量子力学在化学中的应用精选(九篇)

第1篇：量子力学在化学中的应用范文

大气污染是人类无法逃避、日趋严重的环境问题，威胁着亿万民众的健康和生活环境。从分子水平上理解大气二次污染物形成机理是预防、控制和治理大气污染的重要基础。在这方面，基于电子结构计算和动力学模拟的理论研究有其独特的优势。由于机理过程涉及光诱导的超快反应，如何开展多尺度计算模拟，目前还面临诸多挑战。在拟开展的工作中，我们将发展和应用高精度的量子化学计算方法、非绝热的速率和动力学理论；建立适合大气复杂环境的量子力学和分子力学组合的计算模型；研究系列挥发性有机物形成光化学烟雾的分子机理，发现并解决光化学烟雾形成过程中的一些重要的关键基础科学问题，为预防、控制和治理大气光化学污染提供理论依据和有意义的指导。

空气污染已经成为全世界居民生活中一个无法逃避的问题，威胁着亿万民众的健康和生活环境。改革开放30多年来，中国经济的持续高速增长和日益加快的城市化进程，也让空气污染问题变得越来越严重。

空气污染是大气中污染物浓度达到一定有害程度，破坏生态系统和人类正常生活条件，对人和物造成危害的现象。空气污染物的种类繁多，按照产生方式的不同主要分为一次和二次污染物。一次污染物指直接从污染源排放的污染物质，比如煤炭燃烧和工业生产产生的粉尘、灰尘、二氧化硫等，以及机动车排放的氮氧化物、碳氢化合物等。二次污染物指排放到对流层中的一次污染物在大气中发生化学反应或者光化学反应形成的新的、毒性更强的污染物，光化学烟雾就是其中的一种。

光化学烟雾是指对流层中的碳氢化合物、氮氧化物、挥发性有机污染物等，在阳光的作用下发生光化学反应，生成臭氧、过氧乙酰硝酸酯、醛、酮、自由基、有机和无机酸等二次污染物产生的混合污染。光化学烟雾的最早认识来源于著名的“洛杉矶烟雾事件 ”。上世纪40年代，洛杉矶出现大量淡蓝色烟雾，持续多天，诱发了一系列疾病，比如眼睛红肿、流泪等，并造成大量人员死亡。此后，在北美、日本、澳大利亚和欧洲部分地区也先后出现类似光化学烟雾。我国于1972年在兰州西固石油化工区首次发现光化学烟雾。近30年来，随着我国城市交通需求和汽车保留量急剧增多，机动车尾气污染迅速加重，在一些城市出现光化学污染的现象日趋增多，严重威胁了当地居民的健康和生活。另一个方面，光化学烟雾最后生成大量臭氧，会增加大气的氧化性，导致大气中的碳氢化合物、氮氧化物、挥发性有机污染物被氧化并逐渐凝结成颗粒物，从而加大了大气中悬浮微粒颗粒物的浓度，这是造成大气雾霾的源头之一。因为光化学烟雾的危害比一次污染物更加严重，所以如何预防、控制和治理光化学烟雾已经成为一个全球性的严峻的环境问题，特别是对于发展中国家的中国来说。毫无疑问，在提出高效、可行的大气治理措施前，我们必须首先从源头掌握光化学烟雾的形成机制，尤其是二次气态污染物的形成机制，对症下药。

我国的大气污染问题已经十分严峻，有效地改善空气质量需从源头出发，了解空气中存在哪些污染物以及它们之间是如何相互作用产生各种二次污染物及二次气溶胶的。在提出科学可行的控制和治理光化学烟雾污染技术和措施前，必须从分子水平上理解光化学烟雾形成的分子机理。正如芬兰赫尔辛基大学 Kulmala 教授在《自然》杂志中写到的，“改善中国城市和家庭中的空气质量需要对空气污染物之间发生的化学反应有更深刻的理解，需要知道有哪些污染物存在以及它们之间如何相互作用产生二次污染。”

光化学烟雾形成的分子机理研究是一项难度大且十分复杂的课题。尽管随着激光、分子束和时间分辨的超快光谱等现代实验技术的飞速发展，实验学家已能从基元反应的层面上讨论自由基和光化学反应的微观机制，但是，由于实验的种种困难和限制，一些重要的微观反应信息比如过渡态和中间体的电子和几何结构很难通过实验测量，同时实验测量大气条件下的光化学反应以及随压力变化的化学反应速率常数也面临挑战。因此，仅仅依靠外场检测和烟雾腔实验等，很难在分子水平上理解污染物的形成机制以及反应的动力学过程，必须依靠高精度的量子化学和化学反应动力学计算。在这方面，量子化学计算体现出了“价值”。它能够计算过渡态的性质，评判反应通道的可行性，也可直观形象地描述反应过程中涉及的短寿命中间体的详细信息等。

第2篇：量子力学在化学中的应用范文

（1武汉理工大学管理学院 湖北 武汉 430070 2 重庆信息技术职业学院 重庆 万州 404100）

摘 要：孔子学院作为儒家文化的载体，它是文化产业的一个分支，孔子学院的国际化势必对文化产业的经济和社会产生影响。文章从孔子学院的经济效应和社会效应两方面衡量孔子学院国际化效应。孔子学院的经济效应从出口效应和就业效应两方面衡量，用孔子学院的投入效应和服务效应分析孔子学院的社会效应，进一步构建孔子学院国际化效应的评价指标体系。文章运用主成分分析方法，评价2007－2010年孔子学院的国际化效应，得出孔子学院国际化发展迅速，国际化效应显著提升的结论。

关键词 ：孔子学院国际化；经济效应；社会效应；主成分分析

中图分类号：G812.4 文献标识码：A doi：10．3969／j．issn．1665－2272．2015．11．037

*基金项目：河南省哲学社会科学规划项目阶段性成果（项目编号：2014CJJ056）

作者简介：徐九庆（1969－），男，武汉理工大学管理学博士研究生，重庆信息技术职业学院校长。

收稿日期：2015－04－16

0 引言

国家“十二五”规划将文化产业上升为支柱产业，中共十八大明确提出“推动文化事业全面繁荣、文化产业快速发展”，以此为契机，国内外学者如火如荼的对文化产业的国际化展开研究，主要包括文化产业国际化路径、国际化模式以及国际化进程中发现的问题等方面。Samuel Phillips Huntington （1996）认为儒家文明能够代表东方文明，并指出以儒家文明为代表的非西方文明正在抵制西方文明，抗衡西方文化的侵蚀。Bator（1981）认为，文化产品进口可丰富本国艺术存量，同时文化产品的出口可提升国外关于本国文化产品的艺术欣赏水平，因此，各国应该加强文化产品的自有流通。Mukherjee（2004）运用实证分析方法对印度文化产业对外开放进行研究，发现对外开放使印度文化产业不断发展壮大的同时保持了文化的多样性。关于文化产业国际化路径方面的研究有：花建（2002）从文化投资的角度展开文化产业发展的研究，提出要积极制定文化投资战略与国际接轨的建议。欧阳有旺、郭炳南（2006）提出中国文化产业对外开放“引进来”、渐进开放和“走出去”的三种战略设想。史瑞丽（2007）对中国文化产业“走出去”的战略体系从建立政策体系、实施营销战略、实施产品战略、人才战略、利用商务平台五个层面进行论述。蔡尚伟，王理（2009）认为中国文化产业的国际化应统筹国内市场和国际市场，将文化产业发展的短期目标与中长期目标相结合。齐勇峰，蒋多（2010）通过对我国文化“走出去”的内涵与现状进行解读，提出“走出去”战略的本质是文化的走出去与引进来应紧密结合起来，形成双向、均衡交流的局面。文化产业国际化模式的研究以以下学者的研究为代表：杜开林（2011）以国际的视野立足本国文化产业，分析出我国文化产业发展的瓶颈，提出中国特色社会主义制度下的文化产业发展的“挖掘创意优势战略”、推进产业“走出去”战略、复合型资源整合、文化企业发展战略以及推进文化“城市群”中心辐射战略等五大发展战略和进一步加深出版发行企业体制改革、规范艺术品交易市场管理等四大发展建议。曹令军（2012）指出文化产业国际化需要遵循“引进来、走出去”的战略方式，引进英美等发达国家先进的文化产业管理经验，引进大批文化产业的高级人才以及资金投入等作为引进来的相关内容；对外直接出口图书、报刊等文化商品，进行国际合作实现优势互补，进行境外直接投资以及委托国际等方式作为走出去的基本路径。曹文（2012）分析当前国内外文化产业发展形势后提出在传承好中华文化的基础上推动中华文化走向世界、在先进文化基础上实现文化产业国际化、在市场经济基础上实现文化产业国际化、在经济全球化基础上实现文化产业国际化等四大文化产业国际化战略方式。安畅（2012）在基于孔子学院的基础上对太极拳国际化传播进行研究，提出传播内容需要进一步深化防止出现传播表面化，经典的儒家文化，孔子的仁爱和人类共同宣扬的价值观相通，在国际化传播时不仅要大力宣传我国的传统思想而且要推广在这些思想基础上提炼出来的中医、美学、艺术学等文化符号；编写适合海外传播且具有梯度细分的教材，以海外受众更能接受的传播语言与方式进行儒家文化的传播。文化产业国际化问题研究有：赵有广，盛蓓蓓（2008）立足中国特殊国情结合我国文化产业的实际发展状况，在指出我国文化产业国际化进程中出现诸如文化贸易处于逆差状态，技术力量薄弱等劣势的同时也提出发展服务贸易等国际化战略方式。孙琳（2010）在研究了我国与发达国家的文化产业发展模式后，指出我国文化产业国际化存在文化产业法律和政策尚不完善、科技的应用与研发尚未成熟等问题，从体制创新、政策扶持、资本运营和国际合作交流等四方面，提出了适合我国现阶段文化产业的国际化发展模式。

孔子学院是一个由国家汉办和国外大学、教育机构合作创建，以推广汉语为依托对外传播我国优秀文化（以儒家文化为代表）的非营利性教育机构。第一家孔子学院在2004年创办于韩国首尔，截止到2012年的统计数据表明，孔子学院已在106个国家设立了322个孔子学院。孔子学院为汉语教育事业开拓了国际市场，催生了一批与汉语学习有关的衍生品，这也证实了孔子学院总部负责人许琳关于“汉语国际推广是文化产品，而不仅仅是纯教育”的观点，由此可见，孔子学院作为儒家文化的载体，文化产业的分支，孔子学院国际化不仅带来汉语热而且为文化产业的发展、提升国家软实力等方面做出了贡献，因此，有必要展开其国际化效应的评价。

1 孔子学院国际化效应评价

孔子学院作为儒家文化的典型代表，儒家文化的载体，孔子学院的国际化是为了使儒家文化走向世界。文章将孔子学院的国际化效应分解为经济效应、社会效应两方面进行评价。对孔子学院国际化的经济效应评价、社会效应评价的评价是指在理论基础的指导下，全面、系统、客观地评价孔子学院国际化对国家经济、社会方面的影响。由于孔子学院是一家非营利性教育机构，不能通过衡量其它产业效应的常规指标如：收入、成本费用率、净利润率等对其经济效应与社会效应衡量。

1．1 孔子学院国际化的经济效应

孔子学院国际化的经济效应评价是从货币和实物角度分析孔子学院国际化作为儒家文化的一部分为国家文化产业带来的经济变化。衡量孔子学院国际化的经济效应可从孔子学院国际化带来的就业效应、出口效应等4方面来衡量。

孔子学院作为一个由中国国家对外汉语教学领导小组办公室在世界各地设立的推广汉语和传播中国文化与国学的教育和文化交流的机构，是一个非营利组织，不产生收入，相应的不产生收入效应。孔子学院每年招聘并外派老师和志愿者到国外授课以及接收外国学生的注册学习，因此孔子学院的经济效应从就业效应以及出口效应两方面进行衡量。其中，就业效应依靠全球孔子学院教职工人数和全球孔子学院员工在职人数占整个文化产业员工在职人数的比例，又由于整个文化产业员工在职人数难以统计，因此，在进行案例研究时将全球孔子学院员工在职人数占整个文化产业员工在职人数的比例指标予以舍弃；出口效应依据全球孔子学院全年注册学员人数进行衡量。

1．2 孔子学院国际化的社会效应

孔子学院国际化不仅可以提高文化产业对经济的贡献比例而且提升了国民素质，文章从社会进步方面着手对孔子学院国际化社会效应的评价。社会进步的表征是精神文明建设，精神文明包括两个方面：一是文化层面指的教育、科学、文学艺术、新闻出版、广播电视、卫生体育及图书馆、博物馆等各项文化事业；二是思想层面指的世界观、理想、信念、道德、思想、观念、态度等。

