核磁振和質(zhì)譜教學課件

核磁共振和質(zhì)譜31、園日涉以成趣，門雖設而常關。32、鼓腹無所思。朝起暮歸眠。33、傾壺絕余瀝，窺灶不見煙。34、春秋滿四澤，夏云多奇峰，秋月?lián)P明輝，冬嶺秀孤松。35、丈夫志四海，我愿不知老。核磁共振和質(zhì)譜核磁共振和質(zhì)譜31、園日涉以成趣，門雖設而常關。32、鼓腹無所思。朝起暮歸眠。33、傾壺絕余瀝，窺灶不見煙。34、春秋滿四澤，夏云多奇峰，秋月?lián)P明輝，冬嶺秀孤松。35、丈夫志四海，我愿不知老。第十二章核磁共振和質(zhì)譜核磁共振(NMR)和質(zhì)譜MS)是近年來普遍使用的儀器分析技術,對有機化學工作者來說,也是最常用的結構測定工具特別是核磁共振,它具有操作簡便、分析快速、能準確測定有機分子的骨架結構等優(yōu)點。隨著高場儀器、多核譜儀、大容量快速計算機的出現(xiàn)和使用,將核磁共振儀器的使用提高到了一個新的水平。核磁共振是有機化學結構分析中應用最普遍的分析方法利用它可測定1H、13C、1N、31P、19F等的核磁共振譜圖。但由于學時有限,本章只介紹最常見的1H和3c的核磁譜圖。在質(zhì)譜分析中,只需要微量樣品就可測出被測物質(zhì)的相對分子量分子式和許多分子結構的信息。再配合其它儀器測試方法,如NMR、IR、UV等,就能準確測定出有機化合物的結構。尤其是讓質(zhì)譜和色譜聯(lián)用,質(zhì)譜和計算機聯(lián)用,更增加了質(zhì)譜的測試范圍和能力,使它成為結構分析領域中不可缺少的工具。12.1核磁共振的基本原理所謂核磁共振,是指具有核磁矩的原子核在外加磁場中,受電磁輻射而發(fā)生核磁距能級躍遷所形成的吸收光譜?！の覀冎?任何帶電體自旋會產(chǎn)生磁碭,磁場具有方向性,可用磁距(山)表示·原子核帶正電,它和其它帶電體一樣,也可以發(fā)生自旋而產(chǎn)生核磁距。但并不是所有的·原子核自旋都能產(chǎn)生核磁距,只有那些原子·序數(shù)或質(zhì)量數(shù)為奇數(shù)的原子核自旋才能產(chǎn)生·核磁距。如H、13C、15N、1o、1°F、20si、圖121質(zhì)子自旋產(chǎn)生磁距·31P等?！ひ驗榻M成有機化合物的主要元素是H和C,所以,在有機化學中,研究最多、應用最廣泛的是氫核(質(zhì)子)核磁共振譜,簡稱HNMR;所以,本章重點介紹HNMR的基本原理?，F(xiàn)代社會是一個以計算機為代表的科學技術迅猛發(fā)展的時代，計算機正在逐漸改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)方式、生活方式與思維方式。目前在我國中小學已普遍開設信息技術課程。高中信息技術教學的目標與重點在于培養(yǎng)學生的應用能力，讓學生在信息技術學習的過程中掌握舉一反三、自主學習的方法，而增強學生的實踐意識，幫助學生快樂學習，是信息技術教師要思考的問題。要完成以上幾項任務，要求我們改革教學，實現(xiàn)高效的信息技術課堂教學。如何高效地實施信息技術課堂教學，一直是老師們熱議的話題。一、精心準備1.了解學生學生是教學的主體，這是新課改實施中最重要的一項教學理念改革。要讓教學變得高效，必須重視學生的學，在課堂上引導學生，提高他們的注意力，提供更多新鮮的科技信息，讓學生充滿興趣，這些都是完成教學任務的基礎。