化学（留学） MChem (Hons)

Lancaster University - 兰卡斯特大学

该模块介绍了无机化学的关键概念，如原子性质的周期性和趋势、键的模型和分子形状、酸碱性质和d-块配位复合物。学生将获得对该主题的基本知识和理解，并发展他们在分析和解释信息、解决问题、在实验室中安全和有能力地工作、保持有序的记录和得出基于证据的结论的技能。实践课涉及使用简单的无机反应来鉴定金属的定性定点试验，以及使用这些试验来鉴定未知样品的特征和身份.

本模块描述了支撑分析化学的原理和实践，并通过一系列具有挑战性的分析应用来说明其效用。学生将获得对仪器技术的理解，如分光光度法、分光荧光法、原子光谱法、质谱法、电分析和分析分离，他们将了解这些技术与化学分析的绝对技术之间的区别。在实践环节中，学生将测量强酸/强碱、强酸/弱碱和强酸/弱酸/强碱系统的定量溶液电导率。他们将使用离子选择性的Li、Na和K电极研究选择性系数。这些课程还有助于发展连续稀释和校准的技能，以及使用电位计，通过紫外/可见光光谱分析多成分混合物。

该模块提供了化学反应动力学理论和实践的完整概述，使学生了解反应动力学的动力学原理。利用这些知识，学生将从动力学测量中确定反应的顺序、速率常数和活化能。该模块探讨了温度和速率之间的关系，并介绍了阿伦纽斯方程。更高级的课题，包括碰撞理论、过渡态理论和复杂反应的动力学将被研究。学生将熟悉稳态近似，并学习如何使用它来推导复杂反应的速率规律。实践课提供了测量物理特性的实践经验，并加强了讲座中所教授的理论概念。

本模块旨在介绍与本科化学相关的概念和技术语言，并为学生将来学习物理和理论化学课程做准备。这包括学习如何以流畅的、现代的、科学的风格写作，以及如何为特定的听众开发和展示材料（例如，为海报或演讲，为专家和非专家写作），同时介绍化学学术文献。它还涉及重温和发展新的基本数学技能（数学是物理和理论化学的语言），并学习如何最好地展示数字数据。该模块得到了一系列基于计算机的实践课程的支持，这些课程介绍了计算机在解决复杂的数学问题方面的重要性，以及如何利用这一点使现代化学的应用受益。

本模块是对化学家技能模块中所教授的数学入门知识的扩展。它使学生对微积分的实际应用和化学的物理基础有了了解。学生将了解用数学对物理现象进行建模的基本过程，以及新模型是如何发展的。他们将学习解决简单的、与化学有关的微积分问题，同时通过计算技术解决更复杂的问题。 该模块还提供了对将原子作为固体（经典）粒子的相互作用和缺点的理解。将考虑电子和原子核之间，以及带电和中性原子和分子之间的相互作用。本模块还将介绍物质量化的基本后果，与未来的光谱学和量子化学模块有关。基于计算机的实践将被用来强调讲座中的几个关键物理现象，并提供使用计算机解决复杂数学问题的经验。特别是，他们在量子化学和分子动力学方面的应用将被探讨。

在这里，主要的物理化学课题有：大量的材料；热力学、化学平衡和反应动力学，它们控制着反应的速度、反应的产量和化学系统的稳定性，这些都被介绍了。该模块还将这些原理与催化作用和酶催化反应联系起来，并为第二年的模块提供相关材料的基础。实践性的实验课将建立在准确性和精确性的概念上，并将涉及使用pH计测量的酸碱系统的定量反应。学生将计算弱酸的解离常数，并通过溶解度测量确定溶液的焓值。他们还将研究反应速率随温度变化的情况.

本模块提供了A-level和本科化学之间的联系。它涵盖的主题包括元素和周期表、原子结构、原子的特性、分子形状、键的类型和光谱技术的基本原理及其在分子识别中的应用。实践实验课包括化学合成的介绍，以建立在A-level学习的技能上，并介绍新的实验技术。学生将使用他们可能认识的一些技术，以及一些新技术，来合成和反应一些简单的金属络合物。

本模块介绍了分子轨道理论在理解有机反应性方面的重要性，并解释了这种反应性如何能够准确地用卷曲箭头机制表示。此外，还将向学生介绍酸度、碱性、pKa和离群能力等重要概念。掌握了这些关键信息，就可以很容易地解释广泛的有机官能团的反应性。因此，在本模块的前半部分，学生将具备预测各种羰基化合物和取代反应的反应性的技能。 在本模块的后半部分，将描述包括饱和碳和消除反应的取代反应。在这种情况下，学生将能够分析参与决定这些反应结果的各种因素，并预测各种有机底物的反应性。最后，将介绍烯烃和烯醇的形成，以及醛类反应。在早期模块中学习的技术将在实际的实验室课程中得到巩固。学生将解决更复杂的有机分子的合成和合成分子的鉴定，使用全方位的光谱技术，包括核磁共振、红外和紫外/可见光谱。

