Phòng thí nghiệm ảo (Labs)
93 thí nghiệmLàm thí nghiệm hoá học trong không gian 3D: thay đổi điều kiện, quan sát điều gì xảy ra và đọc các con số đằng sau.
Hoá học đại cương (7)
Cân một phản ứng hoá học: bảo toàn khối lượngCho đá vôi tác dụng với axit trong bình đặt trên cân, rồi lặp lại với bình mở — và giải thích sự khác biệt.Rắn, lỏng, khí: nhìn ở mức hạtLàm lạnh hộp hạt và nén pit-tông để biến khí thành trạng thái xếp khít của lỏng rồi rắn.Pha dung dịch có nồng độ xác địnhCân đồng(II) sunfat, hoà tan vào nước và xem lượng chất tan quyết định nồng độ như thế nào.Lớp electron và cấu hình, từ H đến ArTăng số hiệu nguyên tử từ 1 đến 18 và quan sát electron lấp đầy các lớp, từng lớp một.Đọc các quy luật biến đổi trong bảng tuần hoànTô màu bảng tuần hoàn theo bán kính nguyên tử, năng lượng ion hoá hoặc độ âm điện và tìm quy luật tuần hoàn.Tỉ lượng: chất giới hạn và hiệu suấtThay đổi lượng và ban đầu và xem chất nào giới hạn lượng nước tạo thành.Dự đoán hình dạng phân tử bằng VSEPRLướt qua năm hình học AXₙ cơ bản và xem lực đẩy cặp electron quyết định góc liên kết như thế nào.
Hoá vô cơ (10)
Dãy hoạt động kim loại: kẽm và đồngNhúng lá kẽm vào đồng sunfat xanh và quan sát đồng đỏ bám lên trong khi màu xanh nhạt dần.Điều chế hydro bằng điện phân nướcThêm chút natri hydroxit vào nước, bật dòng điện và thu được lượng hydro gấp đôi oxi.Vì sao sắt bị gỉ: pin ăn mòn trên một chiếc đinhSo sánh sắt trần, sắt mạ kẽm và sắt sơn trong không khí ẩm để thấy bản chất điện hoá của gỉ.Điện phân dung dịch đồng(II) cloruaCho dòng điện qua dung dịch : đồng bám lên catot còn clo sủi bọt ở anot.Thử màu ngọn lửa: màu của các ion kim loạiĐưa một muối vào ngọn lửa đèn Bunsen và nhận biết kim loại qua màu ngọn lửa.Vì sao phức chất Cu(II) đổi màuChuyển giữa , và , rồi liên hệ mỗi màu với độ tách trường phối tử .Dựng tinh thể: ô mạng cơ sở và độ đặc khítXoay sáu cấu trúc tinh thể, đếm số nguyên tử mỗi ô và so sánh mức độ đặc khít.Khám phá cấu trúc tinh thể: kim loại và muốiXoay các ô SC, BCC, FCC, NaCl, CsCl và kiểu kim cương, đếm nguyên tử và so sánh độ đặc khít của vật liệu thật.Kết tủa và tích số tanTrộn dung dịch chì(II) nitrat và kali iodua để quan sát chì(II) iodua màu vàng, rồi liên hệ sự kết tủa với Q và Ksp.Lớn tinh thể: chồng ô cơ sở và nút trốngChồng từng ô cơ sở kiểu CsCl, rồi loại ngẫu nhiên các ion để xem nút trống phá vỡ tính tuần hoàn hoàn hảo thế nào.
Hoá hữu cơ (9)
Đốt cháy hiđrocacbon: dấu hiệu biến đổi hoá họcLần lượt đốt metan, etilen, axetilen và benzen; so sánh ngọn lửa và sản phẩm mỗi nhiên liệu tạo ra.Este hoá: điều chế etyl axetatTheo dõi sự biến đổi ở cấp nguyên tử khi axit axetic và etanol tạo etyl axetat cùng nước trong phản ứng cân bằng xúc tác axit.Đồng phân xoay được: cùng công thức, khác phân tửQuan sát ba cặp đồng phân trong một cảnh xoay — đồng phân mạch , cis/trans và đồng phân đối quang .Tổng hợp este bằng đun hồi lưuĐun axit cacboxylic với ancol dưới ống sinh hàn dựng đứng: hơi ngưng tụ và quay lại bình, nên các chất dễ bay hơi có thể sôi lâu mà không bị mất.Xà phòng hoá: biến chất béo thành xà phòngĐun chất béo với natri hydroxit và quan sát triglyxerit bị cắt thành glixerol và muối của axit béo — xà phòng — rồi dung dịch muối bão hoà đẩy xà phòng tách ra.Hình học phân tử 3D: cặp electron quyết địnhBật/tắt cặp electron tự do cho mọi khung AXₙEₘ — từ thẳng đến bát diện — và xem góc liên kết bị ép nhỏ lại.Obitan lai hoá và sự định xứHiển thị các thùy sp, sp² và sp³ trong 3D, rồi gắn mỗi kiểu lai hoá với hình học, cộng hưởng và vai trò CIP trong đồng phân lập thể.SN1 đấu SN2: mấu chốt là thời điểmĐi qua đường SN2 đồng thời và đường SN1 hai bước, rồi dự đoán cơ chế mỗi ankyl halogenua ưu tiên.Diels–Alder: sáu electron trong một vòngTheo dõi phản ứng cộng vòng [4+2] đồng thời của butađien và etilen, xem quy tắc endo, và chạy phản ứng ngược.
