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无机化学的定义精选(九篇)

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无机化学的定义

第1篇:无机化学的定义范文

关键词: 无机化学;教学内容;教学方法和手段

中图分类号:O61-4 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)06(b)-0000-00

《无机化学》的课堂教学是体现教与学过程的主要表现形式,能否遵循教学规律,通过有效的教学行为,使学生在短时间内最大限度地掌握相应的知识,从而为后续各专业课程的学习打下良好的基础,是无机化学教师的教学目标,也是教师教学能力最直接的体现。但是,目前许多高校的无机化学课堂教学仍然存在教师教得苦,学生学得累,教学效率普遍不高的现象。如何搞好无机化学的教学工作,提高课堂教学效率,使教与学变得轻松有趣,是每位从事无机化学教学工作者应该深思的问题。

1 无机化学课程的教学现状及存在问题

无机化学课程涵盖基础理论和元素化学两大部分,基础理论部分涉及到“二结构”、“三原理”、“四平衡”的基本理论,其中的一些结构理论知识复杂而深奥,同分析化学、物理化学和结构化学内容既有交叉联系又有所不同,知识面宽,知识体系跨度大。元素化学部分主要讲述元素及其化合物的存在、制备、结构、性质及其变化规律,包含繁多的化学反应和化学现象,涉及的内容庞杂琐碎,系统性差。无机化学课程内容多、信息量大,而目前无机化学课程的课时量却被大大压缩。如何在有限的课时内教好这门课,让学生学好这门课,是目前我院无机课程组成员正在研究的课题。此外,由于扩招以及高考考试方案的改革,使得我校大一新生的化学基础参差不齐,学习化学时的理解力和接受能力也有很大差异。尤其是有部分学生,在高中阶段没有主修化学,化学底子薄,进入大学后学习无机化学感到比较困难。相对于大学,高中阶段的理科知识内容相对较少,且知识内容之间逻辑联系紧密、条理清晰,学生习惯于有条不紊的学习方式。而无机化学课程涵盖内容多,并且讲课速度快,这让一部分大一新生非常不适应,学习起来倍感吃力。不仅如此,大一无机化学课程知识面广泛、知识体系跨度大,其中许多地方要用到物理化学或结构化学课程的结论性知识,而这些知识的严格推理论证却需要借助高等数学和普通物理知识,然而此时学生还没有学习高等数学和普通物理知识。因此,大一新生普遍感到无机化学课程“难”,“杂、乱、多”,没有头绪,学生学习无机化学如坠云里,甚觉迷茫。

2 提高课堂教学效率的有效途径

2.1 激发学生学习兴趣,调动学生学习积极性

教育家布鲁纳说过“学习的最好刺激,乃是对所学材料的兴趣”。那么如何激发学生学习无机化学的兴趣呢?笔者认为,首先,在无机化学的课堂教学过程中应适时地穿插引入与讲授内容相关的化学史知识。例如,在讲授元素概念时适时地引入了关于元素学说发展的历史,即从元素最初被定义为“不能用任何化学方法加以分解的物质”,到原子理论出现之后被定义为“具有一定平均原子量值的原子种类”,再到学习了周期律之后,元素最终被定义为“在元素周期系中占据一定位置的原子种类”。总之,在课堂教学过程中,通过适时地穿插与讲授内容相关的史料,让学生置身于化学史的发现过程中,品尝探求理论来源的乐趣,从而唤起学生浓厚的学习兴趣和强烈的求知欲,并从史实中受到启迪。其次,教师还应注重将无机化学领域的最新发展和自己的科研成果融入教学过程,开阔学生的思维和眼界,培养学生的兴趣和知识素养。例如,在讲授元素化学内容时,将纳米技术引进课堂。如纳米陶瓷材料,作为一种良好的生物医学材料,由于其与活细胞有较好的相互结合性能,因而成为矫形科和牙科手术的良好材料。在课堂教学中,通过适当地引入一些与教学内容相关的现代化学的前沿领域、重大发现、研究热点,可以让学生开阔眼界、激发兴趣,变“死学”为“活学”的作用。

2.2 不断优化教学方法,提高授课和听课效率

首先,教师要“吃透”教材,熟悉教材内容,对教材内容理出一条主线,然后顺着主线展开、补充。其次,在吃透教材的基础上,教师还应认真研究大一学生的认知水平、兴趣和爱好等,了解他们的个性差异,便于因材施教。只有课前做好了充分的准备,讲课时才能做到深入浅出,浅者深入。课堂上,教师讲课切忌面面俱到,而要紧紧围绕课堂教学目的和任务,少而精地讲清课程的基础知识,突破难点,阐明重点,多给学生思考的时间,允许学生提问,将问题引入课堂。

在每节课的开始时,教师可用精心设置的有悬念的问题吸引住学生,引领其悄然步入学习境界。例如,在讲授配位化合物时,我从“在硫酸铜溶液中加入氨水”的实验引入配合物的概念。首先用多媒体演示实验:在硫酸铜溶液中加入氨水,会产生蓝色沉淀。接着,继续加入氨水,沉淀溶解,转变为深蓝色澄清溶液。多媒体演示实验完毕,我提出下列问题:在硫酸铜溶液中加入氨水后产生的蓝色沉淀是什么物质?再继续加入氨水后,沉淀为什么溶解?蓝色沉淀溶解后变成了什么物质?什么是配合物?配合物的组成和简单无机物有什么不同?配合物的组成有什么特点?如何命名配合物?随着问题的逐步深入,层层递进,学生的思维逐渐进入兴奋状态,注意力更集中。通过对各个问题的逐步分析、层层剖析,在学生的思考回答过程中,圆满的完成了教学目标和教学内容,也大大激发了学生的学习积极性,培养了学生分析问题和解决问题的能力,课堂教学取得了良好的效果。

在无机化学课堂上,板书有时候是必不可少的。但是,板书需要时间,致使课堂时间利用率低,课堂教授内容有限。而多媒体教学在一定程度上克服了传统教学方法的弊端,能够较为直观地展示教学中的难点,使抽象、枯燥的学习内容转化成形象、有趣的动感内容,更加通俗易懂,便于学生理解、记忆,使教师更容易完成教学目标,使学生在轻松愉快的氛围中获得知识。例如,在讲授σ键与π键的形成的时候,笔者精心制作了三维立体图,并用FLASH和PPT相结合的手段形象逼真地把σ键与π键的形成过程伴随轨道形状的改变完整地呈现出来,从而使复杂问题简单化、直观化。学生通过通俗易懂的画面,快捷、高效地接受了新知识,有助于教学目标的实现。因此,教师应根据教学内容的实际特点,结合多媒体教学和传统板书的优点,营造一个既丰富又切实有效的教学氛围,既能让学生在轻松的环境中学习,掌握更多的基本知识和基本技能,提高课堂教学质量。

