一种用于化学反应的化学键断裂重组演示装置的制作方法

本发明涉及一种研究装置，具体为一种用于化学反应的化学键断裂重组演示装置。

背景技术：

量子化学(quantum chemistry)是理论化学的一个分支学科，是应用量子力学的基本原理和方法研究化学问题的一门基础科学。研究范围包括稳定和不稳定分子的结构、性能及其结构与性能之间的关系;分子与分子之间的相互作用，分子与分子之间的相互碰撞和相互反应等问题。

在大学化学涉及量子化学化学键教学时，授课老师基本上都是采用理论教学的方式，学生往往对量子化学中的化学键的断裂和重组反应是比较模糊的，理解起来比较费时费力，学习的兴趣也比较底下，因此，不利于学生的学习。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服传统陪量子化学教学中涉及的化学键反应，学生理解比较费时费力的缺陷，提供一种用于化学反应的化学键断裂重组演示装置，从而解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于化学反应的化学键断裂重组演示装置，包括玻璃缸和缸盖，所述玻璃缸的内部装有水溶液，所述水溶液的内部悬浮有若干个硫酸溶液物理模型和氢氧化钡物理模型，所述玻璃缸的顶部卡合有缸盖，所述缸盖的内部设有电机，所述电机的一侧设有第一蓄电池，所述电机的转轴连接有搅拌扇叶，所述缸盖的顶部焊接有集成电路板，所述集成电路板的顶部设有第一开关，所述第一开关的一侧设有第二开关，所述第二开关的一侧设有第三开关，所述第三开关的一侧设有第四开关，所述第四开关的一侧设有信号发射器，所述缸盖的一侧设有第五开关。

进一步的，所述硫酸溶液物理模型由一个硫酸根物理模型和两个氢离子物理模型组成，所述氢氧化钡物理模型由一个钡离子物理模型和两个氢氧根离子物理模型组成。

进一步的，所述硫酸根物理模型、氢离子物理模型、钡离子物理模型和氢氧根离子物理模型均为密封的浮力球，所述硫酸根物理模型、氢离子物理模型、钡离子物理模型和氢氧根离子物理模型的内部均设有第二蓄电池，所述第二蓄电池的顶端设有信号接收器，所述信号接收器的一侧设有51单片机，所述氢离子物理模型和氢氧根离子物理模型球体的一侧均设有电磁铁，所述硫酸根物理模型和钡离子物理模型球体的两侧均设有电磁铁。

进一步的，所述水溶液的密度为1，所述硫酸根物理模型的密度为0.6，所述钡离子物理模型的密度为0.6，所述氢离子物理模型的密度为0.1，所述氢氧根离子物理模型的密度为。

进一步的，所述第一开关与硫酸根物理模型内部的电磁铁电性连接，所述第二开关与氢离子物理模型内部的电磁铁电性连接，所述第三开关与钡离子物理模型内部的电磁铁电性连接，所述第四开关与氢氧根离子物理模型内部的电磁铁电性连接，所述第二蓄电池与电磁铁电性连接，所述第五开关与第一蓄电池电性连接，所述第一蓄电池与电机电性连接，所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关均与集成电路板电性连接，所述集成电路板与信号发射器电性连接，所述信号发射器与信号接收器电性连接，所述信号接收器与51单片机电性连接，所述51单片机与第二蓄电池电性连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种用于化学反应的化学键断裂重组演示装置，通过老师的操控，可以很直观的对量子化学中涉及的化学键的断裂和重组进行演示，操作简单，使用方便，使教师的授课更为轻松，且也同时提高学生对量子化学的学习兴趣。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明所述一种用于化学反应的化学键断裂重组演示装置的结构示意图之一；

图2为本发明所述一种用于化学反应的化学键断裂重组演示装置的结构示意图之二；

图3为本发明所述一种用于化学反应的化学键断裂重组演示装置的结构示意图之三；

图中：1、玻璃缸；2、硫酸溶液物理模型；3、第一蓄电池；4、第一开关；5、第二开关；6、第三开关；7、第四开关；8、缸盖；9、信号发射器；10、集成电路板；11、电机；12、水溶液；13、搅拌扇叶；14、氢氧化钡物理模型；15、硫酸根物理模型；16、氢离子物理模型；17、第二蓄电池；18、信号接收器；19、51单片机；20、氢氧根离子物理模型；21、钡离子物理模型；22、第五开关；23、电磁铁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种用于化学反应的化学键断裂重组演示装置，包括玻璃缸1和缸盖8，玻璃缸1的内部装有水溶液12，水溶液12的内部悬浮有若干个硫酸溶液物理模型2和氢氧化钡物理模型14，玻璃缸1的顶部卡合有缸盖8，缸盖8的内部设有电机11，电机11的一侧设有第一蓄电池3，电机11的转轴连接有搅拌扇叶13，缸盖8的顶部焊接有集成电路板10，集成电路板10的顶部设有第一开关4，第一开关4的一侧设有第二开关5，第二开关5的一侧设有第三开关6，第三开关6的一侧设有第四开关7，第四开关7的一侧设有信号发射器9，缸盖8的一侧设有第五开关22。