在介绍有机化学时，本模块提供了对关键概念的基本理解，如命名法、结合和结构、形状和异构体以及电负性。学生将熟悉有机分子的结构和形状，并能解释这些结构是如何命名和表示的，以及如何通过光谱方法确定这些结构。他们将了解官能团的概念及其在生物或环境方面的重要性，并能提供这些官能团参与的化学反应的例子。在实验室的实践课程中，培养微观有机化学技术的技能，包括烯烃的卤化，通过酮的还原形成醇，以及醇的脱水。

在无机化学模块的基础上，本模块通过讲座和实践的结合，展示了如何制备涉及主族元素的常见化合物，并教导学生能够解释观察到的s或p族元素的反应性。学生将使用晶体场理论来解释过渡金属配合物所采用的不同几何形状，并将描述和讨论过渡金属和常见配体（包括有机金属）之间的结合。在早期实践课程的基础上，学生将进一步学习无机化学技术。实践的内容包括让维尔纳的诺贝尔奖复合物反应形成简单的八面体金属复合物；金属乙酰丙酮复合物的合成；以及多碘复合物的合成和定量分析。作为实践工作的一部分，将通过各种光谱技术对合成的分子进行定性。

本模块旨在让学生从热力学和动力学的角度，以及在应用实验研究中，对电化学过程有一个基本的了解。电化学通常被认为是一门处于化学和其他科学分支界面的学科。电化学主要被定义为电荷运动的研究，其延伸到化学的所有方面是显而易见的，包括：生物学、生物化学、物理学和工程学。它是一门核心的物理化学学科，也提供了接触化学过程的基本热力学和动力学特性的机会。学生将学习平衡（热力学）和电解（动力学）电化学电池的管理过程。将发展实用的分析方法，以及解释化学反应的方法，并深入了解催化过程。最后，学生将探索电分析、电合成和电化学动力转换和储存的基础知识。

学生将获得关于S/P块金属的有机金属的知识和理解。该模块提供了一个有机过渡金属化学的介绍，常见的配体和它们的分类。X/L记号和触变性。将研究金属羰基和磷酰配体的合成、结构和结合以及反应性。关键的反应类型和机制将作为该模块的一部分进行研究。学生还将接受涉及过渡金属中间体的催化过程的介绍，以了解反应类型如何在催化循环的机制中运作。 在本模块结束时，学生将了解有机金属化学的基本概念和原理，并将被介绍到一系列有代表性的有机过渡金属配合物的结构、结合、合成和特性。此外，配体取代、氧化加成、还原消除、迁移插入、β-H消除和配位配体上的亲核攻击都被介绍为有机金属化学的关键反应类型。

本模块讨论了支配光谱技术的基本物理原理，这些原理补充了对所有化学领域至关重要的技术的深入知识。学生还将被介绍到记录和解释光谱的实用技术。该模块包括电磁光谱、原子光谱和基于X射线的光谱技术等主题。学生还将探索核磁共振、发光和光谱成像。此外，该模块还提供围绕核磁共振、紫外/可见光、红外和荧光的实践课程，以及将理论与光谱的实际解释联系起来的研讨会。光谱学的物理原理旨在巩固学生的光谱方法知识，并扩展技能，使观察到的光谱在分子和技术的基本化学和物理特性方面合理化。

本模块的第一部分着重于链和环的构象分析，特别是无环和环状碳氢化合物的构象，以及取代的环己烷的构象和反应性。还将探讨环己烯、环己酮、紧张和含桥头的环的构象和反应性。然后，学生将专注于光谱方法在有机结构测定中的应用。将评估1H NMR中宝石、邻接和长程耦合的重要性，以及核奥弗尔效应的用途。还将研究二维核磁共振在结构阐明中的作用。学生将在有机分子的构象分析和结构确定方面获得知识、理解和技能。此外，他们将提高他们解决问题以及分析和解释数据的技能。

在你获得学位后，下一步怎么办？你会喜欢什么样的工作，并觉得很充实？有哪些职业适合你，你如何才能进入？本模块将帮助学生分析自己的喜好、技能、价值观和职业抱负。他们将了解职业机会和劳动力市场趋势，并研究毕业生的就业和培训机会，特别是那些拥有学位专业的学生。学生将巩固和进一步发展雇主所需要的关键技能，如沟通、团队合作、解决问题、研究和演讲技能。学生还将制定职业计划，提高他们的求职和申请技能。这包括理解和解释招聘广告、撰写简历、了解评估中心和发展面试技巧。该模块包括与一系列雇主的接触和介绍，以提高对雇主需求和趋势的认识。