政府及广大居民对一个组织的投入力度一定程度的决定了组织的发展速度和社会效益作用的发挥，因此在衡量孔子学院的社会效应时对孔子学院投入效应进行衡量十分有必要。政府和居民对孔子学院的投入用其在孔子学院的支出进行衡量，支出主要包括孔子学院的运营、孔子学院教育设施的购置、教育经费等支出等。孔子学院投入效应的衡量可用以下五个指标：全球孔子学院新增数量、全球孔子学院的全年财政投入、全球孔子学院的教学设施价值、全球孔子学院举办国际会议支出、全球孔子学院的全年开办孔子课堂数量。

评价产业的孔子学院社会效应发挥的大小不仅体现在政府和居民在孔子学院方面的资金投入更多的体现在孔子学院发挥的社会服务作用的大小。孔子学院作为儒家文化的载体，承担着传承儒学精神、传播儒家文化的社会责任，因此在依靠孔子学院的投入效应衡量孔子学院国际化社会效应的基础上，增加孔子学院的服务效应，从社会服务角度衡量孔子学院国际化的社会效应。

孔子学院的服务效可利用孔子学院的全球总数量、全球孔子学院编写、翻译、出版教材读物等相关教学材料种类数量、全球孔子学院儒家文化为主线的年演出场次、全球孔子学院教材和读物赠送价值、全球孔子学院每年参加汉语桥全球孔子学院国际学生夏令营冬令营的外国学生人数、全球孔子学院每年举办会展次数等六个指标进行衡量。

1．3 孔子学院的国际化效应

将孔子学院国际化的经济效应和社会效应综合得出孔子学院的国际化效应评价，结合文章已做出对孔子学院经济效应和社会效应的探讨，建立孔子学院国际化效应的综合评价指标体系，得到综合评价指标体系见表1。

2 构建孔子学院国际化效应评价模型

2．1 孔子学院国际化效应评价方法

在对孔子学院的国际化效应进行研究的过程中笔者发现，需要考虑多个变量，且变量之间存在一定的相关性，即变量包含的信息之间有重叠部分，可选择主成分分析方法进行评价。主成分分析法是把p个具有相关关系的变量进行线性转换，转换为小于p个互不相关的变量，且这些变量包含的信息却并不会减少的一种降维方法。新生成的每一个变量都是以前p个变量的线性组合，按照方差递减的序列生成，其中最先生成的也即方差最大的称作第一主成分，相应的方差次之的为第二主成分，以此类推，直至新生成的变量包含的信息达到原有信息的85％为止。

2．2 主成分分析方法评价孔子学院的国际化效应

文章通过统计孔子学院国际化带动的相关产业近5年的各项指标值，运用主成分分析方法找出影响孔子学院国际化的综合得分的公共因子，构建计算孔子学院国际化的综合得分值模型，最后用对儒家文化国际化的综合得分值进行同比分析研究孔子学院的国际化效应。

文章利用国家汉办孔子学院2007－2010年的年报对数据展开收集，其中年报中以美元为单位计量的按当年12月31日人民币兑换美元的汇率转换为人民币计量，收集全球孔子学院2007－2010年的相关数据见表2。

分析全球孔子学院在2007－2010年的相关数据有，衡量孔子学院国际化效应的14个指标中除了教材和读物赠送价值没有每年递增之外其余13个指标均是每年递增的状态，从分析基于产业发展视角的孔子学院国际化效应评价的初始数据中得，国家对孔子学院的投入逐年增多，对孔子学院的国际化越来越重视，孔子学院国际化效应作用的发挥也在相应的增大，提升了国家软实力。

运用SPSS软件对收集的孔子学院的2007－2010年的数据进行主成分分析，根据特征值大于1以及累积贡献率达85％两个原则，利用SPSS软件计算得出的总方差解释表（见表3），选取主成分因子。

分析由SPSS软件计算出的总方差解释表知：第一主成分的特征值为10．901，贡献率为77．864％，累积贡献率为77．864％＜85％，继续纳入新的因子；第二主成分的特征值为1．892，贡献率为13．516％，累积贡献率为91．380％＞85％，不再纳入新的因子。前两个因子的特征值均大于1且累积贡献率大于85％，无须纳入新的因子，可用这两个因子代替之前的14个指标来衡量孔子学院的国际化效应。

确定主成分因子的个数后，对表4每个初始因子的载荷进行分析：第一，主成分的因子主要对教职工人数、全年学员人数、出国志愿者人数、教学设施价值、国际会议支出、全年开办孔子课堂数量、孔子学院的全球数量、儒家文化为主线的年演出场次等八个指标进行描述，囊括了孔子学院国际化的经济效应和社会效应信息；第二，主成分的因子主要涵盖了全年新增孔子学院数量、全年财政投入、编写、翻译、出版教材读物等相关教学材料种类数量、每年举办会展次数等四个指标的信息，主要描述了孔子学院国际化效应中的社会效应方面的信息。文章分析第一主成分因子及第二主成分因子涵盖的信息载荷得第一主成分因子和第二主成分因子涵盖了孔子学院国际化的经济效应的就业效应和出口效应以及社会效应的投入效应和服务效应四方面的信息。

根据初始因子载荷表进一步将初始因子载荷矩阵的系数除以相应特征值的平方根得出主成分的相应系数，得出主成分因子的计算公式，主成分因子系数见表5。

根据主成分因子及相应主成分的贡献率进行加权得，并购公司的综合得分值计算公式为：

F1＝0．301X1＋0．303X2＋0．302X3－0．248X4＋0．133X5＋0．296X6＋0．297X7＋0．298X8＋0．300X9＋0．279X10＋0．290X11＋0．027X12＋0．241X13＋0．269X14

F2＝0．049X1－0．006X2＋0．038X3－0．409X4＋0．401X5－0．134X6＋0．049X7－0．097X8＋0．071X9－0．242X10－0．153X11＋0．712X12＋0．014X13－0．211X14

根据主成分因子及相应主成分的贡献率进行加权得，并购公司的综合得分值计算公式为：

F＝0．852F1＋0．148F2

利用EXCEL和SPSS软件计算孔子学院国际化效应在2007－2010年四年的综合得分，得2007－2010年孔子学院国际化效应综合得分值及其环比增加值见表6。

对表6展开分析：一方面，从2007年孔子学院国际化效应的综合得分值为－3．3164上升至2010年的3．0796增长了192．86％，2007-2010年期间孔子学院的国际化效应越来越明显；另一方面，2008年、2009年、2010年三年的同比增加百分比均超过50％，且2009年对2008年的同比增加百分比大于2008年对2007年的同比增加百分比，但小于2010年对2009年的同比增加百分比，说明孔子学院国际化效应发挥作用越来越大的同时，发展速度也在上升且呈现逐年递增的态势。

3 孔子学院国际化的发展对策

尽管孔子学院自2004年开办以来，发展迅速、势头良好，但仍存在一些问题：孔子学院由国家汉办主办且学院开办及运营经费相当大一部分来自国家拨款，导致孔子学院政治色彩偏重，外国友人在接受的过程中带有抵触情绪；目前孔子学院的宣传手段单一化主要依靠传统媒体诸如电视、杂志等途径宣传，较少应用新媒体进行宣传；孔子学院的一部分教职工对中文文化的研究不透彻，造成给外国学生授课时，教师不能把中华文化的精髓传授给学生，师资队伍的素质有待进一步提高。笔者针对孔子学院国际化中的问题提出相应的发展对策:

3．1 引进市场竞争机制，多方式推广孔子学院国际化

孔子学院既可以看作是中华民族文化的集中代表和典型象征，同时又是儒家文化跨文化传播的主体和载体，孔子学院国际化对儒家文化国际化传播作用重大。孔子学院的经费来源是政府直接拨款，海外大众往往将其看作是政府行为、带有一定的政治色彩，可能产生抵触情绪，国家需降低在孔子学院的创办与运作中的参与度，让更多的民间资本参与到孔子学院的国际化进程中。

一方面，在孔子学院的创办与运作中将政府行政主导模式转变为政府推动为辅、市场运作为主的模式时，可借鉴国外成熟的语言推广机构的成功经验，利用公众力量和市场机制，引入市场竞争机制，积极探索孔子学院推广新模式，突破传统，支持、引导和培育一批有实力的企业和机构进行孔子学院的国际化推广；另一方面，从仅依靠内部推广转变为内外共同推广的模式。政府对孔子学院的国际化进行统筹安排，加强支持力度，充分发挥企业等社会力量的优势；不仅依靠国内的力量而且可适当借助传媒等行业的国际影响力进行推广，达到孔子学院国际化内外推广模式相结合的局面。

3．2 立足儒家文化的全方位传播

3．2．1 立足于跨文化交流与合作

孔子学院在国际化进程中不可避免的会与传入国的文化相冲突，孔子学院在国际化进程中要尽可能的寻求国外大众的支持与理解，将孔子学院的文化传播与当地社会、文化活动结合，建立可持续的大众传播机制，增强中国文化的亲和力和感染力。

3．2．2 活化儒家文化传播的形式

儒家文化的传播方式不应单一化，应活化传播形式，多方式对儒家文化进行传播。孔子学院可利用网络力量如微博、微信等新工具新手段进行宣传。孔子学院的国际化不局限于课堂的交流与学习可开展更多的活动增进国外友人对儒家文化的了解，如学术交流、艺术交流、海外文化展等，有组织、有计划的推进孔子学院国际化。同时，可拓宽孔子学院的传播媒介的载体资源，充分利用网络、移动电视、数字杂志等新媒体工具进行传播宣传，为媒介资源整合提供新的渠道，运用现代科学技术中的高科技，利用多种语言和多种载体，将孔子学院推广到世界各地。

3．3 加强师资建设，树立传播权威

3．3．1 建设一支高素质的师资队伍

根据拉斯韦尔的“5W”传播模式的思想，当传播者自身对传播的信息模糊不清时，受众的信任度将大大降低，影响传播效果，因此提高儒家文化传播者的权威性成为必需之举。要提高孔子学院的传播效果就需培养一批高素质的师资队伍，树立起儒学专业权威。

3．3．2 打造精品课程，树立品牌形象

孔子学院不仅需不断提高儒家文化和汉语推广的教学质量，提高教师汉语教学技能和跨文化的交际能力；而且需注重儒家文化的教学方法，开发儒家文化的推广教育载体，精心打造品牌教材和课件，开发特色课程，尤其是儒家文化传播系列教程的建设。孔子学院承担着将儒家文化发扬光大传播中华文化的责任，有着非营利性教育机构的性质，拥有打造出高信任度的全球超级品牌的优势条件。在为孔子学院制定长期发展目标时需从营销的角度出发，打造孔子学院具有广泛知名度的品牌形象，高度重视其品牌价值，最大程度发挥孔子学院在中国传统文化和中华文明对外传播中的潜在角色作用。

参考文献

1 John Mccarthy．The Application of Policy for Cultural：Current Practice in Scotland［J］． European Planning Studies，2006（3）

2 Krugman P．Increasing returns and economics geography［J］． Journal of Political Economy，1991（3）

3 Yuko Aoyama．The role of consumption and globalization in a cultural industry：The case of flamenco［J］．Geoforum，2007（1）

4 花建等．软权利之争：全球化视野中的文化潮流［M］．上海：上海社会科学出版社，2001

5 蔡尚伟，王理．开启中国文化产业国际化时代［J］．西南民族大学学报（人文社会科学版），2010（5）

6 齐勇锋，蒋多．中国文化走出去战略的内涵和模式探讨［J］．东岳论丛，2010（10）

7 杜开林．中国特色社会主义文化产业发展研究［D］．南京：南京师范大学．2011．

第3篇：量子力学在化学中的应用范文

关键词：化学计量比；质子交换膜燃料电池；性能研究

作为新能源开发的重要研究领域和发展方向，燃料电池的优势体现在能源安全性高、高效能、高可靠度供电、燃料多样性和环境亲和性等方面。燃料电池启动时间短，能够在80℃以下的环境中运行，在军事领域、交通工具、大型电厂等不用方面均有广泛的应用。

保证燃料电池高效、稳定运行是进行实验室电池性能检测的主要目的，燃料电池以纯氢作燃料，氧气作氧化剂的情况下，化学计量比过高不仅不利于能量的利用，会出现质子交换膜干涸的问题，还存在爆炸、燃烧等严重的后果。然而低化学计量比也可能会使催化层中的反应气体过少，容易导致电极被淹没，传质效率低。因此研究低反应气体化学计量比下，氢氧质子交换膜燃料电池反应物化学计量比同压力、温度的关系，探究保证电池正常运行的最低化学计量比具有非常重要的意义。

一、实验系统和过程

1.实验系统

气体压力和温度测控系统、电池发电系统温度控制系统、外电路负载、气体流量控制系统、尾气排放系统是质子交换膜燃料电池实验系统的主要构成部分。实验将刻有蛇形流道的石墨极板作为实验电池极板，采用纯度均为99.995%的高纯氧及高纯氢作为实验气源，电极的电活性面积是5cm2，选用可编程电子负载作为外电路负载，利用AalborgAFC高精度气体质量流量控制器对实验气体流量进行控制，质子交换膜应选择Nafion 1135的交换型隔膜，将Pt作为阴阳两极的电催化剂，且载量均为0.14 mg/ cm2。

