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        應(yīng)用化學(xué):來一場有關(guān)化學(xué)的修行

        2022-05-30 16:04:28淑子讀書
        求學(xué)·理科版 2022年11期
        關(guān)鍵詞:化學(xué)實驗課程

        淑子讀書

        本文主角:應(yīng)用化學(xué)

        專業(yè)分類:化學(xué)類

        本專業(yè)適合:對化學(xué)學(xué)科有濃厚興趣,喜歡鉆研,具有探索精神、創(chuàng)新精神,對學(xué)習(xí)有耐心,有較強的動手能力和邏輯思維能力,遇事沉著、不慌亂的同學(xué)

        選科要求:必選物理、化學(xué)(選科要求僅供參考,以各省份高校實際招生要求為準(zhǔn)。傳統(tǒng)高考模式下,此專業(yè)一般僅招理科生)

        Chem is try:化學(xué)是嘗試

        初中時我們就已經(jīng)開始接觸化學(xué)了,相信許多人對化學(xué)并不陌生。然而,你真的了解化學(xué)嗎?

        B站流傳著一個很火的叫做《美麗化學(xué)》的系列視頻,它是由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)先進技術(shù)研究院和清華大學(xué)出版社聯(lián)合制作的一個原創(chuàng)數(shù)字科普項目。視頻里的銅樹生長、熒光液滴等美麗畫面讓人印象深刻。除此之外,化學(xué)世界里還有許多奇妙有趣的現(xiàn)象,比如“法老之蛇”實驗、碘鐘反應(yīng)、“大象牙膏”實驗等。這些只是化學(xué)的其中一小部分內(nèi)容。

        等到真正進入應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)之后,我才發(fā)現(xiàn),中學(xué)時期學(xué)習(xí)的化學(xué)只是皮毛中的皮毛。例如,初中時,我們知道原子的電子層數(shù)等于它的周期數(shù);到了高中,我們知道每一個電子層還可以分為不同的電子亞層;而上了大學(xué),我們便要從理論根源上,利用薛定諤方程等來解釋原子內(nèi)電子的排布。隨著理論學(xué)習(xí)的不斷深入,我的學(xué)科視野和學(xué)科思維逐漸被打開,我開始學(xué)著用化學(xué)的眼光來看世界。

        對我而言,化學(xué)是一門研究性和探索性很強的學(xué)科,我們化學(xué)生常常把化學(xué)的英文名稱Chemistry拆分為:Chem is try(化學(xué)是嘗試)。是的,學(xué)習(xí)化學(xué)就是需要不斷地進行實驗、嘗試和探索。

        普通的實驗課程,一般是教材上已經(jīng)寫好了實驗?zāi)0?,算好了預(yù)期結(jié)果,大家只需要按照步驟一步步完成就行了,就像是在森林里,老師指著一只被綁住的兔子,讓大家把兔子抓回來。而我們班級會有一門特殊的實驗課程——科研訓(xùn)練,課前,老師會給出一個目標(biāo)產(chǎn)物,讓我們自行設(shè)計合成路線,并且互相討論,分析路線的利弊,同時權(quán)衡產(chǎn)率、經(jīng)濟等諸多因素,進行修改,最終大家敲定一個實驗方案,這就像是老師給出一個目標(biāo)——抓兔子,并為大家提供抓捕可能用到的工具,我們就沿著兔子的足跡,在化學(xué)的森林中摸索搜尋兔子的蹤影,商量著如何把它抓住。但是在這過程當(dāng)中,總會出現(xiàn)這樣或那樣的問題。

        記得有一次做實驗,我們小組和其他小組的實驗現(xiàn)象每一步都不一樣,過色譜柱的時候,其他小組的都是黃色、橙色分層,而我們小組的分層卻像極了皮蛋——上層墨綠,下層淺黃,而且最終得到的不是目標(biāo)產(chǎn)物。奇怪了,明明每一步都是按照要求操作的呀?我們連忙向老師求助,老師也很驚訝,“我?guī)Я硕嗄陮W(xué)生實驗,從沒見過這樣的情況”……最后,老師發(fā)現(xiàn)無水乙醇試劑瓶中的氣味不對,是乙酸乙酯——原來試劑瓶中的試劑被裝錯了!因此我們這個實驗就像數(shù)學(xué)計算中抄錯了數(shù)據(jù)一樣,雖然努力了很久,但最終是無用功。我們從這次實驗中吸取了經(jīng)驗教訓(xùn),之后的每次實驗加試劑前都會再三確認(rèn)。還有一次我們要將石油醚和二氯甲烷以1∶3的體積比例混合進行色譜柱洗脫,有一組同學(xué)卻怎么都無法將產(chǎn)物洗脫出來,老師直接掂了一下兩個試劑瓶,告訴他們:“你們這兩個瓶子里面都是石油醚,可能是去補充試劑的時候倒錯了?!薄巴?,老師怎么一掂就知道?。《疾挥寐勔宦劦膯??”他們特別驚訝?!耙驗槎叩拿芏认嗖畋容^多”,老師后來解釋道。我們由此感受到了靈活運用理論知識在實驗過程中帶來的便利。

