該文介紹了在大學(xué)化學(xué)實驗課堂中引入微流控技術(shù)的具體做法。通過兩個具體的基于微流控芯片的實驗項目,探討了將新技術(shù)與傳統(tǒng)實驗內(nèi)容相結(jié)合的具體方式,目的是通過新技術(shù)的引入培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、學(xué)科交叉知識和綜合素質(zhì),逐步實現(xiàn)"新工科"人才培養(yǎng)目標(biāo)。 

【文章來源】：實驗技術(shù)與管理. 2020,37(12)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

基于微流控芯片測液體表面張力[13]

光的波長也不同，而吸光度又滿足朗伯-比爾定律，因此在大學(xué)化學(xué)實驗中，常采用分光光度法來測量配位化合物的組成及穩(wěn)定常數(shù)。具體原理是[14]，中心離子M和配體X在一定條件下可發(fā)生如公式（4）所示的配位反應(yīng)，生成有色配合物MXn。M+nXMXn（4）若M和X均為無色，則溶液的吸光度與MXn的濃度成正比�？膳渲埔幌盗泻琈和X的溶液，保持M和X的總物質(zhì)的量相等，而M和X的物質(zhì)量分?jǐn)?shù)連續(xù)變化，在一定波長下測定上述溶液的吸光度，則可得如圖3所示的吸光度曲線。圖3配合物的吸光度曲線由最大吸光度A1所對應(yīng)的X的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，根據(jù)公式（5）可求得配位數(shù)n，即測定配合物的組成。當(dāng)n=1時，由于配合物有一定程度的分解，溶液實際最大吸光度為A2，可根據(jù)公式（6）計算出配合物的解離度，再根據(jù)公式（7）計算出配合物的穩(wěn)定常數(shù)K穩(wěn)。其中c是中心離子在最大吸光度A1點的物質(zhì)的量的濃度，eqc為解離平衡時各物質(zhì)的量的濃度。n配體的物質(zhì)的量中心離子的物質(zhì)的量（5）121AAA（6）eqeqeq2(MX)1(M)(X)cKccc穩(wěn)（7）以磺基水楊酸和Fe3+配位為例，用HClO4控制pH<2.5，磺基水楊酸和Fe3+以1∶1配位，生成紫紅色螯合物�？稍O(shè)計如圖4所示的微流控芯片，其上有螺旋形微通道，該通道有3個入口和1個出口，3個入口分別用于按照表1注入HClO4溶液、NH4Fe(SO4)2溶液和磺基水楊酸溶液，通道出口在螺旋形通道中心處。NH4Fe(SO4)2溶液和磺?

2，可根據(jù)公式（6）計算出配合物的解離度，再根據(jù)公式（7）計算出配合物的穩(wěn)定常數(shù)K穩(wěn)。其中c是中心離子在最大吸光度A1點的物質(zhì)的量的濃度，eqc為解離平衡時各物質(zhì)的量的濃度。n配體的物質(zhì)的量中心離子的物質(zhì)的量（5）121AAA（6）eqeqeq2(MX)1(M)(X)cKccc穩(wěn)（7）以磺基水楊酸和Fe3+配位為例，用HClO4控制pH<2.5，磺基水楊酸和Fe3+以1∶1配位，生成紫紅色螯合物�？稍O(shè)計如圖4所示的微流控芯片，其上有螺旋形微通道，該通道有3個入口和1個出口，3個入口分別用于按照表1注入HClO4溶液、NH4Fe(SO4)2溶液和磺基水楊酸溶液，通道出口在螺旋形通道中心處。NH4Fe(SO4)2溶液和磺基水楊酸溶液預(yù)先用HClO4溶液稀釋至所需濃度。三種溶液在螺旋形通道中充分混合，然后將芯片放置在分光光度計中測其吸光度。圖4用于測定磺基水楊酸和Fe3+形成的配合物組成及穩(wěn)定常數(shù)的微流控芯片示意圖表1測定磺基水楊酸和Fe3+形成的配合物的組成及穩(wěn)定常數(shù)的溶液用量表單位：L溶液編號0.10mol·L–1HClO4溶液0.025mol·L–1NH4Fe(SO4)2溶液0.025mol·L–1磺基水楊酸溶液1100.00100.000.002100.0090.0010.003100.0080.0020.004100.0070.0030.005100.0060.0040.006100.0050.0050.007100.0040.0060.008100.0030.0070.009100.0020.0080.0010100.0010.0090.0011100.000.00100.00在微流控芯片上集成多個螺旋形微通道單元則可實現(xiàn)對多種濃度溶液吸光度的同

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]新工科背景下航空油料專業(yè)實驗教學(xué)體系研究[J]. 劉翔,陳勇剛,楊月新,賀元驊,馮鵬宇.  實驗科學(xué)與技術(shù). 2020(03)
[2]非化學(xué)專業(yè)大學(xué)化學(xué)實驗課程教學(xué)實踐[J]. 牛麗紅,崔愛莉,尉京志,楊錦,張四純.  實驗技術(shù)與管理. 2017(11)
[3]面向未來的中國新工科建設(shè)[J]. 林健.  清華大學(xué)教育研究. 2017(02)
[4]實施綜合改革 優(yōu)化創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系[J]. 歐陽宏偉.  中國高等教育. 2013(19)
[5]將微流控分析引入高校分析化學(xué)的實驗教學(xué)[J]. 蔡龍飛,徐春秀.  大學(xué)化學(xué). 2012(02)
[6]微流控技術(shù)與芯片實驗室[J]. 趙亮,黃巖誼.  大學(xué)化學(xué). 2011(03)
[7]表面張力測量方法綜述[J]. 郭瑞.  計量與測試技術(shù). 2009(04)

博士論文
[1]基于微通道內(nèi)表面張力控制和驅(qū)動的分析新方法研究[D]. 劉江疆.清華大學(xué) 2010



本文編號：3437954