2.实验过程

测试工矿条件为：在燃料电池电流密度达到最大值即2.0A/ cm2且电化学计量比为2.0的情况下，决定气体流量。蓄电池室内温度应为75℃，气体入口压力为0.1MPa，氧气流量为40ml/rnin，氢气流量为70ml/min，得到测试曲线。结果表明，实验中的气体流量不仅能够维持电池性能的稳定，还能使电池在预期的电流下长期运行。

当质子交换膜燃料电池电化学反应计量比为1.0时，使电池性能曲线图的不同点电化学反应计量比也保持为1.0，测量这种情况下电池的性能。实际测量过程中，考虑到当化学计量比为1.0时，活化极化区域的电流值和气体流量很小，因此将该区域中的第一个位置点忽略不计，对第二点进行取值，依此类推。一定要注意，在固定化学计量比时，不同点点流量和气体流量会存在较大的差异。

二、结果分析

1.压力的影响

图1 化学计量比1.0时不同压力下的电池性能（75℃）

当反应气体化学计量比保持在1.0时，电池性能会随着气体入口压力的增大而提高，随着压力的逐渐增大，达到0.13MPa时，同足量反应气体电能性能相比，反应气体化学计量比为1.0的电池性能相一致，详见图1。

2.温度的影响

通入气体受传质阻力的影响，无法在反应区域进行完全反应，所以当电压相同的情况下，化学计量比所对应的电流密度呈现逐渐下降的趋势，最后趋向于某一固定值。稳定电流和相对应的电池电压形成的极化曲线能够体现出电池性能在该气体通入量下达到最佳。

图2 实际化学计量比随温度的变化图

在电池电流强度为Ia时，通入气体化学计量比S可由预期的电流If同化学计量比为1.0时实际电流Ia之间的比值来体现。电池性能曲线表示，温度维持一定数值时，不同点的S值也存在很大差异，因此固定温度下实际化学计量比应取相同温度下不同点的S值的平均数，可得实际化学计量比随温度的变化图，如图3所示。通过该试验个得出结论：气体传质过程会随着电池温度的变化而变化，而化学计量比会受气体传质过程的影响。

3.化学计量比的影响

图3 不同化学计量比下电池电压下降电流强度4.0A，

化学计量比：a：1.0，b：1.1，c：1.2，d：1.3

当电池运行电流保持在4.0 A的情况下，电池电压随化学计量比的变化下降的变化情况见图3，化学计量比分别取1.0、1.1、1.2、1.3。实验结果显示：化学计量比为1.0时对应的时间为233s，化学计量比取1.1时对应的时间为312s，化学计量比取1.2时对应的时间为409s，在预期电流强度下电池运行的时间会随着化学计量比的增大而延长。而在化学计量比取1.3时，电池在8 A/cm2即电流强度4.0A的情况下维持稳定运行，电池电压也处于稳定状态。因此得出结论：预期电流强度下电池运行的化学计量比应为1.3。■

参考文献

[1]潘静静，张海宁，潘牧. 燃料电池用高温质子交换膜研究进展[J].电池工业. 2008（05）

第4篇：量子力学在化学中的应用范文

当计算机遇到化学……

提到化学模型，我们可能首先会联想到中学化学课上老师用塑料球和小棍搭起来的模型。现在，建模则由计算机完成。当计算机遇到化学，便形成了计算化学这一新的交叉学科。

化学研究的核心在于“化”字，即分子之间的相互转化，旧化学键断裂、新化学键生成。只有这样，才能创造出新材料，设计出新药物。可是，分子之间的转化经常发生得很快，在毫秒瞬间，电子便从一个原子核跃迁到另一个，传统的化学方式已很难捕捉这个过程，必须借助计算机这一工具。时至今日，计算机对化学家的作用已经和化学实验手段一样重要。因为计算机对化学反应的模拟能够非常逼真，化学家们已经能够通过计算机预测传统实验的结果了。

在20世纪70年代计算机还未被普及的时候，马丁·卡普拉斯、迈克尔·莱维特及亚利耶·瓦谢尔就打造了坚实的计算机程序基础，为后人用于了解和预测化学反应进程作了强大铺垫。近年来，因为计算方法和计算机软硬件的飞速发展，在他们的基础上取得了很多的后续成果，并得到推广应用。

得益于他们的工作，我们将解开许多关于自然界的疑问。比如世界上最重要的化学反应——光合作用是怎么进行的？如果能模拟出来，那么我们就将能制造出更加高效的太阳能电池板；催化剂如何加快化学反应？如果深入了解其中的机理，我们可以尝试通过催化让水分子分解，从而开发出清洁的能源；药物如何在人体中发生作用？通过计算的方法，寻找出药物的靶点以及可能的药物干扰，我们就能设计出满足我们特定需求的理想药物。

诺贝尔“理综”奖？

如果化学反应在气相中发生，由于参与反应的分子受环境影响小，因此是理想的模型体

系（1986年，李远哲等三人因为用实验方法揭示气相化学反应微观细节而获得诺贝尔化学奖）；然而，化学反应更多是在液相，在生物体系中发生，体系自由度多，非常复杂，不容易弄清楚细节。而反映真实情况的多尺度模型可以用来研究复杂体系的分子行为，包括液相化学反应或者是生化反应。

为什么生物体系中的分子反应如此复杂呢？举例来说，“人体的一个细胞内就可有上百亿个蛋白质分子。一个大的蛋白质分子可包含上百万个原子。蛋白质内每两个原子间都有相互作用，这些原子处于不停的运动中，其情形就像北京城内同一时刻有两百万辆机动车行驶一样。计算和跟踪一个蛋白质的原子运动就像记录和监控北京的车辆一样。如此巨大的分析计算量必须借助计算机技术来存储和分析。”这番话出自中科院计算数学与科学工程计算研究所的卢本卓研究员，他的研究方向就与此次诺贝尔化学奖相关，而他原本是学物理出身。这是不是有点儿“乱套”了？当然没有，而且还恰恰反映了本届诺贝尔化学奖的交叉学科属性，即计算机、物理、数学、生物学和化学等多学科相互渗透和融合。难怪本届诺贝尔化学奖被戏称为诺贝尔“理综”奖。

这是化学的荣誉

虽然被戏称为“理综”奖，但这的的确确是属于化学的荣誉。理论化学发展到今天，其最大的组成部分就是计算化学。计算化学的基础理论大多来源于两部分：量子力学和牛顿经典力学，这两个学科在化学上的应用则分别诞生了量子化学和分子模拟两个学科。涉及电子的化学反应需要用量子化学来解决，一旦涉及到分子间的相互作用，其量子效应往往可以忽略不计，使用经典力学就足以描述，从而大大地简化了计算，这就是分子模拟。

当描述化学反应的过程时，量子力学的描述是小而精，经典力学的描述大却精度不高。如果都用高精度的方法来描述化学过程，理论上当然不错，但实际计算将难以进行。所以，多尺度组合的方法便成了最好的选择。这也体现了三位获奖者开创性工作之所在，即把两种体系中的精华部分提取了出来，并且找到了适用于二者的研究方法。

第5篇：量子力学在化学中的应用范文

7.碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构式为。下列有关该物质的说法正确的是（）。

A.分子式为C3H2O3

B.分子中含6个σ键

C.分子中只有极性键

D.8.6g该物质完全燃烧得到6.72LCO2

解析：根据其键线式特点，可以得出分子式为C3H2O3，分子中含有8个a键，其中既有极性键，又有非极性键，选项A正确，选项B、C错误；选项D中，求算气体体积时忽视了外界条件，如“标准状况下”，所以选项D错误。

答案：A

点评：本题选取锂离子电池中所用的添加剂碳酸亚乙烯酯创设问题情境，引导考生了解科学、技术、社会和环境之间的相互关系。试题涉及通过键线式推断分子式、判断微粒结构中的化学键类型，及简单的化学计算。从能力层面上，考查了考生能否准确从提供的分子结构中提取实质性信息，并熟练运刚其认知结构中已有的基本概念进行分析和判断，解决简单化学问题的能力。

8.下列有关实验的选项正确的是（）。

解析：氢氧化钠应该先在烧杯中溶解后再转移到容量瓶中，不应该直接在容量瓶中溶解，所以选项A错误。分液漏斗的使用方法是上层液体从上口倒出，下层液体从下端流出，含碘的苯溶液是浮在水面上，应该从分液漏斗的上口倒出，所以选项C错误。滴定管的读数是从上到下越来越大，所以选项D的正确读数为11.80mL，选项D错误。

答案：B

点评：本题通过中学化学常见的真实的经典实验创设问题情境，考查了一定物质的量浓度溶液配制、洗气方法与原理、分液的基本操作、酸碱中和滴定及其基本操作等。能力层面上，要求考生能根据题给的实验装置及其基本原理，运用相关知识，结合自己学习过程中（主要是自己是否实际参与了化学实验的过程）的实际情况，采用分析、综合的方法，得出相关结论。该试题注重倡导基于实验事实，重在实际参与化学实验，而不是知识记忆的问题解决方式。

9.下列有关说法正确的是（）。

A.在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都能发生分解

B.Fe（OH）3胶体无色、透明，能发生丁达尔现象

C.H2、SO2、CO2三种气体都可用浓硫酸干燥

D.SiO2既能和NaOH溶液反应又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物

解析：Na2C03固体在酒精灯上受热不易分解，所以选项A错误。Fe（OH）3胶体显红褐色，所以选项B错误。Si02和氢氟酸反应，产物中没有生成盐，所以选项D错误。

答案：C

点评：本题重在测试元素化合物相关知识，主要知识点有纯碱、小苏打的热稳定性比较，氢氧化铁胶体的状态与性质，常见气体干燥时干燥剂的选择，两性氧化物的性质等。能力层面上，要求考生能根据物质的性质及其相关的重要实验操作或实验现象做出科学的解释和正确的判断。

10.下列有关NaClO和NaCI混合溶液的叙述正确的是（）。

A.该溶液中，可以大量共存

B.该溶液中，可以大量共存

C.向该溶液中滴入少量FeSO4溶液，反应的离子方程式为：

D.向该溶液中加入浓盐酸，每产生1 mol Cl2，转移电子约为6.02×l023个

解析：NaCIO与H+不能在溶液中大量共存，选项A错误。Ag+与CI-不能共存、NaCIO会氧化乙醛分子，二者不能大量共存，选项B错误。因为NaCIO溶液显碱性，而提供的离子反应方程式为酸性条件下发生的反应，所以选项C错误。

答案：D

点评：本题以考生较为熟悉的“84”消毒液为情境，考查内容涉及微粒的共存问题、离子反应方程式的正确书写问题及简单的化学计算问题。能力层面上，要求考生能够熟练运用复分解反应和氧化还原反应的基本原理，判断微粒在同一分散系中能否大量共存，能够熟练、正确书写相关的离子方程式，能够熟练应用氧化还原反应中电子守恒进行计算等。

11.汽车尾气中，产生NO的反应为：。一定条件下，等物质的量的N2（g）和02（g）在恒容密闭容器中反应，图1中的曲线a表示该反应在温度丁下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是（）。

A.温度T下，该反应的平衡常数K=

B.温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小

C.曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂

D.若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的H

解析：根据化学平衡常数的表达式书写规则，借助图像中数据特点，可以得出选项A正确。根据反应前后气体的质量守恒，而容器的体积又保持不变，可知整个反应过程中，混合气体的密度始终不变，选项B错误。因为催化剂仅仅改变反应速率，不能改变反应限度，达到平衡后a、b线段应该重合，所以选项C错误。若曲线b对应的条件改变是温度，但试题中没有告知是升高温度还是降低温度，所以无法判断H的正负，所以选项D错误。

答案：A

点评：本题以汽车尾气中产生NO的可逆反应为载体，主要考查化学平衡常数的书写及计算、化学平衡移动中相关物理量的变化规律、外界条件对平衡移动的影响，及反应热的判断等中学化学主干知识点。能力层面上考查考生对题给图像的信息加工与处理能力，能够运用分析、综合的方法，解决实际存在的化学问题的能力。

12.某同学将光亮的镁条放人盛有NH4CI溶液的试管中，有大量气泡产生。为探究该反应原理，该同学做了以下实验并观察到相关现象，由此得出的结论不合理的是（）。

解析：氨气的检验方法一般是将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，或用玻璃棒蘸取浓盐酸靠近待检验的气体，若试纸变蓝或有白烟现象，说明有NH3产生，所以选项A正确。根据气体具有可燃性，可以得出有H2产生，选项B正确。原氯化铵溶液显酸性，反应后显碱性，说明在碱性溶液中，镁也可以被氧化，所以选项C正确。反应过程中，溶液中OH-并没有发生化合价的改变，所以不能说溶液中OH-氧化了Mg，所以选项D错误。

