASH和PPT相結合的手段形象逼真地把σ鍵與π鍵的形成過程伴隨軌道形狀的改變完整地呈現出來,從而使復雜問題簡單化、直觀化。學生通過通俗易懂的畫面,快捷、高效地接受了新知識,有助于教學目標的實現。因此,教師應根據教學內容的實際特點,結合多媒體教學和傳統板書的優點,營造一個既豐富又切實有效的教學氛圍,既能讓學生在輕松的環境中學習,掌握更多的基本知識和基本技能,提高課堂教學質量。

    參考文獻

    第2篇:無機化學的定義范文

    關鍵詞:無機及分析化學 理論教學 教學方法

    無機及分析化學是化學工程、生物工程、醫藥、食品工程等非化學專業的學生在大學一年級時必修的一門專業基礎課,也是學生從中學進入到大學后所學的第一門專業課程,學生對于該門課程的學習和掌握程度,對后續相關專業課程的學習起著尤為關鍵的作用。如何圓滿的完成教學任務,獲得良好的教學效果,讓學生在初始階段就打下堅實的專業基礎,值得我們深思和探索。

    無機及分析化學有機融合了無機化學和分析化學兩門基礎化學課程,主要內容包括四大平衡、物質結構、元素化學、物質分離等基礎知識[1],具有教學內容多,教學時數少的教育教學特點。每位教師都很關心如何在有效的教學時間內取得良好的教學效果,下面結合個人的教學實踐談幾點心得體會。

    一、做好課前準備工作

    備課是課堂教學的首要環節[2],備好課是上好課的前提。作為教學活動的主體,教師應在課前對上課內容做好精心的準備。備課首先需要鉆研教學大綱和教材,弄清楚該門課程的教學目的和具體章節的具體要求,了解基本內容、結構、重點章節及各章節的重點、難點。同時要精讀教材,大量參閱同類參考書,大量搜集與授課內容相關的資料,做好充分的知識儲備。因為無機及分析化學的內容包括了無機化學,分析化學的內容,還有部分物質結構和物理化學的知識,備課前我一般都會把無機化學,物質結構,物理化學,分析化學等各參考書的相關內容弄明白。在此基礎上精心設計授課內容,這需要花費很多時間和精力,尤其是對新教師來講,更需要在這一環節下大功夫。另外,還需要考慮學生的年齡特征,了解他們的知識基礎,從現實情況出發,設計教學內容和教學方法。

    二、抓住第一堂緒論課

    第一堂緒論課是整個課程的序幕,“良好的開始時成功的一半”,教師必須抓住該堂課的時機,激發學生的學習興趣。“興趣是最好的老師”,激發學生的學習興趣是提高學生求知欲和提高教學質量的最有效途徑之一。為了一開始就能夠讓學生對本課程產生學習興趣,在緒論課上要結合實例強調無機及分析化學在社會發展中的重要性。例如可給學生介紹無機化學中最活躍的領域之一——無機材料化學,通過圖文并茂的方式,給學生介紹一些重要的無機材料,如納米材料、超導材料、電池材料等。在強調分析化學的重要性時,可列舉與我們現實生活中學生比較熟悉的實例,如奧運會時興奮劑的檢測、牛奶中三聚氰胺的檢測、食品的安全檢測等,這樣既可以開拓學生的視野,又可以激發學生對知識的渴求。對第一堂緒論課進行精心的設計和處理,往往會在第一節課就能成功激發學生的學習熱情,為后續教學的順利開展奠定良好的基礎。

    三、凝練教學內容 突出教學重點[3]

    無機及分析化學的教學時數一般在80學時左右,有限的教學時數和日益嚴格的教學要求是授課教師面臨的挑戰。教師在授課過程中應凝練教學內容,找出教學內容的精髓,把精髓部分給學生講透徹、明白,然后再講相關內容的時候就會達到事半功倍的效果。例如化學平衡的相關內容(化學平衡的定義、化學平衡的移動,化學平衡的相關計算等)是后面四大平衡內容的基礎,因為解離常數、溶度積常熟、穩定常數等都是特殊的平衡常數,所以化學平衡部分內容和后面四大平衡部分內容的關系類似于辯證法中普遍與具體的關系,教師應該在化學平衡這部分內容上多花時間給學生講透,學生掌握好這部分內容,再學習后面的四大平衡就會容易理解。

    四、 恰當利用多媒體輔助教學

    多媒體教學的優點是:節省板書的時間,提高課堂教學容量;增強教學內容的生動性、形象性和趣味性,活躍課程氣氛,提高學生的學習興趣;還可以在很大程度上減輕教師在課堂上的勞動強度。但是板書比多媒體更具靈活性,所以在教學過程中應該將二者有機結合起來,充分發揮二者的優越性。例如在介紹原子結構、分子結構等內容時,可充分利用多媒體技術,讓學生對原子軌道和電子云的角度分布圖,分子的結構等有更加直觀和形象的理解。而在講授習題時,可將題干利用多媒體顯示,以節省板書時間,而解答推導過程則可用板書的形式呈現,這樣就可以更好的分析解題思路,使學生更容易理解解題思路和過程。

    五、 培養學生的自學能力

    學生也是教學活動過程主體,要充分發揮學生的自學能力。他們剛從中學進入到大學生活,中學階段他們是在老師和家長的監督下學習,這使得他們普遍習慣于被動學習,而在大學生活中,學習環境相對寬松,學生很容易缺乏學習主動性。而無機及分析化學課程的內容多,教學時數少,課堂容量較大,需要學生(尤其是化學知識比較薄弱的學生)做好課前預習。因此可以再在每次課結束前給學生留下幾個關于下節課內容的問題,讓學生帶著問題對新課進行預習,這比學生盲目看書的預習效果要好的多。新課開始之前,對預習問題進行提問,一方面可以了解學生通過預習對學習內容的掌握程度,以便在新課授課過程中把握側重點,另一方面,可以對學生的自主學習起到有效的督促作用,有利于培養他們的自學能力。此外,應注重在教學過程中積極引導學生獨立思考,培養學生的學習能力。在某些章節的教學中采用討論式教學方法,可以提出問題,先由學生討論,然后由教師補充、歸納、總結, 這樣即提高了學生學習的興趣和效果, 又提高了學生獨立思考的能力。

    總之,根據無機及分析化學課程的特點,采取合理的教學方法, 做好引導工作,不僅能調動學生的學習積極性和興趣,提高學習效果, 而且有利于學生學習能力的培養。隨著教育教學的改革及全面素質教育的推進[4] , 對無機及分析化學的教學必然會提出更高要求, 需要我們在教學工作實踐中不斷探索和總結。

