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仿真技术辅助于聚烯烃反应教学的实验案例

2021-01-12于淑媛张亚曼赵云杰李童谱陈晓钰张成根

关键词:催化剂实验学生

于淑媛,张亚曼,赵云杰,李童谱,陈晓钰,任 萍,张成根

(廊坊师范学院,河北 廊坊 065000)

0 引言

对于化学专业的学生来讲,完成实验教学环节是学生熟悉、巩固和掌握理论知识的重要手段。通过对实验的预习、完成实验的过程以及对数据结果的处理,可以更好地理解知识,锻炼动手能力。但是有一些实验项目在实验室完成操作环节存在很大的难度,如:聚烯烃的催化反应,该反应机理是高分子化学课程中的重要内容,是教学重点也是难点,聚合时烯类单体首先在过渡金属引发剂活性中心上进行配位、活化,随后单体分子相继插入进行链增长的过程。完成此类实验反应需要无水、无氧、高真空的条件,操作时有一定的危险性,不适宜实验室开设。

为了解决该问题,采用计算机仿真模拟技术[1-2],使学生在安全的环境下,使用仿真模拟技术完成该实验。笔者从2017 年开始使用高斯软件开设聚烯烃反应机理仿真模拟化学实验,并在教学中使用,效果良好。学生在进行该模拟实验的过程中可以直观清晰地学习理论知识,更好地理解聚烯烃反应机理,同时掌握计算机仿真模拟高斯(Gaussian)[3]软件的使用。

1 实验目的

(1)使学生了解烯烃聚合Cossee机理[4],认识金属催化剂介导的烯烃配位聚合机理,体会计算化学在化学研究中的重要性。

(2)使学生加深对课堂知识的理解程度,掌握如何从众多计算结果中选择、记录、整理以及分析数据,培养学生创新能力和应用型技能。

2 实验原理

聚烯烃具有密度小、耐腐蚀性、常温下良好的抗冲击性、可重复利用等特点,在材料、包装、电子、汽车以及医疗等方面有广泛应用[5-6]。……

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