交互3D技术在物质结构教学中的应用

介绍了交互3D技术在物质结构教学中的设计与应用,采用3d max制作三维模型和Virtools Dev中应用行为模块控制三维模型构成交互3D相结合,详细地描述了动态控制三维模型的方法,从而形成灵活、交互的三维作品。在化学多媒体教学中,可形象地模拟物质结构中的分子空间结构、晶胞堆积、晶体结构、原子杂化等相关微观知识,有利于物质结构的教学,提高教学效率。     

基于Unity3D交互软件辅助金属晶体结构教学

基于中学晶体教学特点和教学实际的疑难,开发了基于Unity 3D的晶体教学的交互软件,该软件具有三维模型展示、晶体交互操作等功能,实现对金属晶体的堆积方式、晶胞结构、晶胞参数、晶胞的配位数以及空间利用率等知识点的可视化三维教学。软件可在手机、平板、电脑上应用,方便课内外学习。教学实践表明,该软件能改善教学情况。     

运用Mercury软件辅助高中晶体结构教学

针对晶体结构教学的抽象性,运用Mercury软件辅助教学,该软件具有读取晶体信息文件、显示或编辑多种样式的晶体结构图等功能,能实现晶体配位数、晶体堆积方式、晶胞模型建构、晶胞微观结构分析等知识点的可视化教学,使教学有据可依,有助于发展学生宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知的化学学科核心素养,是信息技术与学科教学整合的有效应用。     

Materials Studio软件辅助中学化学教学*——以晶体结构为例

引入一种新的化学软件--Material Studio(MS),利用其晶体结构数据库和立体演示功能辅助晶体结构教学,并设计了典型化合物晶胞结构以及金属晶体晶胞堆积的演示实例和教学过程。MS软件的晶体结构演示功能简单易学,能帮助学生更好地掌握晶体结构知识点,实现个性化教学和学生自主学习,提高课堂教学效率。     

晶体结构修正的最小二乘方法

通过晶体结构分析的方法,可以从电子密度计算得到原子在三维空间的坐标。从而,可在原子水平上研究分子的构型、构象、配位情况等等。无论是研究物质结构与性能间的关系,还是探讨化学键的变异,以及建立量子化学的计算模型等方面,都不可缺少精密的结构分析数据。因此开展晶体结构修正具有重要意义。 Hughes 首先将最小二乘法用于修正晶体中原子位置坐标,以获得更精确的结构参数。但是,由于方     

VESTA软件在晶体结构教学中的应用

以晶体结构教学为例,引导学生利用VESTA软件搭建典型晶体的晶胞模型可大大激发学习兴趣,降低认知难度。通过金刚石、金属镁、金属铜、氯化钠、萤石等晶胞模型的搭建,空间充填模型的旋转与观察,晶面及配位多面体的插入,帮助学生突破原子分数坐标、空间利用率计算、晶体空隙的洞察等难点,是VESTA支撑下的具体教学策略。学生在体验真实建模的过程中加深了对认识原型的理解,收获了知识与快乐,发展了证据推理与模型认知这一化学学科核心素养。     

“多角度欣赏面心立方晶胞”教学设计*

尝试利用“火花学院”App等在线交互资源,引导学生从立体几何及密置层堆积模型视角,观察、描述、绘制面心立方晶胞的正四面体填隙、正八面体填隙、三视图和沿体对角线投影图像,加深学生对以面心立方晶胞结构为基础的CaF₂→金刚石晶胞、NaCl→钙钛矿晶胞结构的理解;再结合新型材料透明镁铝尖晶石晶体结构的探讨,了解晶体制备中的掺杂改性等常用方法,发展学生的微观探析能力和科学创新意识。     

cis—Mo(DMF)_3Br_3异构体的晶体和分子结构

制得了cis—Mo(DMF)_3Br_3(DMF指N,N—二甲基甲酰胺)的一种异构体并用X射线三维衍射数据进行了晶体结构测定。晶体的空间群属Pca2_1。晶胞大小为a=20.157(4),b=13.950(4),c=13.142(4)。晶体的测量密度为2.02g/cm~3,与Z=8相符。结构用直接法-Fourier合成法解得,最终R因子为0.060。结构分析表明,晶体仍为cis-Mo(DMF)_3Br_3,分子中Mo周围的三个Br原子和三个DMF配位基的O原子仍按顺式排列成近八面体,但DMF的取向不规则。分子不再具有对称性。     

硫氰酸根络合物的晶体化学——Ⅰ.Cu(NH_3)_2Ag(SCN)_3的晶体结构

Cu(NH_3)_2Ag(SCN)_3是深绿色六方柱状(或六方双锥)晶体.通过X射线研究确定晶体的空间群为?;共晶胞参数为:a=9.22?,c=7.38?;晶胞内含有两个{Cu(NH_3)_2Ag(SCN)_3)(ρ_(obs)=2.308克/厘米~3,ρ_(ealc)=2.319克/厘米~3).晶体的结构是通过Patterson函数投影P_0(u,v),P_0(u,w)和电子密度投影ρ_0(x,z)的计算进行测定的.在这个晶体结构中,Ag原子由6个S原子按八面体型配位方式直接配位;每两个AgS_6八面体通过由三个S原子所组成的共面互相衔接,沿着c轴无限延伸.SCN的另一端N原子与cu原子形成正三角型配位,CuN_3上下又排布着两个NH_3分子,使Cu具有三方双锥的配位构型.这样,SCN利用其两端原子把Ag与Cu联系起来,使晶体具有三维骨架型的结构.     

