一种用于量子化学的化学键断裂与形成演示装置的制作方法

本发明涉及化学教具技术领域，尤其涉及一种用于量子化学的化学键断裂与形成演示装置。

背景技术：

量子化学是理论化学的一个分支学科，是应用量子力学的基本原理和方法研究化学问题的一门基础科学，研究范围包括稳定和不稳定分子的结构、性能及其结构与性能之间的关系，分子与分子之间的相互作用，分子与分子之间的相互碰撞和相互反应等问题。

在高中化学教学中，在量子化学化学键教学时，化学老师基本上都是采用理论教学的方式，学生往往对量子化学中的化学键的断裂和形成是比较模糊的，理解起来比较费时费力，学习的兴趣也比较低下，不利于学生的学习，为此我们提出了一种用于量子化学的化学键断裂与形成演示装置。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于量子化学的化学键断裂与形成演示装置，具备便于演示的化学键断裂与形成过程的优点，解决了在量子化学化学键教学时，化学老师基本上都是采用理论教学的方式，学生往往对量子化学中的化学键的断裂和形成是比较模糊的，理解起来比较费时费力，学习的兴趣也比较低下，不利于学生的学习的问题。

(二)技术方案

为实现上述技术问题，本发明提供了这样一种用于量子化学的化学键断裂与形成演示装置，包括底座，所述底座的顶部固定连接有演示器，所述底座顶部的中部固定连接有位于演示器内部的工作台，所述工作台的内部设置有位置抑制机构，所述位置抑制机构的顶部贯穿并延伸至工作台的顶部，所述抑制机构顶部的一侧固定连接有磁力吸附机构，所述工作台顶部的两侧均固定连接有平衡稳固机构，所述演示器内部的顶部设置有位置改变机构，所述位置改变机构的底部固定连接有反应促进机构，所述工作台顶部的中部放置有演示缸。

优选的，所述位置抑制机构包括有螺纹杆，所述螺纹杆的一端活动连接在演示器内壁一侧的底部，所述螺纹杆的另一端贯穿并延伸至演示器的外侧，所述螺纹杆的另一端固定连接有第一齿轮，所述第一齿轮啮合有第二齿轮，所述第一齿轮的直径小于第二齿轮的直径，所述第二齿轮的内部固定插接有第一转动杆，所述演示器外侧的底部固定连接有第一防护壳，所述第一齿轮和第二齿轮均位于第一防护壳的内部，所述第一转动杆的一端活动连接在演示器外侧的底部，所述第一转动杆的另一端贯穿并延伸至第一防护壳的外侧，所述第一转动杆的另一端固定连接有摇把，所述螺纹杆外表面的两端均螺纹套接有螺纹套管，所述螺纹套管的底部固定连接有第一支杆，所述底座顶部的两侧均开设有放置槽，所述放置槽的内壁之间固定连接有第一滑杆，所述第一滑杆的外表面滑动套接有第一滑套，所述第一滑套的顶部与第一滑杆的底部固定连接，所述放置槽的内底壁活动连接有滚轮，且滚轮的顶部与第一滑套的底部滑动连接，所述第一滑套的顶部固定连接有第二支杆，所述工作台顶部的两侧开设有贯穿的条形槽，所述第二支杆的顶部穿过条形槽并延伸至工作台的顶部，所述第二支杆的外侧与条形槽的内壁滑动连接，所述第二支杆的顶部固定连接有夹持块。

优选的，所述磁力吸附机构包括有两个固定环，两个所述固定环镶嵌在两个夹持块的相对面，所述固定环的内侧等距离固定连接有九个弹力弹簧，所述弹力弹簧远离固定环的一端固定连接有容纳环，所述容纳环的内部固定连接有电磁铁，所述容纳环远离弹力弹簧的一侧固定连接有弹性杆。