参考文献

第2篇:无机化学的定义范文

关键词:无机及分析化学 理论教学 教学方法

无机及分析化学是化学工程、生物工程、医药、食品工程等非化学专业的学生在大学一年级时必修的一门专业基础课,也是学生从中学进入到大学后所学的第一门专业课程,学生对于该门课程的学习和掌握程度,对后续相关专业课程的学习起着尤为关键的作用。如何圆满的完成教学任务,获得良好的教学效果,让学生在初始阶段就打下坚实的专业基础,值得我们深思和探索。

无机及分析化学有机融合了无机化学和分析化学两门基础化学课程,主要内容包括四大平衡、物质结构、元素化学、物质分离等基础知识[1],具有教学内容多,教学时数少的教育教学特点。每位教师都很关心如何在有效的教学时间内取得良好的教学效果,下面结合个人的教学实践谈几点心得体会。

一、做好课前准备工作

备课是课堂教学的首要环节[2],备好课是上好课的前提。作为教学活动的主体,教师应在课前对上课内容做好精心的准备。备课首先需要钻研教学大纲和教材,弄清楚该门课程的教学目的和具体章节的具体要求,了解基本内容、结构、重点章节及各章节的重点、难点。同时要精读教材,大量参阅同类参考书,大量搜集与授课内容相关的资料,做好充分的知识储备。因为无机及分析化学的内容包括了无机化学,分析化学的内容,还有部分物质结构和物理化学的知识,备课前我一般都会把无机化学,物质结构,物理化学,分析化学等各参考书的相关内容弄明白。在此基础上精心设计授课内容,这需要花费很多时间和精力,尤其是对新教师来讲,更需要在这一环节下大功夫。另外,还需要考虑学生的年龄特征,了解他们的知识基础,从现实情况出发,设计教学内容和教学方法。

二、抓住第一堂绪论课

第一堂绪论课是整个课程的序幕,“良好的开始时成功的一半”,教师必须抓住该堂课的时机,激发学生的学习兴趣。“兴趣是最好的老师”,激发学生的学习兴趣是提高学生求知欲和提高教学质量的最有效途径之一。为了一开始就能够让学生对本课程产生学习兴趣,在绪论课上要结合实例强调无机及分析化学在社会发展中的重要性。例如可给学生介绍无机化学中最活跃的领域之一——无机材料化学,通过图文并茂的方式,给学生介绍一些重要的无机材料,如纳米材料、超导材料、电池材料等。在强调分析化学的重要性时,可列举与我们现实生活中学生比较熟悉的实例,如奥运会时兴奋剂的检测、牛奶中三聚氰胺的检测、食品的安全检测等,这样既可以开拓学生的视野,又可以激发学生对知识的渴求。对第一堂绪论课进行精心的设计和处理,往往会在第一节课就能成功激发学生的学习热情,为后续教学的顺利开展奠定良好的基础。

三、凝练教学内容 突出教学重点[3]

无机及分析化学的教学时数一般在80学时左右,有限的教学时数和日益严格的教学要求是授课教师面临的挑战。教师在授课过程中应凝练教学内容,找出教学内容的精髓,把精髓部分给学生讲透彻、明白,然后再讲相关内容的时候就会达到事半功倍的效果。例如化学平衡的相关内容(化学平衡的定义、化学平衡的移动,化学平衡的相关计算等)是后面四大平衡内容的基础,因为解离常数、溶度积常熟、稳定常数等都是特殊的平衡常数,所以化学平衡部分内容和后面四大平衡部分内容的关系类似于辩证法中普遍与具体的关系,教师应该在化学平衡这部分内容上多花时间给学生讲透,学生掌握好这部分内容,再学习后面的四大平衡就会容易理解。

四、 恰当利用多媒体辅助教学

多媒体教学的优点是:节省板书的时间,提高课堂教学容量;增强教学内容的生动性、形象性和趣味性,活跃课程气氛,提高学生的学习兴趣;还可以在很大程度上减轻教师在课堂上的劳动强度。但是板书比多媒体更具灵活性,所以在教学过程中应该将二者有机结合起来,充分发挥二者的优越性。例如在介绍原子结构、分子结构等内容时,可充分利用多媒体技术,让学生对原子轨道和电子云的角度分布图,分子的结构等有更加直观和形象的理解。而在讲授习题时,可将题干利用多媒体显示,以节省板书时间,而解答推导过程则可用板书的形式呈现,这样就可以更好的分析解题思路,使学生更容易理解解题思路和过程。

五、 培养学生的自学能力

学生也是教学活动过程主体,要充分发挥学生的自学能力。他们刚从中学进入到大学生活,中学阶段他们是在老师和家长的监督下学习,这使得他们普遍习惯于被动学习,而在大学生活中,学习环境相对宽松,学生很容易缺乏学习主动性。而无机及分析化学课程的内容多,教学时数少,课堂容量较大,需要学生(尤其是化学知识比较薄弱的学生)做好课前预习。因此可以再在每次课结束前给学生留下几个关于下节课内容的问题,让学生带着问题对新课进行预习,这比学生盲目看书的预习效果要好的多。新课开始之前,对预习问题进行提问,一方面可以了解学生通过预习对学习内容的掌握程度,以便在新课授课过程中把握侧重点,另一方面,可以对学生的自主学习起到有效的督促作用,有利于培养他们的自学能力。此外,应注重在教学过程中积极引导学生独立思考,培养学生的学习能力。在某些章节的教学中采用讨论式教学方法,可以提出问题,先由学生讨论,然后由教师补充、归纳、总结, 这样即提高了学生学习的兴趣和效果, 又提高了学生独立思考的能力。

总之,根据无机及分析化学课程的特点,采取合理的教学方法, 做好引导工作,不仅能调动学生的学习积极性和兴趣,提高学习效果, 而且有利于学生学习能力的培养。随着教育教学的改革及全面素质教育的推进[4] , 对无机及分析化学的教学必然会提出更高要求, 需要我们在教学工作实践中不断探索和总结。

【参考文献】

[1] 南京大学无机及分析化学编写组,《无机及分析化学》(第四版),高等教育出版社

[2] 教育部人事司组编,高等教育学,高等教育出版社

第3篇:无机化学的定义范文

水的共轭碱:H3O+H2O。根据现代无机化学的定义:凡是能给出质子的物质都是酸,凡是能与质子结合的物质都是碱,酸与碱之间的这种关系称为酸碱共轭关系,相对应的酸碱称为共轭酸碱。

布朗斯特(Brönsted)和劳莱(Lowry)在1923年提出的质子理论认为,凡是给出质子的任何物质(分子或离子)都是酸,凡是接受质子的任何物质都是碱。简单地说,酸是质子的给予体,而碱是质子的接受体。

(来源:文章屋网 )