答案：D

点评：该试题以镁与NH4CI溶液反应产生的独特实验现象及相关实验探究问题为载体，综合考查了镁与氯化铵溶液反应原理、常见气体的检验方法、氧化还原反应原理的综合应用等。能力层面上，检测了考生能否针对实验现象做出科学合理的解释和正确的判断，能否科学合理地评价实验、理解实验原理的能力。

13.25℃时，在10mL浓度均为0.1mol・L-1的NaOH和NH3・H20混合溶液中，滴加0.1mol・L-1的盐酸，下列有关溶液中粒子浓度关系正确的是（）。

A.未加盐酸时：

B.加入10mL盐酸时

C.加入盐酸至溶液pH=7时：

D.加入20mL盐酸时：

解析：未加入盐酸时，因为NH3・H20部分电离，所以混合溶液中微粒浓度的大小关系为c（OH-），所以选项A错误。加入lOmL盐酸时，盐酸恰好与氢氧化钠反应，此时，根据电荷守恒，可以得出，所以选项B正确。加入盐酸至溶液pH=7时，根据电荷守恒，可以得出，所以选项C错误。加入20mL盐酸时，生成物为氯化钠与氯化铵的混合溶液，溶液显酸性，所以根据电荷守恒，可以推理得，选项D错误。

答案：B

点评：本题以酸碱中和反应、微粒浓度比较为情景，考查了弱电解质的电离，酸与强碱、弱碱反应的先后顺序，溶液中电荷守恒规律等中学化学重点知识。能力层面上考查考生对电解质溶液中电离、水解及其相关微粒的守恒问题能否综合分析、灵活应用，从侧面上也能够较好地考查考生的化学学科素养。

25.C、N、O、AI、Si、Cu是常见的六种元素。

（I）Si位于元素周期表第_____周期第_____族。

（2）N的基态原子核外电子排布式为_____；Cu的基态原子最外层有_____个电子。

（3）用“>”或“

（4）常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO。中组成原电池（图2），测得原电池的电流（I）随时间（t）的变化如图3所示，反应过程中有红棕色气体产生。

O～t1时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是______，溶液中的H+向______极移动，t1时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是________。

解析：（1）（2）为化学基础知识，注重测试原子结构与周期表的简单知识，Si位于元素周期表第三周期ⅣA族；N的基态原子核外电子排布式为；Cu的基态原子核外电子排布为：，显然第四层（最外层）有1个电子。（3）注重元素周期律相关知识点的考查。（4）正极反应应该得到电子，根据试题提供的信息，反应过程中有红棕色气体产生，所以电极反应式为；原电池中，阳离子向正极移动，但是随着反应进行，铝在浓硝酸中容易形成氧化膜，阻止反应继续进行，接着，铜片又会作为负极，继续失去电子，这样就造成了电子流动方向发生了改变。

答案：（l）三 ⅣA

（2）1

（3）

（4） 正铝在浓硝酸中发生钝化，氧化膜阻止了铝的进一步反应

点评：本题选择了C、N、0、AI、Si、Cu常见的人种元素为载体，考查了元素周期表，核外电子排布，原子半径，电负性，熔点、沸点比较，原电池中电极反应式的书写，微粒的移动等知识。试题涉及知识点较多，考查面较广，能力层面上考查考生能够具有综合应用所学化学知识解决化学相关问题的能力。

26.四苯基乙烯（TPE）及其衍生物具有诱导发光特性，在光电材料等领域应用前景广泛。以下是TPE的两条合成路线（部分试剂及反应条件省略）：

（I）A的名称是______，试剂Y为______。

（2）B―C的反应类型为_____，B中官能团的名称是_____，D中官能团的名称是_____。

（3）EF的化学方程式是_____。

（4）W是D的同分异构体，具有下列结构特征：①属于萘的一元取代物；②存在羟甲基（-CH9 0H）。写出W所有可能的结构简式：______。

（5）下列叙述正确的是_____。

a.B的酸性比苯酚强

b.D不能发生还原反应

c.E含有3种不同化学环境的氢

d.TPE既属于芳香烃也属于烯烃

解析：根据合成路线图，可以得出：A为甲苯，在酸性高锰酸钾的作用下，转化为苯甲酸。根据官能团的变化特点，可以得出，BC为取代反应，B分子中含有官能团为羧基，D分子中含有官能团为羰基。同样，根据官能团变化特点，EF的转化应该为卤代烃在碱性条件下的水解反应，即：问题（4）是附加条件下的同分异构体的书写，根据条件，可以得出其可能的结构简式为：；同样，根据官能团决定性质，可以得出选项a、d正确。

答案：（l）甲苯 酸性KMn04溶液 （2）取代反应 羧基 羰基

点评：本题以合成一种新型的材料为载体，考查考生能否根据合成路线图及相关物质的结构特点，辨认出有机物的官能团、有机反应类型、有机物的名称，以及规范书写相关的化学方程式、书写限定条件下同分异构体、判断官能团决定的相关性质等。能力层面上考查考生在陌生情景中能否熟练应用化学基本知识解决问题的能力，以及能否顺利将课本所学知识与新情景有机结合，能否快速借助流程图接受新信息、分析信息和加工信息的能力。

27.硼氢化钠（NaBH4）在化工等领域具有重要的应用价值，某研究小组采用偏硼酸钠NaB02为主要原料制备NaBH4，其流程如下：

已知：NaBH4常温下能与水反应，可溶于异丙胺（沸点：33℃）。

（1）在第①步反应加料之前，需要将反应器加热至100℃以上并通人氩气，该操作的目的是_____，原料中的金属钠通常保存在____中，实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有_____、_____、玻璃片和小刀等。

（2）请配平第①步反应的化学方程式：

（3）第②步分离采用的方法是____；第③步分出NaBH4并回收溶剂，采用的方法是____。

（4）反应生成NaB02（s）和H2（g），在25℃、101KPa下，已知每消耗3.8gNaBH4（s）放热21.6kJ，该反应的热化学方程式是______。

解析：金属钠易与空气中水、氧气等反应，在反应器中通人氩气，可以排除空气中水、氧气等杂质的干扰；金属钠因为较活泼，一般存放在煤油中；取出煤油中金属钠时，一般要用镊子夹取，并用滤纸吸干表面的煤油。第②步操作中，得到溶液和固体，所以基本操作为过滤；NaBH4溶于异丙胺，异丙胺的沸点为33℃，所以分离（NaBH4）并回收溶剂时，可以采用加热、蒸馏的方法。3.8gNaBH4的物质的量为0.1mol，所以1mol NaBH4与水反应放出的热为216kJ，其对应的热化学反应方程式为NaBH4（s）+

答案：（l）除去反应器中的水蒸气和空气 煤油镊子 滤纸

（2）1

2 4 2

1

2

（3）过滤 蒸馏 （4）

点评：本题以制备NaBH4为情景，重点考查了化学实验的基本操作、氧化还原反应方程式的配平及热化学方程式的书写等。能力层面上考查了考生的化学实验基本操作技能，接受、吸收、整合框图中信息的基本能力。

28.某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1 mol・L-1的Ba（NO3）2溶液中，得到了BaSO4沉淀。为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的S02，该小组提出了如下假设：

假设一：溶液中的NO-3。

假设二：溶液中溶解的02。

（l）验证假设一。

该小组设计实验验证了假设一，请在下表空白处填写相关实验现象。

（2）为深入研究该反应，该小组还测得上述两个实验中溶液的pH随通入S02体积的变化曲线如图4。

实验1中溶液pH变小的原因是____；V1时，实验2中溶液pH小于实验1的原因是（用离子方程式表示）_____。

（3）验证假设

请设计实验验证假设二，写出实验步骤，预期现象和结论。实验步骤、预期现象和结论（不要求写具体操作过程）：

（1）若假设二成立.请预测：在相同条件下，分别用足量的02和KN03氧化相同的H2S03溶液（溶液体积变化忽略不计），充分反应后两溶液的pH前者______（填“大于”或“小于”）后者，理由是_______。

解析：因为亚硫酸的酸性小于盐酸，所以S02气体通入BaCI2溶液，不会出现弱酸制强酸反应，所以没有明显现象，若通人Ba（N03）2溶液，酸性条件下，N03会氧化S02气体或H2SO3生成S02-4，相关的离子反应为，生成的与结合，所以会产生白色沉淀。

答案：（l）无明显现象有白色沉淀

（2）S02溶于水生成H2SO3实验步骤、预期现象和结论（不要求写具体操作过程）：

实验1作为参照实验

实验3：将纯净的SO2气体缓慢通入未经脱02处理的25mL O.1 mol・L-1BaCI2溶液中，若有白色沉淀，表明假设二成立，否则不成立。

（4）小于 反应的离子方程式表明，足量的02和分别氧化相同的H2S03，生成H的物质的量前者多于后者

（该试题部分小题属于开放性试题，答案合理均可）

第6篇：量子力学在化学中的应用范文

关键词：美国教材；化学实验；教科书；硬币实验

文章编号：1005-6629(2012)8-0078-03　中图分类号：G633.8　文献标识码：B

金属硬币是学生非常熟悉的物品，不仅被用于购买商品，也时常被作为一些活动和游戏的道具。然而，在化学教科书中，偶尔才能见到金属硬币的影子，但从未在实验中出现。而在美国高中化学主流教科书《化学：概念与应用》川中，出现了较多的“硬币实验”，对于实现化学实验的生活化具有重要启示。

1　《化学：概念与应用》中“硬币实验”的特点

《化学：概念与应用》有6个实验涉及“硬币”素材。在这六个“硬币实验”中，硬币所充当的角色不尽相同，既可作为实验器皿、物理模型，也可以作为实验试剂；不仅可以是化学反应的反应物，还可以是物理测量的对象。表1统计了“硬币实验”的主要内容及硬币所发挥的作用。

透过“硬币”实验，管窥教科书编写的价值取向，不难发现：6个实验所在的章节标题学科线索鲜明，但主题的主角——硬币，以及部分主题名称，却体现着“生活中的化学”的编写理念。可见《化学：概念与应用》教科书实验内容的选择较好地体现了学科中心与社会中心相融合的价值取向。

2　《化学：概念与应用》中“硬币实验”的教学功能

由表1对《化学：概念与应用》教科书中“硬币实验”的统计，不难归纳出“硬币实验”独特的教学功能：

2.1　经济简约功能

“硬币实验”利用生活中常见物品开展化学定性与定量实验，创造性地实现化学实验经济、简易、有趣的有机结合。如迷你实验“原子的平均质量”，巧妙利用硬币“代表同位素，来测一测两种硬币同位素的质量及平均质量”，在硬币(代替原子)平均质量的称量与计算的实验操作基础上，提出系列问题：所有硬币的总质量代表什么?计算一枚硬币的平均质量。这个质量与每组中硬币的平均质量相比，有何关联?为什么我们先要称出10枚硬币的质量，再除以10来获得每枚硬币的质量，而不是直接称出1枚硬币的质量?从而启发学生思考，主动深入理解平均相对原子量的由来与内涵。又如，在学习化学反应的类型时，学生已经从Cl2与NaBr、Fe与CuSO的置换反应演示实验中，认识了置换反应的定义与特征，而学生亲自体验的化学实验——探索化学变化，进行硬币(要求含有金属锌)与盐酸反应的实验，经过现象观察、数据整理、分析与讨论，形成对置换反应的感性体验与理性认识，构建对化学变化的深刻理解。

经济简约的“硬币实验”为检验化学理论提供实验事实，通过形象思维与抽象思维的结合，能有效突破理论学习的难点。

案例1　迷你实验：一枚硬币上能放多少滴水?

由于表面张力的缘故，水在许多物体表面上都会形成水珠。在这个实验里，我们要来比一比，看谁在一枚硬币上滴的水滴或洗涤液最多。

实验步骤：

(1)在实验桌上平放一枚硬币。

(2)用尖嘴滴管吸取自来水，往硬币上滴水。注意不要溢出硬币的边缘，记录水滴数。

(3)用另一支尖嘴吸管吸取老师提供的洗涤液，重复上述操作，记录液滴数。

分析与讨论：

(1)在这个实验中，哪些体现了表面张力的作用效果?

(2)水和洗涤液哪种液体的表面张力较小?为什么?