优选的，所述平衡稳固机构包括有两个支撑柱，两个所述支撑柱的底部固定连接在工作台顶部的两侧，两个所述支撑柱相对面的顶部均开设有第一滑动槽，所述第一滑动槽的内壁之间固定连接有第二滑杆，所述第二滑杆的外表面活动套接有第二滑套，所述第二滑杆外表面的底部活动套接有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的顶部固定连接在第二滑套的底部，所述缓冲弹簧的底部固定连接在第一滑动槽的底部，两个所述第二滑套之间固定连接有活动板。

优选的，所述位置改变机构包括有双轴电机，所述双轴电机通过支撑架固定连接在活动板顶部的一侧，所述双轴电机顶部的输出轴通过联轴器固定连接有滚珠丝杆，所述滚珠丝杆的外表面螺纹套接有滚珠螺母，所述滚珠螺母的一侧固定连接有横杆，所述活动板顶部的中部固定连接有基座，所述基座的顶部固定连接有调节杆，所述横杆远离滚珠螺母的一端固定连接在调节杆的一侧，所述横杆的底部固定连接有加固杆，所述加固杆远离横杆的一端固定连接在调节杆的一侧，所述调节杆的顶部固定连接有橡胶盖，所述活动板顶部靠近基座的一侧固定连接有稳固块，所述稳固块与调节杆的相对面开设有第二滑动槽，所述调节杆远离横杆的一侧固定连接有滑动杆，所述滑动杆远离调节杆的一端固定连接有滑动块，所述滑动块的外侧与第二滑动槽的内壁滑动连接。

优选的，所述反应促进机构包括有促进杆，所述促进杆的顶部与活动板底部的中部活动连接，所述促进杆外表面的顶部固定套接有第一传动轮，所述第一传动轮通过传动带传动连接有第二传动轮，所述活动板的底部固定连接有第二防护壳，所述第一传动轮、传动带和第二传动轮均位于第二防护壳的内部，所述双轴电机底部的输出轴通过联轴器固定连接有转轴，所述转轴的底部贯穿并延伸至活动板的底部，所述转轴的底部与第二传动轮的顶部固定连接，所述促进杆底部贯穿并延伸至第二防护壳的底部，所述促进杆外表面的顶部固定套接有盖板，所述盖板与演示缸相适配，所述促进杆外表面中部的两侧均固定连接有混合杆，所述促进杆的底部固定连接有混合叶片。

优选的，所述演示器顶部的中部固定连接有拉手，且拉手的外表面固定套接有橡胶套。

优选的，所述底座底部的中部开设有凹槽，且凹槽的形状为椭圆形。

(三)有益效果

本发明提供了一种用于量子化学的化学键断裂与形成演示装置，具备以下有益效果：

1、该用于量子化学的化学键断裂与形成演示装置，尤其适用于高中化学关于化学键的教学，通过磁力吸附机构与反应促进机构的配合促进演示缸内部化学反应物的化学反应，直观的将化学反应中的化学键的断裂和重组的进行直观的演示，方便学生的理解，切实提高学生的研究兴趣。

2、该用于量子化学的化学键断裂与形成演示装置，通过位置抑制机构的设置，转动摇把可以使得两个夹持块向相对的一侧移动，对演示缸起到了固定的效果，使演示缸的固定更牢靠，保证在演示时演示缸的稳定性，同时方便了磁力吸附机构的安装和固定，有效合理地利用两个夹持块内部的空间，节省了材质。

3、该用于量子化学的化学键断裂与形成演示装置，通过第一齿轮与第二齿轮啮合的设置，当转动摇把时，可以使得第二齿轮带动第一齿轮转动，使得转动摇把时更加的轻松省力，同时使得螺纹杆转动速度会变快，更加方便的对演示缸进行固定。

4、该用于量子化学的化学键断裂与形成演示装置，通过磁力吸附机构的设置，给电磁铁通电使得电磁铁产生磁性，可以将演示缸内部的带有磁性的离子进行吸附，使得没有磁性的离子漂浮在在玻璃缸的内部，可以更加直观的将化学反应中的化学键的断裂和重组的进行演示，方便学生的理解，提高了学生学习化学的兴趣，同时两个相对电磁铁相互吸附，使得对玻璃缸固定更加的牢固。