        在實驗過程中,我們最大的收獲往往不是最終的成果,而是從抽絲剝繭的鉆研中體會科研探索帶來的成就感和滿足感?;瘜W(xué)的學(xué)習(xí)不斷更新著我對這個世界的認(rèn)知,自然界中存在著很多我們現(xiàn)在仍然無法解釋的規(guī)律,我們現(xiàn)在依然在化學(xué)的林中探索著,以后也會是如此。

        學(xué)化學(xué) = 學(xué)數(shù)學(xué) + 學(xué)物理 + 學(xué)化學(xué)

        需要說明的是,不同院校的相關(guān)院系設(shè)置不盡相同,如某些工科類院校常常將化學(xué)類(理學(xué)門類,偏研究)與化工類(工學(xué)門類,偏應(yīng)用)放在一個學(xué)院,按大類進行招生,而另一些院校會分別設(shè)置化學(xué)系和化學(xué)工程學(xué)院,但不管院系如何設(shè)置,有機化學(xué)、無機化學(xué)、物理化學(xué)和分析化學(xué)這四大基礎(chǔ)課程是這類學(xué)生的必修課程。

        以我就讀的中南大學(xué)為例,其下設(shè)的化學(xué)化工學(xué)院就有應(yīng)用化學(xué)、制藥工程、化學(xué)工程與工藝三個專業(yè)。這三個專業(yè)均按照“化工與制藥類(化學(xué)生物環(huán)境大類)”進行大類招生,大一的時候這幾個專業(yè)所學(xué)的課程都是一樣的,大一下學(xué)期開始進行專業(yè)分流,在此之后不同專業(yè)會有不同的學(xué)習(xí)側(cè)重點。

        以我所在的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)為例,除了高等數(shù)學(xué)、高級英語等公共課程,我們的主修課程有:無機化學(xué)(含實驗)、高等無機化學(xué)、有機化學(xué)(含實驗)、分析化學(xué)(含實驗)、儀器分析(含實驗)、物理化學(xué)(含實驗)、物理有機化學(xué)、化工原理(含實驗)、結(jié)構(gòu)化學(xué)(含實驗),以及和化學(xué)學(xué)科有一定交叉的大學(xué)物理(含實驗)等課程。應(yīng)用化學(xué)專業(yè)和許多學(xué)科都有一定的交叉,例如物理、生物、數(shù)學(xué),等等,這要求學(xué)生的知識面要足夠?qū)拸V,理論功底要足夠深厚,因此我們經(jīng)常開玩笑說:“學(xué)數(shù)學(xué)=學(xué)數(shù)學(xué),學(xué)物理=學(xué)數(shù)學(xué)+學(xué)物理,學(xué)化學(xué)=學(xué)數(shù)學(xué)+學(xué)物理+學(xué)化學(xué)?!倍趯I(yè)所學(xué)課程中,物理化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)是同學(xué)們公認(rèn)比較難的課程,物理化學(xué)甚至還被戲稱為學(xué)院的“三大名掛”之一。

        中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院自2020年始設(shè)“強基班”,我有幸通過選拔,進入了陳新民應(yīng)用化學(xué)專業(yè)拔尖人才培養(yǎng)計劃實驗班。(PS:學(xué)校每年的招生政策都有可能變動,可以訪問學(xué)校官網(wǎng)查詢核實。)