第4篇:无机化学的定义范文

关键词:正极和负极;阴极和阳极;电池反应;电极电势

中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)44-0099-02

问题一:电池中有两个电极,书上有时称正极和负极,有时又称叫阴极和阳极,为什么叫法不一样。原因:尽管书上有阴极、阳极、正极和负极的一些规定,但并未放在一起加以讨论和叙述,这就要求教师必须在讲授时做为一个问题进行讲解,让学生一目了然,有些教师特别是年轻教师,经验少也缺乏深入理解,备课、讲课都按书上的顺序,就给学生建立了一个模糊的概念。对策:讲解电池(包括原电池,电解池)时,讲清电池的组成包括电解质溶液或熔融的电解质和两个电极,其中电极的规定有两种,规定一:发生氧化反应的电极为阳极,发生还原反应的电极为阴极;规定二:电势高者为正极,电势低者为负极。规定的标准不一致。我认为规定一比较科学,对原电池和电解池都一致,也包括后面内容中极化的结果,电极电势等都采用这一规定,而正极、负极又是在实际生活中人们对电池习惯使用的一种说法,二者并不矛盾。可以通过举例论证,阳极并非就是正极,阴极并非就是负极,在原电池中就是如此。如电池Zn∣Zn2+(a1)∣∣Cu2+(a2)∣Cu锌电极是阳极,发生氧化反应,但由于E(Zn2+/Zn)较之E(Cu2+/Cu)低,锌电极是负极;而铜电极是阴极,发生还原反应,由于E(Cu2+/Cu)较之E(Zn2+/Zn)高,铜电极是正极。

问题二:一个电池阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应,电池反应必是氧化—还原反应。原因:有此结论并不奇怪,责任还应归结到中学化学和无机化学的电化学相关内容的学习中。因为在中学和无机化学的电化学学习中,教科书上都举的氧化还原反应组成的原电池,也只写到电池中阳极氧化、阴极还原为止,不完全懂或者想发挥的教师,再其后加一句就是电池反应必定是氧化还原反应。书上不写这句话也不做一点点说明,就造成这一错误结论在学生的思想上“根深蒂固”,给一些教师“创造”了发挥的空间。

对策:通过举例告诉学生,消除这一不正确的推论。

例一:电池:Zn∣Zn2+(a1)∣∣Cu2+(a2)∣Cu

阳极反应:Zn—eZn2+

阴极反应:Cu2++eCu

电池反应:Cu2++Zn=Cu+Zn2+

确实是阳极氧化阴极还原,电池反应为氧化—还原反应。

例二:电池:Pt∣H2∣OH-∣∣H+∣H2∣Pt

阳极反应:1/2H2+OH-—eH2O

阴极反应:H++e1/2H2

电池反应:H++OH-=H2O

也是阳极氧化阴极还原,电极反应就不是氧化—还原反应,而是中和反应。

例三:电池:Ag∣AgCl(s)∣Cl-∣∣Ag+∣Ag

阳极反应:Ag+Cl-—eAgCl

阴极反应:Ag++eAg

电池反应:Ag++Cl-=AgCl

也是阳极氧化阴极还原,电极反应也不是氧化—还原反应,而是沉淀反应。

例四:电池:Ag∣Ag+(a1)∣∣Ag+(a2)∣Ag

阳极反应:Ag—eAg+(a1)

阴极反应:Ag+(a2)+eAg

电池反应:Ag+(a2)=Ag+(a1)

同样阳极氧化阴极还原,但电池反应竟然不是化学反应,仅仅是一物理过程(扩散过程)。总结:一个电池必须是阳极氧化、阴极还原,总反应并非氧化还原反应。提升到物理化学高度,所有自发过程都有做功的能力,电池就是做电功的,也就是说所有自发过程原则上都可以设计为原电池。

问题三:不同教科书中,电极电势的Nernst关系式写法不一样。原因:对电极电势的定义不明确,对电极电势Nernst关系式的来龙去脉不清楚所造成。对策:明确电极电势的定义(国际上规定),以标准氢电极做阳极,待测电极做阴极,组成电池,该电池的电动势为待测电极的电极电势(同时规定标准氢电极的电极电势为零)。

即标准氢电极∣∣待测电极

或Pt∣H2(100kpa,g)∣H+(a=1)∣∣待测电极

E待测=E

阳极:1/2ZH2—ZeZH+

阴极:氧化态+Ze还原态

电池反应:1/2ZH2+氧化态=ZH++还原态

E待测=E=Eθ-■ln■=E■待测-■ln■

此即,电极电势的Nernst关系式,有些作者按照自己习惯写成

E待测=E■待测+■ln■

也没有错,但究竟在对数后氧化态的活度做分子还是还原态的活度做分子,这样的写法让人有些糊涂。实际上,电极电势的Nernst关系式是从化学反应的等温方程演变来的,化学反应等温方程式:

ΔrGm=ΔrG■■+RTlnΠa■■

ΔrGm=-ZEF

同理:ΔrG■■=-ZFE

则-ZEF=-ZEFθ+RTlnΠa■■

E=Eθ-■lnΠa■■

这样讲解它的来龙去脉,写法上不会出现混乱。另外,还有些书写电池表示式时,要加上“+”或“-”号,都不符合电池写法的规定,这大都出现在无机化学的教材中。以上说法是否正确,供同行讨论。

参考文献:

[1]傅献彩,沈文霞,姚天扬,侯文华.物理化学(第五版下册)[M].北京:高等教育出版社,2006.

第5篇:无机化学的定义范文

[关键词]微型化学实验 绿色化学 素质教育

[中图分类号]G4 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349(2013)09-0230-01

一、微型化学实验

(一)定义

在微型化的装置中进行的化学实验,试验药品用量比常规实验尽可能的少,但依然能获取所需要的化学信息的实验。它具有多、快、好、省、少等优点,即学生动手机会多,实验时间短,实验效果好,节约药品,节省开支,大大减少环境污染。

(二)发展历史

1925年,埃及E.C.Grey出版了《化学实验的微型方法》,这是较早的微型化学实验教材。

1979年,马祖圣教授编著了《化学中的微型实验操作》,对微型化学实验的开展有很大的影响。1982年,美国的Mayo和Piko等以mmol级的试剂用量开展有机化学实验,取得了成功,之后微型化学实验便风起云涌,应用范围学扩展到无机化学、分析化学实验中。

我国在1989年将“微型化学实验研究”列入高等学校化学教育研究中心的科研规划。

二、绿色化学

绿色化学即用化学的方法和技术,并结合其他各种学科的知识去消灭或减少那些对人类健康、社会安全、生态环境有害的原材料、催化剂、溶剂、试剂、生成物、副产品等的生产与使用。

绿色化学从源头上消除污染,不使用有毒、有害的原材料,不生产有毒、有害的产品,不产生废物。

绿色化学的12条原则,并为国际化学界所公认,其内容如下:1.防止废物产生比其生成后再处理或清除更好;2.设计的合成方法应使工艺过程中使用的所有物质最大限度地转化到最终产品之中;3.设计合成方法时,应使使用的和生成的物质对人类和环境无毒或毒性很小;4.设计安全化学品;5.安全的溶剂和助剂;6.使化学过程所需的能量消耗越小越好,并应考虑其对环境和经济的影响,如有可能,合成方法最好在常温、常压条件下;7.使用可再生原材料只要技术上和经济上可行,应当使用可再生原材料;8.减少衍生物(reduce derivatives);9.应尽量使用无毒并且选择性高的催化剂;10.应考虑所需产物在完成使用功能后,可降解为无毒的物质还原于环境之中;11.需要进一步开发在有毒物质生成之前的快速、在线监测与控制的分析方法;12.本身安全、能防止意外事故的化学(inherently safer chemistry for accident prevention)。