    【參考文獻】

    [1] 南京大學無機及分析化學編寫組,《無機及分析化學》(第四版),高等教育出版社

    [2] 教育部人事司組編,高等教育學,高等教育出版社

    第3篇:無機化學的定義范文

    水的共軛堿:H3O+H2O。根據現代無機化學的定義:凡是能給出質子的物質都是酸,凡是能與質子結合的物質都是堿,酸與堿之間的這種關系稱為酸堿共軛關系,相對應的酸堿稱為共軛酸堿。

    布朗斯特(Br?nsted)和勞萊(Lowry)在1923年提出的質子理論認為,凡是給出質子的任何物質(分子或離子)都是酸,凡是接受質子的任何物質都是堿。簡單地說,酸是質子的給予體,而堿是質子的接受體。

    (來源:文章屋網 )

    第4篇:無機化學的定義范文

    關鍵詞:正極和負極;陰極和陽極;電池反應;電極電勢

    中圖分類號:G642.41 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)44-0099-02

    問題一:電池中有兩個電極,書上有時稱正極和負極,有時又稱叫陰極和陽極,為什么叫法不一樣。原因:盡管書上有陰極、陽極、正極和負極的一些規定,但并未放在一起加以討論和敘述,這就要求教師必須在講授時做為一個問題進行講解,讓學生一目了然,有些教師特別是年輕教師,經驗少也缺乏深入理解,備課、講課都按書上的順序,就給學生建立了一個模糊的概念。對策:講解電池(包括原電池,電解池)時,講清電池的組成包括電解質溶液或熔融的電解質和兩個電極,其中電極的規定有兩種,規定一:發生氧化反應的電極為陽極,發生還原反應的電極為陰極;規定二:電勢高者為正極,電勢低者為負極。規定的標準不一致。我認為規定一比較科學,對原電池和電解池都一致,也包括后面內容中極化的結果,電極電勢等都采用這一規定,而正極、負極又是在實際生活中人們對電池習慣使用的一種說法,二者并不矛盾。可以通過舉例論證,陽極并非就是正極,陰極并非就是負極,在原電池中就是如此。如電池Zn∣Zn2+(a1)∣∣Cu2+(a2)∣Cu鋅電極是陽極,發生氧化反應,但由于E(Zn2+/Zn)較之E(Cu2+/Cu)低,鋅電極是負極;而銅電極是陰極,發生還原反應,由于E(Cu2+/Cu)較之E(Zn2+/Zn)高,銅電極是正極。

    問題二:一個電池陽極發生氧化反應,陰極發生還原反應,電池反應必是氧化—還原反應。原因:有此結論并不奇怪,責任還應歸結到中學化學和無機化學的電化學相關內容的學習中。因為在中學和無機化學的電化學學習中,教科書上都舉的氧化還原反應組成的原電池,也只寫到電池中陽極氧化、陰極還原為止,不完全懂或者想發揮的教師,再其后加一句就是電池反應必定是氧化還原反應。書上不寫這句話也不做一點點說明,就造成這一錯誤結論在學生的思想上“根深蒂固”,給一些教師“創造”了發揮的空間。

    對策:通過舉例告訴學生,消除這一不正確的推論。

    例一:電池:Zn∣Zn2+(a1)∣∣Cu2+(a2)∣Cu

    陽極反應:Zn—eZn2+

    陰極反應:Cu2++eCu

    電池反應:Cu2++Zn=Cu+Zn2+

    確實是陽極氧化陰極還原,電池反應為氧化—還原反應。

    例二:電池:Pt∣H2∣OH-∣∣H+∣H2∣Pt

    陽極反應:1/2H2+OH-—eH2O

    陰極反應:H++e1/2H2

    電池反應:H++OH-=H2O

    也是陽極氧化陰極還原,電極反應就不是氧化—還原反應,而是中和反應。

    例三:電池:Ag∣AgCl(s)∣Cl-∣∣Ag+∣Ag

    陽極反應:Ag+Cl-—eAgCl

    陰極反應:Ag++eAg

    電池反應:Ag++Cl-=AgCl

    也是陽極氧化陰極還原,電極反應也不是氧化—還原反應,而是沉淀反應。

    例四:電池:Ag∣Ag+(a1)∣∣Ag+(a2)∣Ag

    陽極反應:Ag—eAg+(a1)

    陰極反應:Ag+(a2)+eAg

    電池反應:Ag+(a2)=Ag+(a1)

    同樣陽極氧化陰極還原,但電池反應竟然不是化學反應,僅僅是一物理過程(擴散過程)。總結:一個電池必須是陽極氧化、陰極還原,總反應并非氧化還原反應。提升到物理化學高度,所有自發過程都有做功的能力,電池就是做電功的,也就是說所有自發過程原則上都可以設計為原電池。

    問題三:不同教科書中,電極電勢的Nernst關系式寫法不一樣。原因:對電極電勢的定義不明確,對電極電勢Nernst關系式的來龍去脈不清楚所造成。對策:明確電極電勢的定義(國際上規定),以標準氫電極做陽極,待測電極做陰極,組成電池,該電池的電動勢為待測電極的電極電勢(同時規定標準氫電極的電極電勢為零)。

    即標準氫電極∣∣待測電極

    或Pt∣H2(100kpa,g)∣H+(a=1)∣∣待測電極

    E待測=E

    陽極:1/2ZH2—ZeZH+

    陰極:氧化態+Ze還原態

    電池反應:1/2ZH2+氧化態=ZH++還原態

    E待測=E=Eθ-■ln■=E■待測-■ln■

    此即,電極電勢的Nernst關系式,有些作者按照自己習慣寫成

    E待測=E■待測+■ln■

    也沒有錯,但究竟在對數后氧化態的活度做分子還是還原態的活度做分子,這樣的寫法讓人有些糊涂。實際上,電極電勢的Nernst關系式是從化學反應的等溫方程演變來的,化學反應等溫方程式:

    ΔrGm=ΔrG■■+RTlnΠa■■

    ΔrGm=-ZEF

    同理:ΔrG■■=-ZFE

    則-ZEF=-ZEFθ+RTlnΠa■■

    E=Eθ-■lnΠa■■

    這樣講解它的來龍去脈,寫法上不會出現混亂。另外,還有些書寫電池表示式時,要加上“+”或“-”號,都不符合電池寫法的規定,這大都出現在無機化學的教材中。以上說法是否正確,供同行討論。

    參考文獻:

    [1]傅獻彩,沈文霞,姚天揚,侯文華.物理化學(第五版下冊)[M].北京:高等教育出版社,2006.

