第一篇：核磁共振在化學(xué)中的應(yīng)用

核磁共振技術(shù)在有機(jī)化學(xué)構(gòu)型等方面的應(yīng)用

摘要: 本文綜述了核磁共振在復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)解析、光學(xué)活性化合物構(gòu)型確定、有機(jī)合成反應(yīng)機(jī)理研究、組合化學(xué)、高分子化學(xué)等方面的應(yīng)用進(jìn)展。關(guān)鍵詞: 核磁共振、化學(xué)構(gòu)型 1 概述

核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance ,NMR)現(xiàn)象是1946 年由哈佛大學(xué)的伯塞爾(E.M.Purcell)和斯坦福大學(xué)的布洛赫(F.Bloch)用不同的方法在各自的實(shí)驗(yàn)室里觀察到的[1]。六十年來,核磁共振波譜技術(shù)取得了極大的進(jìn)展和成功.檢測的核從1H 到幾乎所有的磁性核;儀器不斷向更高頻率發(fā)展;從連續(xù)波譜儀到脈沖傅立葉變換譜儀,并隨著多種脈沖序列的采用而發(fā)展了各種二維譜和多量子躍遷測定技術(shù);固體高分辨核磁技術(shù)和核磁共振成像技術(shù)的出現(xiàn)[2]。隨著這些實(shí)驗(yàn)技術(shù)的迅速發(fā)展,核磁共振的研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。核磁共振提供分子空間立體結(jié)構(gòu)的信息,是分析分子結(jié)構(gòu)和研究化學(xué)動力學(xué)的重要手段。在化學(xué)領(lǐng)域,核磁共振為化學(xué)家提供了認(rèn)識未知世界的有效途徑。應(yīng)用核磁共振確定有機(jī)化合物絕對構(gòu)型

有機(jī)化學(xué)家常常需要確定合成或分離得到的光學(xué)活性化合物的絕對構(gòu)型。應(yīng)用核磁共振方法測定有機(jī)化合物的絕對構(gòu)型,主要是測定R和S手性試劑與底物反應(yīng)的產(chǎn)物的1 H 或13 C NMR 化學(xué)位移數(shù)據(jù),得到Δδ值與模型比較來推定底物手性中心的絕對構(gòu)型[3]。包括應(yīng)用芳環(huán)抗磁屏蔽效應(yīng)確定絕對構(gòu)型的NMR 方法和應(yīng)用配糖位移效應(yīng)確定絕對構(gòu)型的NMR 方法。表中,將計(jì)算的Δδ值與表中的配糖位移效應(yīng)比較,確定底物仲醇手性中心的絕對構(gòu)型。2.1 芳環(huán)抗磁屏蔽效應(yīng)確定絕對構(gòu)型

利用芳環(huán)抗磁屏蔽效應(yīng)測定有機(jī)化合物絕對構(gòu)型最為典型的方法是應(yīng)用1 H

1NMR 和應(yīng)用19 F NMR 的Mosher 法[4-5]。H NMR 的Mosher 法是將仲醇(或伯胺)分別與(R)和(S)-MTPA(α2甲氧基三氟甲基苯基乙酸)反應(yīng)形成酯(Mosher 酯),然后比較(R)和(S)-MTPA 酯的1 H NMR 得到Δδ(Δδ=δS-δR), 在與Mosher 酯的構(gòu)型關(guān)系模式圖比較的基礎(chǔ)上,根據(jù)Δδ的符號來判斷仲醇手性碳的絕對構(gòu)型。19 F NMR 的Mosher 法的應(yīng)用前提是β位取代基的立體空間大小不同。通常情況下,兩個非對映異構(gòu)體(R)和(S)-MTPA 酯中其它影響19 F NMR化學(xué)位移因素是相對固定的,19 F NMR 化學(xué)位移的不同主要是由于兩個非對映異構(gòu)體中羰基對19 F 的各向異性去屏蔽作用不同引起。通過比較(R)和(S)-MTPA 酯的19 F NMR 的化學(xué)位移值結(jié)合模型圖確定手性中心的絕對構(gòu)型。2.2 配糖位移效應(yīng)確定絕對構(gòu)型

應(yīng)用配糖位移效應(yīng)通過核磁共振可確定二級羥基絕對構(gòu)型,如運(yùn)用13 C 的配糖位移效應(yīng)來測定仲醇的絕對構(gòu)型[6-7]。這種方法包括5 個步驟(13 CNMR 圖譜在吡啶里測定):測定仲醇的13 CNMR 圖譜;合成仲醇β-D-或α-D-葡萄吡喃配糖體;測定β-D-或α-D-葡萄吡喃配糖體的13 CNMR 圖譜;計(jì)算葡萄糖單元端基碳、仲醇α碳和兩個β碳的配糖位移;將已知絕對構(gòu)型的仲醇的配糖位移Δδ值總結(jié)列于表中,將計(jì)算的Δδ值與表中的配糖位移效應(yīng)比較,確定底物仲醇手性中心的絕對構(gòu)型。3 應(yīng)用核磁共振解析復(fù)雜化合物結(jié)構(gòu)

核磁共振技術(shù)是復(fù)雜化合物結(jié)構(gòu)解析最為主要的技術(shù)。利用該技術(shù)可以獲得化合物豐富的分子結(jié)構(gòu)信息,廣泛應(yīng)用于天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)解析。其近期技術(shù)革新主要在于以下幾個方面:探頭、線圈和核磁管相關(guān)技術(shù)、固相核磁新技術(shù)、核磁共振

[8]。在天然產(chǎn)物分析中,核磁共振儀的檢出限較其它波譜分析儀器為高,這對于產(chǎn)率較低的天然產(chǎn)物化合物來說無疑是一種瓶頸制約因素。所以,研究和發(fā)展新的核磁共振技術(shù)來降低檢出限就顯得尤為重要。除了提高有限的磁場強(qiáng)度外,更多集中在對核磁共振儀的探頭、線圈和核磁管等的改進(jìn)。常規(guī)的5 mm 核磁管及相匹配的探頭、線圈在NMR 譜測定時(shí)所需樣品一般在mg 級以上。近年來逐步發(fā)展了微量核磁管及相匹配的探頭、線圈,使得樣品的檢出限大為降低,達(dá)到μg 級,甚至ng 級。有關(guān)探頭、線圈和核磁管相關(guān)技術(shù)的最新典型應(yīng)用是Rus2sell 等應(yīng)用3 mm 低溫探頭在500 MHz 核磁共振儀上測定了溶解在150μL 氘代苯中的40μg 士的寧的HSQC 譜,在相同的信噪比下比應(yīng)用傳統(tǒng)探頭下所需積分時(shí)間降低12—16倍[9 ]。此技術(shù)對于解析質(zhì)量和容積有限的復(fù)雜天然化合物樣品結(jié)構(gòu)具有非常大的優(yōu)點(diǎn)。4 核磁共振在有機(jī)合成反應(yīng)中的應(yīng)用

核磁共振技術(shù)在有機(jī)合成中不僅可對反應(yīng)物或產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)解析和構(gòu)型確定,在研究合成反應(yīng)中的電荷分布及其定位效應(yīng)、探討反應(yīng)機(jī)理等方面也有著廣泛應(yīng)用。