5、该用于量子化学的化学键断裂与形成演示装置，通过弹性杆的设置，在对玻璃缸卡紧时，弹性杆发生形变，对玻璃缸起到了缓冲和固定的效果，同时增大了与玻璃缸之间的摩擦力，减少对玻璃缸表面的磨损，提高了玻璃缸的使用寿命。

6、该用于量子化学的化学键断裂与形成演示装置，通过位置改变机构的设置，滚珠丝杆旋转时带动滚珠螺母向下移动，通过横杆使得调节杆向下移动，从而使得活动板底部的反应促进机构向下移动，插入至演示缸的内部，加快了演示缸内部的化学反应，节省了化学反应的时间，提高学生的学习兴趣。

7、该用于量子化学的化学键断裂与形成演示装置，通过稳固块、滑动槽、滑动杆和滑动块的配合使用，在调节杆向下移动时，通过滑动杆使得滑动块在滑动槽的内部垂直的上下滑动，保证了调节杆上下移动时的稳定性，同时对调节杆起到了支撑的效果，保证了上下移动时平衡性。

8、该用于量子化学的化学键断裂与形成演示装置，通过平衡稳固机构的设置，保证活动板上下移动时的稳定性，避免活动板在移动时左右摆动，同时方便了反应促进机构的安装和固定，还可以同步的带动反应促进机构上下移动，节省了能源的消耗，方便了人们的使用。

9、该用于量子化学的化学键断裂与形成演示装置，通过支撑柱的改进，一方面对位置改变机构和反应促进机构起到了支撑和固定的效果，同时保证装置整体的美观性，与实际应用的舒适感，进一步也节省材质，优化物体空间的利用。

10、该用于量子化学的化学键断裂与形成演示装置，通过反应促进机构的设置，双轴电机在带动滚珠丝杆转动的同时还可以带动转轴旋转，旋转的第二传动轮通过传动带带动第一传动轮旋转，使得混合杆和混合叶片旋转，加快了演示缸内部化学反应的速度，提高了反应的效率。