三、微型化学实验与绿色化学

微型化学实验符合绿色化学十二条原则中第六条和第十二条,即能量消耗越少越好,并考虑其对环境和经济的影响;化学过程中使用的原材料、溶剂、助剂、催化剂等应考虑到尽量减少事故的潜在危险。

(一)微型化学实验有助于培养绿色化学的意识

可持续发展是人类正在探索的既能保持经济持续增长和社会持续发展,又能达到生态环境持续良好和自然资源持续利用的全新发展战略,人类将从工业文明的发展模式转向生态式的发展模式,而绿色化学正是在这一历史背景下产生并成为实现人类社会可持续发展的重要技术手段。

微型化学实验把消除、预防化学污染的思想贯穿于化学教育的过程之中,有利于对学生进行环保教育,良好的观念与习惯的养成为后续绿色化学的开展打下了一定的基础。

(二)通过微型化学实验,坚定绿色化学信心

微型化学实验是在绿色化学理念指导下用消除污染的思想、方法、技术对常规实验进行改革和发展的结果,但微型化学实验离绿色化学的核心理念还有一定距离。绿色化学是利用化学原理和新化工技术,从源头上预防污染的化学,它使环境的治理从治标转向治本,尽可能采用无毒无害的原料,革新工艺过程,开发绿色合成技术和清洁生产工艺,减少污染物,实现“零排放”,生产环境友好产品。

绿色化学具有“原子经济性”,就是在化学反应过程中充分利用分子中的每个原子来重新组合形成新的分子,不浪费一个原子。因此,它既能充分利用资源,又能够实现防止污染,因为没有废物产生。它是一种理念,一种理想,是人们应该倾力追求的目标,它是21世纪的科学。

绿色化学是集化学、物理、生物、材料、信息等科学的最新理论成果和技术于一身的新兴边缘学科,它一经提出,就带有强烈的应用技术性及工程性。因此,不仅要求有深厚的化学功底,更要有广博的其他相关学科的知识才能去实现它,要有勇于探索的精神,要有接受失败考验的承受力,要有具大的信心,因为我们要实现的是一项伟大、艰难、有利于人类可持续发展的工程。

第6篇:无机化学的定义范文

无机及分析化学不是无机化学、分析化学两门课程的叠加,教学内容丰富,概念和理论知识较多,各章节之间的独立性较强。因此合理安排教学内容,帮助学生转变学习方法及思维方式无疑是大一第一学期开设这门课的关键。在内容的安排上,前两章首先回顾高中的一些化学基础知识,并介绍了误差及数据处理,稀溶液的依数性和胶体溶液。然后,第三和四章主要介绍化学热力学、化学动力学及化学平衡,让学生掌握反应三要素:反应方向即吉布斯函数变,反应快慢即反应速率常数,反应限度即反应平衡常数。第五章主要介绍物质的结构,离子键及共价键理论和晶体结构。第六、七、八和九章分别介绍酸碱平衡、溶解沉淀平衡、氧化还原平衡和配位平衡及其对应滴定分析法,让学生掌握测试固体或溶液中某种元素含量的分析测定方法。最后,第十、十一和十二章主要介绍一些简单仪器分析法及原理,例如:第十章吸光光度法,不仅要介绍该方法的原理朗伯-比尔定律,还要介绍目视比色法、示差法和标准曲线法三种常用的吸光光度法分析法。内容上总体上是先讲理论原理,再介绍知识点,将理论原理融入生产实践中,使学生较快地掌握化学理论,再通过课堂上的一些练习题,使学生加深教学内容的记忆,知识更加系统。这样不仅可以将无机和分析化学知识点有机的融合,还可以将理论应用到生活实践中。在一学年的学习中,总共80学时,第一学期学习前六章共计48课时,第二学期学习后六章共计32课时。在教学过程中,应该精选教学内容,使学生掌握化学基础理论知识并具备较宽的知识面,为后续课程学习打下了扎实的基础。与此同时,教师要熟悉该课程的教材,根据学生的专业,合理制定教学大纲和教学培养方案,精炼教材的内容,对于中学已经学过的化学知识或者与专业联系较少的理论知识可以简略讲解。比如:第四章的化学反应速率和反应平衡,化学反应速率的定义,影响化学反应速率的因素以及化学平衡的移动;第八章氧化还原反应的定义,配平,得失电子,氧化剂和还原剂等概念知识。这些知识点中学都已经涉及过,教师在授课时只要简单介绍即可。对于能源化学工程专业而言,水煤浆的开发和利用是近年来的一个热点,也是煤炭清洁利用的重点。因此,对于第二章分散系的内容应该详细讲授,再介绍水煤浆分散系。

2激发学生兴趣

兴趣是最好的老师,要学好无机及分析化学,首先要激发学生的兴趣。第一,在无机及分析化学这门课的绪论课上,主要介绍化学的作用及学习方法。第二,阐明化学与人类生活之间密切联系,激发学生的学习。第三,无机及分析化学是化学、化工类相关专业的基础课,其作用无论是对以后的专业课学习还是将来从事工作都具有重要的意义。第四,在平时的课堂教学中,可以多讲一些贴近生活的例子,激发学生学习的兴趣。例如,在介绍影响化学反应速率的因素时,举例说明,夏天食物容易变质,我们可以将食物放进冰箱中保存,以防止变质。这是通过降低温度,达到降低食物变质的速率。汽车尾气CO和NO是严重的环境污染物,从热力学的角度讲,CO+NON2+CO2可以发生,但是遗憾的是,在通常状况下,该反应进行的非常之慢,以致不能有效地去除车道内的CO和NO。因此,有必要对化学反应的速率问题进行研究,必须考虑外界因素对反应速率的影响,由此可引出本节课要学习的内容。第五,在教学过程中,穿插介绍一些与知识点相关的科技发展新动态及前沿知识,以此调动学生学习的积极性。

3综合利用各种教学方法

现阶段的教学方法多种多样,而在实际教学中,各种教学方式应该相互结合、取长补短。根据我校无机及分析化学教学团队多年来教学中的经验,可以概括为以下几点:第一,增加课堂讨论。针对一些在学习过程中遇到的问题,教师应该指导学生搜集资料,进行课堂讨论。在讨论的过程中培养学生分析和解决问题的能力;第二,让学生走上讲台。让学生走上讲台不仅可以体验教师备课的准备过程,还可以锻炼学生的能力;第三,运用多媒体教学,可以使微观概念及理论形象化。例如,在物质结构基础这一章,学生一般较难理解,如果用多媒体课件和化学软件以动画的形式去展现,课程内容会更加形象、生动。这样的教学不仅有利于学生理解、记忆,还可以活跃课堂气氛。第四,对于公式推导,应该板书推理过程引导学生理解。在教学中应避免盲目使用多媒体教学,要将多媒体与其他教学手段结合起来,才会使学生理解公式的推导过程,并能较好的应用公式。