4.1 研究合成反應(yīng)中的電荷分布及其定位效應(yīng)

配合物中金屬離子與配體的相互作用強(qiáng)弱雖然可以用紫外光譜、紅外光譜、電化學(xué)等方法來研究和表征,但核磁共振譜能夠精細(xì)地表征出各個H 核或C 核的電荷分布狀況,通過研究配合物中金屬離子與配體的相互作用,從微觀層次上闡釋配合物的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。芳環(huán)上原子周圍的電子云密度大小可以通過化學(xué)位移值得到反映,芳環(huán)碳上的電子云密度大小又與其連接取代基的電子效應(yīng)有關(guān),取代基對苯環(huán)的影響為誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)的綜合。可以通過單取代苯的13 C 化學(xué)位移計(jì)算常見基團(tuán)的誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)及電子效應(yīng),進(jìn)而根據(jù)電子效應(yīng)強(qiáng)度值定量地表征定位效應(yīng)、定位規(guī)律和苯環(huán)的活化與鈍化[10 ]。4.2 推測反應(yīng)機(jī)理

有機(jī)合成反應(yīng)對反應(yīng)機(jī)理的研究主要是對其產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的研究和動力學(xué)數(shù)據(jù)的推測來實(shí)現(xiàn)的。1H NMR 可以由積分曲線得到總質(zhì)子數(shù)和部分質(zhì)子數(shù),以及由化學(xué)位移鑒別羧酸、醛、芳烴(有取代)烷基、鏈烷基的質(zhì)子和雜原子,斷定鄰接不飽和鍵等的甲基、亞甲基和次甲基的相關(guān)氫信息,從自旋2偶合討論鄰接基團(tuán), 或鑒別C1 至C4 的各種烷基結(jié)構(gòu);而13 C NMR 則可以確定碳數(shù),同時(shí)還可以從碳的偏共振去偶法確定鍵合于碳上的氫數(shù),以及鑒別SP3碳、SP2碳和羧基碳,并由羧基碳的化學(xué)位移等確定羰基碳的種類, 還可以確定甲基、芳基取代基的種類等獲得相關(guān)碳的雜化形式、碳的骨架等信息[11]。核磁共振技術(shù)在組合化學(xué)中的應(yīng)用

組合化學(xué)的飛速發(fā)展拓展了常規(guī)固相NMR 技術(shù)的空間,出現(xiàn)了新的超微量探頭。魔角自旋技術(shù)(magic angle spinning , MAS)的應(yīng)用和消除復(fù)雜高聚物核磁共振信號的脈沖序列技術(shù)的出現(xiàn),已經(jīng)可以保證獲得與液相NMR 相同質(zhì)量的圖譜。高通量NMR 技術(shù)已經(jīng)用于篩選組合合成的化合物庫,成為一種新的物理篩選方法。5.1 核磁共振在固相合成的應(yīng)用

固相合成的特征是以聚合樹脂為載體,載體與欲合成化合物之間連有官能團(tuán)連接橋,欲合成分子通過連接橋逐步鍵合到樹脂上,最終產(chǎn)物通過特定的切割試劑切落下來。固相合成發(fā)展的一個主要障礙是缺少可以對反應(yīng)歷程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測的簡單、快速、無破壞性的分析方法。核磁共振光譜法是鑒定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的重要手段之一。但是,對于與固相載體相連的化合物來說,高聚物的流動性有限,載體上有

機(jī)分子的流動性也很有限,這都會使譜線變寬,分辨率下降。另外,載體骨架產(chǎn)生的背景信號會掩蓋化合物的信號峰,使之難以辨別。近年來,魔角自旋技術(shù)解決了這方面的困難,魔角自旋是指在偏離靜態(tài)磁場54.7°下旋轉(zhuǎn)樣品,這個角度能將偶極偶合平均到零,消除了因固體或非均相溶液中磁化率的不同和樣品表面以及邊緣磁化率的不連續(xù)性造成的譜線加寬。魔角自旋技術(shù)與一系列新技術(shù)在固相NMR 中的廣泛應(yīng)用,使譜圖分辨率和譜線質(zhì)量得到很大地提高。目前,已經(jīng)有多種固相NMR 技術(shù)應(yīng)用于合成研究中。如HR/ MAS-NMR 可以直接跟蹤固相有機(jī)合成反應(yīng),為快速優(yōu)化組合合成的化學(xué)反應(yīng)條件提供了一個新方法[12 ]。6 結(jié)束語

隨著科學(xué)的進(jìn)步和現(xiàn)代儀器的發(fā)展,核磁共振技術(shù)的發(fā)展很快。通過與計(jì)算機(jī)科學(xué)的完美結(jié)合,核磁共振正在成為發(fā)展最迅猛、理論最嚴(yán)密、技術(shù)最先進(jìn)、結(jié)果最可靠的一門獨(dú)立系統(tǒng)的分析學(xué)科[14] ,不僅應(yīng)用于化學(xué)學(xué)科各領(lǐng)域,而且廣泛滲透到自然科學(xué)、醫(yī)學(xué)應(yīng)用和工業(yè)應(yīng)用等各個方面,成為一個異常廣闊的譜學(xué)研究領(lǐng)域。參考文獻(xiàn)

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第二篇：核磁共振法在高分子材料中的應(yīng)用

核磁共振法在高分子材料中的應(yīng)用

摘要：本文介紹了不同核磁共振方法和技術(shù)在高分子材料研究中的應(yīng)用。主要論及核磁共振的常規(guī)氫譜、碳譜、多脈沖技術(shù)，以及固體核磁共振儀、核磁共振成象技術(shù)和核磁共振在高分子科學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：核磁共振方法；高分子材料

核磁共振波譜是研究原子核在磁場中吸收射頻輻射能量進(jìn)而發(fā)生能級躍遷現(xiàn)象的一種波譜法。通常專指氕原子的核磁共振波譜(質(zhì)子核磁共振譜)的研究。同一核素的原子核在不同化學(xué)環(huán)境下能產(chǎn)生位置、強(qiáng)度、寬度等各異的譜線，為研究復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)提供重要的信息。

1核磁共振基本原理

核磁共振研究的對象為具有磁矩的原子核。原子核是帶正電荷的粒子，其自旋運(yùn)動將產(chǎn)生磁矩，但并非所有同位素的原子核都有自旋運(yùn)動，只有存在自旋運(yùn)動的原子核才具有磁矩。原子核的自旋運(yùn)動與自旋量子數(shù) I 相關(guān)，I＝0 的原子核沒有自旋運(yùn)動，I≠0的原子核有自旋運(yùn)動。核磁共振研究的主要對象是 I＝1/2 的原子核，這樣的原子核不具有電四極矩，核磁共振的譜線窄，最易于核磁共振檢測。原子核同時(shí)具有電荷及自旋，根據(jù)古典電磁學(xué)理論，旋轉(zhuǎn)的電荷可視為環(huán)電流，故原子核也有對應(yīng)的磁矩μ，其與自旋角動量P 成正比，關(guān)系如下：

