Page 43 - 优秀学员达人录

上海市青少年科学创新实践工作站

达人 张榆萱
华东师范大学化学实践工作站
复旦大学附属中学
科创格言：旅行者选定了一条路，从不问那条
路有多远

科创的终极目的在于认识世界、寻求真理
更全面地解读“分子间隙”
更全面地解读“分子间隙” 科创的终极目的在于认识世界、寻求真理
我的课题是“1+1<2 ？——关于分子间隙的探究”。 从开题到结题、答辩，总共是大约 4 个月的时间。受到疫情的影响，
大家可能都听说过这个实验：将 100ml 的酒精与 100ml 水混合， 很可惜不能去到大学的实验室进行课题的实验，但在这 4 个月里，
得到的溶液体积小于 200ml。这一现象很简单，却也十分有趣—— 工作站极其丰富的资源让我从中获益良多：暑期讲座、课题资源、
由此我发现宏观上两种液体混合后体积不守恒的现象可以与微观上 教授指导，等等。
的分子间隙相联系，而这一体积差又恰好可以将分子间隙转变成可 由一个灵感乍现的想法转变成一篇课题，课题探究让我学会了自
直接测量的数据。有了初步想法后决定通过深入的课题探究，更全 己去发现、认知真理。科创为我提供了认识世界的一个平台，在平
面地解读“分子间隙”。 日里启迪着我应时常抬头看看，试图跳出现有的知识框架中，创新
首先，我决定通过实验得出影响混合溶液体积变化量的因素。在 的思想能够赋予更多的可能。
网站上查阅了相关资料后，我了解到这是多种因素共同作用的结果。 实验也让我深刻地体会到了科学的严谨。我的实验步骤虽不复
在设计实验之初我深感顾此失彼的茫然，难以将诸多变量考虑在内 杂，可测量的每个数据都将影响到分析和结论。实验中需要重复多
的同时兼顾课本上学到的控制变量原则。于是我分析整理了我认为 次测量，而起先心浮气躁的我也慢慢沉静下来，也由此达到了事半
最重要的几个因素，包括不同液体的混合比例、溶液种类等。在实 功倍的效果。
验方法上，我先量取一定溶液，随后多次向其中加入一定体积的水 探究的过程中我也多次陷入迷茫，进而意识到世间万物并不总有
以改变浓度、密度等因素，并通过引入新变量并加以计算的方法解 规律可寻，我所研究的问题不是一定能得出结果的，尽管操作、测量、
决溶液总体积不相等而无法比较的问题。在得出混合溶液体积变化 统计正确，我也不一定能得出相关的结论。而科创似乎也正需要这
的规律后，我将其应用到了分子间隙的影响因素，包括分子大小、 种不确定性，我也从中学会在摸索中认清前路，在面对未知时迎难
热力学性质等方面。在此过程中我也熟悉了如何在网页上检索文献， 而上。虽然无法保证努力的方向都正确，但我可以每一次尝试都尽
在学习其中的理论知识、了解现有的研究成果过程中我也体会到了 我所能。
非凡的充实与乐趣。通过分析我了解到：酒精与水的混合不仅仅是 当写下结题报告的最后一个句号时，我意识到这次工作站的课题
小分子进入大分子间隙那样简单，还伴随着水分子、乙醇分子间部 探究结束了。可今后，我不会停下脚步。这一次的经历让我相信：
分氢键的断裂和水与乙醇分子间氢键的形成，在该过程中，氢键拆 科创的终极目的不在于得到结论，而在于认识世界、寻求真理。我
散与形成的代数和是增加的，即分子间作用力整体增大，同时放出 将始终怀着热忱，准备迎接下一个新的发现。
热量，能量减少，因此混合后体积减小。所以，在分子间作用力整
体减小的溶液中，也存在混合后溶液体积增大的现象。这也突破了
先前我对分子间隙的认识。
在此之后，我对分子间隙的实际意义展开了进一步的思考：许多
防水材料的防水原理与分子间隙有一定联系。从先前得出的结论中
我发现防水材料的表面分子结构通常有以下特点：分子大小与水分
子相近或小于水分子、密度高即分子排布紧密、可利用热力学性质
改变自身结构的材料有利于防水。于是我选取了高密防水透湿织物
与丙烯酸树脂两种材料的防水机理进行研究，证实了在实验中得到
的结论。

思路灵活 视角独特
思路灵活 视角独特
张榆萱同学认真参与了本次化学创新实践课程的培训及研究实践活动，期间较为完整地完成了有关分子间隙课题的探究工作。整个自主
研究过程从文献资料的查阅到实验方案的设计条理清晰，研究方法合理可行。研究总结报告也较为规范，不但能合理分析产生分子间隙的
原因，并通过实验得到乙醇与水或不同水溶液混合后的体积变化规律的初步结论。
在研究过程中张榆萱同学能通过设计实验方案，采用改变实验体系酸碱度等条件试图说明体积变化的微观机制，并将相关内容与防水透
湿织物及丙烯酸树脂等材料的利用加以合理联系，体现了其灵活的思路和独特的科学探索视角。总体而言，张榆萱表现出良好的科学探索
素养，通过培训课程达到了科学方法训练和创新能力培养的目的。
——指导老师：华东师范大学教授 陈启明

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