所以，老師要尊重學生，以學生的根本利益出發(fā)，在上課之前，要多地了解他們，掌握他們的基本情況，然后在課堂上開展有針對性的教學，讓學生有興趣地學。2.解讀教材除了了解學生，老師還必須熟悉教材、理解教材，只有這樣才能提高課堂教學效率，只有科學地分析教材，才能讓教材為我所用，發(fā)揮教材的作用，讓每一個知識點都能成為學生學習的重點。除了教材的基本內(nèi)容，我們也應根據(jù)教材內(nèi)容去拓展，去研究。3.確定目標老師們要按照新課改的指導，積極制訂教學目標，明確教學任務，讓課堂教學變得更有操作性，同時也能便于教師根據(jù)教學內(nèi)容特點以及學生情況，保證每一節(jié)課都能完成既定的教學任務。二、課堂教學1.問題導入，激發(fā)學生學習興趣愛因斯坦說過：興趣是最好的老師。興趣是學生學習的強大動力，是有效教學的前提與基礎。學生對學習的態(tài)度、行為直接取決于學生對學科的學習興趣。如果學生對信息技術不感興趣，消極情緒就會滋生，負面學習心理占主導，會直接影響學生的學習熱情與學習興趣，影響學生的教學參與度，沒有興趣的學習是無法取得成功的。要實施有效教學，就必須要激起學生濃厚的學習興趣。良好的開端是成功的一半。成功的導入可以在第一時間集中學生的注意力，激發(fā)學生學習熱情，愉悅學生的身心，刺激學生大腦皮層興奮點，這樣學生會以積極活躍的學習與思維狀態(tài)來進入學習，教學自然事半功倍。因此，在教學中我們要加強導入環(huán)節(jié)的設計，以富有趣味性、藝術性的問題來引發(fā)學生強烈的好奇心，激發(fā)學生求知欲，將學生積極的心理與情感因素聚集起來，使學生主動而積極地投入到教學活動中來。2.任務驅(qū)動，引導學生主動探究任務驅(qū)動教學法，符合信息技術學科很強的實踐性與操作性的特點，而成為信息技術課程教學的重要教學手段。在具體的教學活動中，我們要緊密聯(lián)系具體的教學內(nèi)容，結合學生的具體學情，為學生設計科學合理的任務，以任務為核心，以學生為主體，以合作學習為探究方式展開積極的探究，使學生在完成任務的過程中不斷發(fā)現(xiàn)新的知識，充分運用舊知展開探究，在解決任務的過程中達到對新知的全面理解與掌握，從而達到掌握知識、形成技能的教學目標。在實際操作中，教師要注意任務布置的科學性與合理性，也就是說任務要具目的性與層次性。目的性：任務是為特定的教學目標服務的，要與教學內(nèi)容緊密結合，具有很強的針對性與導向性，這樣才能使學生經(jīng)過探究順利地完成預定的教學目標。層次性：學生存在一定的差異性這是客觀存在的事實。一刀切的問題無法滿足全體學生的學習需求，無法激起全體學生學習的激情。因此，教師在設計任務時要由易到難，由淺入深，層層推進，設計多層次的問題，這樣更能滿足不同層次學生的不同需求，讓各層次學生經(jīng)過獨立思考與合作學習，都可能順利地完成任務，享受學習所帶來的樂趣。3.開展合作學習，在合作中互動有效的教學不是將知識由教師簡單地傳向?qū)W生，而是教師與學生間的積極互動，實現(xiàn)知識的主動構建。開展合作學習可以切合這種教學需要，當學生個體無法解決問題，或是在學生間存在分歧與錯誤時，我們都可以組織學生以小組為單位，發(fā)揮小組成員共同的優(yōu)勢，一起展開充分的交流與激烈的討論，在交流與討論中分享各自收集的信息、學習材料，這樣可以解決個人學習中信息與材料有限的弊端，通過交流與討論可以進行思想的交匯與思維的碰撞，可以讓學生產(chǎn)生更多的見解，萌發(fā)更多的想法，讓學生的思考與思維方式更靈活、角度更新穎，更利于學生圓滿地完成探究活動。