    第5篇:無機化學的定義范文

    [關鍵詞]微型化學實驗 綠色化學 素質教育

    [中圖分類號]G4 [文獻標識碼]A [文章編號]1009-5349(2013)09-0230-01

    一、微型化學實驗

    (一)定義

    在微型化的裝置中進行的化學實驗,試驗藥品用量比常規實驗盡可能的少,但依然能獲取所需要的化學信息的實驗。它具有多、快、好、省、少等優點,即學生動手機會多,實驗時間短,實驗效果好,節約藥品,節省開支,大大減少環境污染。

    (二)發展歷史

    1925年,埃及E.C.Grey出版了《化學實驗的微型方法》,這是較早的微型化學實驗教材。

    1979年,馬祖圣教授編著了《化學中的微型實驗操作》,對微型化學實驗的開展有很大的影響。1982年,美國的Mayo和Piko等以mmol級的試劑用量開展有機化學實驗,取得了成功,之后微型化學實驗便風起云涌,應用范圍學擴展到無機化學、分析化學實驗中。

    我國在1989年將“微型化學實驗研究”列入高等學校化學教育研究中心的科研規劃。

    二、綠色化學

    綠色化學即用化學的方法和技術,并結合其他各種學科的知識去消滅或減少那些對人類健康、社會安全、生態環境有害的原材料、催化劑、溶劑、試劑、生成物、副產品等的生產與使用。

    綠色化學從源頭上消除污染,不使用有毒、有害的原材料,不生產有毒、有害的產品,不產生廢物。

    綠色化學的12條原則,并為國際化學界所公認,其內容如下:1.防止廢物產生比其生成后再處理或清除更好;2.設計的合成方法應使工藝過程中使用的所有物質最大限度地轉化到最終產品之中;3.設計合成方法時,應使使用的和生成的物質對人類和環境無毒或毒性很小;4.設計安全化學品;5.安全的溶劑和助劑;6.使化學過程所需的能量消耗越小越好,并應考慮其對環境和經濟的影響,如有可能,合成方法最好在常溫、常壓條件下;7.使用可再生原材料只要技術上和經濟上可行,應當使用可再生原材料;8.減少衍生物(reduce derivatives);9.應盡量使用無毒并且選擇性高的催化劑;10.應考慮所需產物在完成使用功能后,可降解為無毒的物質還原于環境之中;11.需要進一步開發在有毒物質生成之前的快速、在線監測與控制的分析方法;12.本身安全、能防止意外事故的化學(inherently safer chemistry for accident prevention)。

    三、微型化學實驗與綠色化學

    微型化學實驗符合綠色化學十二條原則中第六條和第十二條,即能量消耗越少越好,并考慮其對環境和經濟的影響;化學過程中使用的原材料、溶劑、助劑、催化劑等應考慮到盡量減少事故的潛在危險。

    (一)微型化學實驗有助于培養綠色化學的意識

    可持續發展是人類正在探索的既能保持經濟持續增長和社會持續發展,又能達到生態環境持續良好和自然資源持續利用的全新發展戰略,人類將從工業文明的發展模式轉向生態式的發展模式,而綠色化學正是在這一歷史背景下產生并成為實現人類社會可持續發展的重要技術手段。

    微型化學實驗把消除、預防化學污染的思想貫穿于化學教育的過程之中,有利于對學生進行環保教育,良好的觀念與習慣的養成為后續綠色化學的開展打下了一定的基礎。

    (二)通過微型化學實驗,堅定綠色化學信心

    微型化學實驗是在綠色化學理念指導下用消除污染的思想、方法、技術對常規實驗進行改革和發展的結果,但微型化學實驗離綠色化學的核心理念還有一定距離。綠色化學是利用化學原理和新化工技術,從源頭上預防污染的化學,它使環境的治理從治標轉向治本,盡可能采用無毒無害的原料,革新工藝過程,開發綠色合成技術和清潔生產工藝,減少污染物,實現“零排放”,生產環境友好產品。

    綠色化學具有“原子經濟性”,就是在化學反應過程中充分利用分子中的每個原子來重新組合形成新的分子,不浪費一個原子。因此,它既能充分利用資源,又能夠實現防止污染,因為沒有廢物產生。它是一種理念,一種理想,是人們應該傾力追求的目標,它是21世紀的科學。

    綠色化學是集化學、物理、生物、材料、信息等科學的最新理論成果和技術于一身的新興邊緣學科,它一經提出,就帶有強烈的應用技術性及工程性。因此,不僅要求有深厚的化學功底,更要有廣博的其他相關學科的知識才能去實現它,要有勇于探索的精神,要有接受失敗考驗的承受力,要有具大的信心,因為我們要實現的是一項偉大、艱難、有利于人類可持續發展的工程。

    第6篇:無機化學的定義范文

    無機及分析化學不是無機化學、分析化學兩門課程的疊加,教學內容豐富,概念和理論知識較多,各章節之間的獨立性較強。因此合理安排教學內容,幫助學生轉變學習方法及思維方式無疑是大一第一學期開設這門課的關鍵。在內容的安排上,前兩章首先回顧高中的一些化學基礎知識,并介紹了誤差及數據處理,稀溶液的依數性和膠體溶液。然后,第三和四章主要介紹化學熱力學、化學動力學及化學平衡,讓學生掌握反應三要素:反應方向即吉布斯函數變,反應快慢即反應速率常數,反應限度即反應平衡常數。第五章主要介紹物質的結構,離子鍵及共價鍵理論和晶體結構。第六、七、八和九章分別介紹酸堿平衡、溶解沉淀平衡、氧化還原平衡和配位平衡及其對應滴定分析法,讓學生掌握測試固體或溶液中某種元素含量的分析測定方法。最后,第十、十一和十二章主要介紹一些簡單儀器分析法及原理,例如:第十章吸光光度法,不僅要介紹該方法的原理朗伯-比爾定律,還要介紹目視比色法、示差法和標準曲線法三種常用的吸光光度法分析法。內容上總體上是先講理論原理,再介紹知識點,將理論原理融入生產實踐中,使學生較快地掌握化學理論,再通過課堂上的一些練習題,使學生加深教學內容的記憶,知識更加系統。這樣不僅可以將無機和分析化學知識點有機的融合,還可以將理論應用到生活實踐中。在一學年的學習中,總共80學時,第一學期學習前六章共計48課時,第二學期學習后六章共計32課時。在教學過程中,應該精選教學內容,使學生掌握化學基礎理論知識并具備較寬的知識面,為后續課程學習打下了扎實的基礎。與此同時,教師要熟悉該課程的教材,根據學生的專業,合理制定教學大綱和教學培養方案,精煉教材的內容,對于中學已經學過的化學知識或者與專業聯系較少的理論知識可以簡略講解。比如:第四章的化學反應速率和反應平衡,化學反應速率的定義,影響化學反應速率的因素以及化學平衡的移動;第八章氧化還原反應的定義,配平,得失電子,氧化劑和還原劑等概念知識。這些知識點中學都已經涉及過,教師在授課時只要簡單介紹即可。對于能源化學工程專業而言,水煤漿的開發和利用是近年來的一個熱點,也是煤炭清潔利用的重點。因此,對于第二章分散系的內容應該詳細講授,再介紹水煤漿分散系。