如案例1所示，在学习水的分子间作用力时，让学生进行一枚硬币上能放多少滴水的迷你实验，不仅能检验水滴的表面张力，进一步证明水分子间作用力的存在，还能通过组间比赛形成竞争机制，增加实验的趣味性。

2.2　类比思维功能

“硬币实验”是一种实践活动，是重要感性认识方法，《化学：概念与应用》教科书中部分“硬币实验”以硬币为类比“原型”，引导学生进行科学思维，化难为易，促进学生对抽象知识的理解。

案例2化学实验：放射性衰变的硬币模型

不稳定原子的原子核会自发地发生分解或衰变，放射出射线。能发生这种变化的原子即为放射性同位素。发生衰变的原子叫做母原子，由衰变产生的原子叫做子原子。在本化学实验中，头像朝上的硬币被假想为母原子，背面朝上的硬币被看做衰变后产生的子原子，你将研究放射性同位素的衰变特点，并判断它的半衰期(原子总量的一半发生衰变所需要的时间)。

问题：这种假想的放射性同位素，它的半衰期是多少?

目标：推断假想原子的衰变特点；分析数据，计算假想原子的半衰期；绘制图表，解释实验数据。

实验器材：一只鞋盒、120枚硬币(可用1角或1元的硬币)、秒表。

实验步骤：

(1)数出120枚硬币，将它们的头像全部朝上地放在鞋盒里。在类似“实验数据与现象观察”的表格中，对应于时间为“0”的位置上记120个母原子，0个子原子。

(2)将鞋盒用盖子盖好，然后用适当的力上下摇晃盒子20次，期间你的搭档将记下衰变的时间。假设之后实验的衰变时间都保持一致。

(3)打开盒子，将背面朝上的硬币从盒中取出，并数出它们的数量，记为子原子数。原来的硬币总数减去取出的硬币个数就是剩余的母原子数。将摇晃硬币花去的时间、取出的硬币个数及剩余的硬币个数全部记录在表格当中。

(4)重复4次实验步骤2和3，每次结束后都记下实验数据。每轮摇晃结束后，将时间与所有之前花去的时间相加，即可得到已经花去的总时间。

分析与讨论：

第7篇：量子力学在化学中的应用范文

关键词:量子芝诺效应;波包塌缩;退相干

德州大学的Misra和Sudarshan［1］在1977年发表了题为“TheZeno’sParadoxinQuantumTheory”的论文，引发了众多物理学家的兴趣．此后物理学界对其提出的这一量子芝诺效应的探讨和验证工作层出不穷．而后1990年Itano小组基于Be+－RF－Laser系统的实验宣称其证实了量子芝诺效应．虽然该实验本身难以挑剔，仍有其他学者对该小组的理论解释提出了反对意见．关于量子芝诺效应的理论解释涉及对量子力学基本测量公设的诠释，甚至涉及测量过程中对体系的动力学描述．就测量过程而言，冯·诺依曼测量假设、相对态理论、退相干理论究竟哪一种更接近物理实在，对证实量子芝诺效应的实验的解释又应当如何，确实值得一番恰当的分析和讨论．

1量子测量———波包塌缩和退相干量子测量

［2］不仅是量子力学基本问题的核心之一，也是如今各种新型量子技术研究和开发过程中的基础理论支撑．在有关量子测量的公理化体系中，大致可认为完整的投影测量过程包括纠缠分解、随机塌缩、初态制备3部分［3，4］，即系统的量子态按相应力学量的本证谱分解与环境产生纠缠，而后被测体系状态随机不可测地塌缩至力学量的某一本征态，测量后的量子体系又以这个塌缩后的态为初态进行演化．当然，理想情况下体系是微观封闭体系，含时演化都表现为薛定谔方程所刻画的幺正演化形式．波包塌缩是冯·诺依曼测量假定中的概念，并且这一过程被假定为是离散地、瞬时进行的，是由经典仪器所引起的瞬间“塌缩”现象，在有关测量的波包塌缩的解释中，一般总是离开测量仪器而去孤立地观察这一被认为是封闭演化的微观系统，然而这样大概会忽视在观察中起到重要作用的“体系和仪器的相互作用”．测量过程所涉及的对象显然并非理想的封闭体系，而是一个开放量子体系［2］．因而，若考虑其发生在局域系统还是整体系统范围内，波包塌缩的解释本身就存在含糊性;测量过程或者说波包塌缩过程也并不应当是瞬时的，仅仅从不确定度关系出发也能够推知测量行为的时间极限是存在于这一物理过程中的．而量子世界量子特性的根源在于它的相干性，这一点也是哥本哈根学派所认同的，以往的冷原子布拉格散射实验也证实了这一点．进而，量子开放系统的退相干理论对这一物理过程的描述更为贴切，例如对于电子双缝干涉实验，只需通过相互作用、产生量子纠缠来描述量子测量过程，并不需要直接引入波包塌缩的概念．如今处理量子测量的一般性研究可以分为量子退相干处理和自洽历史处理．前者着眼于量子系统与外部环境的交互作用致使量子系统相干性的消减过程;后者则将整个宇宙视作能够以一个波函数描述的客体，任何操作不过是在这么一个绝对大并且绝对封闭的体系中的演变过程，而量子测量所体现的特定体系从相干性到经典确定态的转变效应，是观察者能力之局限导致只能得知系统不同时刻不相关联的历史状态，这些测量得到的状态于观察者看来就会是经典概率叠加的表现．同时有另外一些较为先进的研究表明了这两种观点的统一，我们暂统称之为量子退相干，并以此出发考虑测量问题．当然另有其他关于量子测量的解释，如埃弗里特的相对态波函数理论，这好似是用来解释对世界的认知而非解释世界，虽然是被认为“大致”成立的———学界至今仍不能直接提出反驳的论据，但它并没给出有别于哥本哈根学派不同的物理预言．

2量子芝诺效应———存在性原理

仍然从测量公设出发［2］，假设一处于封闭体系的微观粒子t=0时的初态为|ψ0〉，经历t时间的演化后量子态为|ψ(t)〉=e－iHt|ψ0〉．若此时对其进行测量，得到量子态仍为初态|ψ0〉的概率P(t)=|〈ψ0|ψ(t)〉|2．而倘若在其间插入进行极多的测量操作，将会发生被称作为量子芝诺效应的现象．上述有限间隔内的无穷多测量虽然是不能够实现的，但实验条件下频次足够高的测量确实能够反映出这一芝诺效应，即多次测量减缓波包塌缩的现象．在有关理论的分析中，也需要求出海森伯不确定度下极限测量时间大小，称之为量子芝诺时间，才能够更加定量地刻画这一效应．若考虑关乎物理层面的解释，显然上述推导中只是用到了薛定谔方程幺正演化公设和量子测量公设，量子芝诺效应只是其普适性的推论———对量子芝诺效应的探讨实质上是需要对量子态演化假设和测量公设的探讨．一种可能的解释是以上系列测量过程导致了量子体系演化时间的塌缩，正如芝诺乌龟佯谬以及飞矢不动悖论中对时间的讨论局限在了有限范围内．但这一量子芝诺效应根据以上的推导和相应的物理解释，它是实实在在的量子力学规律下的普适性效应，几乎难以找出其悖论之处．首先需要承认的是，量子芝诺效应是实在性的．原则上，所有在介质中进行的各种粒子物理实验测量过程都将或多或少地存在着这一量子效应．例如如今有人推测原子核内中子稳定存在的原因之一便是量子芝诺效应，同样有人在量子信息处理的研究中将这一连续测量过程用于抑制量子态退相干．

3实质性的解释和讨论

第8篇：量子力学在化学中的应用范文

根据历年《台湾科技年鉴》、《“国科会”年报》、《中研院化学研究所年报》等资料介绍，在理论化学与先进分析方法领域，台湾科学家以往取得的成果包括：以理论计算探讨取代基对环糊精结构的影响；解析单分子层在表面结构重排现象，及混合单分子层在表面重排的相分离现象；利用“质子化诱导的分子内电荷转移”的概念来设计可远端调控的氢键系统，并研究如何设计共轭架桥结构，以增强调控能力；探讨氟取代对氟化并五苯分子半导体特性的影响；利用磷桥及硫桥异核双金属错合物研究异核金属键的化学性质；以六氮巨环配基合成新的三核铜混价含氧错化物；模拟嗜甲烷菌甲烷单氧化酶的反应中心，进行三价铜错合物的合成与光谱鉴定分析以及与受质反应机制之研究；用水热法合成无机固态化合物；研究金属错合物在二氧化碳固定化学上之作用；利用Suzuki耦合反应，成功地耦合带有氰基或不带氰基的苯硼酸与带有氰基或不带氰基之溴化或碘化苯来制备多种含氰基与不含氰基的三联苯；发展能有效用于合成α-芳香基及α-烯基-N，N-二甲基乙酰胺的耦合反应；设计具有功能性的有机分子，配合动力学的测量，探讨其内部的电子及能量转移的机制，以了解分子内予体与受体轨域间的交互作用，另一方面开发电子转移和能量转移反应的基础速率的理论预测方法；研发三维离子速度成像技术，并结合与交叉分子束实验技术，探测两个反应产物彼此的关联性；发现手性分子并不是等分布性，而是随着马达的移动及转动的动态所产生的力场而有所改变，达到辨识、分离手性分子的结果；成功发展出三维离子速度成像技术，其灵敏度与解析度在全世界首屈一指，并发现了“反应动态共振”的成因与性质等。

2006年，台湾中研院化学所的研究人员发明一种新质谱游离技术――电喷洒辅助激光脱附游离法，即将适合游离大分子的电喷洒游离法与基质辅助激光脱附游离法的游离源结合起来，可在常温和常压下操作，而且不需将样品和基质混合处理，即可速探测到样品中所含的各种化学物品的质谱信号，因此可适用于极微量的气体、液体和固体样品的快速分析，一举突破了上述两种方法在样品检测上的限制。

该所纳米生医研究团队2007年成功结合磁性纳米材料及基质辅助激光吸收脱附质谱仪的优势，发展功能化磁性纳米粒子探针亲和力质谱分析平台，将此分析平台应用于微量小分子药物的高通量检测，可快速纯化小分子化合物，如农药、违禁食品添加剂及，并利用基质辅助激光吸收脱附质谱仪进行精确分子量鉴定。

2009年，台湾中研院化学所的首次由实验结果观察到激发态在共轭高分子（或称导电高分子）的共轭系统中是二维的现象。此项结果乃结合异三并苯的对邻位键结与二维梯状平面结构达成，前者使得激子可以有效从对位共轭链进入到邻位共轭链，后者则使得整个共轭骨架保持共平面，而不会因结构扭曲而使激子定域化，其具体结构为一系列含不同苯环数目的星状结构的梯状苯聚合物，结果显示激子可扩及每一个苯环，且此线性也可与链形梯状聚对苯的性关系重叠，并进一步利用荧光方向性的测量来确立其分子属单一发光团。

该所研究团队在2011年研发气哨音波感测泛用型技术，对于微量分析物进行检测时，利用气相层析分离设备内的哨型器，待测气体流经装置时，空气柱会发生振动而形成驻波产生声音，由高灵敏度麦克风并经傅立叶转换后根据分析物相对于声音信号出现的时间与频率的变化量，便可同步观测单一谱峰，可用来确认分析物的成分与含量。对于检验或监测，仅需读取频率的改变量，不需要校正曲线的辅助，即可直接估算分析物浓度。此项装置为学术界及产业界提供新的气体快速检测及定量分析方法，对现行热导探测器、火焰离子化探测器、半导体感应器及质谱仪等各类仪器不足之处进行补强。

先进材料化学

在先进材料化学领域，台湾科学家以往取得的成果包括：开发多种高效率有机发光分子，包括多种四苯硅烷或四苯甲烷分子玻璃材料及二吡咯吡啶骨架的蓝光、绿光材料及含铱金属的红光材料；利用开发的蓝光材料搭配红光材料，制成高亮度的电激发光材料及白光元件；以三芳香基胺顺丁烯亚酰胺所制备的非掺入型发红光有机发光二极管，能够发出有效率的红光；开发有高荧光量子产率的共轭三吡啶衍生物及其金属错合物发光材料；开发出具有荧光特性的长方形及笼状超分子化合物；开发得到自发性组合环形的三次非线性光学化合物、高分子型二次非线性光学化合物；合成供双光子吸收或双光子荧光的三次非线性光学材料；制备新颖特殊的有机金属化学气相蒸镀陶瓷薄膜材料；合成含甲硫醇功能基且具有17个苯环及16个碳-碳双键的纳米级有机分子；发现含有呋喃的多苯化合物是有效的空穴传递材料，及利用芴（fluorine）分子及星形化合物，创造一个形态稳定（高Tg）的空穴传导材料；研究碳纳米管的生长机制，可将碳管选区生长在各种材料表面，并达到高密度、低温成长、垂直排列等功效；开发场发射显示器；利用推拉电子基取代的制作出高效率与亮度的非掺入型红色有机发光二极管；合成各种形状、不同大小的金、银纳米量子点，研发出一种可以在硅、蓝宝石、氮化镓、磷化镓、铝、铜、玻璃等材料上制造纳米针尖的技术，并证明其在催化、场发射、抗光反射、表面共振光学上有特殊的功效；利用一氧化碳和镉制成自组装一维超分子材料，并观察到新的光学及结构现象。

