內容簡介
《化學專業綜合實驗》內容包括精細有機合成實驗、天然產物的提取、綜合分析實驗、無機材料的合成和高分子化學實驗五部分,涵蓋了有機化學、分析化學、高分子化學、精細化工、材料化學等專業知識,并在實驗中加入了大型分析儀器的使用操作和常見的材料表征方法,在專業性、綜合性方面進一步提高和凝練。目的是訓練學生的實驗操作技能,提高學生的專業素養,擴大知識面,學習和體會科研的方法和過程,也為做好畢業論文打下良好的基礎。
本書是為已完成基礎化學實驗的大學本科化學、應用化學專業三年級學生開設的實驗課程的教材。既可供相關專業師生使用,也可供相關專業科技人員參考。
適讀人群:本書是為已完成基礎化學實驗的大學本科化學、應用化學專業三年級學生開設的實驗課程的教材。既可供相關專業師生使用,也可供相關專業科技人員參考。
《化學專業綜合實驗》不同于一般的實驗書,本書將化學實驗與科學研究訓練結合起來,通過精心選擇適合大學高年級學生的綜合性與設計性實驗,側重對學生綜合知識運用和綜合實驗技能的訓練,通過實驗使學生能初步掌握了解化學研究的一般過程。既有針對性,又有實用性。
為了更好地培養應用型創新人才,適應日益發展的社會經濟對人才的需求,高校需要在教育理念、教學模式及教學內容等方面進行研究和改革。
對化學類專業的學生來說,化學實驗是培養學生基本操作技能、科研能力、創新意識和創新精神的有力手段,而且有它的不可替代性。化學實驗一直是化學專業課程中的重要組成部分,但是以往的實驗教學體系中,主要注重基礎實驗的訓練,缺乏綜合性、提高性的實驗訓練;在專業方向上也缺乏有針對性的實驗;在實驗項目上,多是一些較為簡單的、單科性較強的項目,應用性方面的實驗項目較少涉及。因此,筆者根據人才培養目標和專業特色,在總結實驗教學改革經驗的基礎上,結合自己的科研工作,編寫了這本《化學專業綜合實驗》,其目的是:強化學生的動手操作能力,拓寬和提高各類實驗技能,培養學生理論聯系實際、知識應用、綜合分析和科學研究的能力,加強創新能力的培養。
《化學專業綜合實驗》在基礎實驗的基礎上,根據化學實驗自身的規律和內在聯系,重組、整合實驗內容,把制備實驗和產品性能測試結合、材料制備與表征方法結合,同時在實驗中編入了各類化學實驗技能在化學研究中的應用等內容,如減壓蒸餾、水蒸氣蒸餾、旋轉蒸發、超聲波萃取、微波輔助萃取、薄層色譜分離等常用的化學實驗技術,特別增加了一些現代大型分析測試技術,如高效液相色譜、氣質聯用、紫外可見光譜、紅外光譜、X射線衍射等在產品鑒定、材料表征等方面的應用,對測試數據的分析、譜圖的識別和解析等方面進行了較為詳細的介紹,以提高學生對現代分析測試技術的了解和應用技能。在實驗內容方面,一方面從產品開發、物質研究的實際出發,選擇應用性較強的實驗。如在精細有機化學品的合成部分,選擇了一些日用化學品、合成香料、食品添加劑、典型的化學藥物等的合成實驗;在天然產物的提取部分,則選擇了目前較為熱門的植物精油、天然色素、天然藥物等的提取;在綜合實驗部分,則選擇了一些和日常生活聯系緊密的實驗,如食品中各類物質和農藥殘留的測定、水質分析等實驗。另外,特別強調了一些前后實驗的相關性,體現在實驗項目的選擇和編排上,前面部分的實驗為后面的綜合分析實驗和高分子化學實驗提供原料,以提高學生的學習興趣和進行系統化的科學研究的能力,如實驗9ε-己內酰胺的合成、實驗54ε-己內酰胺熔融縮聚制備尼龍-6、實驗24槐花米中蘆丁的提取與鑒定和實驗33蘆丁與血清蛋白相互作用研究等。另一方面從綜合和提高的角度考慮,選擇了一些與教師的科研項目相關的實驗內容,如石墨烯修飾玻碳電極的制備、BiOI光催化劑的合成及其可見光性能研究等。