Hoá phân tích (10)
Chuẩn độ pH-mét và vùng đệmChuẩn độ axit axetic bằng NaOH và quan sát đường cong phẳng đi ở nơi cặp đệm pH — tại nửa điểm tương đương pH = pKa.Sắc kí sắc tố lá câyTách sắc tố lá xanh thành các vạch màu và so sánh quãng đường di chuyển của chúng với mặt trước dung môi.Phân tích định tính: màu ngọn lửa của cation kim loạiPhun muối clorua vào ngọn lửa: mỗi cation phát một màu riêng và bảng màu Li⁺, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Cu²⁺ trở thành phép thử định tính.Chuẩn độ pemanganat xác định sắt(II)Chuẩn độ dung dịch Fe²⁺ đã axit hoá bằng KMnO₄: chất oxi hoá màu tím tự làm chỉ thị và đường chuẩn độ có bước nhảy dốc ở điểm tương đương.Chuẩn độ axit–bazơ với chất chỉ thịNhỏ NaOH từ buret vào axit và quan sát chất chỉ thị đổi màu ở điểm tương đương.Sắc ký cột trên silicaĐổ cột silica và rửa giải hỗn hợp ferrocene, acetylferrocene và một tạp phân cực: các băng tách nhau vì mỗi chất phân bố khác nhau giữa silica và pha động.Xác định sulfat bằng phân tích khối lượng dạng BaSO₄Kết tủa định lượng ion sulfat bằng bari clorua, rồi lọc, nung và cân BaSO₄: khối lượng của chất rắn tinh khiết, đúng hệ số tỉ lượng cho biết mẫu chứa bao nhiêu sulfat.Đọc dạng đồng vị trong phổ khốiSo sánh dấu ấn M/M+2 của hợp chất chứa clo và brom, rồi suy ra phân tử chứa halogen nào và bao nhiêu nguyên tử.Nhận dạng chất lỏng chưa biết từ phổ IRNăm phổ chưa ghi nhãn của các dung môi quen thuộc: tìm dải đặc trưng, suy ra nhóm chức và gọi tên chất.Định luật Beer–Lambert: lập đường chuẩn UV-VisĐo độ hấp thụ của dung dịch KMnO₄ tăng tuyến tính theo nồng độ và chiều dày cuvet, rồi đọc nồng độ chưa biết trực tiếp từ đường chuẩn.
Hoá lý (12)
Hiệu ứng Tyndall: dung dịch hay hệ keo?Chiếu chùm sáng hẹp qua nước và qua sol keo: chỉ hệ keo để lộ đường sáng — phép thử kinh điển cho kích thước hạt từ 1 nm đến 1 μm.Pha chế đệm acetateTrộn axit axetic với natri acetate và xem pH dừng gần pKa = 4,76 đúng như Henderson–Hasselbalch dự đoán.Đo nhiệt bằng nhiệt lượng kế cốc cà phêThả khối kim loại nóng vào nước trong cốc cách nhiệt và suy ra nhiệt dung riêng của kim loại từ q = mcΔT.Pin điện hoá: từ pin Daniell đến phương trình NernstLắp pin kẽm–đồng, quan sát electron chạy và xem hiệu điện thế phụ thuộc kim loại và nồng độ ra sao.Chuyển dịch cân bằng theo nồng độ: phức thiocyanat sắt(III)Dùng phức đỏ máu làm cảm biến tự báo cân bằng: mỗi thuốc thử thêm vào hay lấy đi đẩy màu sang một phía.Khí trong xi lanh: áp suất, thể tích, nhiệt độNén và đun nóng một chất khí gồm các hạt đang chuyển động để thấy vì sao PV = nRT đúng.Nguyên lí Le Chatelier: làm chuyển dịch cân bằng hoá họcKhảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất, nồng độ và chất xúc tác lên cân bằng N₂O₄ ⇌ 2NO₂.Giản đồ pha của nướcXoay mặt p–T–V ba chiều và chiếu lên mặt phẳng p–T: vùng rắn, lỏng và hơi gặp nhau tại điểm ba và đường lỏng–hơi kết thúc ở điểm tới hạn.Điện phân nước trong bình HofmannTách nước thành hiđro và oxi, kiểm tra định luật Faraday và tỉ lệ thể tích 2 : 1.Năng lượng hoạt hoá và định luật ArrheniusThay đổi nhiệt độ, năng lượng hoạt hoá, chất xúc tác và nồng độ trong mô hình va chạm để rút ra độ nhạy hàm mũ của tốc độ theo nhiệt độ.Tốc độ phản ứng và thuyết va chạmXem A + B → 2C chỉ xảy ra khi các hạt va chạm có đủ năng lượng; thay đổi nhiệt độ, Ea và chất xúc tác.Tâm hấp phụ và đẳng nhiệt LangmuirKhảo sát các giếng thế tuần hoàn trên bề mặt rắn — các tâm hấp phụ — và liên hệ số lượng hữu hạn của chúng với dạng bão hoà của đẳng nhiệt Langmuir.
