放射化学实验

放射化学实验简介:我院以刘伯里院士为代表的放射性药物实验室是国内唯一以放射性药物为研究对象的教育部重点实验室,在国内放射性药物研究领域处于领先地位,在放射性药物研究领域尤其是锝药物、老年痴呆显像药物、肿瘤显像药物的研究在国际上具有重要的影响力。但是由于高危险、高污染等原因,限制了部分放射化学实验课程的正常开设。利用计算机虚拟仿真技术,将涉及到放射性物质的化学实验项目制作成虚拟仿真实验,虚实结合,为学生营造安全的实验环境,解决了因不具备特殊防护设施而无法开展实验的困难,避免了放射性物质对人体的损害,提高了学生操作体验的真实感和对实验原理的深刻理解。作为现实实验的相互补充,通过对实验原理和实验过程交互式和可视化的展示,使学生在虚拟的环境中掌握[125I]IMPY、锝[99mTc]-葡庚糖酸盐(GH)等放射性物质的制备和纯化的原理和方法,了解放射性药物的研究及生物评价过程。该类虚拟仿真实验让学生了解了放射化学实验的基本要求,了解放射化学实验方法的特殊性,并注意在实验过程中有效地防护放射性物质带来的损害。通过该类虚拟仿真实验,学生能够反复操作和训练,掌握放射化学实验的实验操作和安全防护,避免了对环境的污染。有效提高了放射化学实验的教学效果。增加学生们的参与程度,培养其对放射性药物研究领域的兴趣,以及对所学知识和基本技能的综合应用能力。我们依托国内领先学科进行放射化学虚拟仿真实验项目的建设,既有效地解决了部分真实的放射化学实验难以解决的问题,又保证了虚拟仿真实验项目的创新性和先进性,在国内具有示范作用。

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计算化学实验

计算化学实验简介:由于化学反应是在微观水平上发生,学生对抽象的理论、用传统实验手段无法描述的反应过程很难理解,限制了学生对反应本质的掌握。为此,2001年起,在刘若庄院士的组织下,我们为本科生开设了“计算化学实验”,并编写了《计算化学实验》教材。利用理论方法与计算技术,模拟和仿真分子运动的微观行为,将反应体系放大,使学生看到了更丰富、更真实的化学世界,从而认识化学反应的复杂性,加强学生对相关理论知识的理解,提高他们的创新能力和专业水平。“计算化学实验”系列虚拟仿真实验项目引导学生进入原子水平的微观世界。例如“分子振动计算虚拟仿真实验“中运用计算机模拟可视化展示分子内部结构,以及化学键的振动模式,使学生对微观过程进行交互式体验,掌握微观世界分子中化学键相关的结构理论知识,加深对化学反应本质及其它相关知识的理解和掌握。真实的化学反应过程中,过渡态存在的时间极短(飞秒量级),利用现实的实验方法很难检测或捕捉到。“过渡态的优化虚拟仿真实验”则运用虚拟仿真实验技术模拟出反应的过渡态构型及其反应路径,可视化展示出反应的详细微观状态,对化学键的形成或断裂等反应进行机理生动形象的模拟和解析,使学生看到了更丰富、更真实的化学世界,从而认识到化学反应的复杂性,更好的掌握抽象的理论知识。虚拟仿真实验作为理论教学的重要补充和扩展,进一步激发了学生对微观反应的学习兴趣。

