一種用于化學反應的化學鍵斷裂重組演示裝置的制作方法

本發明涉及一種研究裝置，具體為一種用于化學反應的化學鍵斷裂重組演示裝置。

背景技術：

量子化學(quantum chemistry)是理論化學的一個分支學科，是應用量子力學的基本原理和方法研究化學問題的一門基礎科學。研究范圍包括穩定和不穩定分子的結構、性能及其結構與性能之間的關系;分子與分子之間的相互作用，分子與分子之間的相互碰撞和相互反應等問題。

在大學化學涉及量子化學化學鍵教學時，授課老師基本上都是采用理論教學的方式，學生往往對量子化學中的化學鍵的斷裂和重組反應是比較模糊的，理解起來比較費時費力，學習的興趣也比較底下，因此，不利于學生的學習。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是克服傳統陪量子化學教學中涉及的化學鍵反應，學生理解比較費時費力的缺陷，提供一種用于化學反應的化學鍵斷裂重組演示裝置，從而解決上述問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種用于化學反應的化學鍵斷裂重組演示裝置，包括玻璃缸和缸蓋，所述玻璃缸的內部裝有水溶液，所述水溶液的內部懸浮有若干個硫酸溶液物理模型和氫氧化鋇物理模型，所述玻璃缸的頂部卡合有缸蓋，所述缸蓋的內部設有電機，所述電機的一側設有第一蓄電池，所述電機的轉軸連接有攪拌扇葉，所述缸蓋的頂部焊接有集成電路板，所述集成電路板的頂部設有第一開關，所述第一開關的一側設有第二開關，所述第二開關的一側設有第三開關，所述第三開關的一側設有第四開關，所述第四開關的一側設有信號發射器，所述缸蓋的一側設有第五開關。

進一步的，所述硫酸溶液物理模型由一個硫酸根物理模型和兩個氫離子物理模型組成，所述氫氧化鋇物理模型由一個鋇離子物理模型和兩個氫氧根離子物理模型組成。

進一步的，所述硫酸根物理模型、氫離子物理模型、鋇離子物理模型和氫氧根離子物理模型均為密封的浮力球，所述硫酸根物理模型、氫離子物理模型、鋇離子物理模型和氫氧根離子物理模型的內部均設有第二蓄電池，所述第二蓄電池的頂端設有信號接收器，所述信號接收器的一側設有51單片機，所述氫離子物理模型和氫氧根離子物理模型球體的一側均設有電磁鐵，所述硫酸根物理模型和鋇離子物理模型球體的兩側均設有電磁鐵。

進一步的，所述水溶液的密度為1，所述硫酸根物理模型的密度為0.6，所述鋇離子物理模型的密度為0.6，所述氫離子物理模型的密度為0.1，所述氫氧根離子物理模型的密度為。

進一步的，所述第一開關與硫酸根物理模型內部的電磁鐵電性連接，所述第二開關與氫離子物理模型內部的電磁鐵電性連接，所述第三開關與鋇離子物理模型內部的電磁鐵電性連接，所述第四開關與氫氧根離子物理模型內部的電磁鐵電性連接，所述第二蓄電池與電磁鐵電性連接，所述第五開關與第一蓄電池電性連接，所述第一蓄電池與電機電性連接，所述第一開關、第二開關、第三開關和第四開關均與集成電路板電性連接，所述集成電路板與信號發射器電性連接，所述信號發射器與信號接收器電性連接，所述信號接收器與51單片機電性連接，所述51單片機與第二蓄電池電性連接。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：該種用于化學反應的化學鍵斷裂重組演示裝置，通過老師的操控，可以很直觀的對量子化學中涉及的化學鍵的斷裂和重組進行演示，操作簡單，使用方便，使教師的授課更為輕松，且也同時提高學生對量子化學的學習興趣。

附圖說明

附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1為本發明所述一種用于化學反應的化學鍵斷裂重組演示裝置的結構示意圖之一；

圖2為本發明所述一種用于化學反應的化學鍵斷裂重組演示裝置的結構示意圖之二；

圖3為本發明所述一種用于化學反應的化學鍵斷裂重組演示裝置的結構示意圖之三；

圖中：1、玻璃缸；2、硫酸溶液物理模型；3、第一蓄電池；4、第一開關；5、第二開關；6、第三開關；7、第四開關；8、缸蓋；9、信號發射器；10、集成電路板；11、電機；12、水溶液；13、攪拌扇葉；14、氫氧化鋇物理模型；15、硫酸根物理模型；16、氫離子物理模型；17、第二蓄電池；18、信號接收器；19、51單片機；20、氫氧根離子物理模型；21、鋇離子物理模型；22、第五開關；23、電磁鐵。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1-3，本發明提供一種技術方案：一種用于化學反應的化學鍵斷裂重組演示裝置，包括玻璃缸1和缸蓋8，玻璃缸1的內部裝有水溶液12，水溶液12的內部懸浮有若干個硫酸溶液物理模型2和氫氧化鋇物理模型14，玻璃缸1的頂部卡合有缸蓋8，缸蓋8的內部設有電機11，電機11的一側設有第一蓄電池3，電機11的轉軸連接有攪拌扇葉13，缸蓋8的頂部焊接有集成電路板10，集成電路板10的頂部設有第一開關4，第一開關4的一側設有第二開關5，第二開關5的一側設有第三開關6，第三開關6的一側設有第四開關7，第四開關7的一側設有信號發射器9，缸蓋8的一側設有第五開關22。