配合物[Sb(mpo)_2Cl]的合成及晶体结构(Hmpo=2-巯基氧化吡啶)

标题化合物 C10H8ClN2O2S2Sb 由[C5H5NH][SbCl4]与 2-巯基氧化吡啶钠盐(Nampo)反应制得。其结构通过元素分析、IR 进行了表征,用 X-射线衍射法测定了该化合物的晶体结构。结果表明,晶体属于三斜晶系, 空间群为 P1, Mr = 409.50, 晶体参数:a = 9.4022(6), b =10.2910(7), c = 14.4631(9) ?, α= 104.321(1), β = 96.978(1), γ = 90.179(1)?, V = 1345.09(15)?3, Z = 4, Dc = 2.022 g/cm3, μ = 2.553 mm–1, F(000) = 792。晶体结构用直接法解出, 经全矩阵最小二乘法修正,最终结构偏离因子 R = 0.0368, wR = 0.0854。化合物分子中, 锑与一个氯原子和两个配体 mpo 配位,形成五配位变形的四角锥构型配合物。在晶胞堆积图中,锑原子又与另一分子中的氯原子以次级键形式作用,形成缺位配位多面体构型。     

Structure,Thermal Behavior and Characterization of a New Hybrid Iron Fluoride FeF4(2,2'-bipyridine)(H2O)2

New crystal of FeF₄(2,2'-bipyridine)(H₂O)₂ was prepared by hydrothermal synthesis. Crystalline structure determination is performed from single crystal X-ray diffraction data. The unit cell is monoclinic space group P2₁/n, with cell parameters a=0.9046(5) nm, b=0.7502(5) nm, c=1.9539(5) nm, β=93.307(5)°, V=1.3238(12) nm³ and Z=4. The structure of FeF₄(2,2'-bipyridine)(H₂O)₂ is built up from FeF₄N₂ octahedra coordinated by two nitrogen atoms of the 2,2'-bipyridine molecules, and four fluorine atoms as well as uncoordinated H₂O molecules. Thermal analysis of the title compound showed that the decomposition introduced four steps. IR spectra confirmed the presence of 2,2'-bipyridine molecules. The optical absorption was measured at the corresponding l_max using UV-Vis diffuse reflectance spectrum.     

RDX及其衍生物高温热解的反应分子动力学模拟

本文采用ReaxFF反应分子动力学方法,研究了RDX及其衍生物晶体在高温条件下(2000、2500和3000 K)的热分解机理以及主要产物随时间的变化情况。结果表明:RDX及其衍生物晶体热解的第一步反应均为N―NO_2键断裂生成NO_2分子,随后反应由于六元环上和侧链基团的不同导致侧链脱除或开环反应的顺序不同。在这四种单胞体系热解中,NO_2和NO分子为共同的中间产物,形成之后迅速发生次级反应并最终生成N_2。各体系热解终产物一致,均为N_2、H_2O和CO_2,其中N_2分子数最多,大于20个。由于原始分子结构和组成中C/N比、H/O比的不同,各体系热解后H_2O和CO_2分子数目相差较大。不同温度下,各单胞体系热分解生成的最大含碳团簇中C原子数均较小。在进一步超胞体系的模拟中,RDX和RDX-D2体系生成的含碳团簇中C原子数分别达到约30和16个,远高于单胞模拟,且受温度影响较大;而RDX-D1和RDX-D3单胞或超胞模拟结果相近,均未生成含碳团簇,仅存在小分子含碳碎片。因此,初始分子的结构和元素比对含碳团簇的生成有明显影响。     

Structural features of 4,4′-diaminooctafluorobiphenyl

Molecules of C₁₂H₄F₈N₂ crystallize in the orthorhombic space group P2₁2₁2₁ with cell constants a=9.200(1), b=10.896(1), c=23.178(3) Å and V=2323.4(5) ų. There are two molecules in the asymmetric unit which have D₂ symmetry. However these two molecules have C₂ symmetry in central C–C bonds, separately. Intramolecular steric repulsions between F atoms and N–HF hydrogen bonds have very much affected the molecular conformation. The mean dihedral angle between intramolecular phenyl rings is 119.2(1)°. The N–C bonds have lengths 1.363(4)–1.407(4) Å with a mean of 1.388 Å. This is shorter than the conventional C–N (1.47(1) Å) bond length due to π-electron delocalizations (F.H. Allen, O. Kennard, D.G. Watson, L. Brammer, A.G. Orpen, R. Taylor, J. Chem. Soc. Perkin Trans. II (1987) S1–S19).