2008年，台湾中研院化学所陈锦地等人通过成功的精心的分子设计，开发出一系列咔唑-共轭-双三甲基苯硼烷双极性荧光物质，制作高效率非掺入型蓝色有机发光二极管，突破目前双极性的蓝色发光物质所面临到的难题。电激发光的效率很高，最大外部量子效率达到6.9%。该研究团队正进一步探讨研究利用此处的分子设计，用在白光有机发光二极体固态照明上。

近年来，台湾大学彭旭明领导的实验室专注于分子电子学的研究，2009年采用扫描式隧道显微镜测量金属串分子（以4个多吡啶胺与金属离子错合，并在分子的两端各有轴向配基，具有良好电子传导性质，可作为分子导线）的导电性，得到电流与探针移动距离的关系，计算出镍、钴以及铬核金属串分子的键序，即金属核之间的键结程度；以导电原子力显微镜观察，发现铬核金属分子的导电能力有着强弱变化，分别代表开与关两种性质，显示其具备分子开关的特性。

台湾中研院化学所团队利用适当的有机自组装分子层修饰金的表面，成功地改变五环素（pentacene）分子与表面作用力，提高五环素分子层的结晶性，得到高效能场效应晶体管元件，再将金纳米粒子安置于其中，藉由纳米粒子用来当作储存电荷的浮置阀，使晶体管元件同时具有记忆性质，因而成为具有记忆功能的三端点存储元件。根据这一结果，该研究团队正在进一步使用其他金属纳米粒子或有机纳米颗粒，制作出更多性能可以调控的有机场场效应晶体管/存储器元件。

二硫化钼是继石墨烯之后备受关注的层状材料之一。台湾科学家2012年首先利用化学气相沉积法研发出制备大尺寸高品质二硫化钼均匀薄层的方法，为二硫化钼及相关的无机二维材料电子学研究及应用奠定了材料基础。此外，利用离子凝胶作为介电层，⒍硫化钼制作为软性晶体管，发现二硫化钼薄层并不像一般无机材料容易碎裂，反而具有惊人的高度柔软性，使其有机会取代共轭高分子，成为软性电子的主动材料。

环境化学与能源化学

在环境化学与能源化学领域，开发新型催化剂是保护环境、治理污染和发展绿色能源必不可缺的内容。台湾科学家以往取得的成果包括：利用X光光电子能谱、傅立叶转换红外光谱及程温脱附研究小分子在催化剂表面的吸附与反应，检测其反应活性并推导反应机理；研发出可大量产生高纯度甲烷单氧化酶的发酵法，除光谱分析及生化方法鉴定外，并针对此酶活性，测定基质氢与碳的同位素效应，归纳出催化中心的反应型态；研究钯催化聚烯反应，证明中性的钯-醛酰配位错合物具催化聚合烯类化合物的效果，其活性与配位基的电子组态、立体障碍有关；制备出在甲苯的对位上带有甲氧基的钯环催化剂衍生物，促使芳香烃卤化物进行同耦合反应；用二氧化钛涂布中孔洞材料的表面，制备多孔洞二氧化钛材料以研究其作为异相催化剂载体的性质，发现不错的活性；以氘丁烷测量其同位素效应，并测量其疏水性中心反应空间的大小，显示甲烷的催化需要一定的疏水作用及适当的位向方可进行，另外以密度方程式的方法计算反应的发生路径，甲烷的活化以三个铜原子协调一致的作用方式最为有利；发现纳米级催化系统常可提供其他尺度材料截然不同的催化活性，带来崭新的应用；开发纳米尺度的硅倍半氧多聚体复合材料，并探索硝化、聚合等催化反应效率，重点研究以多孔性材料为载体的金属催化剂以及纳米级二氧化钛催化剂等。

结构内部具有纳米大小孔洞的介孔物质可以作为分子筛，用作催化反应或用来储存氢气与二氧化碳，以及应用于新型无镧荧光粉材料。新竹清华大学的研究人员在2010年突破前人的瓶颈，利用不同长度直碳链的单胺作为聚集式模板，掌控纳米孔洞大小，导引出由3种相同构建单元组装而成的无机纳米孔洞骨架，进而达到系统性合成，成功开发出理性合成无机骨架的方法，设计出一系列新颖的晶型纳米孔洞结构，不仅第一次超越了自然界36R的纳米孔，更重要的是孔径超越以往晶型孔洞物质2纳米的上限，使科学家第一次认知到结晶性介孔无机物质是存在的。

台湾中研院化学所研究团队致力于选择性材料的开发，即在纳米空间中将功能基或客体嫁接或沉积在特定位置上，藉以形成多功能纳米复合材料，并在纳米生物医学、绿色催化以及气体吸附与传感测量应用中展现出优越与特殊的性质与表现。

另外，台湾科技人员还通过实验证实，碳纳米管在锂电池的应用上比石墨电极的效率高，利用碳纳米管发射脉冲电子束，其电子束强度较其他材料高出千倍以上；

目前已知的化学反应无法解释臭氧洞的形成。为此，台湾科学家决定跳脱传统光谱学的思维，2009年提出创新的解决方案，结合分子束、激光与质谱等技术，精密地测量过氧化氯分子在代表性波长下的光分解速率，以明确的证据平息全球科学界对于臭氧层被破坏方式的重大争议。该团队精确测量了过氧化氯分子光分解产物的产率，并清楚确立了其光分解动态。这些结果不但增进人类的基础知识，也为大气化学家提供了精确的参考数据，对于臭氧层中发生的化学反应能依此做更深入的研究。

染料敏化太阳能电池相较于传统硅基太阳电池，具有色彩多样化、元件效能不随温度增加而降低、可制作半透明、可挠曲元件和弱光下即可发电等优点，因此极具商业化价值，但钌系错合物染料的最佳光电转换效率在过去二十几年中一直无法突破12%。有鉴于此，台湾中研院化学所林建村等人2011年针对各类的紫质染料来进行测试，发现其中以YD2-o-C8元件性能最为优异，由此制成的高效能染敏型太阳能电池，在模拟太阳光一半强度照射下，其光电转换效率可达13.1%的世界纪录，这是以钌金属作为光敏染料的DSSC元件自2005年达到11%以来至今最大突破。

生物及医药化学

在生物及医药化学，台湾科学家以往取得的成果包括：将固相萃取及微透析膜分别整合在电泳芯片上，增加浓缩、即时取样等分析功能，应用于连接聚合链锁反应产物的临床分析及蛋白质分析；发展醣类金纳米粒子，应用到细菌的检测及分析标定；尝试用纳米粒子在老鼠身上产生新抗体；发展出不同颜色的功能化Ⅱ-Ⅵ族半导体粒子，再将其与生物检测上使用的抗体或DNA结合，用于细胞器标定和DNA序列鉴定，提供一种快速且精准的生物检测技术；由核磁共振频谱及圆二色偏光光谱分析，得到牛痘病毒蛋白质分子模型，可推断造成此病毒蛋白质分子集结原因及负责的氨基酸；开发新合成方法，制备一系列与细胞表面醣体硫酸乙酰肝素有关的寡醣，找出结合最强的寡醣，作为复合体结构分析及电脑分子模拟设计抑制物；完成核酸突状结构的探测及其反应机制的推导；利用光谱法定出艾滋病毒过膜蛋白核心结构形成的氨基酸残基，并发展出引发多株抗体的抗原；研究感冒病毒与胞膜作用对pH 的变异性；发现回纹式核酸三螺旋在水溶液中有前所未有的新结构，其功用可能有助于核酸链在染色体紧密排列，证明核酸在水溶液中是一种机动平衡；完成人类抗体蛋白质工程研究，以大肠菌培养法大量生抗体并使之活化；研发具有抗肿瘤潜力的药物胞核-单磷酸N-乙酰神经胺糖酸直链状类似物；证明以醣类分子包裹的金纳米粒子为良好的多重价载体；开发新方法用于合成海藻醣脂醇；以肽形成淀粉状蛋白纤维的现象为研究对象，了解其纤维化的过程藉由动力学的控制效应；率先报导一锅化保护-醣链结反应，有效合成α12链结的双醣体；利用光不稳定化合物，合成一系列包覆后的肽，根据其包覆前及包覆后的光谱资料，建立其确实的结构信息；成功合成出半乳醣脂质及其衍生物，并发现其免疫调节活性；成功开发出以三氟甲磺酸铜盐催化六碳醣与醋酸酐的无溶剂且高产率的全乙酰化反应；成功开发出以自然界存量最多的D式葡萄糖为起始物，合成多种具潜在生物活性的L式六碳醣衍生物的合成途径等。

2006年，台湾中研院化学所研究人员利用金属纳米材料进行蛋白质、DNA与重金属离子的探测，并进行纳米药物的开发以调控凝血作用。所开发的高感度纳米光学传感器可用于乳癌标志物的定测量试，也可进行单一碱基对基因突变的检测。另外开发的分子适合体纳米药物除具有快速和极佳调控凝血效果外，其高稳定性和低副作用适合于抗凝血药剂应用，不仅可提高与凝血酶结合能力，也可调控凝血时间。

近几年，该研究团队还将纳米薄膜应用在光学、电化学与质谱探测器，通过制备金属纳米粒子、微纳米粒子、纳米团簇，并进行小分子、DNA、蛋白质和酶等功能化修饰与薄膜化，所形成的功能性复合纳米薄膜可应用于汞、铅、铜等重金属、肿瘤蛋白、酶、DNA和癌细胞探测器的_发与控制药物释放。相关纳米薄膜材料也可应用于表面辅助激光脱附游离化质谱仪，用以探测环境污染物，如重金属铅离子、大肠杆菌等。

荧光共振能量转移方法因可以测量纳米尺度的生物分子构型改变，因此近年来成为了解各种生物现象中分子层面的动态变化的一大利器。在利用荧光共振能量转移方法于观察蛋白质时，研究人员需将欲研究的蛋白作多色的荧光定点标定。然而，此步骤常异常繁琐困难。2009年，中研院生化所杨维元等人开发出运用天然的酵素intein来大幅简化蛋白多色荧光定点标定之步骤，使荧光共振能量转移方法在蛋白质研究能更简易地被运用。

传统药物动力学的区室分析方法是将生物体组织分为一至多个区室，每一个区室内部的特定物质均视为均匀分布，探讨生物体内不同区室里，特定物质动态吸收、分布、代谢和排泄的定量变化趋势，并藉以达成其药物试验的剂量设计、解释造成药效的研究。然而，对于特定区室的物质动态变化而言，常常会因缺乏适当的实验数据而无法进行。为克服此难题，台湾研究人员在2010年陆续成功开发出多种可用以进行细胞外液区室内各种原生性（如脑内金属）及外源性物质（如金属离子、纳米粒子）动态浓度变化趋势监测的活体动物体内自动化连线分析技术。

大蛋白质复合体往往有容易裂解的问题，因此提高了用X光结晶学作为解析结构方法的困难度。为了了解相位显微镜在提高衬度（即图像的信号噪音比）后所带来的具体影响，中研院化学所研究人员定量比较了相位片电子显微镜和传统电子显微镜在单粒子重建程序中每一步的效能，结果发现相位片电子显微镜能够帮助分离相似构形的蛋白质图像；而对于分子量介于10万和50万道尔顿的蛋白质，重建三维结构所需的图像数目大约减为传统电子显微镜所需图像数目的1%至10%，因此许多不易获得的蛋白质也有机会纳入结构解析的行列。

2011年，台湾中研院生化所吴世雄领导的研究团队历经4年时间，自台湾出产的释迦及番荔枝科植物的种子中纯化出8种不同呋喃键结型态的番荔枝科乙酰生合成物，藉由核磁共振光谱与恒温滴定测焓仪，证实乙酰生合成物与钙离子螯合，结合成不同形式的钙离子类冠状醚错合物。在生物细胞的实验中，他们进一步证实乙酰生合成物――钙错合物能协助钙离子穿透细胞膜，增加细胞体内的钙离子浓度，扰乱细胞体内钙离子的均一性，进而引起粒线体的去极化，启动细胞死亡，而提供此类天然产物之所以具有强烈的细胞毒杀能力的原因。此研究成果结合化学及生物学的实验方法，厘清乙酰生合成物对细胞内离子均一性的影响，为活性天然物应用于新药开发上提供更直接、可能的作用机制。