    2激發學生興趣

    興趣是最好的老師,要學好無機及分析化學,首先要激發學生的興趣。第一,在無機及分析化學這門課的緒論課上,主要介紹化學的作用及學習方法。第二,闡明化學與人類生活之間密切聯系,激發學生的學習。第三,無機及分析化學是化學、化工類相關專業的基礎課,其作用無論是對以后的專業課學習還是將來從事工作都具有重要的意義。第四,在平時的課堂教學中,可以多講一些貼近生活的例子,激發學生學習的興趣。例如,在介紹影響化學反應速率的因素時,舉例說明,夏天食物容易變質,我們可以將食物放進冰箱中保存,以防止變質。這是通過降低溫度,達到降低食物變質的速率。汽車尾氣CO和NO是嚴重的環境污染物,從熱力學的角度講,CO+NON2+CO2可以發生,但是遺憾的是,在通常狀況下,該反應進行的非常之慢,以致不能有效地去除車道內的CO和NO。因此,有必要對化學反應的速率問題進行研究,必須考慮外界因素對反應速率的影響,由此可引出本節課要學習的內容。第五,在教學過程中,穿插介紹一些與知識點相關的科技發展新動態及前沿知識,以此調動學生學習的積極性。

    3綜合利用各種教學方法

    現階段的教學方法多種多樣,而在實際教學中,各種教學方式應該相互結合、取長補短。根據我校無機及分析化學教學團隊多年來教學中的經驗,可以概括為以下幾點:第一,增加課堂討論。針對一些在學習過程中遇到的問題,教師應該指導學生搜集資料,進行課堂討論。在討論的過程中培養學生分析和解決問題的能力;第二,讓學生走上講臺。讓學生走上講臺不僅可以體驗教師備課的準備過程,還可以鍛煉學生的能力;第三,運用多媒體教學,可以使微觀概念及理論形象化。例如,在物質結構基礎這一章,學生一般較難理解,如果用多媒體課件和化學軟件以動畫的形式去展現,課程內容會更加形象、生動。這樣的教學不僅有利于學生理解、記憶,還可以活躍課堂氣氛。第四,對于公式推導,應該板書推理過程引導學生理解。在教學中應避免盲目使用多媒體教學,要將多媒體與其他教學手段結合起來,才會使學生理解公式的推導過程,并能較好的應用公式。

    4培養學生能力

    為了調動能源化學工程專業學生對無機及分析化學基礎課程的興趣,可以積極組織各類化學競賽活動。我省有各類化學競賽,例如:化學視頻大賽,化學實驗競賽和趣味化學競賽等。近年來,教育部門堅持開展國家級、省部級大學生創新實驗項目,有望培養大學生的創新能力,推動全民創新。此外,為了鼓勵和培養大學生創新激情及能力,我們學校也開展了大學生創新實驗項目。該項目均是由學生親自撰寫項目申請書,申請答辯ppt,中期考核表,結題報告和結題答辯ppt等資料。這不僅培養了學生創新能力,還為學生日后工作和學習培養科學合理的方法和實踐能力提供了基礎。

    5適應專業要求

    能源化學工程專業的技術性和實踐性較強,在無機及分析化學的教學中,要把握專業的特殊要求,認真學習我校能源化學工程專業人才培養方案,深入研究教學大綱,充分了解無機及分析化學在整個專業課程體系中的作用,明確教學過程中的內容和重難點。例如,化學熱力學和化學動力學章節的內容應該詳細講解。這部分內容對于能源化學工程專業的學生而言,可以更好地理解能源轉化及利用過程中的一般規律,為高效、低碳環保使用能源奠定基礎。

    6結論

    第7篇:無機化學的定義范文

    關鍵詞:物理化學 教學效果

    高職高專是培養實用型技術人才院校,我校更是提出了“培養高技能杰出人才”的核心目標,要求的培養人才是知識夠用且實用,動手能力強,對基礎理論要求不高。物理化學課是我校許多專業(化學工程、生物化學、礦物、冶金技術、熱處理、采煤、采礦等)的一門化學基礎課。但物理化學課是以物理和數學為理論基礎在化學上的應用,綜合性強、教學內容多而且抽象,公式概念多、邏輯性強且難于理解的特點,對該門課的普遍反映是老師難教、學生難學的“兩難”情況,但這門課程又是一門非常重要的基礎課程,它對于培養學生的邏輯思維能力、發現科學規律能力、深入了解化學知識能力具有非常重要的作用。因此,提高物理化學課的教學效果就顯得尤為重要,筆者多年從事物理化學課的教學,經過實踐與思考,認為提高物理化學教學效果有以下十個方面的途徑:

    1 教材要精心選擇

    一本好的教材是保證教學質量的前提條件,教材必須與教學內容相配套,教材的適用就比較關鍵,對于高職高專的學生來說,較多地注重動手能力,對理論知識要求不高,但物理化學知識是具有相當慎密的知識系統,許多知識點若不進行理論的講解,后面的知識就無法理解,因此理論知識相對于物理化學這門課程來說仍顯得非常重要,所以好的教材并不是將本科院校的教材進行簡單的刪減就編成了專科院校的教材,目前適合高職高專院校用的物理化學教材比較少。我校選用的是普通高等教育“十一五規劃教材”物理化學(高教出版社),教材是以高職高專物理化學教學基本要求為依據,體現高等職業教育培養技術應用型人才的特點,貫徹基本知識,基本理論、基本技能,以應用為目的,以“必須夠用”為度的原則。從這幾屆用下來的情況來看,效果不錯。另外,教師還應結合自己的教學實踐和體會,自己編寫教材和習題,突出教材的專業特點及學生特點。