        在理論課程的學(xué)習(xí)上,“強基班”更加注重夯實基礎(chǔ)理論。例如,普通班級的無機化學(xué)課只需一個學(xué)期便可學(xué)完,而我們則要學(xué)習(xí)一年。同時,我們還會接觸到一些研究生課程,例如高等無機化學(xué)、物理有機化學(xué)(高等有機化學(xué))等。在實驗課上,我們還會進行專門的無機化學(xué)和有機化學(xué)的科研訓(xùn)練,感受真正的科研。大一下學(xué)期,我們可以自主選擇導(dǎo)師,由導(dǎo)師帶領(lǐng),增長實驗室經(jīng)驗,參與科研項目。例如,在高分子化學(xué)課上,導(dǎo)師會讓我們根據(jù)自己感興趣的研究方向做Presentation,鍛煉我們的文獻檢索閱讀能力、演講能力和團隊協(xié)作能力,同時也會定期邀請專家開講座,讓我們可以和科研“大?!泵鎸γ娼涣?。

        應(yīng)用化學(xué)沒那么“坑”

        化學(xué)的應(yīng)用早已滲透我們生活的方方面面,它與我們的衣、食、住、行,乃至當(dāng)今所有高新技術(shù),都有著密切的關(guān)系。應(yīng)用化學(xué)不僅是開發(fā)基本化工原料、無機材料、有機精細(xì)化學(xué)品、高分子材料等的基礎(chǔ),而且在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、海洋開發(fā)、航天航空、信息產(chǎn)業(yè)、環(huán)境保護、生物工程、國防建設(shè),以及日常生活中都發(fā)揮著越來越重要的作用。

        特別值得一提的是,在2022年的畢業(yè)季,風(fēng)頭正勁的新能源車企、半導(dǎo)體和風(fēng)投等紛紛高薪挖掘化學(xué)和材料人才,尤其是在鋰電行業(yè),各家企業(yè)正鉚足了勁爭奪人才。某動力電池企業(yè)中層人士表示,“近兩年來,化學(xué)、材料類高校畢業(yè)生市場行情看漲,新入職的校招生薪酬明顯高過老員工(即薪酬倒掛),且該情況愈發(fā)凸顯”。巨大的人才缺口以及資金涌動下,鋰電行業(yè)正上演著一場搶人大戰(zhàn)?;瘜W(xué)、材料類等“天坑專業(yè)”的逆襲,或正在到來。

        我們再看看學(xué)術(shù)界。在學(xué)術(shù)界,化學(xué)一定算得上是中國最牛的專業(yè)。根據(jù)自然網(wǎng)站發(fā)布的“2021中國自然指數(shù)”增刊《Nature Index 2021 China》統(tǒng)計,2020年,中國在化學(xué)領(lǐng)域貢獻份額全球最高。根據(jù)自然指數(shù)統(tǒng)計,中國的化學(xué)研究貢獻在2018年就已經(jīng)超過了美國,連續(xù)三年位居全球第一。而不久前,愛思唯爾(Elsevier)剛發(fā)布的“2021中國高被引學(xué)者榜單”中,化學(xué)領(lǐng)域的人數(shù)最多,以377位成為高被引學(xué)者人數(shù)最多的學(xué)科!

        化學(xué)之路是一場漫長的修行,要坐得冷板凳,下得苦功夫。如果你是真心喜歡化學(xué),想為我國化學(xué)事業(yè)的進步做出自己的一份貢獻,你可以選擇走學(xué)術(shù)道路,碩博階段可以選擇到國外留學(xué)、交流,像日本、德國都是不錯的選擇,回國后可以選擇進入高校當(dāng)老師,從事科研方面的工作;如果想追求比較穩(wěn)定的工作,可以到中學(xué)當(dāng)化學(xué)老師,教書育人,或者考公務(wù)員、選調(diào)生,如進入石油化工、環(huán)保、商品檢驗、衛(wèi)生防疫、海關(guān)、醫(yī)藥、精細(xì)化工廠等生產(chǎn)、技術(shù)、行政部門和廠礦企業(yè)從事應(yīng)用研究、科技開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)和管理工作,為人民服務(wù);也可以到生物制藥企業(yè)、化工企業(yè)、新能源企業(yè)等從事產(chǎn)品研發(fā)工作。

        當(dāng)前,化工行業(yè)的競爭相對來說比較激烈,想要在行業(yè)中站穩(wěn)腳跟,不僅需要深厚的理論功底,還得有刻苦鉆研的精神。如果你已經(jīng)做好了進入應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)的準(zhǔn)備,歡迎和我一起走進這個美麗新世界的大門!

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