附图说明

图1为本发明结构剖视图；

图2为本发明结构正视图；

图3为本发明图1的A处局部放大图；

图4为本发明磁力吸附机构结构示意图；

图5为本发明图1的B处局部放大图；

图6为本发明图1的C处局部放大图。

图中：1底座、2演示器、3工作台、4位置抑制机构、401螺纹杆、 402第一齿轮、403第二齿轮、404第一转动杆、405第一防护壳、406 摇把、407螺纹套管、408第一支杆、409放置槽、410第一滑杆、411 第一滑套、412滚轮、413第二支杆、414条形槽、415夹持块、5磁力吸附机构、501固定环、502弹力弹簧、503容纳环、504电磁铁、505 弹性杆、6平衡稳固机构、601支撑柱、602第一滑动槽、603第二滑杆、604第二滑套、605缓冲弹簧、606活动板、7位置改变机构、701双轴电机、702滚珠丝杆、703滚珠螺母、704横杆、705调节杆、706加固杆、707基座、708橡胶盖、709稳固块、710第二滑动槽、711滑动杆、 712滑动块、8反应促进机构、801促进杆、802第一传动轮、803传动带、804第二传动轮、805转轴、806第二防护壳、807盖板、808混合杆、809混合叶片、9拉手、10演示缸、11凹槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，一种用于量子化学的化学键断裂与形成演示装置，包括底座1，底座1的顶部固定连接有演示器2，底座1顶部的中部固定连接有位于演示器2内部的工作台3，工作台3的内部设置有位置抑制机构4，位置抑制机构4包括有螺纹杆401，螺纹杆401的一端活动连接在演示器2内壁一侧的底部，螺纹杆401的另一端贯穿并延伸至演示器 2的外侧，螺纹杆401的另一端固定连接有第一齿轮402，第一齿轮402 啮合有第二齿轮403，第一齿轮402的直径小于第二齿轮403的直径，通过第一齿轮402与第二齿轮403啮合的设置，当转动摇把406时，可以使得第二齿轮403带动第一齿轮402转动，使得转动摇把406时更加的轻松省力，同时使得螺纹杆401转动速度会变快，更加方便的对演示缸10进行固定，第二齿轮403的内部固定插接有第一转动杆404，演示器2外侧的底部固定连接有第一防护壳405，第一齿轮402和第二齿轮 403均位于第一防护壳405的内部，第一转动杆404的一端活动连接在演示器2外侧的底部，第一转动杆404的另一端贯穿并延伸至第一防护壳405的外侧，第一转动杆404的另一端固定连接有摇把406，螺纹杆 401外表面的两端均螺纹套接有螺纹套管407，螺纹套管407的底部固定连接有第一支杆408，底座1顶部的两侧均开设有放置槽409，放置槽 409的内壁之间固定连接有第一滑杆410，第一滑杆410的外表面滑动套接有第一滑套411，第一滑套411的顶部与第一滑杆410的底部固定连接，放置槽409的内底壁活动连接有滚轮412，且滚轮412的顶部与第一滑套411的底部滑动连接，第一滑套411的顶部固定连接有第二支杆 413，工作台3顶部的两侧开设有贯穿的条形槽414，第二支杆413的顶部穿过条形槽414并延伸至工作台3的顶部，第二支杆413的外侧与条形槽414的内壁滑动连接，第二支杆413的顶部固定连接有夹持块415，通过位置抑制机构4的设置，转动摇把406可以使得两个夹持块415向相对的一侧移动，对演示缸10起到了固定的效果，使演示缸10的固定更牢靠，保证在演示时演示缸10的稳定性，同时方便了磁力吸附机构5 的安装和固定，有效合理地利用两个夹持块415内部的空间，节省了材质。

位置抑制机构4的顶部贯穿并延伸至工作台3的顶部，抑制机构4 顶部的一侧固定连接有磁力吸附机构5，磁力吸附机构5包括有两个固定环501，两个固定环501镶嵌在两个夹持块415的相对面，固定环501 的内侧等距离固定连接有九个弹力弹簧502，弹力弹簧502远离固定环 501的一端固定连接有容纳环503，容纳环503的内部固定连接有电磁铁 504，通过磁力吸附机构5的设置，给电磁铁504通电使得电磁铁504产生磁性，可以将演示缸10内部的带有磁性的离子进行吸附，使得没有磁性的离子漂浮在在玻璃缸10的内部，可以更加直观的将化学反应中的化学键的断裂和重组的进行演示，方便学生的理解，提高了学生学习化学的兴趣，同时两个相对电磁铁504相互吸附，使得对玻璃缸10固定更加的牢固，容纳环503远离弹力弹簧502的一侧固定连接有弹性杆505，通过弹性杆505的设置，在对玻璃缸10卡紧时，弹性杆505发生形变，对玻璃缸505起到了缓冲和固定的效果，同时增大了与玻璃缸10之间的摩擦力，减少对玻璃缸10表面的磨损，提高了玻璃缸10的使用寿命。

工作台3顶部的两侧均固定连接有平衡稳固机构6，平衡稳固机构6 包括有两个支撑柱601，通过支撑柱601的改进，一方面对位置改变机构7和反应促进机构8起到了支撑和固定的效果，同时保证装置整体的美观性，与实际应用的舒适感，进一步也节省材质，优化物体空间的利用。两个支撑柱601的底部固定连接在工作台3顶部的两侧，两个支撑柱601相对面的顶部均开设有第一滑动槽602，第一滑动槽602的内壁之间固定连接有第二滑杆603，第二滑杆603的外表面活动套接有第二滑套604，第二滑杆603外表面的底部活动套接有缓冲弹簧605，缓冲弹簧605的顶部固定连接在第二滑套604的底部，缓冲弹簧605的底部固定连接在第一滑动槽602的底部，两个第二滑套604之间固定连接有活动板606，通过平衡稳固机构6的设置，保证活动板606上下移动时的稳定性，避免活动板606在移动时左右摆动，同时方便了反应促进机构 8的安装和固定，还可以同步的带动反应促进机构8上下移动，节省了能源的消耗，方便了人们的使用。