    2 雙基(基本概念、基本規律)要詳細講清

    夸美紐斯說:“如果先不教明概念,便是教得不好的”,物理化學的基本概念、基本規律很多,且有鮮明的特點,概念性強、理論性強、公式及其應用條件多。這就要求學生不能機械地靠記憶學習,理解是學習物理化學的有效方法,也是重點和難點,在教學中把基本概念講清楚就非常重要,可以達到事半功倍的效果,如:講解可逆過程時就要講可逆過程是一個理想化的過程,它能夠最大化地利用已知條件,有些公式只有在可逆過程中才能取等號。還有自發過程這個概念,高等教育出版社出版,高職高專化學教材編寫組的物理化學教材中是這樣解釋的“它沒有明確的定義,一般認為是指在一定條件下,除維持指定的條件外,無需另借外力就可以自動發生的過程。”但這里的外力是指什么力呢,不是很明確,如水從高處低處流是一個自動發生的過程,但這里是重力在做功,重力一般情況下是外力,學生就會疑惑,我們在講解自發過程的概念時是這樣解釋的:把體系的能量分為可利用能與不可利用能,自發過程就是體系可用于對外做功的能量減少了,可用ΔΕ≤0作為判定過程方向與限度的總判據,即在一定條件下,自發過程總是向著體系可利用能減少的方向進行,當體系可利用能達到極小值時,即達到了平衡,這樣學生就清楚了。

    3 問題(思考題)引導要著重啟發

    近年來,為了培養大學生的創新能力,問題教學法越來越受到教學工作者的關注,大學生獨立地去發現問題、分析問題和解決問題,老師的工作則是引導學生對問題的興趣,問題引導要注意以下幾點:

    3.1 要明確發問的目的

    要根據教學內容、教學過程的實際需要和學生的實際情況來選擇問題,應注意選用應用性、啟發性、激勵性的問題,以激發學生進行高水平的思索,即在“為什么”和“是什么”的問題,要多選用“為什么”的問題,而避免簡單化的“是什么”類的問題。

    3.2 要設計問題的形式

    常見的提問形式有直問、反問、曲問、追問等,有時候提出一個問題比解決一個問題更重要。

    3.3 課前要準備好“問題”及發問的順序

    應擬出一個有嚴格邏輯順序的問題提綱,對學生的回答要有預見性,充分估計可能出現的情況,并據此準備好解決的措施。

    現舉例說明:生活在北極的愛斯基摩人的飲用水是十分珍貴的,因為北冰洋沒有可飲用的淡水,全是海水,所以愛斯基摩人需要到冰山上去取回冰來熔化,靠熔化后的冰作為平時的飲用水,我們可以設問,根據圖回答:(1)愛斯基摩人應在怎樣的環境溫度下取冰?(2)通過圖計算1000g海水降溫時,能獲得淡水的最大量?

    學生根據圖可以分析出在溫度為252~273K的季節取冰,因為此時系統點位于兩相區,H2O(S)與海水共存。當溫度接近三相線(252K)時,冰在海水中的含量最大,并且可根據杠桿定理計算出淡水的質量是893克。通過此問題及解答,學生既讀懂了相圖,又應用了杠桿定理,又讓學生體會到了相圖對生產生活的指導意義,還進行了問題的延伸。

    4 學習興趣要注重培養

    愛因斯坦說過“興趣是最好的老師”,興趣是創造性思維的源泉,興趣是使學生由被動學習變為主動學習的動力。上好物理化學第一堂課就顯得非常重要,每個人都有探索未知世界的沖動,要通過設問的方式讓學生明白物理化學與實際的聯系是多么地緊密,可以問下面的幾個問題:“石墨能自動變成金剛石嗎?”“為什么酒杯中的酒可以堆起來?”“為什么西藏地區煮飯要用壓力鍋?”“冬天,路上結冰,為什么要往地上撒鹽?”學生聽了以后大多數問題是回答不上來的,這樣就會激發起學生的求知欲,對物理化學課程產生了濃厚的興趣。另外,物理化學課程具有非常豐富的化學史知識,幾乎每一個定理的發現就是一個化學故事。通過介紹化學史可發激發學生的學習興趣。比如介紹吉布斯將熱力學理論與數學完美結合,得出了吉布斯相律的結論,從而極大地簡單化了制冷、冶煉、燃燒、能源工程等,使成本下降和批量生產能夠大規模的進行。

    教師平時要注意積累有關物理化學教材內容的歷史資料,尤其是重要的規律公式的發現方面的資料,上課時要緊密結合教學需要,使學生在學習歷史的過程中興趣盎然,不知不覺地掌握了相關課程知識。

    5 習題講解要精挑細選

    由于物理化學的概念、公式繁多,學生在學習上是經常會遇到課堂上雖然聽懂了,但做題時就不會做了,究其原因還是沒有真正理解概念的含義、公式的適用條件。為此,例題的講解就顯得非常關鍵。首先,要精選一些典型例題,把一些容易引起混淆的知識點加以貫穿講解,融會貫通,講授時要突出重點、詳略得當。而且每一節課結束后都要布置一定量的習題,習題的選擇要涵蓋大部分知識點,而且容易引起混淆的習題更要布置,一般情況下每一章節結束后都要進行一次習題課,習題的形式要豐富多樣,要改變都是老師講學生聽的教學定式,可以采取競賽、搶答、組隊參與等形式,充分發揮學生的主動性、參與性,增加習題課的趣味性、互動性。習題的選取也不一定就是課本上的內容,教師要深入鉆研教材,選出典型的習題、例題。總之,通過組織有效的習題課,不僅能夠強調重點內容,而且能夠將整個章節貫穿起來,既要體現完整性,更要使學生對所學內容的理解有質的飛躍。

    6 相關知識要有機銜接

    物理化學是在《無機化學》和《有機化學》課程的基礎上組織教學的,在內容上有一定的重復,如《無機化學》中的化學平衡,化學動力學和電化學等章節知識,因此教師上課時要注意避免低層次的重復,要充分利用學生已有的知識和經驗,重點介紹以前未學的知識點,定會收到事半功倍的效果。

    專業課中《化工原理》、《精細化工工藝學》等專業課程主要是研究物理化學課程有關知識在化學技術領域中的應用,在教學中處理好物化知識與這些專業課程知識點的銜接與滲透既可激發學生的求知欲望和探索精神,也為以后專業課的學習奠定好基礎。

