10月25日下午,中国科学院上海有机化学研究所“魅力有机化学”科普拓展课程第三课在南洋中学顺利开展。这次课程的内容是《化学中的手性》,由来自生命有机化学国家重点实验室汤文军课题组的科普志愿者陈远和杨贺讲授。
此次科普拓展课程分两个部分进行。前半节中,杨贺以“左手和右手非常相像却不能完全重叠”这一实例为切入点,向学生们阐释了化学中的手性现象,即实物与其镜像不能完全重叠的现象,让大家对手性的概念有了初步的了解。随后又通过列举几个常见的具有手性的实物,让同学们认识到手性物体广泛存在于我们的日常生活中。对于化学中的手性,杨和同学们一起动手,用球棍模型拼接了一对简单的对映体。通过分子模型,同学们更深刻地认识到了手性化学分子与其镜像不能完全重叠的性质。随着课程的深入,杨贺介绍了手性化合物所具有的性质。从发生在20世纪中期的“反应停”事件着手,讲述了手性分子的两个对映体往往具有不同的生物活性。同时以植物助长剂“多效唑”为例,向大家说明了使用具有助长活性的一个对映体和喷洒其消旋体比较,前者更能减少农药的使用量,继而降低瓜果蔬菜中的农药残留。在此,杨贺引入了“不对称合成”的概念,通过介绍2001年诺贝尔化学奖的介绍,让同学们认识到不对称催化反应的重要性。
除了不对称合成外,杨贺还介绍了另一种获得手性分子的方法,即通过色谱或重结晶的方法对消旋体进行拆分。课程的第二部分便利用简单易得的材料和试剂,让大家动手体验,了解关于色谱和重结晶的知识。首先,陈远给大家讲解了色谱分离的基本原理和实验的操作步骤。同学们纷纷动手,用粉笔模拟柱色谱,水彩笔作混合染料,水作为洗脱剂进行实验。随着实验的进行,最初的混合色在粉笔上逐渐分开为不同颜色的色带。同学们看到这一现象,在高兴之余,也感叹色谱分离的高效。
第二个实验是让大家认识与重结晶密切相关的“溶解度”的概念。陈远对这一概念进行了解释,同时给大家示范了实验的基本操作。随后,同学们开始了自己的实验。首先将氯化钠固体溶解在水中,配置成饱和溶液。接下来往体系中慢慢加入丙酮不良溶剂并搅拌。随着丙酮的不断加入,澄清的氯化钠溶液逐渐变浑浊继而出现大量白色沉淀。看到此现象,同学们深刻了解了物质在不同溶剂中的溶解度是不同的。在实验过程中,陈远和杨贺还与同学们积极讨论,并深入介绍了工业上用来分离纯化化学品的一些方法。
本次拓展课程在同学们所学习的混合物与纯净物,溶解度的相关知识的基础上进一步结合科学研究实际和工业应用展开,开阔了同学们的视野,同时也让大家更深入的了解化学在日常生活和社会发展中所发挥的作用。

科普课堂现场

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