生化环材四大天坑不是吹的。
付出与收获完全不成正比,甚至差的很远。
随着大学化学教材学习的深入,顾希澈才深刻认识到学习到后期的化学跟其他基础科学一样,难度很大、非常枯燥、极度抽象,是非常极其考验天赋和兴趣的东西。
相比之下,高中化学教材就是科普读物,高中化学实验就是少儿游戏。
没有比较就没有伤害,高中化学考的再高,就算全部拿满分,学到后期的化学读不懂的书依然读不懂。
这就是化学这方面为什么民科少。
大学化学比较重要的物理化学、量子化学、仪器分析这些东西都基本全是物理了,物化中经典物理学内容居多,当然也有近代物理的一些基础性内容,比如统计热力学;
物理加化学的含金量,懂得都懂。这玩意全是抽象的原理,死记硬背完全就是自己找不痛快。
什么?连背都背不过,还想搞化学?
并且这玩意还非常烧钱,连基础的瓶口分配器、数字滴定器、移液器都没有,学什么化学?
另一方面比较新兴的量子化学其大部分内容基本就全是近代物理了,没有高数基础,微积分,线性代数等数学工具,指望背记根本没戏。
量子力学还能吹两句,量子化学?
您先把相对论学好再入量子化学的门吧。
而入门门槛较低的有机化学又比较玄,初学非常不好上手,跟高中背背记记的也完全不是一个路数。无机元素化学高度依赖结构化学,还有大量背记的内容。
可以说,化学后期越来越像初阶的物理,贯穿整个化学的每个阶段的学习方法都不一样。
不停穿插的背记和理解会颠覆中学和大学低年级学习化学的方法。
这就劝退了跃跃欲试的大部分人,还是还是哥德巴赫的1+1好理解点。
而顾希澈早都已经深刻感觉到化学带给他的独特魅力了。
在高中化学竞赛上,国内的奥林匹克化学竞赛题型基本固定,题海战术完全可以取得一个不错的成绩。
但是ukcho没有考试大纲,并且其侧重点是a-level化学(或同等水平的一些知识,竞赛问题考的很偏很难。
没大纲,就是什么都有可能去考,这才是顾希澈刷书的根本原因。
另外,其考试对分析化学方面还有较高的要求,这种一定的直觉和思考能力也是要培养的。
至于要求的熟练掌握包括代数、几何、概率和统计等知识,相比之下这些都是小意思了。
这些数学知识在化学学科中的应用可能包括计算浓度、化学反应的比例关系、计算物质的量(摩尔数等。
站着的顾希澈看着手中的那一面题,其光是题目就占了小半页a4纸:
thecovid-19pandemichasintroducedustosocialdistancingthisquestionisabouthothearrangementofmoleculesin3dspaceoftenresultsinpartsofthosemoleculesbeingasfarfromeachotheraspossibleinthemoleculeethane,rotationaroundthecentralc-cbondmeansthattherelativepositionofthehydrogenatomsin3dspacecanchangethisrotationhappensrapidlyatroomtemperaturethedifferent3darrangementsarecalledconformers(orconformationalisomers)
theseconformersarerepresentedusinganemanprojectionanemanprojectionisavieofthemoleculealongthec–cbondrepresentedbyacirclethebondstohydrogenmadebythecarbonatomatthefrontareshoninfrontofthecirclethebondsmadeto
hydrognbythecarbonatomatthebackareshonbehindthecirclethisvieclearlyshostheanglebeteenthec?hbondsonthefrontcarbonandthec?hbondsonthebackcarbonthisangleiscalledthedihedralangle,andthedihedralangleθbeteenh’andh’’isshonaboveinethane,theeclipsedconformationhereθ=°ishigherinenergythanthestaggeredconformationhereθ=6°,asthehydrogensareless‘sociallydistanced
(后边附原题图,有兴趣的可以看看(?>?<?)
(我翻译一下:新炎大流行让我们开始了社交距离。这个问题是关于分子在三维空间中的排列如何经常导致这些分子的某些部分尽可能远离彼此。
在乙烷分子中,围绕中心c-c键旋转意味着氢原子在三维空间中的相对位置可以改变。这种旋转在室温下迅速发生。不同的3d排列是称为构象(或构象异构体)。
(这些构象用纽曼投影表示。纽曼投影是分子沿碳碳键的投影,用圆圈表示。前面的碳原子与氢形成的键在圆圈的前面。后面的碳原子与氢形成的键在圆圈后面。
这张图清楚地显示了前面碳上的c?h键和后面碳上的c?h键之间的角度。这个角叫做二面角,h′和h′之间的二面角θ如上图所示。
在乙烷中,θ=°的重叠构象比θ=6°的交错构象能量更高,因为氢的“社会距离”更小
顾希澈一字一句的翻译,结合图片给出的nemanprojection是纽曼式投影,相当于在侧面观察分子,可以清晰地看到两个c原子上连接的原子集团的角度差异。
它在图示中也说明在文字中dihedralangel到底是哪个角,其中第二段文字的末尾是重点,它说“在乙烷中,当dihedralangel是°时的eclipsedconformation能量比dihedralangel是6°时的staggeredconformation能量更高,因为氢原子相对没有社交隔离(距离较近”
理解完题意,顾希澈看向了第一小问:
(a)therelativeenergyofthedifferentconformationsforaplete36°rotationaroundthec-cbondinethaneisshononthediagramaboveforthefivedihedralanglesshononthegraph,indicatehetherethaneisinaneclipsedconformation(riteeinthebox),orastaggeredconformation(ritesinthebox)
althoughocantakeanyvaluebeteen°and36°forrotationaroundabond,eoftenconsiderjustsixconformations(threestaggeredandthreeeclipsed)thediagramshostherelativeenergyoftheconformationsforrotationaroundthec2-c3bondinmethylbutane
(乙烷中c-c键36°旋转时不同构象的相对能量如上图所示。对于图中所示的五个二面角,指出乙烷是处于重叠构象(在方框里写e)还是交错构象(在方框里写s)。
虽然o值可以取°到36°之间的任意值,但我们经常考虑六个构象(三个交错构象和三个重叠构象)。该图显示了
甲基丁烷中围绕c2-c3键旋转的构象的相对能量。
第一问在顾希澈看来还是很简单的。只要理解明白题目的意思,加上简单的推理,就可以知道当角度不是12°的倍数(6,18,24时,正好前后h原子相差6°,相距较远,能量较低,是eclipsedconformation;反之亦然。
不过接下来的几问……
顾希澈也非常头大。
它给了甲基丁烷(1-6)的6个纽曼投影能量图。在每个方框里只写一个数字。
去算投影之间的能量差以及可以用来近似的百分比。