Hoá học lý thuyết và tính toán (6)
Trộn obitan s và p: các obitan lai sp, sp² và sp³Đổi kiểu lai hoá và quan sát một obitan s cùng các obitan p tổ chức lại thành các thuỳ tương đương chỉ theo đường thẳng, tam giác hay tứ diện.Khí lí tưởng như một hộp động học phân tửQuan sát định luật Newton tác dụng lên từng hạt và xem áp suất nảy sinh từ các va chạm với pit-tông.Obitan phân tử liên kết và phản liên kết của H₂Xây các obitan phân tử của phân tử đơn giản nhất từ hai obitan 1s, rồi kéo dãn và nén liên kết để thấy lợi thế liên kết biến mất thế nào.Xem các số lượng tử tác động thế nào lên obitanĐiều chỉnh các số lượng tử n, l và m của một obitan kiểu hydro và quan sát đám mây electron đổi dạng, số thuỳ và số mặt nút.Bảng tuần hoàn như một cảnh quan dữ liệuVẽ các tính chất tuần hoàn — bán kính nguyên tử, độ âm điện, năng lượng ion hoá — thành địa hình 3D và luyện nhận diện các xu hướng mà một mô hình học máy sẽ phải học.Bề mặt thế năng: cực tiểu, điểm yên, đường phản ứngKhám phá một bề mặt kiểu tính toán với hai giếng nối qua điểm yên, theo đường năng lượng cực tiểu và liên hệ với năng lượng hoạt hoá của thuyết trạng thái chuyển tiếp.
Hoá sinh và hoá học y sinh (9)
Lắp ráp xoắn kép DNAXoay thang DNA lý tưởng hoá: nhận ra xương sống đường–phosphate, các nấc thang A–T và G–C, và hiểu vì sao hai mạch phải chạy ngược chiều.Lên men rượu glucozơQuan sát nấm men biến dung dịch đường thành etanol trong khi bọt cacbon đioxit sủi ra khỏi thùng lên men — một nhà máy hoá học sống, kị khí.Thử bằng iot: tinh bột, glicogen và sự phân giải enzimDùng iot để phân biệt polisaccarit với đường đơn, rồi quan sát màu xanh đen theo dõi sự phân giải bởi amilaza.Kiểm chứng vết cắt CRISPR–Cas9 trên gel DNAChạy điện di plasmid chưa cắt và DNA đã tiêu hóa bằng Cas9 trên gel agarose: một vạch trở thành hai vạch sau khi cắt.Xúc tác enzyme: đường cong Michaelis–MentenVẽ tốc độ đầu v của phản ứng enzyme theo nồng độ cơ chất và xem vì sao đường cong bão hoà ở Vmax.Đo Michaelis–Menten: nhận dạng kiểu ức chếChạy các phép đo tốc độ ảo ở tám nồng độ cơ chất, rồi phân loại chất ức chế chưa biết qua cách Km và Vmax thay đổi — kỹ năng cốt lõi của động học enzyme.Điện di trên giấy: tách protein theo điện tíchChấm ba protein mô hình lên dải giấy tẩm đệm, bật điện trường, và xem chúng tách ra — hay đổi hướng — khi pH thay đổi.Gấp cuộn protein: sụp đổ kị nướcĐưa một chuỗi polypeptide mô hình từ cuộn mở về cấu trúc gọn bằng cách thêm các tiếp xúc xa, và gắn hình ảnh đó với nguyên lý Anfinsen cùng dự đoán cấu trúc hiện đại.Docking ligand vào túi proteinLái một phân tử nhỏ vào túi liên kết mô hình bằng thanh trượt ξ và quan sát các tiếp xúc nào phải thẳng hàng để gắn — trái tim hình học của thiết kế thuốc dựa trên cấu trúc.