μ = γ P = γI(1.1)磁矩和自旋角動量之間的比例常數(shù)定義為旋磁比γ，旋磁比隨原子核種類而有所不同，I為自旋算符，P為角動量算符，是Plank常數(shù)h除以2π。當(dāng)受到外加磁場B0影響時(shí)，具自旋角動量的原子核其能級會分裂為（2I＋1）個非簡并態(tài)，兩個能級的能量差為 ΔE＝－γ B0。核磁共振就是樣品處于某個靜磁場中，具有磁距的原子核存在著不同能級，用某一特定頻率的電磁波來照射樣品，并使該電磁波滿足兩個能級的能級差條件，原子核即可進(jìn)行能級之間的躍遷，發(fā)生核磁共振。在考慮磁距與磁場相互作用時(shí)，可以用量子力學(xué)或經(jīng)典力學(xué)加以處理。每一種處理都有其方便之處。對于弛豫和交換過程以經(jīng)典處理更為合適；而在討論化學(xué)位移和自旋耦合時(shí)，須要使用能級知識，因而要用量子力學(xué)進(jìn)行處理。核磁共振在聚合物研究中的幾種用途 2.1高分子的鑒別

1H-NMR主要研究化合物中1H原子核的核磁共振。它可提供化合物分子中氫原子所處的不同化學(xué)環(huán)境的它們之間的相互關(guān)聯(lián)的信息，從而確定分子的組成、連接方式及空間結(jié)構(gòu)等。而113C-NMR主要研究化合物中碳的股價(jià)結(jié)構(gòu)，特別是在高分子結(jié)果分析中，研究的歸屬很有意義。高分子化合物主要由碳?xì)浣M成，所以用1H譜和13C譜來研究聚合物的結(jié)果無疑是很合適的，特別能解決結(jié)構(gòu)分析問題。而對于一些結(jié)構(gòu)類似的聚合物，紅外光譜圖也基本類似，這是利用1H-NMR或13CNMR就很容易鑒別。例如：聚烯烴的鑒別，聚丙酸乙烯酯和聚丙烯酸乙酯的鑒別及未知物的鑒別等。

2.2共聚組成的測定

由于NMR譜峰的強(qiáng)度與該物質(zhì)相應(yīng)的元素有很好的對應(yīng)關(guān)系，尤其是對于1H-NMR，共振峰的積分面積正比于相應(yīng)的質(zhì)子數(shù)，所以可以通過直接測定質(zhì)子數(shù)之比而得到各基團(tuán)的定量結(jié)果。因此，利用NMR研究共聚物組成最大地有點(diǎn)事不用依靠已知標(biāo)樣，就可以直接測定共聚物組成比。

2.3支化結(jié)構(gòu)的研究

碳譜中支化高分子和線型高分子產(chǎn)生的化學(xué)位移不同，由于支鏈會影響到主鏈碳原子的化學(xué)位移，且支鏈的每一個碳原子也有不同吸收，所以支化結(jié)構(gòu)為一系列復(fù)雜的吸收峰。

2.4高聚物立構(gòu)規(guī)整性測定

只有通過研究鏈的精細(xì)結(jié)構(gòu)才能夠觀察到同一氫核在不同立體化學(xué)環(huán)境中的差別，必須在高磁場強(qiáng)度下測量。核磁共振技術(shù)在高分子材料研究中的具體應(yīng)用 3.1固體核磁共振波譜技術(shù)

NMR核磁共振波譜儀是高分子材料結(jié)構(gòu)和性能的重要表征技術(shù)。近年來,NMR新技術(shù)層出不窮,已可以從分子水平研究材料的微觀結(jié)構(gòu)。NMR成像技術(shù)可以跟蹤加工過程中的結(jié)構(gòu)和形態(tài)的變化。固體高分辨率NMR技術(shù)已經(jīng)在高分子結(jié)構(gòu)研究中應(yīng)用十多年了。它特別適用于兩種情況1)樣品是不能溶解的聚合物,例如交聯(lián)體系;2)需要了解樣品在固體狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)信息,例如高分子構(gòu)象、晶體形狀、形態(tài)特征等。由于13C的自然豐度較低,磁旋比也小,所以往往對樣品采用魔角旋轉(zhuǎn)(MAS)、交叉極化(CP)及偶極去偶(DD)等技術(shù)來強(qiáng)化檢測靈敏度。固體NMR譜的各向異性加寬作用可以通過MAS加以消除,從而獲得與溶液譜一樣的自旋多重化精細(xì)譜帶,使峰變窄,提高分辨率。高功率的質(zhì)子偶極去偶技術(shù)(DD)用來消除H-X(X=13C,19F,29Si)的偶極作用。交叉極化(CP)則通過Hartman-Hahn效應(yīng),在合適的條件下采樣,可以提高檢測靈敏度。MAS/DD/CP三項(xiàng)技術(shù)綜合使用,便可得到固體材料的高分辨C-13核磁共振譜。

固體NMR在高分子材料表征中的重要用途之一是形態(tài)研究,高分子鏈可以有序的排列成結(jié)晶型或無規(guī)的組成無定形型,結(jié)晶型和無定形型相區(qū)在NMR中化學(xué)位移不同,可以很容易地加以區(qū)別。NMR技術(shù)的各種馳豫參數(shù)也可用來鑒別多相體系的結(jié)構(gòu)。尤其當(dāng)各相的共振峰化學(xué)位移差別很小時(shí),馳豫參數(shù)分析相結(jié)構(gòu)就顯得格外重要。相結(jié)構(gòu)研究中常用的馳豫參數(shù)有自旋-晶格馳豫(T1),自旋-自旋馳豫(T2)及旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)中的自旋-晶格馳豫(T1p)等。對于多相聚合物體系,如熱塑性彈性體,由硬段和軟段組成,由于軟,硬相聚集態(tài)結(jié)構(gòu),玻璃化溫度上的明顯差別,在NMR實(shí)驗(yàn)時(shí),可利用軟,硬段馳豫時(shí)間的不同,來分別研究軟硬相的相互作用及互溶性。彈性體材料有重要的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值,因?yàn)閺椥泽w在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之上可以進(jìn)行取向運(yùn)動,且在高彈態(tài)時(shí)偶極耦合作用比玻璃態(tài)時(shí)小,特別適用于固體NMR來進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。只要采用較低的MAS轉(zhuǎn)速及較低的偶極去偶功率,就可以得到高分辨的固體NMR譜,從而分析其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

3.2 二維核磁共振波譜技術(shù)

二維核磁共振譜的出現(xiàn)和發(fā)展,是近代核磁共振波譜學(xué)的最重要的里程碑。J.Jeener在1971年首次提出了二維核磁共振的概念,但并未引起足夠的重視。Ernst對核磁共振技術(shù)的大量卓有成效的研究,再加上他對脈沖-付立葉變換核磁共振的貢獻(xiàn),Ernst教授榮獲了1991年諾貝爾化學(xué)獎。這進(jìn)一步說明了二維核磁共振的重要性。