    例如,化學熱力學中的體系與環境,熱和功等概念,化學平衡中的平衡常數,影響化學平衡的因素,化學動力學中的反應速率與反應級數等概念和電化學中的能斯特方程等知識,教師在講解這些知識點是要注意重點、難點的把握,將無機化學知識很自然地融合到教學中,使學生掌握的知識上升到另一個高度。

    7 實驗實踐要注重創新

    當前所進行的實踐教學多為驗證性實驗,側重培養學生的動手能力,學生只按照規定的步驟操作,就能得出實驗結果,不利于培養學生的創新能力。因此,實驗實踐要進行改革,可以將驗證性的實驗改為綜合性的實驗和設計性的實驗,即將實驗項目按照學科內容進行綜合,研究各個實驗結果之間的關系。還可以利用學生課外第二課堂活動,開展創新性開放實驗,學生自己或在老師的指導下進行實驗設計、實驗操作及實驗問題和結果分析,使學生盡早進入科研狀態,較好地培養學生的創新意識、實踐動手能力、創新能力、文獻收集能力和文字處理能力等。

    如進行焦耳實驗教學時,可提出如下問題:溫度測定是否準確?實際溫度真的沒有一點變化嗎?如果溫度測定很準確的話,得出的結論如何?當學生得知該實驗是在水溫沒有精確測定得出:“理想氣體的內能只是溫度的函數,在恒溫時內能不隨體積或壓力的變化而變化”的結論時,不僅可使學生較好地理解理想氣體和實際氣體的內能與溫度、壓力、體積的關系,而且讓學生充分意識到科學實驗的重要性,同時還激發出學生對科學實驗的興趣。

    8 教學工具(手段)要充分利用

    為了實現教學目標,提高教學質量,教師要善于針對不同的教學內容靈活運用各種教學工具(手段)。多媒體教學集文字、聲音、圖像、動畫于一體,把教學內容栩栩如生地表現出來,使原本枯燥無味的理論知識變為生動、形象的形式展示出來,同時也為教師節省了大量板書、繪圖時間,加快了知識點的講授速度,課堂教學信息量大大增強。如相圖用多媒體討論可以節約大量繪圖時間,可逆過程用動畫制作出來就形象易懂。還可以在網絡進行講授、解疑、討論等形式的教學,可以實現課堂教學中教與學的交互以及課程的互動教學。在教師的主導作用下,充分發揮學生的主體作用,以達到更好的學習效果,網絡教學以其方便、主動的學習模式已經向傳統教學發出了強有力的挑戰,而且能夠充分體現教學相長的特點。

    但任何事物都有其雙面性,現代教學工具中沒有了傳統教學中的面對面的溝通,師生互動會受到一定的影響。另外,傳統教學模式中的板書將推導思路一步一步清晰的展現出來是現代教學工具所欠缺的。因此,兩者要相互結合,不能取代。

    9 專業特點要鮮明突出

    物理化學課程的專業特點非常鮮明,但許多院校從選用教材開始就不注重專業特點,頭發胡子一把抓,都選用普通的物理化學教材,物理化學在藥用、冶金、材料都經過了成熟的發展,如我校的生物化學專業就應該偏重藥用物理化學,冶金、采礦、礦物等專業應該偏重冶金物理化學,熱處理、材料等專業應該偏重材料物理化學。本科院校已經有了成熟的針對各專業的物理化學教材,但高職高專院校目前還沒有成熟的專業教材,這就要求教師參照本科教材做大量的相關知識補充。

    10 成績考核要客觀真實

    物理化學的考核往往采用閉卷考的方式,無法考核出學生的學習情況和綜合能力,我們可以采用期末考試占60%,平時考勤、平時課堂答辯情況、作業完成情況等占40%,這樣可以改變一考定成績的現象,較全面的反映出學生的學習水平及能力,加大對學習過程的管理,這樣可以督促學生平時認真學習。在考試類型上,要盡量減少那些死記硬背,套公式即可求解出的題型,適當增加一些讓學生解決實際工業生產中可能遇到的一些問題的題目,最大限度地體現高分高能。

    參考文獻:

    [1]高職高專化學教材編寫組.物理化學[M].北京:高等教育出版社,2008.

    [2]王周玉,蔣珍菊.關于提高物理化學教學效果的幾點思考[J].高等教育研究,2009,26(12).

    第8篇:無機化學的定義范文

    目前,隨著我國改革形勢的不斷深入,人才市場的需求有了明顯的變化,學歷加技能成了用人單位追求的綜合指標。為適應人才需求,各校相繼把職業技能培養納入議事日程,這有力地推動了院校儲備知識、儲備技能的熱潮。職業技能人才的培養目標更強調“應用型”,即要求學生在德智體美全面發展的前提下,在具備必要基礎理論和專門知識的基礎上,重點掌握從事專業實際工作的基本能力和基本技能,以適應本地區、本行業經濟發展的需要和職業崗位或職業崗位群的需要。

    一、職業技能培養的理念

    職業技能培養是這個核心的一個特定重要組成部分。職業技能培養對不同的學科領域、不同的專業有不同的要求。一般包括:專業技術操作能力、管理決策能力、實際工作組織能力、信息收集與傳遞能力、科學研究創新能力、人際關系協調能力、語言文字表達能力等。

    職業技能本身是一種復合能力,學習化學有助于提高學生的復合能力。化學包含無機化學、有機化學、結構化學的基本知識、基礎理論、基本原理,還包括準確的量的概念,化學分析方法和儀器分析方法等內容。它擁有自己的理論體系和內涵,內容涉及面廣,目的是解決實際問題。化學實驗可以培養學生觀察問題、分析問題和解決問題的能力。通過分析化學教學,還可以進行學生的個性發展和潛能的開發,培養學生積極、堅強的性格,健康的心理品質和健全的人格。只有不斷提高學生的綜合素質,職業技能才能較快增強。

    二、在化學教學實踐中的技能培養

    1、運用多種教學手段,進行理論教學實踐

    (1)運用歸納對比法,幫助理解記憶

    隨著科學的不斷發展,知識在不斷地完善、更新,往往對同一名詞將有幾種不同的定義,對同一概念有不同的解釋。為使學生擴大加深知識面,對各種定義、概念均做詳細的介紹、對比、推敲,以便于學生自學,并激發求知的欲望。在教學過程中通過比較歸納法教學,來增強學生的理解力、記憶力,加深了知識的鞏固與提高,并使各部分內容更加連貫、完整、系統。