肌萎缩性脊髓侧索硬化症（也称运动神经元病或“渐冻人病”）是常见的神经退化性疾病之一。藉由分析TDP-43C端片段的基因序列，可进一步了解其在该病患中所扮演的作用。2012年，中研院化学所研究人员利用生物信息软件PONDR，对TDP-43蛋白的序列进行结构分析，结果显示约80%的C端序列天生没有结构。为了更详尽了解C端片段的特征和物理性质，该团队分别合成4条胜肽片段（D1-D4），结果显示只有D1呈现出纤维的结构，宽度约11纳米且有互相缠绕的现象，同时发现该病患者中可以找到由TDP-43所形成纤维结构的聚集物，因此推测D1具有促进纤维结构形成的能力，帮助了解此疾病所产生的聚集体结构上的特性，有助于找到治疗该疾病的方法。

p53诱导癌细胞凋亡的抗药性是医学界上一直悬而未解的难题。2012年，台湾中研院化学所李文山及王朝谚所等人成功地发展出新型的含钯、金及银金属抗癌剂。此类金属抗癌剂不仅稳定存在似生理状态的缓冲溶液中达3天，且有效的抑制乳癌及脑瘤细胞的生长，尤其对脑瘤细胞具较好的毒杀疗效，并避开p53诱导癌细胞凋亡的抗药性。更进一步的研究发现，这类金属抗癌剂可导致p53-诱发的细胞凋亡（p53蛋白、磷酸化蛋白及bak表现增加）而p21蛋白表现减少。此发现可应用于解决p53诱导癌细胞凋亡的抗药性问题，是治疗脑瘤的一个重要突破。

第9篇：量子力学在化学中的应用范文

[关键词]原子、电子、宇宙空间、本质、能量、阴极射线、化学键、电流、超导

中图分类号：TP393.08 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0339-04

随着人类对原子认识的深入，原子技术已被广泛使用。尽管这样，由于原子的体积和质量都很小，所以要对原子内部结构作进一步的研究就很困难，特别是对位于原子核周围体积和质量均比原子核还小很多，并处于不停运动状态的电子（电子质量仅是原子质量的10-5～10-6）的研究难度更大。从19世纪中期，人们从溶液导电和气体放电现象之中认识到电子现象的存在， 以及19纪末至20世纪初汤姆逊（Thomson，Joseph John）通过阴极射线实验和密立根（Robert Andrews Millikan）通过油滴实验验证了电子现象的存在后，人们结合所观察到的电子云现象，依据经典力学，围绕着原子模型的建立，提出了各种原子结构假说，并在相关假说基础上，通过黑体实验和各种光谱实验，对原子及原子中电子的存在和运行方式展开了研究。时至今日，无论是在经典的原子理论，还是在量子力学理论指导下，对电子所进行的探索中都发现了与各种假说之间都存在着难以解释的矛盾，面对这些矛盾，我们不得不思考是形成理论的假设出错了，还是实验本身有问题？由于实验是经多次反复验证的，所以假设和理论是错误的可能性比较大。目前人们对电子最基本的假设就是依据所观测到的电子云现象，把电子假设成是一种围绕原子核进行高速运动的实体微粒，为了对原子核周围的电子云的现象进行解释，科学家们借用经典力学理论对电子与原子核之间的关系进行了假设，并认为电子与原子核之间具有相互吸引的力量，致使电子围绕着原子核进行高速旋转或者以自旋的方式存在，但是从双缝实验中，人们又认识到电子又具有波粒二象性的特点，那么我们势必会问：电子是否真的是以实体粒子的形式存在的微粒？若不是，它又是什么？而且电子云现象又是如何形成，它与原子核之间又有什么的关系？本文的目的就是围绕以上问题，从科学哲学的角度出发，对电子现象进行探讨。

由于电子是原子的一部分，要对电子现象进行探讨，还要从原子说起，由于原子是形成物质世界的最基本的单元，它是宇宙空间中的一类能量存在形式，所以要对原子中的电子现象进行探讨，就应该从宇宙空间的本质说起。

一、关于宇宙空间的本质

关于宇宙空间的本质，作者已在“《空间的层面》-关于空间与能量的哲学思考”一书中作了相应的论述和说明，并认为宇宙空间的本质是处于“空无”状态的空间和存在于空间中的能量共同组成，并对传统观念中将时间也作为宇宙空间要素的观点进行了否定，认为时间只是人类所创造的用于衡量事物运动变化的一个概念。

1、关于宇宙空间本质之空间

作为宇宙空间本质之空间是指宇宙空间中除去一切能量存在，并处于“空无”状态的绝对空间，而绝对空间又是宇宙空间中能量空间和纯粹空间之和。空间具有静止性、连续性和无限性的特点，它是承载宇宙空间中一切能量的“容器”。

2、关于宇宙空间的本质之能量

除了处于“空无”状态的空间之外，宇宙空间中的一切本质存在都可以称之为能量，从不同能量的存在形式出发，我们将宇宙空间中的能量分成了：实体物质类能量体、能量场类能量体、暗物质类能量体、暗能量类能量体和能量基类能量体（其中前四类的存在已被人类所认识，而能量基类能量体则是作者在《空间的层面》一书中所提出的，用于表达形成一切能量体最基本能量单元的概念）。

1宇宙空间中不同类别能量体之间的关系

依据宇宙中的万物都具有由小变大、由弱变强，到一定极限后则又由大变小，由强变弱的规律存在，根据这个规律，我们不妨对宇宙空间中不同类别能量体的形成和转化的关系作如下推论：

由于能量基类能量体单元是宇宙空间中最基本的能量因素的界定，它的能量单元无论是质量，还是能量都无限趋于零，由于其能量成分单一，所以同一类能量基类能量体之间因频率相同，会以相互吸引、相互连接的方式存在。当相同频率的同一种能量基类能量体或不同类别的能量基类能量体在一定的时空条件下相互作用、相互影响、相互统一过程中，有的就会产生聚合形成相应的暗能量类能量体，同时还会有相应能量基类能量体的形成。当同一类暗能量类能量体或不同类别的暗能量类能量体在一定时空条件下相互作用、相互影响、协调统一过程中，有的又会聚合形成暗物质类能量体，同时伴随着暗能量类能量体和能量基类能量体的形成。由于暗物质类能量体、暗能量类能量体、能量基类能量体的能量成分都处于相互吸引的存在状态，能量成分还比较单一，相应频率的能量还比较稳定，而且能量单元内部不同能量成分之间的相互干扰程度还比较少，所以能量基类能量体、暗能量类能量体和暗物质类能量体都会以相互吸引、并以较为稳定的状态存在。由于相应能量处于相互吸引的收缩状态存在，所以也就决定了相应的能量体之间具有较为单一的内聚的力量存在，致使它们就不向外辐射任何能量。

当同一类别或不同类别暗物质类能量体在一定时空条件下进行运动时，有的就会相互聚合形成相应的能量场类能量体，同时也会形成相应的暗能量类能量体和暗能量类能量体，由于能量场类能量体是相应暗物质类能量体的聚合体，这也就决定了能量场类能量体本身就具有相应的暗物质类能量体、暗能量类能量体和能量基类能量体的能量成分。随着能量聚合程度的提升，能量场类能量体单元中的能量成分中也变得比较复杂，随着不同类别能量成分之间相互作用、相互影响的加强，就会使能量场类能量体的内聚力削弱，相应的能量成分就会向外扩散形成辐射。由于能量场类能量体具有向外扩散能量所形成的力量要小于等于与向内收缩的力量，致使能量场类能量体具有波粒二象性的特点。当同一类别或不同类别能量场类能量体在一定时空条件下相互作用、相互影响、相互统一形成聚合过程中，有的就会形成相应的实体物质类能量体的基本粒子即原子，同一类原子和不同类别原子又会在化学键的作用下形成不同类别的实体物质类能量体，同时伴随相应的能量场类能量体和暗物质类能量体的形成。从以上推论中我们认识到：以原子为单位的实体物质类能量体是由相应频率的能量场类能量体、暗物质类能量体、暗能量类能量体和能量基类能量体共同聚合而成的。随着能量聚合度的提高，不同能量成分的复杂和相互作用、相互影响的加强，致使以原子为基本单元的实体物质能量体由于能量成分较为复杂，内部干扰的加强就会使原子中的原子核具有向外辐射能量的属性，而且在一定条件下，当同一类原子或不同类原子中所具有的暗物质类能量体、暗能量类能量体和能量基类能量体的频率相同或相近时，会使相互靠近的原子形成相互吸引，当相互吸引的力量大于原子之间由原子核向外辐射所形成的排斥力时，就会使不同原子聚合在一起，并形成相应的化合物，进而形成宇宙空间中不同类别的实体物质类能量体。我们将从能量基类能量体形成聚合直至形成实体物质类能量体的能量转化过程称为能量聚合的转化过程。在聚合的转化过程中，每一次能量的聚合转化都会使相应能量基本能量单元的质量大幅提高和体积大幅度缩小，致使相应能量体运动的自由度随之降低，也使相应的能量从不可见变得可见，能量单元的组成成分也从单一变得复杂，相应能量的存在、运动方式也从内聚转为向外辐射和内聚与辐射共存的存在状态。一般情况下，我们所认识到的实体物质类能量体大多都是处于内聚与扩张共存的相对平衡的存在状态，正因为一般情况下，实体物质类能量体大多都处于内聚与扩散相对平衡的存在状态，才使我们感到实体物质类能量体处于相对稳定的状态。

与正向聚合过程相反的是逆向分解的过程，这种过程主要表现为：实体物质类能量体在一定条件下又会分解形成相应的能量场类能量体，并伴随着相应实体物质类能量体的形成；能量场类能量体在一定条件下又会分解成暗物质类能量体，并伴随着能量场类能量体和实体物质类能量体的形成；暗物质类能量体在一定条件下又会分解成暗能量类能量体，并伴随着相应暗物质类能量体及能量场类能量体的形成；暗能量类能量体在一定条件下又会分解形成能量基类能量体，并伴随着暗能量类能量体及暗物质类能量体的形成。能量体在逆向分解过程中，每一次分解都会使其基本粒子单元的质量大幅度的减少，体积被大幅度的放大，能量成分也会变得更加单纯，相应能量的自由度也会被放大。以上所述的不同能量体之间的转化关系，我们可以用下图进行表达：如图1所示

2关于宇宙空间中能量存在状态

根据以上论述，我们可以认识到：一方面，聚合度高的能量体都是由聚合度低的能量体聚合而成，而聚合度低的能量体又可以由聚合度高的能量体分解而成，所以宇宙空间中能量运行状态主要有：能量基类能量体单独存在的运行状态；能量基类能量体和暗能量类能量体共同存在的状态；能量基类能量体和暗能量类能量体、暗物质类能量体共同存在的状态；能量基类能量体、暗能量类能量体、暗物质类能量体、能量场类能量体共同存在的状态；实体物质类能量体、能量场类能量体、暗物质类能量体、暗能量类能量体和能量基类能量共同存在的状态。由于暗物质类能量体、暗能量类能量体、能量基类能量体由于其比较细微，由于其能量成分比较单一，所以具有相同频率的暗物质类能量体、暗能量类能量体、能量基类能量体在宇宙空间中会以吸引、内聚的形式以稳定的状态存在于宇宙空间之中，这也是能够使大到不同星球小到原子的原子核能够在有质量却无重量的状态悬浮于空中进行存在和运动，也是形成万有引力现象的主要原因。关于万有引力的形成详见作者在2012年《科技创新导报》第20期“力的本质与万有引力”一文中的论述。

由于本文的目的是对电子的现象进行相应的论述，由于电子现象则是宇宙空间中实体物质类能量体的基本单元（原子）的组成部分，下面我们针对实体物质类能量体的基本单元（原子）及其所具有的电子现象的形成进行相应的探讨。

二、关于原子及电子现象的形成

1、关于原子的形成

基于以上论述和说明，我们不妨对宇宙空间中原子的形成作如下推论：由于宇宙空间中不同能量体在一定条件下所具有的运动速度和运动方向等运动自由度的不同等原因，就会使相应能量环境在运动过程中形成运动旋切面，当相应旋切面在相应能量体的作用下形成漩涡之后，当漩涡被扩大时就会形成黑洞，并吸引周边各种能量体进入漩涡中心产生相互碰撞，进而使漩涡处于高温、高压状态，当相应能量体在高温、高压下进行快速运动时，就会使漩涡中不同能量体产生分解和聚合的运动，当相应频率的能量场类能量体、暗物质类能量体和暗能量类能量体和能量基类能量体在漩涡中形成正向聚合时，就会形成相应的以实体存在的原子核，此时有的原子核会直接产生分解成能量场类能量体，而有的则会在相应频率的暗物质类能量体、暗能量类能量体和能量基类能量的作用下，将相应的原子核进行包裹，当原子核向外辐射的能量场类能量体所形成的扩散力与向内作用的内聚力处于相对平衡时，就形成了我们今天所认识到的原子。也就是说原子是由形成原子核的处于高度聚合的能量场类能量体及与之平衡的暗物质、暗能量和能量基形成的能量聚合体共同形成的能量运行体系，原子核外部的暗物质类能量体和暗能量类能量体和能量基类能量体形成的内聚力使原子核以有质量无重量的状态下悬浮于原子中心。当形成原子核的能量场类能量聚合体所具有向外辐射的力量与原子核周边的暗物质类能量体、暗能量类能量体、能量基类能量体所形成的内聚的力量处于相对平衡、相对稳定时的能量运行体系就是原子。这也就是为什么体积仅占整个原子体积的十万亿到千万亿分之一，而质量却占整个原子质量的99.99%以上的原子核至电子云的空间中，除了能观察到电子云现象存在之外，并无任何现象发现的原因所在，面对以上推论我们势必会问：如果以上推论成立，那么人们在原子核周边所观测到的电子现象又是什么？它又是如何形成的？下面我们就针对电子现象的形成作如下推论。