這不僅是提高教學有效性的重要手段，同時也是培養(yǎng)現(xiàn)代社會人才所必須具備的競爭意識與協(xié)作意識的重要手段。4.課外延伸，開辟寬廣的實踐平臺“生活即教育”是我國現(xiàn)代人民教育家陶行知先生教育理念的中心思想。新課程也異常關注教學與生活的關系，倡導生活化教學理念。這對于信息技術課來說更是具有現(xiàn)實與理論意義。信息技術學科具有很強的發(fā)展性與實踐性，其學科特征決定了信息技術的學習不能局限于課堂內(nèi)與教材內(nèi)，而是要向更為寬廣的生活空間延伸，為學生開辟更為寬廣的學習平臺與實踐平臺，讓學生充分利用自身的生活閱歷來展開學習，在實踐中學習知識，在實踐中提升認識。因此，我們要將學習與生活聯(lián)系起來，強調(diào)“做”，引導學生積極地投入到與生活實際相聯(lián)系的教學活動中，在生活實踐中展開探究，在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題，在運用中加深對知識的理解，在運用中感知信息技術的實用性，在運用中提高學生的實踐能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。三、課后反思1.學生對知識進行梳理與鞏固我們的信息技術，信息知識每天都在不斷更新，如果只是在課堂上講講課，學生很難有大的提高，而除了課堂上老師的教之外，我們必須教會學生如何學，掌握學習方法是必要的。老師要為學生總結學習經(jīng)驗，為學生提供有效的學習方法，幫助學生梳理知識，讓學生體會知識與生活之間的密切聯(lián)系，促進自身的知識結構的體系化，督促學生通過復習鞏固，提升解決問題的能力，以此實現(xiàn)知識的遷移。2.教師的教學反思及提升學習本身就是一門藝術，老師們要教好學生，就要做到“授人以魚，不如授人以漁”，我們要積極反思，總結教學問題，提出全新的教學辦法，回顧一節(jié)課中，是否只是傳授知識，而忽視了學生探索知識、實踐應用的需要，教學中是否有不足的地方，是否缺乏亮點，通過剖析不斷地改進課堂教學策略和教學方法，才能讓學生學會如何探索、發(fā)現(xiàn)，并有效地培養(yǎng)學生的綜合能力。學無止境，教無止境。高中信息技術課程具有很強的綜合性、發(fā)展性、實踐性與可操作性，擁有眾多的知識點。我們不能照搬其他學科的教學模式，而是要加強理論研究，將之與教育形勢與社會發(fā)展結合起來，在教學中加強實踐與探索，以摸索出更多行之有效的教學途徑，全面推進信息技術課程教學有效性，提高學生信息綜合素養(yǎng)，使學生掌握基本的生活與學習工具。當然，提高高中課堂信息技術教學的有效性的方法還有很多，關于采用何種方法，這需要教師根據(jù)具體情況具體分析，并在教學實踐中不斷總結和探索。傳統(tǒng)的教學方式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段初中語文教育的水平，有效的教學方式對于新課標的改革意義重大。合作式及探究式的學習方式隨著時間的推移漸漸興起，隨著新課改的不斷推動及深入，初中教師對合作學習探究學習的運用越來越廣泛[1]，小組建設的學習方式能有效提高整個班級的學習效率及課堂質(zhì)量。