4培养学生能力

为了调动能源化学工程专业学生对无机及分析化学基础课程的兴趣,可以积极组织各类化学竞赛活动。我省有各类化学竞赛,例如:化学视频大赛,化学实验竞赛和趣味化学竞赛等。近年来,教育部门坚持开展国家级、省部级大学生创新实验项目,有望培养大学生的创新能力,推动全民创新。此外,为了鼓励和培养大学生创新激情及能力,我们学校也开展了大学生创新实验项目。该项目均是由学生亲自撰写项目申请书,申请答辩ppt,中期考核表,结题报告和结题答辩ppt等资料。这不仅培养了学生创新能力,还为学生日后工作和学习培养科学合理的方法和实践能力提供了基础。

5适应专业要求

能源化学工程专业的技术性和实践性较强,在无机及分析化学的教学中,要把握专业的特殊要求,认真学习我校能源化学工程专业人才培养方案,深入研究教学大纲,充分了解无机及分析化学在整个专业课程体系中的作用,明确教学过程中的内容和重难点。例如,化学热力学和化学动力学章节的内容应该详细讲解。这部分内容对于能源化学工程专业的学生而言,可以更好地理解能源转化及利用过程中的一般规律,为高效、低碳环保使用能源奠定基础。

6结论

第7篇:无机化学的定义范文

关键词:物理化学 教学效果

高职高专是培养实用型技术人才院校,我校更是提出了“培养高技能杰出人才”的核心目标,要求的培养人才是知识够用且实用,动手能力强,对基础理论要求不高。物理化学课是我校许多专业(化学工程、生物化学、矿物、冶金技术、热处理、采煤、采矿等)的一门化学基础课。但物理化学课是以物理和数学为理论基础在化学上的应用,综合性强、教学内容多而且抽象,公式概念多、逻辑性强且难于理解的特点,对该门课的普遍反映是老师难教、学生难学的“两难”情况,但这门课程又是一门非常重要的基础课程,它对于培养学生的逻辑思维能力、发现科学规律能力、深入了解化学知识能力具有非常重要的作用。因此,提高物理化学课的教学效果就显得尤为重要,笔者多年从事物理化学课的教学,经过实践与思考,认为提高物理化学教学效果有以下十个方面的途径:

1 教材要精心选择

一本好的教材是保证教学质量的前提条件,教材必须与教学内容相配套,教材的适用就比较关键,对于高职高专的学生来说,较多地注重动手能力,对理论知识要求不高,但物理化学知识是具有相当慎密的知识系统,许多知识点若不进行理论的讲解,后面的知识就无法理解,因此理论知识相对于物理化学这门课程来说仍显得非常重要,所以好的教材并不是将本科院校的教材进行简单的删减就编成了专科院校的教材,目前适合高职高专院校用的物理化学教材比较少。我校选用的是普通高等教育“十一五规划教材”物理化学(高教出版社),教材是以高职高专物理化学教学基本要求为依据,体现高等职业教育培养技术应用型人才的特点,贯彻基本知识,基本理论、基本技能,以应用为目的,以“必须够用”为度的原则。从这几届用下来的情况来看,效果不错。另外,教师还应结合自己的教学实践和体会,自己编写教材和习题,突出教材的专业特点及学生特点。

2 双基(基本概念、基本规律)要详细讲清

夸美纽斯说:“如果先不教明概念,便是教得不好的”,物理化学的基本概念、基本规律很多,且有鲜明的特点,概念性强、理论性强、公式及其应用条件多。这就要求学生不能机械地靠记忆学习,理解是学习物理化学的有效方法,也是重点和难点,在教学中把基本概念讲清楚就非常重要,可以达到事半功倍的效果,如:讲解可逆过程时就要讲可逆过程是一个理想化的过程,它能够最大化地利用已知条件,有些公式只有在可逆过程中才能取等号。还有自发过程这个概念,高等教育出版社出版,高职高专化学教材编写组的物理化学教材中是这样解释的“它没有明确的定义,一般认为是指在一定条件下,除维持指定的条件外,无需另借外力就可以自动发生的过程。”但这里的外力是指什么力呢,不是很明确,如水从高处低处流是一个自动发生的过程,但这里是重力在做功,重力一般情况下是外力,学生就会疑惑,我们在讲解自发过程的概念时是这样解释的:把体系的能量分为可利用能与不可利用能,自发过程就是体系可用于对外做功的能量减少了,可用ΔΕ≤0作为判定过程方向与限度的总判据,即在一定条件下,自发过程总是向着体系可利用能减少的方向进行,当体系可利用能达到极小值时,即达到了平衡,这样学生就清楚了。

3 问题(思考题)引导要着重启发

近年来,为了培养大学生的创新能力,问题教学法越来越受到教学工作者的关注,大学生独立地去发现问题、分析问题和解决问题,老师的工作则是引导学生对问题的兴趣,问题引导要注意以下几点:

3.1 要明确发问的目的

要根据教学内容、教学过程的实际需要和学生的实际情况来选择问题,应注意选用应用性、启发性、激励性的问题,以激发学生进行高水平的思索,即在“为什么”和“是什么”的问题,要多选用“为什么”的问题,而避免简单化的“是什么”类的问题。

3.2 要设计问题的形式

常见的提问形式有直问、反问、曲问、追问等,有时候提出一个问题比解决一个问题更重要。

3.3 课前要准备好“问题”及发问的顺序

应拟出一个有严格逻辑顺序的问题提纲,对学生的回答要有预见性,充分估计可能出现的情况,并据此准备好解决的措施。

现举例说明:生活在北极的爱斯基摩人的饮用水是十分珍贵的,因为北冰洋没有可饮用的淡水,全是海水,所以爱斯基摩人需要到冰山上去取回冰来熔化,靠熔化后的冰作为平时的饮用水,我们可以设问,根据图回答:(1)爱斯基摩人应在怎样的环境温度下取冰?(2)通过图计算1000g海水降温时,能获得淡水的最大量?