硫酸溶液物理模型2由一个硫酸根物理模型15和两个氢离子物理模型16组成，氢氧化钡物理模型14由一个钡离子物理模型21和两个氢氧根离子物理模型20组成。

硫酸根物理模型15、氢离子物理模型16、钡离子物理模型21和氢氧根离子物理模型20均为密封的浮力球，硫酸根物理模型15、氢离子物理模型16、钡离子物理模型21和氢氧根离子物理模型20的内部均设有第二蓄电池17，第二蓄电池17的顶端设有信号接收器18，信号接收器18的一侧设有51单片机19，氢离子物理模型16和氢氧根离子物理模型20球体的一侧均设有电磁铁23，硫酸根物理模型15和钡离子物理模型21球体的两侧均设有电磁铁23。

水溶液12的密度为1，硫酸根物理模型15的密度为0.6，钡离子物理模型21的密度为0.6，氢离子物理模型16的密度为0.1，氢氧根离子物理模型20的密度为0.1。

第一开关4与硫酸根物理模型15内部的电磁铁23电性连接，第二开关5与氢离子物理模型16内部的电磁铁23电性连接，第三开关6与钡离子物理模型21内部的电磁铁23电性连接，第四开关7与氢氧根离子物理模型20内部的电磁铁23电性连接，第二蓄电池17与电磁铁23电性连接，第五开关22与第一蓄电池3电性连接，第一蓄电池3与电机11电性连接，第一开关4、第二开关5、第三开关6和第四开关7均与集成电路板10电性连接，集成电路板10与信号发射器9电性连接，信号发射器9与信号接收器18电性连接，信号接收器18与51单片机19电性连接，51单片机19与第二蓄电池17电性连接。

具体时：在进行量子化学中化学键的断裂和重组的教学过程中，教师首先将玻璃缸1的内部注入水溶液12，然后将硫酸溶液物理模型2和氢氧化钡物理模型14放入玻璃缸1内部的水溶液12中，这时，由于硫酸溶液物理模型2和氢氧化钡物理模型14的密度小于水溶液12的密度，因此硫酸溶液物理模型2和氢氧化钡物理模型14会漂浮在水溶液12的内部，然后，假设硫酸溶液物理模型2与氢氧化钡物理模型14进行反应，这时，教师通过操控第一开关4和第二开关5，利用信号发射器9发射信号，硫酸根物理模型15内部的信号接收器18接收控制信号，利用51单片机控制第二蓄电池17对硫酸根物理模型15内部的电磁铁23断电，氢离子物理模型16内部的信号接收器18也接收到控制信号，利用51单片机控制第二蓄电池17对氢离子物理模型16内部的电磁铁23断电，这时组成硫酸溶液物理模型2的硫酸根物理模型15和氢离子物理模型16便不会产生磁力进行吸附，而是游离在水溶液12的内部，然后教师通过操控第三开关6和第四开关7，利用信号发射器9发射信号，钡离子物理模型21内部的信号接收器18接收控制信号，利用51单片机控制第二蓄电池17对钡离子物理模型21内部的电磁铁23断电，氢氧根离子物理模型20内部的信号接收器18也接收到控制信号，利用51单片机控制第二蓄电池17对氢氧根离子物理模型20内部的电磁铁23断电，这时组成氢氧化钡物理模型的钡离子物理模型21和氢氧根离子物理模型20便不会产生磁力进行吸附，而是游离在水溶液12的内部，这便是化学反应中的化学键断裂的演示，老师便可以结合教材对化学键断裂进行详细的叙述，然后，打开第五开关22，利用电机11驱动搅拌扇叶13进行旋转，这便是对化学反应中的搅拌时，溶液中游离的离子进行具象的演示，然后教师按下第一开关4和第三开关6，利用信号发射器9发射信号，硫酸根物理模型15内部的信号接收器18接收控制信号，利用51单片机控制第二蓄电池17对硫酸根物理模型15内部的电磁铁23通电，利用信号发射器9发射信号，钡离子物理模型21内部的信号接收器18接收控制信号，利用51单片机控制第二蓄电池17对钡离子物理模型21内部的电磁铁23通电，这时，带有磁性的钡离子物理模型21便会与带有磁性的硫酸根物理模型15产生吸附，然后，教师按下第二开关5和第四开关7，氢离子物理模型16内部的信号接收器18也接收到控制信号，利用51单片机控制第二蓄电池17对氢离子物理模型16内部的电磁铁23通电，氢氧根离子物理模型20内部的信号接收器18也接收到控制信号，利用51单片机控制第二蓄电池17对氢氧根离子物理模型20内部的电磁铁23通电，这时，带有磁性的氢离子物理模型16便会与带有磁性的氢氧根离子物理模型20产生吸附，这时关闭第五开关22，电机11停止驱动搅拌扇叶13旋转，由于钡离子物理模型21与硫酸根物理模型15吸附所形成的反应产物硫酸钡物理模型的密度大于水溶液12的密度，因此硫酸钡物理模型会沉淀在玻璃缸1的底部，由于氢离子物理模型16与氢氧根离子物理模型20吸附所形成的反应产物水物理模型的密度小于水溶液12的密度，因此水物理模型会漂浮在在玻璃缸1的内部，这样便很直观的将化学反应中的化学键的断裂和重组的进行直观的演示，方便学生的理解，切实提高学生的研究兴趣。

本发明的有益效果是：该种用于化学反应的化学键断裂重组演示装置，通过老师的操控，可以很直观的对量子化学中涉及的化学键的断裂和重组进行演示，操作简单，使用方便，使教师的授课更为轻松，且也同时提高学生对量子化学的学习兴趣。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。