一、初中語文課堂教學中小組建設前期準備工作在進行初中語文課堂教學過程中，首先準備工作該進行合理劃分小組成員，初中語文教師應對整個班級內(nèi)所有學生的基本情況、學習水平及習慣特點等進行小組建設，在進行分組的過程中注意尊重學生的個性及差異性，全面的進行綜合考慮。將小組內(nèi)成員確定后，每個小組按照時間，如一周一個小組長進行輪流，讓小組內(nèi)每一位成員都公平進行學習及管理，小組成員進行定期輪換的方式能促進學生上進心及責任心的提高，讓學生在學習的過程中增長信心。初中語文教師除了在課堂中給予學生引導外，還要做到放下老師的架子，融入學生們中，與學生們一起進行討論，在討論過程中不斷的引導學生往正確的思路方面去思考問題，針對存在疑問的地方給予指導及示范。在融入學生的過程中，注意尊重學生的個性，做到公平、公正的對待每一位學生，注意學生的思維模式及拓展，增強學生小組之間的團隊意識。二、初中語文課堂教學中的小組建設方式1.創(chuàng)建合理的小組學習情境初中語文教師在進行課堂教學過程中應結合教學內(nèi)容及實際生活中的事例創(chuàng)造教學情境，采用語言等形式引導學生進行情境中學習，加深學生對文章內(nèi)容的學習及理解能力，讓學生更好的吸收所學知識。如在進行話劇、短篇小說等學習過程中，初中教師可以將文章讓每個小組進行加工制作為劇本的形式，讓小組組長與組員討論劇本制作、表演的相應負責人，并快速進行改變及表演，小組成員在進行劇本的表演過后，教師應對每一個小組內(nèi)成員演繹的角色或劇本的加工好的地方進行肯定及表揚，再針對表演及劇本的不足之處提出自己的看法及意見，讓學生們在學習中體會到語文的樂趣，體會到興趣及自信[2]。2.定期舉行小組知識競賽活動為了調(diào)動學生們的學習積極性及集中注意力，初中語文教師可以采用舉行小組知識競賽等活動促進組內(nèi)成員、小組與小組之間及學生和教師之間的互動及交流。如舉行成語接龍比賽，以小組為單位，小組內(nèi)成員進行合作及探究，讓學生在游戲的過程中積累詞匯及生字，在游戲的過程中體會到學習的樂趣。增加小組成員的合作精神及互相幫助精神。3.注重教師的引導作用在初中語文課堂教學過程中，教師應為小組合作教學模式營造積極向上的學習氛圍，將傳統(tǒng)的教學課堂氣氛變?yōu)榉e極向上及有趣的氛圍，教師在教學過程中應準確把握課堂的教學節(jié)奏，將教學的重點及難點進行確定后，在課堂中留出一部分時間讓學生們進行小組內(nèi)的討論及探究，讓小組內(nèi)成員能說出自己對于重點及難點的想法及理解。對于小組內(nèi)成績較好或?qū)W習積極性較高的學生給予稍微的引導即可，給予學習成語中等偏下的學生以鼓勵及支持，增強學生學習的信心。4.加強小組成員之間的學習及幫助每個小組內(nèi)均存在學習成績好及學習成績不好的學生，初中語文教師應深入研究指導學生進行分層討論及達標，小組討論可以以一對一分層的方式進行組內(nèi)集體討論，讓同層次的學生進行討論后找出存在疑惑或不會的學生，小組內(nèi)會的學生針對不會的學生進行一對一的指導，實現(xiàn)針對性的教學，若小組內(nèi)存在分層學習后還存在以后的問題或?qū)W生，直接反饋給教師進行講解。5.其他形式的課堂教學方式初中語文教師應利用課堂中10分鐘的時間讓學生們進行朗讀，朗讀存在于語文學科中的每一個階段，屬于學習語文必不可少的一部分，教師應教會學生正確的朗讀方式，根據(jù)不同語句的表達方式進行情感及對話的表達，教會學生采用不同的語氣進行朗讀，體會出文章中人物情感的變化過程，并對任務進行性格剖析，更加深入的理解文章。