異核2DNMR技術(shù)在研究高分子鏈時(shí),根據(jù)1H譜與13C譜化學(xué)位移的相關(guān)性,在對H1譜進(jìn)行構(gòu)象-序列分析方面,可發(fā)揮很大的優(yōu)勢。如下例所示:二維核磁共振研究PVC的微觀結(jié)構(gòu)。利用二維核磁技術(shù)研究PVC的基礎(chǔ)在于已經(jīng)建立了一維核磁共振的碳譜和氫譜并且對譜峰有了一定的結(jié)構(gòu)歸屬。二維核磁共振相關(guān)譜可以進(jìn)一步提高碳譜和氫譜的分辨率,完整的給出PVC的空間序列結(jié)構(gòu)。在PVC的一維氫譜中,不能很好地分辨不同空間序列結(jié)構(gòu)中的亞甲基質(zhì)子。次甲基-亞甲基耦合形式很復(fù)雜,但用二維NMR實(shí)驗(yàn)可以解決這些問題。如圖3~5所示。

用固體核磁技術(shù)與二維核磁技術(shù)相結(jié)合,可以表征固態(tài)物質(zhì)的非均勻性。用液態(tài)中的NMR交叉馳豫有關(guān)的現(xiàn)象可以研究固態(tài)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。圖6為苯乙烯和聚乙烯甲基醚的二元共混體的1D固態(tài)質(zhì)子NMR譜,澆鑄是在甲苯(共混體BT)或氯仿(BC)溶液中加入石油醚而得,譜圖上僅由微小差別,并不能得出不均勻性的結(jié)論。圖6a,b是二元共混體的的2D自旋擴(kuò)散譜。

芳香族質(zhì)子峰是聚苯乙烯的特征峰,而OCH3,OCH峰則是由聚乙烯甲基醚產(chǎn)生的,這兩峰間的自旋擴(kuò)散提供了所需的信息。BC共混體的2D譜在上述共振間無交叉峰,因而應(yīng)是均勻的,看來沒有含兩種高聚物的混合區(qū)域。BT共混體的2D譜則顯示不同高聚物峰間強(qiáng)的交叉峰,因此,有一個兩高聚物在分子水平上混合物的均勻區(qū)域。結(jié)果證明,不同區(qū)域的準(zhǔn)確組份不能用2D自旋擴(kuò)散譜單獨(dú)測定。然而,結(jié)合選擇性飽和實(shí)驗(yàn),證明用一簡單的三相模型可以得到共混體BT的組份。雖然在概念上實(shí)驗(yàn)是很簡單的而結(jié)果卻很豐富,但實(shí)驗(yàn)的要求卻比溶液中嚴(yán)格的多。為了得到足夠的譜分辨率需要魔角樣品旋轉(zhuǎn),多脈沖偶極去偶。結(jié)語

NMR技術(shù)即核磁共振譜技術(shù)，是將核磁共振現(xiàn)象應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)測定的一項(xiàng)技術(shù)。對于有機(jī)分子結(jié)構(gòu)測定來說，核磁共振譜扮演了非常重要的角色，核磁共振譜與紫外光譜、紅外光譜和質(zhì)譜一起被有機(jī)化學(xué)家們稱為“四大名譜”。目前對核磁共振譜的研究主要集中在1H和13C兩類原子核的圖譜，其在高分子材料中的應(yīng)用得到很好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn) ［1］ 高家武等.高分子材料近代測試技術(shù).北京:北京航空航天大學(xué)出版社.1994 ［2］ 薛奇編.高分子結(jié)構(gòu)研究中的光譜方法.北京:高等教育出版社.1995 ［3］ 朱誠身.聚合物結(jié)構(gòu)分析（第二版）.北京：科學(xué)出版社，2009:100-130 ［4］ 寧永成.有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)鑒定與有機(jī)波譜學(xué).北京： 科學(xué)出版社,2000

第三篇：淺談核磁共振波譜在化學(xué)中的應(yīng)用

淺談核磁共振波譜在化學(xué)中的應(yīng)用

核磁共振現(xiàn)象早在1936年就被人們所預(yù)測，而1945年哈佛大學(xué)Purcell小組和斯坦福大學(xué)Bloch小組幾乎同時(shí)觀測了石蠟和水中質(zhì)子的信號因此獲1952年諾貝爾物理獎；50年代發(fā)現(xiàn)化學(xué)位移和自旋—自旋耦合；60年代提出快速FT變換方法；利用不同的脈沖組合獲得特定的分子結(jié)構(gòu)信息：馳豫時(shí)間，共振峰的分類（DEPT，INEPT）；70年代發(fā)現(xiàn)二維核磁；80年代600MHz核磁共振儀問世；90年代脈沖場梯度技術(shù)；高靈敏度的超導(dǎo)探頭；流動注射核磁技術(shù)；高壓核磁技術(shù)；豐富的多維脈沖序列等多種新手段的使用更是促進(jìn)了核磁共振技術(shù)在化學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。核磁共振技術(shù)作為分析物質(zhì)的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)及其變化的重要手段之一, 可深入探測物質(zhì)內(nèi)部而不破壞樣品, 并具有準(zhǔn)確、快速和對復(fù)雜樣品不需預(yù)處理就能進(jìn)行分析等特點(diǎn).經(jīng)過60 多年的發(fā)展, 核磁共振技術(shù)形成了兩個主要學(xué)科分支, 即核磁共振波譜(NMR)和磁共振成像(MRI).隨著磁場強(qiáng)度的提高, 信號檢測(硬件和信號處理)、脈沖實(shí)驗(yàn)、自旋標(biāo)記等技術(shù)的進(jìn)步, 困擾核磁共振的低靈敏度的問題已大大改善.現(xiàn)今, 核磁共振已廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、食品以及材料科學(xué)等諸多學(xué)科領(lǐng)域, 成為在這些領(lǐng)域開展研究工作的有力工具, 成為一種不可或缺的分析與測量手段.一、核磁共振技術(shù)簡介

核磁共振是指處于外磁場中的物質(zhì)原子核系統(tǒng)受到相應(yīng)頻率的電磁波作用時(shí)，在其磁能級之間發(fā)生的共振躍遷現(xiàn)象。檢測電磁波被吸收的情況就可以得到核磁共振波譜。其中最重要的一個概念是化學(xué)位移。化學(xué)位移的差別約為百萬分之十，精確測量十分困難，現(xiàn)采用相對數(shù)值。以四甲基硅（TMS）為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，規(guī)定：它的化學(xué)位移為零，然后，根據(jù)其它吸收峰與零點(diǎn)的相對距離來確定它們的化學(xué)位移值。

二、影響化學(xué)位移的因素

影響化學(xué)位移的因素有多種，現(xiàn)在簡單介紹如下。誘導(dǎo)效應(yīng)

分子中某一氫核的化學(xué)位移與該核外層的電子云密度有很大的關(guān)系，電子云密度越大，所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場越大，核的實(shí)受磁場越弱，即受到的屏蔽作用越大。通常把電負(fù)性引起的去屏蔽作用叫做誘導(dǎo)效應(yīng)。與質(zhì)子相連元素的電負(fù)性越強(qiáng)，吸電子作用越強(qiáng)，價(jià)電子偏離質(zhì)子，屏蔽作用減弱，信號峰在低場出現(xiàn)。