本書由陳凌霞主編,穆兵、王玲和李永宇參與編寫。陳凌霞教授負責前言、天然產物的提取(實驗17~27)和高分子化學實驗(實驗50~56)的編寫,穆兵博士編寫精細有機合成實驗(實驗1~16),王玲博士編寫綜合分析實驗(實驗28~38),李永宇博士編寫無機材料的合成(實驗39~49)。
在本書的編寫過程中,得到了鄭州師范學院校級本科教學工程項目“有機化學教學團隊”建設資金的支持和出版贊助。
由于編者水平有限,書中難免有不妥之處,懇請同行和讀者批評指正。
編者
第一部分 精細有機合成實驗1
引言1
實驗1 十二醇硫酸鈉的合成及性能測定2
實驗2 月桂酸二乙醇酰胺的合成及應用3
實驗3 Gemini型表面活性劑的合成與性質研究6
實驗4 香豆素的合成7
實驗5 β-萘甲醚的合成9
實驗6 酸性橙Ⅱ的合成及其染色實驗10
實驗7 食品防腐劑山梨酸鉀的合成12
實驗8 對羥基苯甲酸丁酯的合成14
實驗9 ε-己內酰胺的合成15
實驗10 8-羥基喹啉的制備17
實驗11 乙酰二茂鐵的制備19
實驗12 金屬鈀催化的Suzuki偶聯反應21
實驗13 苯佐卡因的合成23
實驗14 非那西汀的合成25
實驗15 扁桃酸的合成與拆分27
實驗16 外消旋體α-苯乙胺的制備與拆分29
第二部 分天然產物的提取32
引言32
實驗17 從橙皮中提取橙皮精油34
實驗18 迷迭香精油的提取與成分分析35
實驗19 姜油的提取37
實驗20 肉桂醛的提取及紅外光譜測定38
實驗21 茶葉中咖啡因的提取和鑒定41
實驗22 黃連素的提取及鑒定43
實驗23 從煙葉中提取煙堿45
實驗24 槐花米中蘆丁的提取與鑒定46
實驗25 辣椒紅色素提取和色價測定48
實驗26 菠菜色素的提取與分離50
實驗27 羅漢果苷甜味劑的提取52
第三部分 綜合分析實驗54
引言54
實驗28 新鮮雞蛋中蛋白質含量及營養元素含量的測定55
實驗29 聚苯胺的電化學合成及表征58
實驗30 水的物理性質測定及軟化處理60
實驗31 氣相色譜-質譜聯用測定蔬菜中有機磷農藥的殘留量64
實驗32 電分析法測定橘汁中維生素C含量67
實驗33 蘆丁與血清蛋白相互作用研究69
實驗34 紫外-可見分光光度法確定熒光化合物的最大激發波長和最大發射波長71
實驗35 水中總汞的分光光度測定73
實驗36 基于電化學還原的石墨烯修飾玻碳電極的制備74
實驗37 羅丹明6G酰肼熒光試劑法識別測定微量銅76
實驗38 碘-淀粉分光光度法測定空氣中甲醛濃度78
第四部分 無機材料的合成81
引言81
實驗39 4A分子篩的合成及吸水性能測定83
實驗40 納米二氧化硅的制備及其吸附性能86
實驗41 雜多酸催化劑的制備與酯化反應應用89
實驗42 BiOI光催化劑的合成及其可見光性能研究91
實驗43 雙乙二胺水楊醛西佛堿合鈷配合物的合成及載氧功能93
實驗44 TiO2納米晶的合成、表征及光電化學性能測試96
實驗45 液相燃燒合成尖晶石型LiMn2O4鋰離子電池正極材料98
實驗46 鈷酸鋰的制備及性質研究100
實驗47 ZnS:Cu(Ⅰ)納米微粒的制備及光學性質102
實驗48 高鐵酸鉀K2FeO4的制備與表征104
實驗49 硫氧化鑭鋱熒光粉的固相合成和發光性能測試107
第五部分 高分子化學實驗111
引言111
實驗50 丙烯酸樹脂的乳液聚合112
實驗51 丙烯酰胺溶液聚合制備高分子絮凝劑114
實驗52 甲基丙烯酸甲酯的本體聚合115
實驗53 苯乙烯強酸型陽離子交換樹脂的制備117
實驗54 ε-己內酰胺熔融縮聚制備尼龍-6120
實驗55 苯胺聚合制備導電高分子材料121
實驗56 β-環糊精交聯樹脂合成及應用122