学生根据图可以分析出在温度为252~273K的季节取冰,因为此时系统点位于两相区,H2O(S)与海水共存。当温度接近三相线(252K)时,冰在海水中的含量最大,并且可根据杠杆定理计算出淡水的质量是893克。通过此问题及解答,学生既读懂了相图,又应用了杠杆定理,又让学生体会到了相图对生产生活的指导意义,还进行了问题的延伸。

4 学习兴趣要注重培养

爱因斯坦说过“兴趣是最好的老师”,兴趣是创造性思维的源泉,兴趣是使学生由被动学习变为主动学习的动力。上好物理化学第一堂课就显得非常重要,每个人都有探索未知世界的冲动,要通过设问的方式让学生明白物理化学与实际的联系是多么地紧密,可以问下面的几个问题:“石墨能自动变成金刚石吗?”“为什么酒杯中的酒可以堆起来?”“为什么西藏地区煮饭要用压力锅?”“冬天,路上结冰,为什么要往地上撒盐?”学生听了以后大多数问题是回答不上来的,这样就会激发起学生的求知欲,对物理化学课程产生了浓厚的兴趣。另外,物理化学课程具有非常丰富的化学史知识,几乎每一个定理的发现就是一个化学故事。通过介绍化学史可发激发学生的学习兴趣。比如介绍吉布斯将热力学理论与数学完美结合,得出了吉布斯相律的结论,从而极大地简单化了制冷、冶炼、燃烧、能源工程等,使成本下降和批量生产能够大规模的进行。

教师平时要注意积累有关物理化学教材内容的历史资料,尤其是重要的规律公式的发现方面的资料,上课时要紧密结合教学需要,使学生在学习历史的过程中兴趣盎然,不知不觉地掌握了相关课程知识。

5 习题讲解要精挑细选

由于物理化学的概念、公式繁多,学生在学习上是经常会遇到课堂上虽然听懂了,但做题时就不会做了,究其原因还是没有真正理解概念的含义、公式的适用条件。为此,例题的讲解就显得非常关键。首先,要精选一些典型例题,把一些容易引起混淆的知识点加以贯穿讲解,融会贯通,讲授时要突出重点、详略得当。而且每一节课结束后都要布置一定量的习题,习题的选择要涵盖大部分知识点,而且容易引起混淆的习题更要布置,一般情况下每一章节结束后都要进行一次习题课,习题的形式要丰富多样,要改变都是老师讲学生听的教学定式,可以采取竞赛、抢答、组队参与等形式,充分发挥学生的主动性、参与性,增加习题课的趣味性、互动性。习题的选取也不一定就是课本上的内容,教师要深入钻研教材,选出典型的习题、例题。总之,通过组织有效的习题课,不仅能够强调重点内容,而且能够将整个章节贯穿起来,既要体现完整性,更要使学生对所学内容的理解有质的飞跃。

6 相关知识要有机衔接

物理化学是在《无机化学》和《有机化学》课程的基础上组织教学的,在内容上有一定的重复,如《无机化学》中的化学平衡,化学动力学和电化学等章节知识,因此教师上课时要注意避免低层次的重复,要充分利用学生已有的知识和经验,重点介绍以前未学的知识点,定会收到事半功倍的效果。

专业课中《化工原理》、《精细化工工艺学》等专业课程主要是研究物理化学课程有关知识在化学技术领域中的应用,在教学中处理好物化知识与这些专业课程知识点的衔接与渗透既可激发学生的求知欲望和探索精神,也为以后专业课的学习奠定好基础。

例如,化学热力学中的体系与环境,热和功等概念,化学平衡中的平衡常数,影响化学平衡的因素,化学动力学中的反应速率与反应级数等概念和电化学中的能斯特方程等知识,教师在讲解这些知识点是要注意重点、难点的把握,将无机化学知识很自然地融合到教学中,使学生掌握的知识上升到另一个高度。

7 实验实践要注重创新

当前所进行的实践教学多为验证性实验,侧重培养学生的动手能力,学生只按照规定的步骤操作,就能得出实验结果,不利于培养学生的创新能力。因此,实验实践要进行改革,可以将验证性的实验改为综合性的实验和设计性的实验,即将实验项目按照学科内容进行综合,研究各个实验结果之间的关系。还可以利用学生课外第二课堂活动,开展创新性开放实验,学生自己或在老师的指导下进行实验设计、实验操作及实验问题和结果分析,使学生尽早进入科研状态,较好地培养学生的创新意识、实践动手能力、创新能力、文献收集能力和文字处理能力等。

如进行焦耳实验教学时,可提出如下问题:温度测定是否准确?实际温度真的没有一点变化吗?如果温度测定很准确的话,得出的结论如何?当学生得知该实验是在水温没有精确测定得出:“理想气体的内能只是温度的函数,在恒温时内能不随体积或压力的变化而变化”的结论时,不仅可使学生较好地理解理想气体和实际气体的内能与温度、压力、体积的关系,而且让学生充分意识到科学实验的重要性,同时还激发出学生对科学实验的兴趣。

8 教学工具(手段)要充分利用

为了实现教学目标,提高教学质量,教师要善于针对不同的教学内容灵活运用各种教学工具(手段)。多媒体教学集文字、声音、图像、动画于一体,把教学内容栩栩如生地表现出来,使原本枯燥无味的理论知识变为生动、形象的形式展示出来,同时也为教师节省了大量板书、绘图时间,加快了知识点的讲授速度,课堂教学信息量大大增强。如相图用多媒体讨论可以节约大量绘图时间,可逆过程用动画制作出来就形象易懂。还可以在网络进行讲授、解疑、讨论等形式的教学,可以实现课堂教学中教与学的交互以及课程的互动教学。在教师的主导作用下,充分发挥学生的主体作用,以达到更好的学习效果,网络教学以其方便、主动的学习模式已经向传统教学发出了强有力的挑战,而且能够充分体现教学相长的特点。

但任何事物都有其双面性,现代教学工具中没有了传统教学中的面对面的沟通,师生互动会受到一定的影响。另外,传统教学模式中的板书将推导思路一步一步清晰的展现出来是现代教学工具所欠缺的。因此,两者要相互结合,不能取代。

9 专业特点要鲜明突出

物理化学课程的专业特点非常鲜明,但许多院校从选用教材开始就不注重专业特点,头发胡子一把抓,都选用普通的物理化学教材,物理化学在药用、冶金、材料都经过了成熟的发展,如我校的生物化学专业就应该偏重药用物理化学,冶金、采矿、矿物等专业应该偏重冶金物理化学,热处理、材料等专业应该偏重材料物理化学。本科院校已经有了成熟的针对各专业的物理化学教材,但高职高专院校目前还没有成熟的专业教材,这就要求教师参照本科教材做大量的相关知识补充。

10 成绩考核要客观真实

物理化学的考核往往采用闭卷考的方式,无法考核出学生的学习情况和综合能力,我们可以采用期末考试占60%,平时考勤、平时课堂答辩情况、作业完成情况等占40%,这样可以改变一考定成绩的现象,较全面的反映出学生的学习水平及能力,加大对学习过程的管理,这样可以督促学生平时认真学习。在考试类型上,要尽量减少那些死记硬背,套公式即可求解出的题型,适当增加一些让学生解决实际工业生产中可能遇到的一些问题的题目,最大限度地体现高分高能。

参考文献:

[1]高职高专化学教材编写组.物理化学[M].北京:高等教育出版社,2008.

[2]王周玉,蒋珍菊.关于提高物理化学教学效果的几点思考[J].高等教育研究,2009,26(12).