2、关于电子现象的形成

根据以上推论我们认识到：原子是由悬浮于原子中心的原子核与包围在原子核周围向内收缩的暗物质类能量体、暗能量类能量体和能量基类能量体共同形成的能量运行体系，那么人类借助各种工具所观测到的电子云现象又是什么？它又是如何形成的呢？结合以上论述和说明，我们不妨做如下推论：

一方面，由于原子核是由能量场类能量体聚合而成，并具有向外辐射能量场类能量体的功能属性，当原子核在源于原子内部和外部不同类别能量体的作用下形成较为稳定的原子后，处于动态平衡存在状态下的原子核也会以能量场类能量体的方式向外辐射和向内吸收包括能量场类能量体在内的能量体，当某些能量场类能量向外扩散到包裹于原子核周边的暗物质、暗能量和能量基所形成的能量边际时，相应的能量场类能量体就会因原子球形边际的能量环境的变化而发生散射的现象，于是就会在原子的边际呈现出可见的现象；另一方面是，当源于原子之外的能量场类能量体对原子产生作用时，也会在原子的球形边际发生散射，并在原子的边际产生相应的可见的现象。正是源于原子核和源于外部能量场类能量体的作用，才使原子周边形成了相应球形的电子云现象，也就是说，人们所观察到的电子云现象是源于原子核和原子单元之外的能量场类能量体与包裹于原子核周边的暗物质、暗能量和能量基所形成原子的球形边际产生相互作用而形成的现象存在，而不是由于原子核周边具有以实体的粒子围绕原子核进行快速旋转的结果，至此我们可能会问：源于原子核中的能量场类能量体和源于原子之外的能量场类能量体为什么能够与原子周边的暗物质、暗能量和能量基所形成的原子的球形边际能够产生作用，并形成可见的电子云现象呢？我们的答案是：由于相应的能量场类能量体本身就具有相应频率的暗物质类能量体、暗能量类能量体和能量基类能量体成分，所以原子核所发散的能量场类能量体中的暗物质类能量体、暗能量类能量体和能量基类能量体的频率与包围在原子核周边的暗物质类能量体和暗能量类能量体和能量基类能量体的频率具有一致性和相似性，当它们在一定条件下产生作用时，就会相互吸引形成作用，，并使原子核的边际产生相应的波动。

若以上观点成立，如今人类所认识到的某些电子现象又该作如何解读呢？下面我们依据以上理论对人类所发现的几种电子现象作相应的解读和说明。

三、关于原子和电子现象的解读和说明

从以上论述中，我们认为位于原子核周围的电子现象是源于原子核发散出的能量场类能量体以及源于原子外部的能量场类能量体与由相应暗物质、暗能量和能量基所形成的原子的球形边际进行作用和影响所呈现出的可见的现象存在，那么我门势必会问：日常生活中我们所利用的电流又是什么？它又是如何形成的？我们常说的化学键又是什么？是什么力量使不同的原子形成分子等一系列的实体物质类能量体？阴极射线又是什么？它又是如何形成的？电阻和超导现象又是如何形成的？等，下面我们就对以上问题进行相应的解读和说明。

1、日常生活中我们所使用的电流是什么？是如何形成的？

就作者看来，我们常用的电流就是能量场类能量体进行定向运动的体现，是能量场类能量体从高密度向低密度方向进行定向运动的结果，而不是传统所认为的是以实体粒子方式存在的 “电子”进行定向、快速运动的结果，目前人类所使用的电流的形成主要是通过化学方法和切割磁力线等物理方法形成的。其中化学方法所形成的电流是由于在一定条件下，在源于分子之外的能量体的作用下，将形成电解液的不同原子之间的平衡力量打破，并使原子核中的某些能量场类能量体释放出来，使溶液中的能量场类能量体的密度相对高于其他环境的能量场的密度，于是在导线的引导下就会使相应的能量场类能量体从高密度的地方向低密度的地方产生流动并形成电流，当不同电解液中能量场的密度趋于平稳时电流现象就消失。这里需要说明的是，不同原子之间的平衡力量被打破，并不意味着相应原子之间失去联系而处于独立的存在状态。关于物理性的电流现象的形成中有的是通过导体切割磁力线运动而形成的，关于这类电流的形成我们不妨做如下推论和说明：由于磁力线本身就是处于非平衡状态的能量场类能量体之间相互吸引进行能量运动的体现，它的形成是具有相同频率的能量场类能量体在不同能量场场密度的两端进行相互吸引、产生共振的结果，所以当某类导体与磁力线产生切割并形成相对运动时，相应的磁力线所形成的能量场类能量体的运动就会与相应导体中形成原子核的能量场类能量体产生作用形成共振，使相应的能量场类能量体在导体的一端形成高密度的能量场类能量体的聚集，当高密度的能量场类能量体向低密度方向进行流动时就会形成电流现象，电流的运动又会带动处于较低能量场类能量体密度的设备产生相应运动，电流之所以能够又带动设备运动是因为能量场类能量体的运动又会带动整个实体物质类能量体的整体运动而形成，因为化学键的作用使得由实体物质类能量体形成的设备紧密相连在了一起。

除此之外，我们还会问摩擦起电的现象又该如何解释呢？根据以上理论，摩擦所产生的能量场可以使某些实体物质类能量体表面的能量场类能量体增加，形成高密度的能量场物体，同时也可能使某些物体的能量场散失，形成低密度的能量场物体，当高密度的能量场物体与低密度的能量场物体相接触时，就会使相应的能量场从相对高的物体流向相对低的物体并形成静电现象。

2、化学键是什么？是什么力量能够使某些不同的原子形成分子，进而形成一系列的实体物质类能量体？

所谓化学键是指分子内或晶体内相邻两个原子或多个原子（或离子）间强烈的相互作用力的统称，简单说，那些使离子或原子相结合的作用力统称为化学键，目前自然科学界普遍认为化学键是粒子间的一种吸引力，其中粒子可以是原子、离子或分子，通过化学键可以把离子组成多原子的化合物质，并认为化学键是由原子中的相反电荷的电磁力引起的，而且电荷是来自于电子、原子核或由偶极子造成。现代化学理论中根据不同的物质的结构形式，把化学键分成了离子键、共价键和金属键等，那么在本文认为电子并不是实体的粒子存在而是能量场类能量体运动体现的观点下，化学键又该作如何解释呢？就作者看来，化学键其实就是在一定环境条件下，不同原子之间由原子核向外扩散的能量场类能量体向外形成的排斥力与原子核周围向内收缩的暗物质类能量体、暗能量类能量体、能量基类能量体所形成的相互吸引进行相互作用、相互影响、协调统一的结果，若不同原子之中相应能量体产生互动，使相应原子之间频率相等的能量体形成共振，产生相互吸引的力量高于或等于相应原子的原子核之间的相互排斥的力量就会使不同的原子结合在一起的力量，也就是说化学键是不同原子之间所具有暗物质类能量体、暗能量类能量体和能量基类能量力相互作用、相互影响形成共振所形成的相互吸引力大于相应原子核之间，向外释放能量场类能量体所形成的排斥力的那部分力量是使原子结合在一起的吸引力。从传统理论中我们不难计算出化合物中原子核之间的排斥力要远远大于电子与原子核之间的吸引力。从中就可以证明传统的化学键的理论是错误的。

依据以上推论，我们可以得知：不论是离子键、共价键，还是金属键都是形成相应分子和不同类别实体物质类能量体中原子核向外辐射的能量场类能量体所形成的原子间的排斥力小于原子周围暗物质类能量体、暗能量类能量体和能量基类能量体所形成的内聚力之差的力量。正是由于这种力量的存在才使以原子为基本单元的实体物质类能量体在宇宙空间中形成的各种不同类别实体物质类化合物，并使不同化合物紧密相连。

3、阴极射线是什么？又是如何形成的？

当人类发现电子现象直至汤姆逊通过阴极射线实验才证实了电子现象的存在，他认为阴极射线就是电子流，后来许多科学家就此为基础通过光谱实验、黑体辐射实验、量子假说，并通过量子力学等方式对原子中的电子展开了测量研究，并在相关研究中发现了X射线现象及核磁共振现象等，那么我们势必会问：在本文所认为的电子并不是以实体粒子存在的理论基础上阴极射线是什么？又是如何形成的？笔者认为阴极射线的形成以及双缝实验的结果正好证实了作者所认为的电子现象就是能量场类能量体进行定向运动所形成的现象，目前人类对电子研究所遇到的最大的困惑正是在a对阴极射线现象的解释中牵强的认为阴极射线现象就是以实体粒子存在电子流动所致，并以此来证明以实体粒子存在的电子的存在。就作者看来，阴极射线现象正好说明了电流（放电现象）正是能量场类能量体进行定向运动所形成的，而且通过双缝实验所发现的电子在运动中具有波粒二象性的属性存在也证实了电流或放电现象属于能量场类能量体进行定向运动的结果，而不是实体粒子进行定向运动的结果。由于本文的观点是电流的形成是高密度的能量场类能量体从高密度的一端（阳极）向低密度能量场的一端（阴极）进行流动形成的，而不是相反。我们可能会问，阴极射线实验中在阴极所发生的辉光现象和在阳极端所发现的阴影现象又该做何解释？就本人看来，相关实验中之所以在阴极发生辉光现象是因为在阴极在接收到由阳极射向阴极的能量场时，不能被阴极及时接收的部分会在阴极附近形成能量转化（使电能转化成光能），特别是在真空密度不够高的情况下，能量场类能量体会使气体分子被能量场作用所呈现出的发光现象会更明显，在相关实验中，人们在阳极所发现的光影投射现象正是由于在阴极附近所发生的电光转化反向映射到阳极的结果，而非是电流从阴极流向阳极所导致的。

4、根据本文的观点又如何解释电阻和超导现象的形成？

根据本文的观点，作者认为电阻是导体之中原子的原子核向外发射能量场类能量体，以及源于导体之外能量场类能量体对导体中能量场类能量体的作用对定向流经导体的能量场类能量体进行干扰所形成的阻力。由于导体中由原子核向外辐射产生的能量场类能量体对电流的作用和影响会使相应电流中的能量场类能量体的运动方向改变及定向运动力量削弱，甚至转化为热能、光能等其他形式的能量场类能量体，而不是我们传统所说的是受到原子核的阻力和原子周围以实体粒子形式存在的电子的阻挡所致，因为在原子之中原子核所占的体积仅只是原子体积的几十万亿至一百多万亿分之一，所以原子核是不可能形成太多实体性阻挡的。

超导电现象是指当导体在某个临界温度下其电阻几乎为零的现象，根据以上论述，本人认为之所以有超导现象的发生，是因为导体在相应的临界温度下导体中原子核中可以向外发射的能量场被相应原子周围的包围在原子核周边的暗物质、暗能量、能量基的内聚力约束，使导体中的原子核不能向外发射能够对电流形成干扰能量场类能量体，或者此时原子核在周边暗物质、暗能量、能量基的作用下使原子核中的能量场处于相对沉寂状态，不能向外发射能量场，致使相应的电流在导体中运动时，几乎或者完全不会受到干扰，并使电阻趋于零，从而形成了超导现象的发生。

参考文献

[1] 单振文《空间的层面》中央编译出版社

[2] 单振文“力的本质与万有引力”创新科技导报2012年第28期

[3] 迈克尔.汤普森（英）《物理学与电子学》

[4] 郑系民《原子物理》北京大学出版社

[5] 张裕恒《超导物理》中国科技大学出版社

[6] 吴大猷《量子论与原子结构》科学出版社

[7] 庞小峰《非线性量子力学》电子工业出版社

[8] 朗道（俄）《量子力学》高等教育出版社

作者简介

单振文，1966年11 月出生，先后获得南京林业大学学士学位和清华大学硕士学位。曾在林

业部西南林业勘察设计院工作，现受聘为云南哈肯协同学研究所研究员。长期从事

科学哲学领域的研究工作，近年出版的专著和发表的论文有：《空间的层面》（中央编译出版社，2012年），《人本、人性、人心》（中央编译出版社，2014年），

《宇宙空间要素论》、《关于能量》、《人类生命的本质、起源和活动》