以小組朗讀的形式或者分角色朗讀的方式進行文章的朗讀后，由其他小組及教師進行小組整體的評分，選出朗讀最好的小組，給予表揚。小組合作的朗讀教學有利于提高學生們的合作能力及表達能力[3]。三、結語初中語文課堂教學過程中采用小組合作的形式進行學習屬于一種必然發(fā)展的趨勢，小組建設的學習方式采用小組成員合作、討論及互幫互助的形式進行學習不但能有效提高學生的學習積極性及興趣，還能提高學生的合作能力及團隊意識，提高整個班級的語文教育水平及上課質(zhì)量，以此達到提高學習效率的效果及目的。第十二章核磁共振和質(zhì)譜核磁共振(NMR)和質(zhì)譜MS)是近年來普遍使用的儀器分析技術,對有機化學工作者來說,也是最常用的結構測定工具特別是核磁共振,它具有操作簡便、分析快速、能準確測定有機分子的骨架結構等優(yōu)點。隨著高場儀器、多核譜儀、大容量快速計算機的出現(xiàn)和使用,將核磁共振儀器的使用提高到了一個新的水平。核磁共振是有機化學結構分析中應用最普遍的分析方法利用它可測定1H、13C、1N、31P、19F等的核磁共振譜圖。但由于學時有限,本章只介紹最常見的1H和3c的核磁譜圖。在質(zhì)譜分析中,只需要微量樣品就可測出被測物質(zhì)的相對分子量分子式和許多分子結構的信息。再配合其它儀器測試方法,如NMR、IR、UV等,就能準確測定出有機化合物的結構。尤其是讓質(zhì)譜和色譜聯(lián)用,質(zhì)譜和計算機聯(lián)用,更增加了質(zhì)譜的測試范圍和能力,使它成為結構分析領域中不可缺少的工具。12.1核磁共振的基本原理所謂核磁共振,是指具有核磁矩的原子核在外加磁場中,受電磁輻射而發(fā)生核磁距能級躍遷所形成的吸收光譜?！の覀冎?任何帶電體自旋會產(chǎn)生磁碭,磁場具有方向性,可用磁距(山)表示·原子核帶正電,它和其它帶電體一樣,也可以發(fā)生自旋而產(chǎn)生核磁距。但并不是所有的·原子核自旋都能產(chǎn)生核磁距,只有那些原子·序數(shù)或質(zhì)量數(shù)為奇數(shù)的原子核自旋才能產(chǎn)生·核磁距。如H、13C、15N、1o、1°F、20si、圖121質(zhì)子自旋產(chǎn)生磁距·31P等?！ひ驗榻M成有機化合物的主要元素是H和C,所以,在有機化學中,研究最多、應用最廣泛的是氫核(質(zhì)子)核磁共振譜,簡稱HNMR;所以,本章重點介紹HNMR的基本原理?！べ|(zhì)子帶正電,自旋會產(chǎn)生磁距。在沒有外磁場時,自旋磁距的取向是任意的[如圖122(a),但在外磁場H中,它的取向分為兩種種與外磁場平行,另一種與外磁場方向相反[圖122(b)]。(a)沒有外磁場(b)存在外磁場圖12-1質(zhì)子自旋產(chǎn)生磁距圖122自旋磁距的取向這兩種不同取向的自旋具有不同的能量,與外磁場相同的取向的自旋能量較低,相反取向的能量較高,兩種取向的能量差為△BhH式中h為普郎克常數(shù);y為磁旋比,對于特定的原子△E1△E2核,γ常數(shù),如質(zhì)子為26750;m=+H為外加磁場的強度?！び缮鲜胶蛨D123可以看出:HH兩種取向的能級差與圖123不同磁場強度時兩種自旋的能量差外加磁場強度有關,外加磁場越強,能級差越大?！ぴ谝欢ǖ拇艌鲋?如H2中),若再用電磁波輻照磁場中處于低能級的質(zhì)子,當電磁波輻射的能量正好等于兩個自旋的能級差時即:h=△E=hHv=2·處于低能態(tài)自旋的質(zhì)子就會吸收能量躍遷到高能態(tài),這種現(xiàn)象就叫核磁共振。