演示器2内部的顶部设置有位置改变机构7，位置改变机构7包括有双轴电机701，双轴电机701通过支撑架固定连接在活动板606顶部的一侧，双轴电机701顶部的输出轴通过联轴器固定连接有滚珠丝杆702，滚珠丝杆702的外表面螺纹套接有滚珠螺母703，滚珠螺母703的一侧固定连接有横杆704，活动板606顶部的中部固定连接有基座707，基座707的顶部固定连接有调节杆705，横杆704远离滚珠螺母703的一端固定连接在调节杆705的一侧，横杆704的底部固定连接有加固杆 706，加固杆706远离横杆704的一端固定连接在调节杆705的一侧，调节杆705的顶部固定连接有橡胶盖708，通过位置改变机构7的设置，滚珠丝杆702旋转时带动滚珠螺母703向下移动，通过横杆704使得调节杆705向下移动，从而使得活动板606底部的反应促进机构8向下移动，插入至演示缸10的内部，加快了演示缸10内部的化学反应，节省了化学反应的时间，提高学生的学习兴趣，活动板606顶部靠近基座707 的一侧固定连接有稳固块709，稳固块709与调节杆705的相对面开设有第二滑动槽710，调节杆705远离横杆704的一侧固定连接有滑动杆 711，滑动杆711远离调节杆705的一端固定连接有滑动块712，滑动块 712的外侧与第二滑动槽710的内壁滑动连接，通过稳固块709、滑动槽 710、滑动杆711和滑动块712的配合使用，在调节杆705向下移动时，通过滑动杆711使得滑动块712在滑动槽710的内部垂直的上下滑动，保证了调节杆705上下移动时的稳定性，同时对调节杆705起到了支撑的效果，保证了上下移动时平衡性。

位置改变机构7的底部固定连接有反应促进机构8，反应促进机构8 包括有促进杆801，促进杆801的顶部与活动板606底部的中部活动连接，促进杆801外表面的顶部固定套接有第一传动轮802，第一传动轮 802通过传动带803传动连接有第二传动轮804，活动板606的底部固定连接有第二防护壳806，第一传动轮802、传动带803和第二传动轮804 均位于第二防护壳806的内部，双轴电机701底部的输出轴通过联轴器固定连接有转轴805，转轴805的底部贯穿并延伸至活动板606的底部，转轴805的底部与第二传动轮804的顶部固定连接，促进杆801底部贯穿并延伸至第二防护壳806的底部，促进杆801外表面的顶部固定套接有盖板807，盖板807与演示缸10相适配，促进杆801外表面中部的两侧均固定连接有混合杆808，促进杆801的底部固定连接有混合叶片809，通过反应促进机构8的设置，双轴电机701在带动滚珠丝杆702转动的同时还可以带动转轴805旋转，旋转的第二传动轮804通过传动带803 带动第一传动轮802旋转，使得混合杆808和混合叶片809旋转，加快了演示缸10内部化学反应的速度，提高了反应的效率。

演示器2顶部的中部固定连接有拉手9，且拉手9的外表面固定套接有橡胶套，工作台3顶部的中部放置有演示缸10，座1底部的中部开设有凹槽11，且凹槽11的形状为椭圆形，该用于量子化学的化学键断裂与形成演示装置，尤其适用于高中化学关于化学键的教学，通过磁力吸附机构5与反应促进机构8的配合促进演示缸10内部化学反应物的化学反应，直观的将化学反应中的化学键的断裂和重组的进行直观的演示，方便学生的理解，切实提高学生的研究兴趣。