    (2)實施討論式、提問式教學,培養學生思維能力

    化學是一門專業基礎課,教學目的既要傳授知識,使學生具有扎實的分析基礎,又要培養學生獨立思考、發現問題和解決問題的能力。為此,探討、改進教學方法是教學改革、提高學生學習興趣的重要環節。作者提出下面兩種教學的方式:

    討論式教學:討論式教學有利于學生將前后所學知識聯系起來,增強自學和解決問題的能力,同時也打破了單獨由教師講述這一死板的教學方式,調動了學生的學習興趣和積極性。

    提問式教學:在教師與學生之間進行雙向提問,增強課堂教學對話與交流,有助于學生對所學知識的消化理解。

    (3)促使學生積極思考,達到融會貫通,運用自如

    為了引導學生積極思考,及時消化和鞏固所學知識,每次課后都要布置復習思考題和習題,按層次、分類別,精心選擇。通過做題,訓練了學生的思維能力。當他們發現自己不但掌握了化學的理論與實驗方法,而且獲得了一定的分析和解決實際問題的能力時,就會體會到學習樂趣而感到興奮,同時激發了繼續深入探究的興趣。另一方面,通過百分之百批改作業,解答疑問,及時發現薄弱之處并予以指正,使學生達到將所學知識融會貫通,運用自如。嚴格掌握理論考核的試題質量,準確地衡量學生的實際水平,

    2、結合專業特點和培養目標進行實驗教學實踐

    化學實驗教學能使學生掌握正確的實驗方法,熟練使用和操作各種儀器,不斷提高動手能力、分析問題和解決實際問題的能力。還可培養學生認真負責,團結協作的工作作風,培養他們良好的專業意識等職業素質。在實驗教學實踐中,我認為可通過以下幾條途徑培養學生的職業技能。

    (1)加強基本操作技能訓練和職業素質訓導

    化學實驗要把對學生的基本操作技能訓練與學生的職業素質訓導有機結合起來。首先,注重教師的示范操作和指導。其次為了更好的培養學生的職業技能,有意安排實驗能力強的學生對實驗能力弱的學生進行“一對一”的輔導和幫助,既可培養實驗能力強的學生的綜合能力,又可訓練強化提高實驗能力弱的學生的操作技能,同時培養他們團結互助的良好風氣。

    (2)重視設計性實驗,培養學生的創新精神和實驗綜合能力

    全面推進素質教育,就要以培養學生創新精神和實踐能力為重點。因此,化學實驗教學不但要訓練學生過硬的基本操作技能和良好的職業素質,還要培養學生的創新精神。設計綜合性實驗是培養學生創新精神的重要途徑,在單調重復的操作實驗中充實一些新的內容,也是激發學生實驗興趣一種方法。通過設計性實驗,使學生對分析化學所學的知識進行了鞏固和提高,找出平時學習的薄弱環節并進行加強,拓展了學習的知識面,很好的鍛煉了學生解決問題的能力,提高學生的學習積極性和主動性,培養了他們團結協作的團隊精神,創新精神和實驗綜合能力,使學生的職業技能有了很大的提高。

    3、實驗教學考核

    實驗教學對學生成才,尤其是培養學生動手能力和創新能力方面有著重要影響。如何提高實驗教學質量,培養新世紀人才,已成為實驗教學人員思考的重要問題。針對化學實驗的特點,我認為應加強對實驗操作的考核,全面、客觀、合理評定學生實驗成績,有利于提高分析化學實驗教學質量,更好的培養學生的職業技能。

    【參考文獻】

    [1]周興勝.化學教學法初論[J].教育探索,2002

    第9篇:無機化學的定義范文

    關鍵詞:等離子體技術 化學合成

    將氣體加熱到攝氏幾千度以上就形成等離子體。等離子體是宇宙中物質存在的一種狀態,也稱物質第四態。它是由完全或部分電離的導電氣體組成,其中可包含電子、正離子(原子或分子)、負離子(原子或分子)、激發態的原子或分子、基態的原子或分子、游離基等六種類型的粒子。這些粒子的正負電荷數量和密度大致相等,因而,等離子體在宏觀上保持電中性。

    產生等離子體的方法很多,自然界雷電、日冕、極光等均可產生等離子體。在實驗室里可用放電、燃燒和激光等方法產生等離子體.處于等離子態的各種物質微粒具有極強的化學活性,在一定的條件下可獲得較完全的化學反應。

    通常用于化學合成反應的等離子體(溫度低于104K,壓力在10-3一103atm之間)屬于物理上低溫等離子體范疇。它又可分為熱等離子體和冷等離子體。前者是由稠密氣體在常壓或高壓下電弧放電或高頻放電而產生。體系中電子溫度和氣體溫度接近相等,約3000~5000K,常用于無機合成和有機物裂解反應的高溫熱源,后者是由稀薄氣體在低氣壓下用激光、射頻或微波電源激發輝光放電而產生。體系中電子溫度可高達數千至數萬K,而氣體溫度很低,大致在室溫至上百℃。

    一、等離子體熱力學

    眾所周知,對完全熱力學平衡狀態(反應時間足夠長,以致各種“自發的”不可逆過程均已完成),其宏觀物理狀態都可用T、v,T、P;S、V;S、P等狀態函數中的任一對單值地描述。其中T是絕對溫度,P是壓力,v是體積,S是熵。

    如果把等離子體看作是處于熱力學平衡狀態,則可以套用熱力學關系式對等離子體的熱力學性質加以描述,例如熱等離子體比較接近這種情形。然而,等離子體通常是空間不均勻的,且處在電場、重力場等外場中,因而平衡只能是局部的(即對于一個小的等離子體元而育)。為此,系統中各點處的平衡參數(尤其是溫度)各不相同,在很大程度上取決于外場的分布和大小。此外,等離子體中存在著彈性碰抽、復合、粒子對光子的吸收和輻射等多種復雜的微觀過程,而這些微觀過程又往往伴隨著動能和動量的交換以及粒子的形成或湮滅。這些都決定了等離子中只能建立所謂的統計平衡,即在給定的類型中,粒子的坐標、動量和內部狀態等有一個唯一確定的分布。迄今為止,還沒有可靠的實臉方法能用來測量等離子體的各種熱力學性質,而只能用統計熱力學的方法從理論上對它們定義。

    對于低溫等離子體,可將其看成理想氣體的混合物,如果忽略粒子間的庫侖作用,其熱力學性質的計算可簡化為以下三部分:

    1.用平衡態理想氣體統計熱力學公式計算“純粹”單個成份的熱力學參數;

    2.用化學平衡的完全方程組(包括解離和電離方程)來計算等離子體的成份;