共軛效應(yīng)

苯環(huán)上的氫被推電子基（如CH3O）取代，由于p-?共軛，使苯環(huán)的電子云密度增大，?值高場位移。拉電子基（如C=O，NO2）取代，由于?-?共軛，使苯環(huán)的電子云密度降低，?值低場位移。

各向異性效應(yīng)

分子中氫核與某一功能基的空間關(guān)系會影響其化學(xué)位移值，這種影響稱各向異性。如果這種影響僅與功能基的鍵型有關(guān)，則稱為化學(xué)鍵的各向異性。是由于成鍵電子的電子云分布不均勻性導(dǎo)致在外磁場中所產(chǎn)生的感生磁場的不均勻性引起的。

范德華效應(yīng)（空間效應(yīng)）

兩個原子的空間距離很近時(shí)。具有負(fù)電荷的電子云會互相排斥，使這些原子周圍的電子云減少，屏蔽作用減小，d值增大。

氫鍵

氫鍵的形成減少了質(zhì)子周圍的電子云密度，削弱對氫鍵質(zhì)子的屏蔽，使共振吸收移向低場。

溶劑效應(yīng)

實(shí)驗(yàn)證明，同一個樣品在不同溶劑中測定的核磁共振譜圖會有所差異，這是因?yàn)橛行┤軇┤绫健⑦拎さ缺旧泶嬖谟H核或親電子中心，可與樣品形成“瞬間復(fù)合物”，改變了有關(guān)質(zhì)子的實(shí)際存在狀態(tài)，從而使其化學(xué)位移有所漂移。

三、核磁共振技術(shù)在化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

核磁共振廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，在世界的許多大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)集團(tuán)，都町以聽到核磁共振這個名詞，其用途日益廣泛。

3．1在有機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用 3．1．1在分子結(jié)構(gòu)測定中的應(yīng)用

核磁共振技術(shù)發(fā)展得最成熟、應(yīng)用最廣泛的是氫核共振，可以提供化合物中氫原子化學(xué)位移，氫原子的相對數(shù)目等有關(guān)信息，為確定有機(jī)分子結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。

迄今，利用高分辨核磁共振譜儀已測定了上萬種有機(jī)化合物的核磁共振譜圖，許多實(shí)驗(yàn)室都出版譜圖集。分析一個化合物的結(jié)構(gòu)時(shí)，一般僅需做個氫譜、碳譜、極化轉(zhuǎn)移譜，更多時(shí)候除了一維譜還需要做一系列二維譜：氫-氧化學(xué)位移相關(guān)譜、碳-氫化學(xué)位移相關(guān)譜、遠(yuǎn)程化學(xué)位移相關(guān)譜或做氫檢測的異核多鍵相關(guān)譜、氫檢測的異核多量子相關(guān)譜等。

對于簡單分子的結(jié)構(gòu)，根據(jù)以上譜圖解析就能確定，對于全然未知物的結(jié)構(gòu)，還需結(jié)合其它的一些數(shù)據(jù)，如：質(zhì)譜、紅外、元素分析等。

3．1．2在有機(jī)合成反應(yīng)中的應(yīng)用

核磁共振技術(shù)在有機(jī)合成中，不僅可對反應(yīng)物或產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)解析和構(gòu)型確定，在研究合成反應(yīng)中的電荷分布及其定位效應(yīng)、探討反應(yīng)機(jī)理等方面也有著廣泛應(yīng)用。核磁共振波譜能夠精細(xì)地表征出各個氫核或碳核的電荷分布狀況，通過研究配合物中金屬離子與配體的相互作用，從微觀層次上闡明配合物的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，對有機(jī)合成反應(yīng)機(jī)理的研究重要是對其產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的研究和動力學(xué)數(shù)據(jù)的推測來實(shí)現(xiàn)的。

3．2在高分子化學(xué)中的應(yīng)用

核磁共振技術(shù)在高分子聚合物和合成橡膠中的應(yīng)用包括共混及三元共聚物的定性、定量分析、異構(gòu)體的鑒別；端基表征；官能團(tuán)鑒別；均聚物立規(guī)性分析；序列分布及等等規(guī)度的分析等。

液體高分辨核磁共振可以提供聚合物的信息有：(1)聚合物類型的鑒定，不同單體生成的聚合物，雖然同為大分子碳?xì)浠衔铮涔舱褡V是不完全相同的；(2)有關(guān)聚合物鏈的異構(gòu)化信息，聚合物鏈的構(gòu)型對其物理、化學(xué)性質(zhì)影響很大，辨明鏈的構(gòu)型有著重要的意義；(3)其他重要信息，通過13C-NMR譜可以分別研究其不同單元組的序列分布、交替度和不同反應(yīng)條件下聚合過程鏈活動度變化等聚合物微觀結(jié)構(gòu)信息。

3．3核磁共振技術(shù)在藥物化學(xué)研究中的應(yīng)用

在藥物研發(fā)的過程中起著重要作用，可以進(jìn)行藥物設(shè)計(jì)。通過NMR技術(shù)進(jìn)行配體的篩選，在確定藥物的有效性等方面有著廣泛的應(yīng)用。核磁共振技術(shù)在活性藥物化合物的篩選方面有著巨大的潛力，尤其在基于靶分子的篩選能夠節(jié)省大量的時(shí)間和費(fèi)用及其發(fā)現(xiàn)活性化合物方面的有效性是其它方法所不可替代的。

核磁共振技術(shù)在體內(nèi)藥物分析中也有較廣泛的應(yīng)用，具有簡便性、無損傷性、連續(xù)性、高分辨性等優(yōu)點(diǎn)。

此外還有因定量核磁共振技術(shù)測定過程簡單、分析快速，逐漸地應(yīng)用于藥物質(zhì)量控制和新藥研發(fā)中。

3．4核磁共振技術(shù)在物理化學(xué)中應(yīng)用

核磁共振技術(shù)在物理化學(xué)中可以用于基本化學(xué)結(jié)構(gòu)的確定、立體構(gòu)型和構(gòu)想的確定；化學(xué)反應(yīng)機(jī)理研究、反應(yīng)速度、化學(xué)平衡及平衡常數(shù)的測定；溶液中分子的相互作用及分子運(yùn)動的研究(氫鍵相互作用、分子鏈的纏結(jié)、膠束的結(jié)構(gòu)等)；分子構(gòu)象及運(yùn)動性能研究；多相聚合物的相轉(zhuǎn)變、相容性及相尺寸研究。

四、小結(jié)

總之，核磁共振技術(shù)在化學(xué)領(lǐng)域的使用是非常廣泛的，尤其是在有機(jī)合成中的使用，對于未知化合物的鑒定起到很大作用，它堪稱我們的眼睛，使得我們對于反應(yīng)進(jìn)程有了很好的了解。