本模块描述了以控制方式合成有机分子的策略和方法。将介绍烯烃、烯酸酯和烯烃等价物在合成中的重要性、形成方法和各种用途。该模块还将介绍追溯合成分析的概念，作为设计复杂有机分子合成的一种手段。将讨论在合成中利用保护基的策略，以克服选择性问题。然后，学生们将探索逆向合成分析作为设计复杂有机分子的多步骤合成的工具。在这种情况下，将讨论各种键的逻辑断开，从而在概念上将一个分子 "分解 "为更小的单元。在本模块结束时，学生将了解到有机合成中封存化学的多功能性，以及封存和其他化学方法在逆合成分析中的应用，作为设计复杂有机结构合成的一种方式。学生还将提高他们在解决问题、巩固信息、核心实践技术、分析数据和提交报告方面的技能。

本模块描述了固体的属性和行为，如金属、盐和结晶分子化合物以及软物质，包括聚合物及其表面。特别是，结构、属性和材料行为之间的关系将被仔细研究。表征技术将被研究，包括。X射线晶体学、凝胶渗透色谱法（GPC）和差示扫描量热法（DCS）。软硬表面在催化和气体储存中的应用将被强调。X射线晶体学作为一种表征工具的使用将被探讨，并介绍这种技术背后的化学和数学概念。在该模块结束时，学生将发展他们的问题解决和数据分析技能，并能够以清晰和简洁的方式展示结果和发现。

高级配位化学研究溶液中的金属，包括金属离子在溶液中的化学反应，离子溶解的一般描述以及内球和外球配位和溶剂变化的描述。学生将被介绍到金属团簇、硼烷和相关的笼子和团簇。该模块介绍了配位平衡和溶液平衡、形成常数的使用、交换率和影响交换率的因素。该模块还研究了第二行和第三行过渡金属的配位和反应化学，考察了选定的氧化物和卤化物的例子以及重要的代表性例子的氧化态稳定性的趋势。在本模块结束时，学生将熟悉金属离子的溶液行为，以及离子在溶液中的行为，第二和第三行过渡金属化学和金属-金属键的趋势和例子。该模块将提高学生在实践化学、光谱解释、报告撰写和问题解决方面的技能。

学生将获得围绕热力学的深入知识，涵盖各种主题，包括理想气体定律；内能，包括热和功，以及卡诺循环。然后，该模块将继续探索焓、热容量和熵的问题。自由能和化学势，以及微观状态、分配功能、分子相互作用和分子模拟都是该模块研究的一部分。该模块旨在发展对化学热力学和统计力学的批判性理解，重点是概念及其在理解化学驱动力和稳定性方面的应用。解决问题的能力和数学能力将得到提高，通过理论讲座和实践环节，学生还将提高他们的实验和书面交流能力.

学生将学习各种课题，包括醛和酮的亲核加成、C=O处的亲核取代以及烯和炔的合成和亲电加成。将介绍关键的概念，包括羰基化合物的亲核加成和取代，烯的合成和反应以及芳香族化合物的亲电和亲核取代。该模块还包括1，3-不饱和羰基的亲核攻击以及芳香化合物的亲电和亲核取代。该模块通过讲座和实际的实验室课程进行教学，以示范所教授的反应。学生将获得羰基、烯烃和芳香族化合物化学方面的知识、技能和理解。此外，该模块教导学生在实验室中安全和有能力地工作，有序地记录准确的实验观察，并介绍从基于证据的结论中得出的报告。

本模块的目的是介绍理论化学或量子化学的原理和技术，以及作为其基础的基本数学技术。量子力学、对称性和群论都包括在该模块中。对那些不能通过使用经典力学来解释的化学现象进行介绍。量子化将被介绍为自然产生于约束（密闭）系统，薛定谔方程也被探讨。 除了化学内容外，该模块还将介绍理解和欣赏薛定谔方程的解决方案所需的数学技术。具体来说，它将介绍物质的量化、薛定谔方程、代表不同物理模型的各种哈密尔顿，包括库仑分子哈密尔顿。它还将介绍解决理论化学中出现的复杂数学问题所需的数学和计算技术。同时，还将介绍对称性及其在理解分子轨道理论、解释光谱观测和分子形状方面的根本重要性。

你将通过在我们的国际伙伴大学之一学习一年来扩大你的视野。在那里，你将学习与兰卡斯特大学提供的高级化学模块相媲美的课程。目前的目的地包括北美、澳大利亚和新西兰，并将扩展到更多的目的地。

这个研究项目模块是参加MChem课程的学生的基本核心要求，占最后一年的50%。由于化学系的专业知识和学生本身的兴趣各不相同，要进行的工作的确切性质可能非常多样化。它将在分析化学和光谱学、化学理论和计算或合成化学的一个大标题下。学生将获得深入的知识和对某一化学领域的理解，并进行实验/计算研究。所选领域涉及的具体技术（实践、仪器和计算）将被深入学习，以导致在国际领先的期刊上发表高质量的研究报告。