    3.從已知的單個成份的函數值計算整個體系的熱力學函數。

    二、等離子體用于無機化學合成

    1.利用等離子體合成陶瓷超細粉

    陶瓷在無機材料中占有重要的地位。隨著各種新型陶瓷材料的出現,它在許多尖端工業中獲得新的應用。利用等離子體來合成陶瓷超細粉作為一種開發新型陶瓷材料的有力手段越來越受到人們的重視。

    早在60年代后半期,就已經開始研究采用等離子體噴射的陶瓷熔射法,用此法已制出部分氧化物和碳化物系陶瓷。60年代初期,有人開始采用熱等離子體法合成陶瓷微粉體。其方法是將反應物注入到熱等離子體中進行高溫化學反應,然后通過超強冷卻生成微粉體。其特點是在超高溫蒸氣的冷卻過程中產生非平衡化學反應。這方面已發表過不少論文,但由于大部分工藝是把反應物直接導入直流等離子體噴管,特別是用氯化物和反應性強的氣體作反應物時,電極受到劇烈的腐蝕,再加上對等離子體本身的基礎現象沒有充分了解,因而發展并不很快。70年代,等離子體化學迅猛發展,逐步搞清了采用普通直流等離子體噴管進行陶瓷合成的極限和反應過程的控制以及化學反應速度理論所要求的反應時間的極限,于是利用高頻電場感應等離子體噴射合成陶瓷的方法應運而生。高頻感應等離子體又叫感應偶合等離子體,是Reed于1961年研制成功的。其優點有二:一是氣體流速比直流等離子體的噴射速度約低一個數量級,至多不過30m/s,易于獲得數厘米直徑的等離子體,反應物可在等離子區滯留10毫秒,因而能在等離子區進行較充分的化學反應,對反應過程也能進行控制,二是無電極放電,不會出現反應物對電極的腐蝕和電極物質混入反應體系成為雜質,可以使用級化物、O2、uf6等各種強反應性氣體。

    采用高頻等離子體合成陶瓷微粉體時,根據注入物質是粉體還是氣體,可選擇二種稍有不同的工藝:前者是粉體在等離子體中蒸發,獲得超高溫蒸氣,在冷卻過程中進行化學反應,后者是氣體物質在等離子體中進行解離、分解等一系列高溫化學反應和其后的冷卻過程中的化學反應。我們把前者稱為“反應性高頻等離子體蒸發法”,后者稱為“高頻感應等離子體化學氣相淀積法”。

    超高純度的氧化物系陶瓷,格外受到人們青睞,特別是雜質含量只有lbbm(10-2)的SiOa微粉體,作為電子材料,今后的需求量將迅速增加。而在制備SiOa微粉的諸多工藝中,尤以用氧等離子體載化SiCl4的方法為最佳。

    2.高頗等離子休淀積無機膜

    薄膜在材料科學中占有極其重要的地位。等離子體化學的許多工作都與薄膜的制備和研究有關,上述“高頻等離子體化學氣相淀積法”通常即是針對制膜而言的。這方面的研究近20年來進展非常快。在半導體工業中,這種技術已成為大規模集成電路干式生產工藝中的重要環節。自1973年以來,英、美、日等國相繼用這種技術制成了氫化非晶硅(α-Si:H)薄膜。利用該技術可以制備Al2O3、BN、TiN等絕緣、耐腐蝕、耐磨的固體薄膜,正處于走向實用化的階段。

    高頻等離子體淀積薄膜工藝分為等離子體增強化學氣相淀積(PACVD)和等離子體增強物理氣相淀積(PAPVD)兩大類。PACVD是使反應性氣體通過等離子體區進行化學反應后在襯底上成膜,其電場頻率可從300Hz直到微波,但較常用的是13.5MHz。與基于熱化學的化學氣相淀積(CVD)方法相比,PACVD可以大大降低淀積溫度,從而不致使襯底發生相變或變形。例如用CVD方法在硅片上淀積Si3N4膜需要900℃以上高溫,而用PACVD方法只要350℃,而且成膜質量高,從而使Si3N4得以成功地用作集成電路鈍化膜。PACVD還可以用于磷硅玻璃、非晶材料、超導膜、外延硅、SiC、WSi2以及各種薄膜敏感元件的制備。

    PAPVD是基于動量傳遞的鍍膜技術。其基本原理是,在等離子體空間,放電氣體的粒子被電場加速轟擊陰極靶材料使其原子飛濺出來,淀積在基體材料上形成薄膜。由于濺射的粒子動能可高達1-40eV,所以膜與基體的結合強度要比普通物理氣相淀積(PVD)如蒸發鍍膜高得多。而且淀積溫度低,甚至可在塑料上鍍膜。用PAPVD方法可以淀積金屬(如Cu、Ag、Au、Ti等),氧化物(如ZnO、SiO2等)、碳化物(如SiC、TiC、TaC等)、氮化物(如AlN、Si3N4、NiN、TaN等)薄膜。此外,還可以對PAPVD設備加設磁控裝置,以約束等離子體中帶電粒子的運動,從而大大提高淀積速率。

    三、利用低溫等離子體合成高聚物

    等離子體聚合是多分子反應中的原子反應和聚合反應,主要包含等離子態聚合(PSP)和等離子體誘導聚合(PIP)兩個方面。二者的區別在于,前者是通過等離子體活化的原子或分子物種的再結合和聚集的高分子化,包括氣相反應中間產物的間接聚合過程,而后者是通過等離子體物種作引發劑誘導的鏈鎖聚合過程,是使單體的化學結構不受破壞的表面相的直接聚合。

    人們用等離子態聚合技術成功地制備了許多性能特異的亞穩態結構的有機高聚物、硅、氮化硅和有機金屬化合物以及這些材料的超薄膜,發展了一種新興的薄膜制備技術一一等離子體聚合淀積。用這種技術制得的高聚物薄膜有超薄(可達幾個納米)、堅實致密、均勻、無針孔、結構上高度交聯、無定形、與基體粘附力強等優點,具有優良的化學、機械、光學和電氣性能,可以制成高強度耐磨膜、光學保護膜、電學絕緣膜、反滲透膜、選擇性滲透膜等,從而在化工、半導體、微電子學、光學、光纖、激光和太陽能等方面有著十分廣泛的應用。

    四、結語

    等離子體化學是一門新興的交叉學科,又是一門綜合性的技術。國外在這方面的研究較早,目前已有不少等離子體化學專著和會議論文集出版,有些研究成果被用于工業生產并生重大經濟效益。

    參考文獻

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