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中学化学实验教学研究

中学化学实验教学研究实验项目简介:利用现代化的虚拟仿真技术,对部分易燃易爆、有毒有害的危险性中学化学教育类实验以及错误实验操作造成的危害研发了虚拟仿真实验项目。通过人机交互、可视化模拟、通过声音、图像等生动形象的展示使学生从感观上对该部分理论和实验知识及错误实验操作造成的危害加深理解。虚拟仿真实验作为现实实验的补充,拓展了针对师范生的《中学化学实验及教学研究》实验课程的教学资源,为培养师范生的教学实践能力,加强学生进行实验研究和实验设计能力提供了丰富的资源。这些资源还作为化学教师远程培训和研修的课程,对基础化学教育实验改革产生了深远的影响。 例如”氢气的制备”实验为中学化学最基本的重要知识点之一,通过该实验可使学生掌握利用酸与金属反应制取氢气的反应原理,理解置换反应的概念及应用。由于氢气为易燃易爆的气体,其爆炸极限宽泛,在真实实验过程中,存在着很大的安全隐患。为此,我们开发了该虚拟仿真实验项目,通过可视化仿真模拟实验过程及错误的实验操作,通过虚拟仿真实验,模拟启普发生器制备氢气的安全操作及注意事项,加深对氢气的制备及性质基本知识的掌握,深刻认识由于错误操作引起的危险性,规范学生的实验操作。并对错误操作引起的危险予以警示,培养学生的安全意识。利用虚拟仿真实验项目的可视化、音响效果、交互响应的优势来弥补传统中学化学实验的不足。在真实的实验中,不能通过实施错误的实验操作展示其危害性。“化学实验中的错误操作造成的危害” 虚拟仿真实验为学生演示正确实验操作的同时,也模拟了错误实验操作可能带来的危害的仿真效果,并通过声音、图像对操作者形成最直观的感官刺激,使学生深刻的认识到错误实验操作的危害性,起到警示作用,提高同学们的安全意识,并规范学生的实验操作,为提高师范生的化学实验的教学技能提供丰富的教学资源,培养师范生的教师职业素质。

综合设计实验

综合设计实验简介:我院“化学综合设计实验”是北京市精品课程,由教师的科研项目转化编写的实验教材《化学综合实验》2007年被评为北京市精品教材。自2003年以来,通过与指导老师的科研项目结合,在化学一级学科这一层次上设计了一系列的实验,通过引导学生运用“提出-研究-解决”问题的学习方法,提高学生对前沿和热点问题的兴趣,培养学生的思索能力、辨析能力和探索求知精神,既加强了化学专业必备的基本操作和技能训练,又了解了教师的科研内容和目前科学研究的现状与发展。由于有些创新实验属于高危实验,有些涉及到有毒有害的试剂等,我们鼓励教师将部分科研成果设计开发成虚拟仿真实验项目,虚实结合,互为补充,拓展了综合设计实验的教学资源。为了进一步提高学生的创新能力,我们在虚拟仿真实验项目的设计过程中,注意鼓励教师将最新高水平科研成果转化而来的实验项目开发成虚拟仿真实验,使虚拟仿真实验教学资源具有创新性、先进性和可持续性。通过虚拟与真实实验的结合,加深学生对化学前沿知识的理解,培养和锻炼了学生的创新能力和综合能力。除了常规的放射化学和计算化学的虚拟仿真实验项目以外,我们注意将化学领域的前沿热点知识设计成虚拟仿真实验项目,例如:朱霖教授设计的“正电子药物的自动化合成模拟实验”就来自于她《SCIENCE》(2013, 342, 10)发表的成果。通过一系列由教师的最新科研项目转化而来的虚拟仿真实验项目的训练,弥补了真实实验的不足,提升了知识结构,培养了学生参加科研的兴趣与创造力,达到了提高学生实践能力和综合素质的目的。

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物理化学实验

物理化学实验简介:近年来,物化实验的仪器越来越先进,同时也越来越像一个黑箱,学生只能掌握到现有仪器的使用方法,却对仪器的工作原理和如何设计实验不甚了解。特别是对于真实实验难以完成复杂的热力学、动力学反应等,制约了学生对于相关化学知识的理解。将部分物理化学实验设计成虚拟仿真实验,可以使微观过程可视化,让学生进一步理解复杂热力学实验的微观反应原理。例如“燃烧热的测定”虚拟真实验模拟了萘和苯甲酸燃烧的热力学过程,学生可直观观察到氧弹内部的反应和变化过程,加深其对物理化学理论的理解。丙酮碘化反应是由若干基元反应组成的,过程复杂,其反应速率和反应物浓度之间的关系必须有实验来测定,真实实验很难显现化学反应的微观过程,学生难以通过实际实验理解相关的原理“复杂反应-丙酮碘化”虚拟仿真实验通过模拟分光光度法跟踪反应的进程,结合计算化学的方法模拟复杂反应的机理,同时,通过该实验中的警示功能,提高实验的成功率。通过虚拟仿真实验,学生不仅可以掌握仪器的使用方法,还能跟踪到热力学、动力学反应的微观变化,帮助学生理解化学反应中的复杂的动力学过程。加深了学生对实验的原理、仪器的构成的掌握,弥补真实实验难以观测的不足。有效的提高了实验教学效果。