The molecular structure of the title compound was also investigated by IR spectroscopy. It was shown that the IR spectra are in agreement with the crystal structure. On the other hand, theoretical and semi-emprical molecular mechanic calculations were carried out to obtain the most probable low-energy conformations by using MM3, PM3 and AM1 programs.     

结晶性间同立构1,2-聚丁二烯的单晶结构

近十几年来 ,结晶性间同立构 1 ,2 -聚丁二烯引起人们的广泛关注 ,但绝大多数研究工作集中在聚合物的制备、物理性质和应用方面[1～ 3] ,对于其结晶行为和晶体结构则未见报道 .原因是间同立构 1 ,2 -聚丁二烯分子侧链含有大量的双键 ,在较高温度下很容易交联 ,特别是高间规度的聚合物 ,由于其熔融温度高 (>2 0 0℃ )则更易产生交联 ,这给结晶行为和结构研究带来很大困难 .结晶性间同立构 1 ,2 -聚丁二烯的晶体结构为平面锯齿链正交堆砌 ,Pacm空间群[4 ] .我们曾报道了结晶性间同立构 1 ,2 -聚丁二烯的合成和溶液浇铸膜的板条状结构[5] ,本…     

利用还原取代反应合成双核铜(Ⅰ)配合物及其晶体结构研究

铜(Ⅰ)配合物由于其变化奇异的结构、性质及配位数而引起化学工作者的广泛兴趣.四电子供体双二苯基膦甲烷(dppm)适宜在近距离内与2个金属原子同时配位,容易形成八元环的二聚体M₂P₄C₂,因而是桥联2个低氧化态过渡金属的最佳选择.     

联吡啶四唑铜(II)配合物的原位合成、结构及性质

采用水热合成法,通过配体5,5'-二氰基-3,3'-联吡啶和叠氮化钠在路易斯酸CuSO₄的作用下,得到了一种新型的金属有机铜四唑配合物。 X射线单晶衍射结构表明,该化合物属于四方晶系,P4/ncc空间群。它是由吡啶环中的N原子连接形成的无限延展的二维网状结构;硫酸根阴离子位于中心金属周围,且高度无序的硫酸根离子很有可能在低温下变成有序,从而引起结构相变。该化合物的堆积图形状类似一个蝴蝶发卡。 其高含氮结构可作为潜在的高含能材料。     

二聚体有机锡配合物{[n-Bu2SnO2CCH(CS2NEt2)2]2O}2的合成、表征及晶体结构

近年来,有机锡(Ⅳ)的羧酸配合物因其具有很强的生物活性以及丰富的结构类型备受人们的重视．实验证明,它们的生物活性与锡原子的配位形式有关,而中心锡原子的配位形式决定于直接与锡原子相连的烃基的结构和羧酸基配体的类型。     

VESTA软件在典型晶体结构教学中的应用

晶体结构的基本概念既多又抽象,没有较强的空间想象力,很难理解和辨析清楚。二维图缺乏空间感;实物模型只做出一个晶胞,其重复规律不直观。VESTA晶体结构软件能够根据需要构建多个三维晶胞,即超胞,可以很直观地显示出晶体结构的特点。本文通过几个教学实例,说明VESTA软件如何帮助学生深入理解晶体结构的基本概念,结构特点与性能的关系,以及拓展晶体结构的认知领域,提高学习兴趣与探索能力。     

十二氢十二硼酸双(二烷基-5-氨基四唑)盐的晶体结构及性能分析

制备了11种十二氢十二硼酸双(二烷基-5-氨基四唑)盐晶体, 采用X射线单晶衍射仪对其单晶结构进行了表征, 利用EXPLO5软件计算了11种化合物的爆轰性能. 结果表明, 11种化合物的密度在1.097~1.229 g/cm³之间, 当取代基位置相同时, 随着烷基取代基碳原子数的增大化合物的密度下降; 这些盐晶体的空间晶型主要受取代基位置的影响, 晶体结构有三斜晶系和单斜晶系2种; 晶胞尺寸与晶胞内分子数有关, 化合物中阳离子取代烷基中碳原子的个数对与四唑相连的C—N键长无明显影响. 对于同一取代位置的化合物, 生成热和爆热随着烷基取代基的碳原子数的增多而下降.     

高氯酸二甘氨酸十二水合二铒的晶体结构

在水溶液中合成了甘氨酸铒配合物[Er₂(Gly)₂(H₂O)₁₂](ClO₄)₆·4H₂O单晶,并测定了其晶体结构。该晶体属单斜晶系,P2₁/n空间群。晶胞参数:a=1.0571(2)nm,b=1.0837(2)nm,c=1.7728(4)nm,β=90.09(3)°,V=2.0309(7)nm²,Z=2,D_c=2.239g/cm³.最终偏差因子R=0.055,R_w=0.061.每2个Er³⁺离子由2个甘氨酸羧基桥联成双核结构。Er³⁺离子还与6个水分子的氢原子配位,形成畸变的四方棱柱型配位多面体。