“元素化学实验”中的热致变色现象(一)——部分Co(Ⅱ)化合物的热致变色现象及其变色机理探讨

以探讨Co²⁺鉴定实验过程中意外发现在适量CoCl₂溶液中加入适量NH₄SCN溶液的体系具有可逆热致变色现象为切入点,在分析和探讨其热致变色机理的基础上,顺势通过"先做后教、以做定教"实验教学的"翻转课堂"模式,即学生完成元素化学实验,具有亲身经历和切身体会后,以"问题"为导向,以生动直观的演示实验现象为基础,引导学生直观认识一些Co(Ⅱ)化合物的热致变色现象及其影响因素,启发学生应用化学原理与化学知识解释和探讨热致变色现象产生的本质,以加深学生对配合物的结构、性质以及分裂能概念的理解,培养学生的观察、分析、判断、归纳、推理、总结和探索规律的能力以及"批判性"思维能力。     

多功能变色材料紫精化合物的合成与可视变色传感

变色材料广泛应用于航空航天、能源化工、日用食品、国防及科学研究等诸多领域。紫精化合物(N-取代的-4,4’-联吡啶季铵盐,V)能在外界光、电、热等激发下表现出多样的变色性质,是一类重要的变色材料。本文将紫精变色材料的科学前沿成果引入本科实验教学,创新设计了一个面向本科低年级学生开设的大学化学基础实验。该实验以激发学生的好奇心与探索欲,培养学生对化学的学习兴趣,开阔学生的视野,提高学生对化学的认知为目的,合成了邻羟基苯乙酮取代基紫精,研究了它的溶剂化显色、热致变色及对NH3的可逆显色反应。实验的特点是反应原料简单易得、合成方法简便、反应时间短、产率高、实验操作安全可靠、变色现象均可以不借助仪器而裸眼直接观察、变色过程快速且灵敏。这些优势为实验项目的应用与推广提供了极大的便利。     

与二茂铁酰基相连的螺噁嗪的合成、结构及性质

在二环已基碳二亚胺(DCC)存在下, 将9′-羟基螺噁嗪与二茂铁甲酸进行酯化缩合, 合成了一种与二茂铁酰基相连的螺噁嗪衍生物2, 用核磁共振氢谱、碳谱、红外光谱、高分辨质谱和X射线单晶衍射对其结构进行了表征. 化合物2在几种有机溶剂中都表现出了良好的光致变色性质; 通过实验证明了在无冰水浴冷却条件下, 用高压汞灯照射时化合物2在二氯甲烷中表现出的特殊变色性是酸致变色的结果; 同时还研究了化合物2在固体PMMA薄膜中的光致变色性质. 在高压汞灯照射下,化合物2在二氯甲烷溶液中显示了良好的荧光性. 循环伏安法测定结果表明化合物2具有良好的氧化还原可逆性.     

可变色形状记忆材料

以聚乙烯醇和单宁酸为原料制备出了形状记忆水凝胶,以乙二胺四乙酸、二水合氯化铜、六水合氯化镁、氧化铝为原料制备出了无机热致变色材料,以结晶紫内酯、硼酸、十六醇为原料制备出了有机热致变色材料,并将形状记忆材料与热致变色材料结合,成功制备出了两种既能记忆形状又能变色的新型复合高分子材料。本实验原料简单易得,方法简便,并与本科阶段有机化学、无机化学、仪器分析、精细化学品化学等课程中所学习的自由基聚合反应、化学交联、络合反应等知识结合,可作为本科教学的一个综合实验,提高学生的动手能力,激发学生学习化学的兴趣和热情。     

基于热致变色微胶囊的科普实验方案

颜色是缤纷世界的重要组成部分,热致变色微胶囊的颜色随温度变化而变化,具有“可视、可玩、可教”的特点。本科普实验以热致变色微胶囊制备为切入点,从分子结构选择到微胶囊制备和表征,讲述热致变色现象中的化学原理,提高中学生对生活现象的观察力和探知力。本实验操作过程简单、实验现象贴近生活、实验原理易于推广,可以培养学生的基础操作能力,有利于提高学生从理论到实践的转换水平,提升科创探索的设计和动手能力。     

超支化聚(酰胺-酯)的端基光致变色改性研究

采用丁二酸酐、三羟甲基氨基甲烷为主要原料,先在冰水浴条件下合成AB3型单体,然后进行熔融缩聚制得超支化聚(酰胺-酯)(HBP),最后用4-(4′-二甲氨基苯基偶氮)苯甲酸对HBP的末端羟基进行功能化改性,得到了一种具有光致变色和酸碱变色性的HBP;用紫外光谱对改性超支化聚(酰胺-酯)的变色性进行了研究。结果表明：随紫外光照时间延长紫外吸收强度增加;随pH值增大紫外吸收波长向短波方向移动。     

电解沉积成膜法制备氧化钼变色薄膜的研究

本文研究了一种新的制备过渡金属氧化钼(MoO₃)变色薄膜的方法,即电解沉积成膜法。通过X射线衍射实验证明用该方法制得的氧化钼薄膜为非晶质。与传统的真空蒸镀法相比,该薄膜同样具有良好的电致变色和光致变色特性,并观测到了可见光变色效应。结果表明,该方法将为大面积制备均匀过滤金属氧化物变色薄膜走向实用化打下基础。     

"元素化学实验"中的热致变色现象(二)——部分Cr(Ⅲ)化合物的热致变色现象及其变色机理探讨

在认识部分Co(Ⅱ)化合物的热致变色现象及变色机理的基础上,因势利导,创设问题“情境”,即再通过生动直观的演示实验,引导学生进一步认识一些Cr(Ⅲ)化合物的热致变色现象及其影响因素,引导和启发学生探讨和解释其热致变色的机理。进一步培养学生的观察、分析、判断、归纳、推理、总结和探索规律的能力以及“批判性”思维能力。     

酸敏变色记录显示片再生方法的研究

我们进行了酸敏变色记录显示片(简称酸敏片)重复使用的试验,并对其实用性在实验中给予证实。实验结果表明:酸敏片经曝光后,由于释放 HCI 酸源使酸性指示剂变色形成图像,通过还原酸性指示剂,使曝     

联二炔囊泡的光致聚合、热致变色及应用

物理化学实验为各大高校本科化学教学的主干实验课程之一。虽然各高校的物理化学实验内容已十分丰富,但仍然缺乏将不同章节知识点融会贯通以及与学科前沿密切联系的综合型实验内容。我们根据南开大学郭东升教授课题组发表的一篇有关联二炔程序性响应检测胆碱酯酶的工作设计了“联二炔囊泡的光致聚合、热致变色及应用”的物理化学实验,涉及到联二炔缔合胶体的制备、联二炔的紫外光致聚合反应和聚联二炔的热致变色,进而显示其在防伪领域的潜在应用价值。希望通过此实验,使学生对物理化学中的缔合胶体、光化学、热力学、动力学等章节有更深一步的贯通性掌握,并了解自组装、光聚合、变色材料和防伪等相关研究领域的前沿动态。