第8篇:无机化学的定义范文

目前,随着我国改革形势的不断深入,人才市场的需求有了明显的变化,学历加技能成了用人单位追求的综合指标。为适应人才需求,各校相继把职业技能培养纳入议事日程,这有力地推动了院校储备知识、储备技能的热潮。职业技能人才的培养目标更强调“应用型”,即要求学生在德智体美全面发展的前提下,在具备必要基础理论和专门知识的基础上,重点掌握从事专业实际工作的基本能力和基本技能,以适应本地区、本行业经济发展的需要和职业岗位或职业岗位群的需要。

一、职业技能培养的理念

职业技能培养是这个核心的一个特定重要组成部分。职业技能培养对不同的学科领域、不同的专业有不同的要求。一般包括:专业技术操作能力、管理决策能力、实际工作组织能力、信息收集与传递能力、科学研究创新能力、人际关系协调能力、语言文字表达能力等。

职业技能本身是一种复合能力,学习化学有助于提高学生的复合能力。化学包含无机化学、有机化学、结构化学的基本知识、基础理论、基本原理,还包括准确的量的概念,化学分析方法和仪器分析方法等内容。它拥有自己的理论体系和内涵,内容涉及面广,目的是解决实际问题。化学实验可以培养学生观察问题、分析问题和解决问题的能力。通过分析化学教学,还可以进行学生的个性发展和潜能的开发,培养学生积极、坚强的性格,健康的心理品质和健全的人格。只有不断提高学生的综合素质,职业技能才能较快增强。

二、在化学教学实践中的技能培养

1、运用多种教学手段,进行理论教学实践

(1)运用归纳对比法,帮助理解记忆

随着科学的不断发展,知识在不断地完善、更新,往往对同一名词将有几种不同的定义,对同一概念有不同的解释。为使学生扩大加深知识面,对各种定义、概念均做详细的介绍、对比、推敲,以便于学生自学,并激发求知的欲望。在教学过程中通过比较归纳法教学,来增强学生的理解力、记忆力,加深了知识的巩固与提高,并使各部分内容更加连贯、完整、系统。

(2)实施讨论式、提问式教学,培养学生思维能力

化学是一门专业基础课,教学目的既要传授知识,使学生具有扎实的分析基础,又要培养学生独立思考、发现问题和解决问题的能力。为此,探讨、改进教学方法是教学改革、提高学生学习兴趣的重要环节。作者提出下面两种教学的方式:

讨论式教学:讨论式教学有利于学生将前后所学知识联系起来,增强自学和解决问题的能力,同时也打破了单独由教师讲述这一死板的教学方式,调动了学生的学习兴趣和积极性。

提问式教学:在教师与学生之间进行双向提问,增强课堂教学对话与交流,有助于学生对所学知识的消化理解。

(3)促使学生积极思考,达到融会贯通,运用自如

为了引导学生积极思考,及时消化和巩固所学知识,每次课后都要布置复习思考题和习题,按层次、分类别,精心选择。通过做题,训练了学生的思维能力。当他们发现自己不但掌握了化学的理论与实验方法,而且获得了一定的分析和解决实际问题的能力时,就会体会到学习乐趣而感到兴奋,同时激发了继续深入探究的兴趣。另一方面,通过百分之百批改作业,解答疑问,及时发现薄弱之处并予以指正,使学生达到将所学知识融会贯通,运用自如。严格掌握理论考核的试题质量,准确地衡量学生的实际水平,

2、结合专业特点和培养目标进行实验教学实践

化学实验教学能使学生掌握正确的实验方法,熟练使用和操作各种仪器,不断提高动手能力、分析问题和解决实际问题的能力。还可培养学生认真负责,团结协作的工作作风,培养他们良好的专业意识等职业素质。在实验教学实践中,我认为可通过以下几条途径培养学生的职业技能。

(1)加强基本操作技能训练和职业素质训导

化学实验要把对学生的基本操作技能训练与学生的职业素质训导有机结合起来。首先,注重教师的示范操作和指导。其次为了更好的培养学生的职业技能,有意安排实验能力强的学生对实验能力弱的学生进行“一对一”的辅导和帮助,既可培养实验能力强的学生的综合能力,又可训练强化提高实验能力弱的学生的操作技能,同时培养他们团结互助的良好风气。

(2)重视设计性实验,培养学生的创新精神和实验综合能力

全面推进素质教育,就要以培养学生创新精神和实践能力为重点。因此,化学实验教学不但要训练学生过硬的基本操作技能和良好的职业素质,还要培养学生的创新精神。设计综合性实验是培养学生创新精神的重要途径,在单调重复的操作实验中充实一些新的内容,也是激发学生实验兴趣一种方法。通过设计性实验,使学生对分析化学所学的知识进行了巩固和提高,找出平时学习的薄弱环节并进行加强,拓展了学习的知识面,很好的锻炼了学生解决问题的能力,提高学生的学习积极性和主动性,培养了他们团结协作的团队精神,创新精神和实验综合能力,使学生的职业技能有了很大的提高。

3、实验教学考核

实验教学对学生成才,尤其是培养学生动手能力和创新能力方面有着重要影响。如何提高实验教学质量,培养新世纪人才,已成为实验教学人员思考的重要问题。针对化学实验的特点,我认为应加强对实验操作的考核,全面、客观、合理评定学生实验成绩,有利于提高分析化学实验教学质量,更好的培养学生的职业技能。

【参考文献】

[1]周兴胜.化学教学法初论[J].教育探索,2002

第9篇:无机化学的定义范文

关键词:等离子体技术 化学合成

将气体加热到摄氏几千度以上就形成等离子体。等离子体是宇宙中物质存在的一种状态,也称物质第四态。它是由完全或部分电离的导电气体组成,其中可包含电子、正离子(原子或分子)、负离子(原子或分子)、激发态的原子或分子、基态的原子或分子、游离基等六种类型的粒子。这些粒子的正负电荷数量和密度大致相等,因而,等离子体在宏观上保持电中性。

产生等离子体的方法很多,自然界雷电、日冕、极光等均可产生等离子体。在实验室里可用放电、燃烧和激光等方法产生等离子体.处于等离子态的各种物质微粒具有极强的化学活性,在一定的条件下可获得较完全的化学反应。

通常用于化学合成反应的等离子体(温度低于104K,压力在10-3一103atm之间)属于物理上低温等离子体范畴。它又可分为热等离子体和冷等离子体。前者是由稠密气体在常压或高压下电弧放电或高频放电而产生。体系中电子温度和气体温度接近相等,约3000~5000K,常用于无机合成和有机物裂解反应的高温热源,后者是由稀薄气体在低气压下用激光、射频或微波电源激发辉光放电而产生。体系中电子温度可高达数千至数万K,而气体温度很低,大致在室温至上百℃。

一、等离子体热力学

众所周知,对完全热力学平衡状态(反应时间足够长,以致各种“自发的”不可逆过程均已完成),其宏观物理状态都可用T、v,T、P;S、V;S、P等状态函数中的任一对单值地描述。其中T是绝对温度,P是压力,v是体积,S是熵。