硫酸溶液物理模型2由一個硫酸根物理模型15和兩個氫離子物理模型16組成，氫氧化鋇物理模型14由一個鋇離子物理模型21和兩個氫氧根離子物理模型20組成。

硫酸根物理模型15、氫離子物理模型16、鋇離子物理模型21和氫氧根離子物理模型20均為密封的浮力球，硫酸根物理模型15、氫離子物理模型16、鋇離子物理模型21和氫氧根離子物理模型20的內部均設有第二蓄電池17，第二蓄電池17的頂端設有信號接收器18，信號接收器18的一側設有51單片機19，氫離子物理模型16和氫氧根離子物理模型20球體的一側均設有電磁鐵23，硫酸根物理模型15和鋇離子物理模型21球體的兩側均設有電磁鐵23。

水溶液12的密度為1，硫酸根物理模型15的密度為0.6，鋇離子物理模型21的密度為0.6，氫離子物理模型16的密度為0.1，氫氧根離子物理模型20的密度為0.1。

第一開關4與硫酸根物理模型15內部的電磁鐵23電性連接，第二開關5與氫離子物理模型16內部的電磁鐵23電性連接，第三開關6與鋇離子物理模型21內部的電磁鐵23電性連接，第四開關7與氫氧根離子物理模型20內部的電磁鐵23電性連接，第二蓄電池17與電磁鐵23電性連接，第五開關22與第一蓄電池3電性連接，第一蓄電池3與電機11電性連接，第一開關4、第二開關5、第三開關6和第四開關7均與集成電路板10電性連接，集成電路板10與信號發射器9電性連接，信號發射器9與信號接收器18電性連接，信號接收器18與51單片機19電性連接，51單片機19與第二蓄電池17電性連接。

具體時：在進行量子化學中化學鍵的斷裂和重組的教學過程中，教師首先將玻璃缸1的內部注入水溶液12，然后將硫酸溶液物理模型2和氫氧化鋇物理模型14放入玻璃缸1內部的水溶液12中，這時，由于硫酸溶液物理模型2和氫氧化鋇物理模型14的密度小于水溶液12的密度，因此硫酸溶液物理模型2和氫氧化鋇物理模型14會漂浮在水溶液12的內部，然后，假設硫酸溶液物理模型2與氫氧化鋇物理模型14進行反應，這時，教師通過操控第一開關4和第二開關5，利用信號發射器9發射信號，硫酸根物理模型15內部的信號接收器18接收控制信號，利用51單片機控制第二蓄電池17對硫酸根物理模型15內部的電磁鐵23斷電，氫離子物理模型16內部的信號接收器18也接收到控制信號，利用51單片機控制第二蓄電池17對氫離子物理模型16內部的電磁鐵23斷電，這時組成硫酸溶液物理模型2的硫酸根物理模型15和氫離子物理模型16便不會產生磁力進行吸附，而是游離在水溶液12的內部，然后教師通過操控第三開關6和第四開關7，利用信號發射器9發射信號，鋇離子物理模型21內部的信號接收器18接收控制信號，利用51單片機控制第二蓄電池17對鋇離子物理模型21內部的電磁鐵23斷電，氫氧根離子物理模型20內部的信號接收器18也接收到控制信號，利用51單片機控制第二蓄電池17對氫氧根離子物理模型20內部的電磁鐵23斷電，這時組成氫氧化鋇物理模型的鋇離子物理模型21和氫氧根離子物理模型20便不會產生磁力進行吸附，而是游離在水溶液12的內部，這便是化學反應中的化學鍵斷裂的演示，老師便可以結合教材對化學鍵斷裂進行詳細的敘述，然后，打開第五開關22，利用電機11驅動攪拌扇葉13進行旋轉，這便是對化學反應中的攪拌時，溶液中游離的離子進行具象的演示，然后教師按下第一開關4和第三開關6，利用信號發射器9發射信號，硫酸根物理模型15內部的信號接收器18接收控制信號，利用51單片機控制第二蓄電池17對硫酸根物理模型15內部的電磁鐵23通電，利用信號發射器9發射信號，鋇離子物理模型21內部的信號接收器18接收控制信號，利用51單片機控制第二蓄電池17對鋇離子物理模型21內部的電磁鐵23通電，這時，帶有磁性的鋇離子物理模型21便會與帶有磁性的硫酸根物理模型15產生吸附，然后，教師按下第二開關5和第四開關7，氫離子物理模型16內部的信號接收器18也接收到控制信號，利用51單片機控制第二蓄電池17對氫離子物理模型16內部的電磁鐵23通電，氫氧根離子物理模型20內部的信號接收器18也接收到控制信號，利用51單片機控制第二蓄電池17對氫氧根離子物理模型20內部的電磁鐵23通電，這時，帶有磁性的氫離子物理模型16便會與帶有磁性的氫氧根離子物理模型20產生吸附，這時關閉第五開關22，電機11停止驅動攪拌扇葉13旋轉，由于鋇離子物理模型21與硫酸根物理模型15吸附所形成的反應產物硫酸鋇物理模型的密度大于水溶液12的密度，因此硫酸鋇物理模型會沉淀在玻璃缸1的底部，由于氫離子物理模型16與氫氧根離子物理模型20吸附所形成的反應產物水物理模型的密度小于水溶液12的密度，因此水物理模型會漂浮在在玻璃缸1的內部，這樣便很直觀的將化學反應中的化學鍵的斷裂和重組的進行直觀的演示，方便學生的理解，切實提高學生的研究興趣。

本發明的有益效果是：該種用于化學反應的化學鍵斷裂重組演示裝置，通過老師的操控，可以很直觀的對量子化學中涉及的化學鍵的斷裂和重組進行演示，操作簡單，使用方便，使教師的授課更為輕松，且也同時提高學生對量子化學的學習興趣。

最后應說明的是：以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。