我眼中的化学——高一研究性学习论文.doc

云南大学附属中学 研究性学习报告 我眼中的化学 年 级: 高一（10）班 学 号: 121015 姓 名: 高士雄 学科类别: 化学 指导老师: 任红雷 二零一零年五月 前言 从我初三第一次跨进化学这个神秘的领域，看到过去几百年里，化学工作者辛勤工作、无畏探索，为人类社会作出了巨大贡献，我当时就想：是什么，让这些化学家如此入迷，哪怕牺牲了自己也要捍卫科学的正义？是什么，让人们从早期的金丹术士的失败过程中还继续为追求更美好的人生而努力？人类炼金失败，却学会了化学实验；从黑铅中没有中熬出黄金，却找到了比黄金更为珍贵的质量守恒定律；人类想利用永动机产生能量，上帝没有给人类所期望的源源不断的能量，却给了人类一个更深的真谛：能量守恒。就这样，一个个理论被推翻，又重新树立起一个个全新的理论。从把有酸味、能使蓝色石蕊变红的物质叫做酸；有涩味，能使红色石蕊变蓝的物质叫做碱开始，到Arrhenius的酸碱电离理论的提出，再到 Br￠nsted-lowry的酸碱质子理论，再到现在的Lewis酸碱理论；从产率问题到化学平衡，从有机合成产率到Mark?vnikov规则和反Mark?vnikov规则，从Feiderich W?hler发现用和AgOCN合成的中存在其异构体开始。化学逐渐开始走进人类生活，一个体系正在逐渐被完善。然而，正如一个圆一样，半径越大，面积越大，但其周长越大。人类追寻化学的根本，然而，最神秘一层的面纱仍未解开，我希望获得向那些化学巨匠思考化学问题的机会，追随无数前辈，踏上未知世界之路。 因此，我写下这篇文章，记录我眼中的化学。 2010年5月 气体 在化学学科发展过程中，气体研究占重要地位。气态物质的研究从定性到定量，从经典过度到现代。说道气体必须提到Clapeyron方程，对于温度不低、压力不高的“理想”气体，可以得到： Pv＝nRT 大多数人都知道这是由玻意耳定律推导而出的，去很少会联系到溶液渗透压方程： Πv＝nRT 这是何等美妙啊！曾经物理中的静电力相互作用F＝k×与万有引力定律 F＝G×的何其相似是这样令人疯狂，化学何不也是如此？ 气体是令人着迷的，利用可逆反应进行的气体实验更为可爱。我曾经加热我一个盛有粉末的蒸发皿，缕缕白烟缓缓上冒，有点中途翻滚沉下来了，有点继续挥发，翻滚的白烟犹如细纱，是沉下的挥走了更美好的和HCl。是的，这个现象，不是升华，却是个化学反应！ 但是，Clapeyron方程终究是“理想气体状态方程”，随着温度降低，压力增大，你所面对的再也不是“理想”的气体，这就是我所认为的Clapeyron方程的局限性。 溶液 提到溶液，首先想到的就是溶解和结晶，对于溶解和结晶，我有这样的看法： 溶解鼻血提到溶解度，从而提到在极性溶剂与非极性溶剂之间的相似相溶原则。但是，何谓“相似”?对外显极性，对外也显极性，为何与无限相溶，却与有限相溶？这就要对“相似”进行解释。 首先，玩过俄罗斯方块的人都知道，要使方块被一层层消去，方块键空隙便应该被填满。扩展到微观世界，原子变硬采取尽可能密集的排列方式。在水的框架中，可以看出H----OH的氢键，如图： 将H·看做即将被取代的官能团，当基取代中的H·形成新的化合物时，与的排列方式相比并未发生很大变化，此谓“相似”，当取代H·的官能团过长时，与的排列方式相比将会发生很大变化。因此，与有限相溶。 谈到结晶，做过实验的人会发现：很多时候，溶液中的溶质很难结晶出来，哪怕计算值已经达到饱和。在实验过程中倘若有少量杂质混入的话，溶液便会立即围绕杂质迅速结晶，由离子态马上变为固态溶质颗粒。说道这里，你是否会联想到人工降雨呢？散落在云中的AgI作为凝结核，聚集了更多水珠，一场大雨倾盆而下…… 想更开点，将一等离子态系统隔绝空气降低温度，它不会变成气态，而是形成一个低温不稳定的等离子体系统，此时若充入少量空气，周围的离子是不是也会像溶液中的溶质就这样“沉淀”出来形成空气呢？ 化学热力学 一物质发生相变，有气态到液态再到固态，反应放热，形成更强的分子键；多种物质发生氧化还原反应，若断键键能大，形成新键键能小，对外放热。一次说来，液化、气化、升华、凝华、凝固、熔化可不可以与化学键的断裂与形成归咎于粒子重组？粒子的充足便伴随着能量变化，分子键通过Van der waals力作用，原子之间通过化学键作用，那么存在于质子、中子之间是否也存在一种类似于化学键的强相互作用？是否也有σ键、π键？是否也存在质子轨道、中子轨道？ 同时，对于化学键键能，可以推断分子中所存在化学键的键型，包括离域大π键。 若苯环是环己三烯，结构便如下： 经实验测定苯的为82.9，用碳双键与碳单键的计算的却是243。为何会能