第四篇：電子白板在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

電子白板在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

吉林市第三中學(xué)校 孟范月

2011年，我校全部教室安裝了電子白板，以應(yīng)對二期課改的實(shí)施。為此，2011年5月6日，我上了一節(jié)“金屬的化學(xué)性質(zhì)”的校公開課，展示電子白板在教學(xué)中的作用。在課中，我多次運(yùn)用了多媒體技術(shù)輔助教學(xué)，取得了非常好的效果。同時(shí)，我對電子白板在教學(xué)中的應(yīng)用感觸頗深。下面就以“金屬的化學(xué)性質(zhì)”為例，談?wù)勎覍Π装宓臏\陋認(rèn)識。

1、使用白板能提升師生間的互動程度。

例如：在引入新課時(shí)，我以復(fù)習(xí)初中學(xué)過的金屬的化學(xué)性質(zhì)為切入點(diǎn)，既復(fù)習(xí)了初中學(xué)過的知識，又能很自然地切換到金屬的化學(xué)性質(zhì)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，從而進(jìn)一步探究金屬與非金屬反應(yīng)、與酸和水反應(yīng)活潑性的差異。在復(fù)習(xí)時(shí)，在白板上給出金屬反應(yīng)的一些照片，請分析這些反應(yīng)，并寫出化學(xué)方程式。、以往，一般請同學(xué)在草稿紙上寫，互相交流，然后進(jìn)行總結(jié)。而此次，我則運(yùn)用多媒體技術(shù)，讓學(xué)生上來，在白板前，對應(yīng)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象圖寫方程式。在總結(jié)時(shí)，同學(xué)可以指著白板上相應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象圖進(jìn)行解釋，便于學(xué)生的理解記憶。另外，如課時(shí)較松動，則可多請幾位同學(xué)上來書寫，便于教師及時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，及時(shí)修正教學(xué)內(nèi)容、進(jìn)度、程度等。

在課堂教學(xué)中，我經(jīng)常會請一些同學(xué)上來，在白板上記錄下我們學(xué)習(xí)的過程，邊學(xué)習(xí)邊反饋邊修正，留下學(xué)習(xí)的痕跡，便于課后復(fù)習(xí)總結(jié)。（白板上內(nèi)容可自動保存在電腦中）

2、使用白板能展示很抽象的概念、微觀粒子及其運(yùn)動狀態(tài)等。

例如：在講到畫出Na Mg Al的原子結(jié)構(gòu)示意圖，分析它們的原子結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)，與金屬的化學(xué)性質(zhì)有什么聯(lián)系。引出“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)體現(xiàn)結(jié)構(gòu)”的結(jié)論，以往都是教師憑空講解，學(xué)生憑空想象來進(jìn)行教與學(xué)，最多再有幾張掛圖。現(xiàn)在，我卻能夠在白板上模擬出動態(tài)的金屬原子，畫出它的半徑，描繪出原子核外電子的運(yùn)動狀態(tài)尤其是最外層電子的運(yùn)動狀態(tài)，再加上一定的聲光效果。總之，教師講課言之有物、具體實(shí)在，學(xué)生聽課也不會云里霧里聽不懂了，而且課堂效果極佳。

3、使用白板能完成有些不可能完成的實(shí)驗(yàn)或很難完成的實(shí)驗(yàn)。

例如：在講到金屬鈉和水反應(yīng)與和酸反應(yīng)劇烈程度對比時(shí)。當(dāng)場操作鈉與水的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象就已經(jīng)很劇烈力。與酸反應(yīng)更劇烈操作不當(dāng)危險(xiǎn)性很大。往往不能用來做演示實(shí)驗(yàn)，為此，我專門請教了其他老師，最終決定使用多媒體課件來模擬實(shí)驗(yàn)，取得了很好的效果。

4、使用白板能在很大程度上增加課容量。

例如：在課前設(shè)計(jì)的時(shí)候，我上網(wǎng)、上閱覽室查閱了有關(guān)金屬與非金屬、與酸和水反應(yīng)的大量文獻(xiàn)資料，這要在往常，上課時(shí)只能揀些重中之重的內(nèi)容給學(xué)生作介紹。有了電子白板后，我則將這些資料進(jìn)行有機(jī)整合后，制作成PPT文件，以幻燈放映方式在課堂上向同學(xué)們展示，同時(shí)進(jìn)行講解，取得很好效果。在教學(xué)中，由于演示實(shí)驗(yàn)、書寫大量板書，時(shí)間占用較多，節(jié)奏較慢，有時(shí)甚至拖沓，但使用了電子白板后，演示實(shí)驗(yàn)得到了精選，教師板書的量減少了，課堂節(jié)奏加快了，一節(jié)課的課容量明顯提高了。

5、使用白板能整合多種多媒體技術(shù)，解放教師受困于電腦鍵盤的控制，能將更多的時(shí)間投 入到和學(xué)生的交流之中，有利于及時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)的情況。“我的手指就是鼠標(biāo)”，由于在白板上可以直接用手指點(diǎn)擊各種教學(xué)軟件、課件，而且白板能整合多種多媒體技術(shù)于一個操作系統(tǒng)中，所以，教師上課就不必受制于電腦鍵盤，不必圍著電腦臺轉(zhuǎn)。這樣，就能將更多的時(shí)間用于和學(xué)生的交流，有利于及時(shí)了解學(xué)生當(dāng)前學(xué)習(xí)狀況，有時(shí)還能避免尷尬情況的發(fā)生。例如，我在上課中，由于預(yù)備中的一個失誤而導(dǎo)致課件中的一個超鏈?zhǔn)В@時(shí)，我不慌不忙，用手在白板上點(diǎn)擊幾下，在不改變整個白板畫面顯示的情況下，就將有關(guān)內(nèi)容給吊出來了，從而很好地掩飾了失誤。

以上是我對于電子白板在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用的一點(diǎn)的體會，由于使用白板時(shí)間不長，還不是很熟練，所以體會不是最深、最完整。相信不久的將來，會有更多的體驗(yàn)。

第五篇：多媒體在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

淺談多媒體輔助化學(xué)教學(xué)在鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學(xué)的應(yīng)用

隨著科技的進(jìn)步和教育學(xué)理論的完善，多媒體輔助教學(xué)已經(jīng)日趨成熟，但是一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學(xué)的多媒體使用情況卻存在著許多問題。在我2013至2014年第二學(xué)期于河北省秦皇島市石門鎮(zhèn)中學(xué)的頂崗實(shí)習(xí)期間，發(fā)現(xiàn)雖然該學(xué)校多媒體設(shè)備非常齊全,每個教室配有投影儀、白板、可以直接聯(lián)網(wǎng)，但是卻很少有老師在上課中會用到，即使有部分老師使用，教學(xué)效果也很不理想。這種現(xiàn)象到底是什么原因引起的？如何才能使這些設(shè)備被充分利用，并且更有效地利用呢？關(guān)于這些問題，我運(yùn)用了調(diào)查法、查閱文獻(xiàn)法、案例研究法、總結(jié)歸納法等方法進(jìn)行了研究和討論。

1.1多媒體在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的作用 1.開闊學(xué)生視野,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