h=△E=hyH2兀2兀H由上式可以看出,不同磁場強度下,發(fā)生共振所需的輻射頻率是不同的。如果固定磁場強度,根據(jù)上式就可求出共振所需的頻率如外加磁場強度為:1.4092T(特拉斯,1T=10000Gs),則輻射頻率v應為60MHz。同樣,若固定輻射頻率,也可求出外加磁場強度用來測定核磁共振的儀器叫核磁共振儀,目前,核磁共振儀主要有兩種操作方式,即:固定磁場掃頻,和固定頻率掃場。常見的核磁共振儀結構如下:射頻震蕩試樣管記錄儀NMRspuctrurns頻接收器computeroperatingconsole掃場線掃場線罟核磁共振僅原理示意圖將樣品置于強磁場中,通過輻射頻率發(fā)生器產(chǎn)生固定頻率的無線電磁波輻射,同時在磁場掃描線圈中通往直流電,使磁場強度由低場向高場掃描,當磁場強度增加到一定值,滿足于v=2n)H時,即輻射能等于兩種不同取向自旋的能級差,則會發(fā)生共振吸收。這種方式稱為掃場式如果固定外加磁場的強度,改變電磁波的輻射頻率,當頻率達到滿足v=(y/2)H時,也會產(chǎn)生共振吸收,這種方式稱為掃頻式。共振吸收的信號被接收線圈接收,放大并用計算機或記錄儀記錄就得到了核磁共振吸收圖譜。核磁共振儀根據(jù)磁場源不同分為:永久磁鐵、電磁鐵、超導磁等根據(jù)交變頻率的大小分為:60MHz,90MHz,100MHz,220MHz,250MHz,300MHz等,頻率越高,分辨率越高。122屏蔽效應和化學位移、屏蔽效應根據(jù)核磁共振的條件:加=△E=B·在一定輻射頻率下,純碎的質(zhì)子能級差是一個固定值,因此,似乎有機化合物中所有的質(zhì)子都應在同一磁場下產(chǎn)生共振吸收。如果真是這樣,那么在核磁共振吸收圖譜上就只有一個吸收峰,這樣對測定有機化合物的結構就毫無意義了?？蓪嶋H上,有機化合物中質(zhì)子的周圍都被電子包圍著,這些電子在外磁場作用下,會發(fā)生循環(huán)流動,從而產(chǎn)生一個小的誘導磁場該磁場與外磁場方向正好相反。這樣氫核實際感應到的外加磁場(H實)電子環(huán)流誘導磁場要比儀器產(chǎn)生的磁場強度(Ho)小些即:H實=H0H誘=HoHo=H(1-)核D·這種效應稱為屏蔽效應,σ為屏蔽常數(shù)。假設質(zhì)子外圍無電子,不產(chǎn)生屏蔽效應,質(zhì)子發(fā)生共振的磁場強度為H0,即:H掃=H實=H·實際上質(zhì)子外圍都有電子環(huán)繞,而且,電子云密度越高,所產(chǎn)生的誘導磁場就越大,這種屏蔽效應就越大,要使質(zhì)子產(chǎn)生共振吸收,就需要在較高的磁場下才會發(fā)生。即H掃=H+H誘可見,屏蔽效應與質(zhì)子周圍的電子云密度有關。在有機分子中,氫核所處的環(huán)境不同,其外圍的電子云密度也不同,產(chǎn)生的誘導磁場強度也不同,這樣,就可使不同的氫核,在不同的外加磁場H下進行共振吸收,在核磁譜圖上就會在不同位置上出現(xiàn)吸收峰。如CH&cH2ICHaITHS8.07.06.D5.04.03.D2.01.0D二、化學位移由于氫核在有機分子所處的環(huán)境不同,其外圍的電子云密度各不相同,產(chǎn)生的屏蔽效應也不相同,從而使不同的氫核在不同的外加磁場強度下產(chǎn)生共振吸收,在核磁譜圖上就會在不同位置上出現(xiàn)吸收峰。用來表示這種不同位