工作原理：在进行量子化学中化学键的断裂和重组的教学过程中，教师首先将玻璃缸10放置在工作台3顶部的中部，转动摇把406使得第二齿轮403带动第一齿轮402转动，同时使得螺纹杆401转动速度会变快，使得两个夹持块415向相对的一侧移动，对演示缸10进行固定。

然后将玻璃缸10的内部注入水溶液，然后将硫酸溶液物理模型和氢氧化钡物理模型放入玻璃缸10内部的水溶液中，开启双轴电机701带动滚珠丝杆702使得滚珠螺母703向下移动，通过横杆704和调节杆705 使得活动板606向下移动，使得盖板807盖在演示缸10的顶部，在双轴电机701旋转的同时，带动带动转轴805旋转，旋转的第二传动轮804 通过传动带803带动第一传动轮802旋转，使得混合杆808和混合叶片 809旋转，加快了演示缸10内部化学反应的速度。

给电磁铁504通电使得电磁铁504产生磁性，同时使得混合杆808 和混合叶片809旋转停止旋转，演示缸10内部的带有磁性的氢离子物理模型和带有磁性的氢氧根离子物理模型产生吸附，使得没有磁性的离子漂浮在在玻璃缸10的内部，可以更加直观的将化学反应中的化学键的断裂和重组的进行演示，这样便很直观的将化学反应中的化学键的断裂和重组的进行直观的演示，方便学生的理解，切实提高学生的研究兴趣。

本发明的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释化学反应、电路控制方式和电路连接。

综上所述，该用于量子化学的化学键断裂与形成演示装置，尤其适用于高中化学关于化学键的教学，通过磁力吸附机构5与反应促进机构 8的配合促进演示缸10内部化学反应物的化学反应，直观的将化学反应中的化学键的断裂和重组的进行直观的演示，方便学生的理解，切实提高学生的研究兴趣。

通过位置抑制机构4的设置，转动摇把406可以使得两个夹持块415 向相对的一侧移动，对演示缸10起到了固定的效果，使演示缸10的固定更牢靠，保证在演示时演示缸10的稳定性，同时方便了磁力吸附机构 5的安装和固定，有效合理地利用两个夹持块415内部的空间，节省了材质。

通过磁力吸附机构5的设置，给电磁铁504通电使得电磁铁504产生磁性，可以将演示缸10内部的带有磁性的离子进行吸附，使得没有磁性的离子漂浮在在玻璃缸10的内部，可以更加直观的将化学反应中的化学键的断裂和重组的进行演示，方便学生的理解，提高了学生学习化学的兴趣，同时两个相对电磁铁504相互吸附，使得对玻璃缸10固定更加的牢固。

通过平衡稳固机构6的设置，保证活动板606上下移动时的稳定性，避免活动板606在移动时左右摆动，同时方便了反应促进机构8的安装和固定，还可以同步的带动反应促进机构8上下移动，节省了能源的消耗，方便了人们的使用。

通过位置改变机构7的设置，滚珠丝杆702旋转时带动滚珠螺母703 向下移动，通过横杆704使得调节杆705向下移动，从而使得活动板606 底部的反应促进机构8向下移动，插入至演示缸10的内部，加快了演示缸10内部的化学反应，节省了化学反应的时间，提高学生的学习兴趣。

通过反应促进机构8的设置，双轴电机701在带动滚珠丝杆702转动的同时还可以带动转轴805旋转，旋转的第二传动轮804通过传动带 803带动第一传动轮802旋转，使得混合杆808和混合叶片809旋转，加快了演示缸10内部化学反应的速度，提高了反应的效率。

本发明结构简单、设计合理且操作简便，解决了在量子化学化学键教学时，化学老师基本上都是采用理论教学的方式，学生往往对量子化学中的化学键的断裂和形成是比较模糊的，理解起来比较费时费力，学习的兴趣也比较低下，不利于学生的学习的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。