中學(xué)生從九年級開始學(xué)習(xí)化學(xué),中學(xué)階段最多只學(xué)習(xí)四年化學(xué)。所以,教師如果能夠結(jié)合多媒體將豐富多彩的化學(xué)知識呈現(xiàn)給學(xué)生,不僅有利于開闊學(xué)生的視野,也有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,從而喜歡化學(xué),愛上化學(xué)課堂。例如，教師在講二氧化碳時(shí)，可以給學(xué)生展示關(guān)于“死狗洞”的flash動畫，這樣不僅能提高課堂的趣味性，而且可以讓學(xué)生深刻地理解二氧化碳的性質(zhì)。

2.展示大量知識，減少教師的工作量

利用多媒體進(jìn)行教學(xué)時(shí)，教師可以在事先準(zhǔn)備好與課程相關(guān)的視頻、習(xí)題、課外資料,在課堂上進(jìn)行展示。如果利用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，這些知識必須要進(jìn)行口述或者把題抄在黑板上，甚至無法帶入課堂。這樣既不形象直觀又浪費(fèi)了師生大量的時(shí)間。如果通過多媒體的形式展示，這些資源還可以重復(fù)使用。在其他的班級或往后的教學(xué)中，教師只需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)便可以重復(fù)使用了。這樣不僅提高了課堂的效率，而且也減少了教師的工作量。尤其是在復(fù)習(xí)課中,教師可以把復(fù)習(xí)到的點(diǎn)整合在一起形成一個完整的系統(tǒng),既可以加深學(xué)生的記憶、幫助學(xué)生形成系統(tǒng)的知識也可以方便學(xué)生及時(shí)完善筆記。

3、輔助化學(xué)實(shí)驗(yàn)，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，所以，實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中有著至關(guān)重要作用。化學(xué)課堂中會有大量的演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生的動手實(shí)驗(yàn)等。但是有一部分實(shí)驗(yàn)是無法讓學(xué)生親自操作，教師也無法進(jìn)行演示的。例如，實(shí)驗(yàn)時(shí)間過長，較危險(xiǎn)、有毒性的實(shí)驗(yàn)，或者一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)學(xué)校不具備這樣條件的實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn),如果用多媒體進(jìn)行演示就會更加方便、直觀。另外，多 1 媒體也可以演示錯誤的操作或用錯了藥品會產(chǎn)生的后果。例如：酒精燈的錯誤使用引發(fā)火災(zāi)、將水倒入濃硫酸后液體飛濺燒傷實(shí)驗(yàn)人員??這些危險(xiǎn)的操作在課堂中是不可以演示的，因此教師的口述往往無法引起學(xué)生的重視。通過多媒體的演示，可以使學(xué)生意識到問題的嚴(yán)重性，從而重視安全問題并進(jìn)行規(guī)范的操作。

4、化抽象為具體，展示微觀化學(xué)

許多化學(xué)反應(yīng)都是在微觀世界中進(jìn)行的，這就使得一些化學(xué)知識對中學(xué)生而言非常抽象，難以理解。此時(shí)，為了幫助學(xué)生理解,教師可以利用多媒體將這個微觀的世界放大化、形象化。例如，在學(xué)習(xí)原電池或電解池時(shí)，用多媒體模擬電路并演示電子轉(zhuǎn)移的路徑可以幫助學(xué)生直觀地理解原電池或電解池工作的原理。1.2 多媒體在鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學(xué)化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的現(xiàn)狀

多媒體在化學(xué)教學(xué)中的作用是顯而易見的，在中學(xué)化學(xué)課堂中，多媒體的使用也在不斷的發(fā)展、進(jìn)步，但是多媒體輔助化學(xué)教學(xué)在一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學(xué)的實(shí)際教學(xué)中還存在著許多問題。

首先，多媒體在鄉(xiāng)鎮(zhèn)的普及并不樂觀。其主要原因是：㈠、部分較落后的地區(qū)多媒體設(shè)施不齊全或網(wǎng)絡(luò)不發(fā)達(dá)；㈡、一部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學(xué)的化學(xué)老師對多媒體輔助化學(xué)教學(xué)的意義及其作用存在著觀念上的誤解。中學(xué)化學(xué)的學(xué)習(xí)是在九年級和高中階段，一些老師認(rèn)為在這些關(guān)鍵的時(shí)刻用多媒體進(jìn)行教學(xué)浪費(fèi)時(shí)間、影響學(xué)生的中考和高考成績。也有的老師只是在領(lǐng)導(dǎo)聽課、互相評課時(shí)才會使用多媒體進(jìn)行教學(xué)。

從軟件開發(fā)方面來說。目前已有一些可以繪制化學(xué)圖形、立體結(jié)構(gòu)的軟件，多媒體教學(xué)軟件的功能越來越豐富、完善，互聯(lián)網(wǎng)上也有大量的資源。但是卻很少有簡單、實(shí)用、可以專門用于化學(xué)教學(xué)的些軟件。網(wǎng)上的資源也魚龍混雜，難以甄別，下載到的視頻還需要進(jìn)一步的處理。所以多媒體輔助化學(xué)教學(xué)的軟件還是相對缺乏的。尤其是對于多媒體教學(xué)水平較低的部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)教師而言。

從教師的多媒體教學(xué)水平上來說，許多優(yōu)秀的鄉(xiāng)鎮(zhèn)教師對多媒教學(xué)的程序和使用方法并不熟悉，對相關(guān)軟件的使用也不熟練，也無法制作出符合其課堂思路、可以提升課堂質(zhì)量的精彩的多媒體課件。

我在2013至2014年第二學(xué)期的頂崗實(shí)習(xí)期間對學(xué)校各年級的各科教師進(jìn)行過關(guān)于“多媒體輔助教學(xué)”的簡易調(diào)查。調(diào)查中有80%的老師表示雖然學(xué)校有多媒體設(shè)施，但在平時(shí)的教學(xué)中很少使用，其中化學(xué)老師中，有大約70%的人稱上課一般不使用多媒體。60%的老師需要用到多媒體時(shí)，會從網(wǎng)上下載一個PPT，稍作修改就用于了教學(xué)。也有一部分老師稱不會使用多媒體。在調(diào)查中我發(fā)現(xiàn)該學(xué)校的多媒體設(shè)施非常好，每個教室都有演示白板，并且 可以直接聯(lián)網(wǎng)。但是幾乎沒有老師會用到白板中的功能，有使用多媒體的老師也只用到了放映幻燈片的功能。主要原因就是不會使用或不熟悉。關(guān)于這個問題，我向在其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學(xué)頂崗的同學(xué)、指導(dǎo)老師等進(jìn)行咨詢，得到的結(jié)果與我在此學(xué)校的調(diào)查沒有太大的出入。