凝固点降低法测分子量
分类: 物理化学实验
级别:
凝固点降低法测分子量
粘度法测分子量
分类: 物理化学实验
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粘度法测分子量
双液系气液平衡相图
分类: 物理化学实验
级别:
双液系气液平衡相图
二级反应-乙酸乙酯皂化
分类: 物理化学实验
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二级反应-乙酸乙酯皂化

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有机化学实验

有机化学实验简介:在有机合成实验中存在着一些有危险、有污染的实验,制约了学生对于一些化学基础知识的掌握,以及高素质人才的培养。虚拟仿真实验教学的发展,改变了传统的只依靠化学实验室,依赖仪器的实验模式,虚拟仿真化学实验教学项目的建设可以实现真实实验不具备或难以完成的教学功能。所以,针对常规实验项目中污染性强,有毒有害的有机合成实验,我们开发了多个虚拟仿真实验项目。例如,“叔丁基氯的制备”等,叔丁基氯是一种有机溶剂,吸入、摄入或经皮肤吸收后对身体有害(对眼睛、皮肤有刺激作用);并且对环境中的水体和大气可造成污染,对大气臭氧层有极强破坏力。对于这种有毒有害的实验,我们设计了相应的虚拟仿真项目,让同学们在安全、无污染的环境下掌握叔丁基氯的制备方法。通过该虚拟仿真实验,不但减少了实验器材和试剂的消耗,还降低了实验成本,并且减少了实验室废弃物排放对环境的污染,极大提高了学生学习效率,调动了学生参与实验的积极性。

叔丁基氯的制备
分类: 有机化学实验
级别:

1-溴丁烷合成
分类: 有机化学实验
级别:

2-甲基2-已醇的制备
分类: 有机化学实验
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无机化学实验

无机化学实验简介:一些无机合成实验制备原料有毒,并且重金属无机元素对水环境有污染。为此,我们设计并建设了系列针对无机合成实验的虚拟仿真实验项目,例如“[Cr(NH3)5]Cl2配合物的制备及表征”等。制备三价铬[Cr(NH3)5Cl]Cl2配合物的原料六价铬是有毒性的,该实验的一些步骤需在惰性气氛保护下完成,工艺复杂,并且对水环境的污染性很大,现实实验中无法开展。所以在本科教学中,我们设计了该虚拟仿真实验,同学们通过模拟反应操作,掌握三价铬[Cr(NH3)5Cl]Cl2配合物的制备方法,规范了实验操作,并减少了对环境的污染。该虚拟仿真实验为学生营造在安全、环保、成本低廉的实验环境,使学生掌握了用氧化还原、配体交换的方法制备铬配合物。建立具有针对性的无机合成化学的虚拟仿真实验,学生加深了对配位理论知识的理解,又提升了无机化学实验教学的水平,补充实际实验无法开展的不足。

三草酸合铁酸钾的制备
分类: 无机化学实验
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铬配合物的制备
分类: 无机化学实验
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一种钴配合物的制备
分类: 无机化学实验
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分析化学实验

分析化学实验简介:针对分析化学实验中容易造成污染的实验项目,设计成虚拟仿真实验项目,作为真实实验的补充,虚、实结合,让学生反复模拟熟悉连续滴定的实验流程及终点判断,减少环境污染。例如,“铅、铋混合液中铅、铋含量的连续测定”实验,Bi3+、Pb2+ 均能与EDTA形成稳定的络合物,由于其稳定性有相当大的差别,因此可以利用控制酸度来进行连续滴定。该实验步骤繁琐,且铅、铋重金属具有毒性(本科生人数多,实验用量大),对水环境造成污染。该虚拟仿真实验的设计可以让学生置身高度仿真的实验室环境中。通过人机互动,反复训练、熟悉滴定原理,系统掌握Bi3+、Pb2+ 混合离子的络合滴定实验的注意事项以及终点判断,避免了重金属对环境的污染,提高学生的环保意识。

实验安全知识1
分类: 分析化学实验
级别:
 
铅铋的连续测定
分类: 分析化学实验
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铵盐中氨含量的测定(甲醛法)(建设中)
分类: 分析化学实验
级别:
铵盐中氨含量的测定

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