如果把等离子体看作是处于热力学平衡状态,则可以套用热力学关系式对等离子体的热力学性质加以描述,例如热等离子体比较接近这种情形。然而,等离子体通常是空间不均匀的,且处在电场、重力场等外场中,因而平衡只能是局部的(即对于一个小的等离子体元而育)。为此,系统中各点处的平衡参数(尤其是温度)各不相同,在很大程度上取决于外场的分布和大小。此外,等离子体中存在着弹性碰抽、复合、粒子对光子的吸收和辐射等多种复杂的微观过程,而这些微观过程又往往伴随着动能和动量的交换以及粒子的形成或湮灭。这些都决定了等离子中只能建立所谓的统计平衡,即在给定的类型中,粒子的坐标、动量和内部状态等有一个唯一确定的分布。迄今为止,还没有可靠的实脸方法能用来测量等离子体的各种热力学性质,而只能用统计热力学的方法从理论上对它们定义。

对于低温等离子体,可将其看成理想气体的混合物,如果忽略粒子间的库仑作用,其热力学性质的计算可简化为以下三部分:

1.用平衡态理想气体统计热力学公式计算“纯粹”单个成份的热力学参数;

2.用化学平衡的完全方程组(包括解离和电离方程)来计算等离子体的成份;

3.从已知的单个成份的函数值计算整个体系的热力学函数。

二、等离子体用于无机化学合成

1.利用等离子体合成陶瓷超细粉

陶瓷在无机材料中占有重要的地位。随着各种新型陶瓷材料的出现,它在许多尖端工业中获得新的应用。利用等离子体来合成陶瓷超细粉作为一种开发新型陶瓷材料的有力手段越来越受到人们的重视。

早在60年代后半期,就已经开始研究采用等离子体喷射的陶瓷熔射法,用此法已制出部分氧化物和碳化物系陶瓷。60年代初期,有人开始采用热等离子体法合成陶瓷微粉体。其方法是将反应物注入到热等离子体中进行高温化学反应,然后通过超强冷却生成微粉体。其特点是在超高温蒸气的冷却过程中产生非平衡化学反应。这方面已发表过不少论文,但由于大部分工艺是把反应物直接导入直流等离子体喷管,特别是用氯化物和反应性强的气体作反应物时,电极受到剧烈的腐蚀,再加上对等离子体本身的基础现象没有充分了解,因而发展并不很快。70年代,等离子体化学迅猛发展,逐步搞清了采用普通直流等离子体喷管进行陶瓷合成的极限和反应过程的控制以及化学反应速度理论所要求的反应时间的极限,于是利用高频电场感应等离子体喷射合成陶瓷的方法应运而生。高频感应等离子体又叫感应偶合等离子体,是Reed于1961年研制成功的。其优点有二:一是气体流速比直流等离子体的喷射速度约低一个数量级,至多不过30m/s,易于获得数厘米直径的等离子体,反应物可在等离子区滞留10毫秒,因而能在等离子区进行较充分的化学反应,对反应过程也能进行控制,二是无电极放电,不会出现反应物对电极的腐蚀和电极物质混入反应体系成为杂质,可以使用级化物、O2、uf6等各种强反应性气体。

采用高频等离子体合成陶瓷微粉体时,根据注入物质是粉体还是气体,可选择二种稍有不同的工艺:前者是粉体在等离子体中蒸发,获得超高温蒸气,在冷却过程中进行化学反应,后者是气体物质在等离子体中进行解离、分解等一系列高温化学反应和其后的冷却过程中的化学反应。我们把前者称为“反应性高频等离子体蒸发法”,后者称为“高频感应等离子体化学气相淀积法”。

超高纯度的氧化物系陶瓷,格外受到人们青睐,特别是杂质含量只有lbbm(10-2)的SiOa微粉体,作为电子材料,今后的需求量将迅速增加。而在制备SiOa微粉的诸多工艺中,尤以用氧等离子体载化SiCl4的方法为最佳。

2.高颇等离子休淀积无机膜

薄膜在材料科学中占有极其重要的地位。等离子体化学的许多工作都与薄膜的制备和研究有关,上述“高频等离子体化学气相淀积法”通常即是针对制膜而言的。这方面的研究近20年来进展非常快。在半导体工业中,这种技术已成为大规模集成电路干式生产工艺中的重要环节。自1973年以来,英、美、日等国相继用这种技术制成了氢化非晶硅(α-Si:H)薄膜。利用该技术可以制备Al2O3、BN、TiN等绝缘、耐腐蚀、耐磨的固体薄膜,正处于走向实用化的阶段。

高频等离子体淀积薄膜工艺分为等离子体增强化学气相淀积(PACVD)和等离子体增强物理气相淀积(PAPVD)两大类。PACVD是使反应性气体通过等离子体区进行化学反应后在衬底上成膜,其电场频率可从300Hz直到微波,但较常用的是13.5MHz。与基于热化学的化学气相淀积(CVD)方法相比,PACVD可以大大降低淀积温度,从而不致使衬底发生相变或变形。例如用CVD方法在硅片上淀积Si3N4膜需要900℃以上高温,而用PACVD方法只要350℃,而且成膜质量高,从而使Si3N4得以成功地用作集成电路钝化膜。PACVD还可以用于磷硅玻璃、非晶材料、超导膜、外延硅、SiC、WSi2以及各种薄膜敏感元件的制备。

PAPVD是基于动量传递的镀膜技术。其基本原理是,在等离子体空间,放电气体的粒子被电场加速轰击阴极靶材料使其原子飞溅出来,淀积在基体材料上形成薄膜。由于溅射的粒子动能可高达1-40eV,所以膜与基体的结合强度要比普通物理气相淀积(PVD)如蒸发镀膜高得多。而且淀积温度低,甚至可在塑料上镀膜。用PAPVD方法可以淀积金属(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,还可以对PAPVD设备加设磁控装置,以约束等离子体中带电粒子的运动,从而大大提高淀积速率。

三、利用低温等离子体合成高聚物

等离子体聚合是多分子反应中的原子反应和聚合反应,主要包含等离子态聚合(PSP)和等离子体诱导聚合(PIP)两个方面。二者的区别在于,前者是通过等离子体活化的原子或分子物种的再结合和聚集的高分子化,包括气相反应中间产物的间接聚合过程,而后者是通过等离子体物种作引发剂诱导的链锁聚合过程,是使单体的化学结构不受破坏的表面相的直接聚合。

人们用等离子态聚合技术成功地制备了许多性能特异的亚稳态结构的有机高聚物、硅、氮化硅和有机金属化合物以及这些材料的超薄膜,发展了一种新兴的薄膜制备技术一一等离子体聚合淀积。用这种技术制得的高聚物薄膜有超薄(可达几个纳米)、坚实致密、均匀、无针孔、结构上高度交联、无定形、与基体粘附力强等优点,具有优良的化学、机械、光学和电气性能,可以制成高强度耐磨膜、光学保护膜、电学绝缘膜、反渗透膜、选择性渗透膜等,从而在化工、半导体、微电子学、光学、光纤、激光和太阳能等方面有着十分广泛的应用。

四、结语

等离子体化学是一门新兴的交叉学科,又是一门综合性的技术。国外在这方面的研究较早,目前已有不少等离子体化学专着和会议论文集出版,有些研究成果被用于工业生产并生重大经济效益。

参考文献

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