造成上述一些情況的原因主要是鄉(xiāng)鎮(zhèn)教師沒能正式地認(rèn)識到多媒體的作用，不知道多媒體相對于傳統(tǒng)的教學(xué)模式有哪些優(yōu)勢。另一方面，大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)教師的多媒體使用技術(shù)較低，包括化學(xué)教師。鄉(xiāng)鎮(zhèn)化學(xué)教師懂教法、懂化學(xué)，而多媒體使用、多媒體課件制作水平卻較低。鄉(xiāng)鎮(zhèn)教師中一些懂多媒體技術(shù)的教師可以制作出較高質(zhì)量的多媒體課件，但是由于對化學(xué)知識的掌握或教學(xué)方法的理解不到位，制作的課件可能不符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，不能提供給化學(xué)教師直接使用。所以，如何讓鄉(xiāng)鎮(zhèn)化學(xué)教師樹立正確的多媒體使用觀念以及如何提高鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學(xué)化學(xué)教師的多媒體教學(xué)水平、課件制作水平至關(guān)重要。

3.3多媒體課件制作常用的軟件

就多媒體應(yīng)用現(xiàn)狀的分析，很多鄉(xiāng)鎮(zhèn)教師對多媒體教學(xué)的制作技巧還有待提高，讓鄉(xiāng)鎮(zhèn)教師一下子學(xué)到太復(fù)雜的多媒體編輯或制作技巧是不現(xiàn)實(shí)的，但可以從簡單的方面入手。首先，教師應(yīng)該學(xué)會應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)資源，從網(wǎng)上搜索和下載自己需要的資料、視頻，并學(xué)會對這些資源進(jìn)行篩選、編輯。另外一些簡單易操作的軟件在多媒體教學(xué)中也可以起到很大的作用。下面我將根據(jù)我個人的經(jīng)驗(yàn)以《制取氧氣》(復(fù)習(xí)課)的多媒體課件制作為例，介紹一些簡單易操作而且非常實(shí)用的軟件及其應(yīng)用技巧，給廣大鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學(xué)教師提供一些思路。

1、化學(xué)工具：chemdraw chemwindows 這些軟件可以用來制作分子式，結(jié)構(gòu)式，或者方程式等。一般的課件制作軟件無法寫出正確的化學(xué)式，制出準(zhǔn)確的化學(xué)圖形和化學(xué)結(jié)構(gòu)式，這些軟件可以有效地解決這些問題。使用熟練之后非常的方便快捷。教師可以用這些軟件制作化學(xué)中專業(yè)的圖形、符號。而一些簡單的操作通過word直接完成更方便。例如：上文中提到的CO2，先打出CO2，然后選中“2”設(shè)置字體為“下標(biāo)”即可打出正確的CO2。

2、圖片編輯 photoshop 在多媒體教學(xué)或課件制作過程中有時(shí)候會需要一些恰當(dāng)?shù)膱D片來展示化學(xué)器材、化學(xué)結(jié)構(gòu)，或者用來美化課件，但是單從網(wǎng)上搜索很難找到自己想要的圖片。這時(shí)候就可以用photoshop進(jìn)行簡單的編輯如美化、組合、裁剪等。如果覺得photoshop操作復(fù)雜不方便的話，完全可以利用美圖秀秀等目前非常方便的圖片編輯工具。但是，photoshop的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。例如：圖片質(zhì)量好，制作后的圖片不失真，分辨率高等。示例：編輯圖片、制作背景

圖1.1

制作思路：用淡藍(lán)色做本節(jié)課的背景，簡單大方。根據(jù)背景顏色加入同色系的邊框花紋。以藝術(shù)字的形式加入“O2”的標(biāo)志并進(jìn)行了藝術(shù)變形，既符合本節(jié)課主題，又達(dá)到了美化背景的效果。另外，背景設(shè)置應(yīng)該盡量簡潔，以知識為主體。如果需要，可以設(shè)置母版并且將設(shè)置好的母版保存為模板。以后便可以重復(fù)使用了。

3、視頻及動畫軟件：flash、會聲會影以及Camtasia Studio等視頻制作軟件。

Flash軟件可以用來制作簡單的動畫，會聲會影和Camtasia Studio可以進(jìn)行視頻制作，界面簡單，操作方便。學(xué)會動畫和視頻的簡單編輯和制作，教師就可以自己制作符合要求貼合課程的動畫，并將下載到的資源進(jìn)行剪輯、美化。Camtasia Studio還是一個非常有效的抓屏軟件，一些無法下載的視頻可以通過它來實(shí)現(xiàn)。教師也可以利用此軟件錄制自己的授課過程，傳在網(wǎng)上形成網(wǎng)絡(luò)課程供學(xué)生課下觀摩學(xué)習(xí)。

示例:視頻剪輯，美化界面

圖1.2

許多網(wǎng)上下載的視頻都比較長或者有一部分是不需要的,這時(shí)候可以用會聲會影進(jìn)行編輯、裁剪，保留需要的部分。同時(shí)也可以在下方的視頻軌中插入幾幀符合主題的圖片以達(dá)到視頻與課堂內(nèi)容的完美融合。例如上圖插入的兩幅圖片。另外，會聲會影等視頻編輯軟件中還有許多其他的功能，希望鄉(xiāng)鎮(zhèn)教師多做研究，親自體驗(yàn)。

4、課件制作：PowerPoint Toolbook 多媒體課件的制作時(shí)常用軟件是Microsoft Office PowerPoint,它操作起來簡單而且方便。Toolbook也是一個比較好用的課件制作的軟件，初學(xué)者可以先做一個簡單的PPT課件，然后導(dǎo)入到Toolbook中進(jìn)行美化和完善。如果熟練掌握了其中的技巧, 僅僅用簡單的PowerPoint也可以制作出一些特殊的多媒體效果。

示例：設(shè)置倒計(jì)時(shí)

圖1.3

在做練習(xí)題時(shí)，有些教師想插入倒計(jì)時(shí)來限制學(xué)生答題的時(shí)間。倒計(jì)時(shí)的插入有很多種方法，有的方法需要設(shè)置宏或輸入一段代碼，操作較復(fù)雜。下面介紹一個簡單的方法。

制作方法: ⑴、添加15到0等16個藝術(shù)字

⑵、設(shè)置進(jìn)入效果：選中上述16個藝術(shù)字, 將“自定義動畫” 設(shè)置為“進(jìn)入——出現(xiàn)”； “計(jì)時(shí)”欄設(shè)置為“開始——之后”；“延遲”設(shè)為1秒。

⑶、設(shè)置退出效果：與進(jìn)入設(shè)置方法相同，設(shè)置“退出”——“消失”——“計(jì)時(shí)”——0.5秒（注意：退出應(yīng)設(shè)置退出計(jì)時(shí)為：之后、“延遲”0.5秒，與出現(xiàn)形成時(shí)間差，效果更好）

⑷、設(shè)置對齊或分布：分別選擇：水平居中、垂直居中。

上述這些軟件都非常簡單易操作，目前也有一些軟件綜合了上述所有功能。如Authorware，方正奧斯等，這些軟件除了上面提到的文字、圖片、動畫的編輯功能外還有一定的交互功能以及鏈接導(dǎo)航功能甚至可以支持光盤的出版等。

以上只是我在實(shí)際的教學(xué)及多媒體課件制作過程中體會較深的典型、實(shí)用、易操作的一些軟件和范例。實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要廣大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)化學(xué)教師自己不斷的探索學(xué)習(xí)，制作出符合自己講課風(fēng)格的多媒體課件，熟悉之后便會得心應(yīng)手。