Hoá học vật liệu (5)
Bên trong pin lithium-ion: con thoi Li⁺Lần theo đường đi của Li⁺ qua anot, chất điện ly và catot khi phóng điện, thay đổi tốc độ, và gắn mô hình con thoi với suy giảm dung lượng cùng giới hạn sạc nhanh.Vì sao sol vàng màu đỏ: dải plasmonSo sánh đường hấp thụ UV–Vis của hạt nano vàng từ 5 nm tới 100 nm tụ hợp và gắn λmax với kích thước hạt — nền tảng của phép đo nano bằng màu.Graphene: dày một nguyên tử, rộng một liên kếtXoay mạng tổ ong cacbon sp² mở rộng, lần theo các vòng sáu cạnh và gắn mặt π phẳng với tính dẫn điện và độ bền kỷ lục của graphene.Nhiễu xạ tia X: đo khoảng cách giữa các mặt phẳngPhổ nhiễu xạ bột là dấu vân tay của các khoảng mặt phẳng. Dịch chuyển các đỉnh Bragg bằng cách đổi bước sóng hay khoảng d và đọc 2θ trên diffractogram.Bẫy bề mặt trong màng pin perovskiteKhám phá một tinh thể perovskite mô hình theo từng lớp: đếm các vị trí bề mặt thiếu phối trí đóng vai trò bẫy tái hợp và hiểu vì sao thụ động hoá nâng hiệu suất pin.
Hoá học polime (5)
Xem gel hút nước trương nởGiữ các nhóm tích điện trong biên gel và xem các phân tử nước ùa vào — động cơ phân tử của vật liệu siêu hút nước.Thí nghiệm kéo sợi nilonMặt phân cách giữa hai dung dịch không trộn dệt nên nilon-6,6; xem mạch lớn dần từng mắt amit khi được kéo ra.Polyme siêu hút nước: gel hút nước như thế nàoQuan sát mạch poliacrylat mang các nhóm –COO⁻ tích điện, rồi thêm cầu nối và lập luận vì sao độ trương có điểm tối ưu.Kiến trúc mạch: từ nhiệt dẻo tới nhiệt rắnChỉnh mật độ cầu nối trên mạch polyme lược đồ và nối tô-pô đó với đàn hồi cao su, nhiệt dẻo và mạng cứng.Khâu mạch PVA: từ mạch lỏng đến gelThêm các cầu nối vào mạch dẻo kiểu PVA và hình dung quá trình chuyển từ polime chảy tự do sang mạng đàn hồi.
Hoá học hạt nhân và phóng xạ (6)
Tán xạ Rutherford: thăm dò nguyên tử bằng hạt αBắn chùm α song song vào lá vàng và dò các quỹ đạo: gần như tất cả xuyên qua, một số lệch, và hiếm hạt bật thẳng ngược lại.Đo chu kì bán rã và định tuổi mẫuTheo dõi phân rã của bốn hạt nhân thực trên một đồ thị, đọc chu kì bán rã trên đường cong, và chọn đồng vị có thể định tuổi xác ướp, hầm rượu hay bụi phóng xạ.Phân rã phóng xạ: đọc chu kì bán rãTheo dõi phần còn lại N/N₀ của bốn đồng vị y học và kiểm tra rằng nó giảm đi một nửa sau mỗi chu kì bán rã.Tới hạn: chuỗi phân hạch tăng hay tắt thế nàoTheo dõi số neutron theo từng thế hệ với ba giá trị hệ số nhân k và khám phá ý nghĩa thực sự của “tới hạn”.Chụp PET: canh giờ chất phát xạ positronSo sánh đường phân rã của ¹⁸F, ¹¹C, ⁶⁸Ga và ¹⁵O, xem vì sao bệnh viện ghép cyclotron với phòng phóng xạ hoá, và theo dõi quá trình huỷ positron tạo sáng ảnh chụp.Tổng hợp nguyên tố 118 từng nguyên tử mộtDẫn một ion siêu nặng đi qua toàn bộ cơ sở — nguồn, máy gia tốc, bia, bộ tách, detector — và xem vì sao khám phá nguyên tố mới cần hàng tuần bắn phá chỉ cho vài nguyên tử.
Hoá học môi trường, xanh và năng lượng (5)
Mưa axit và pH của các hồTheo dấu từ ống khói đến một hồ bị axit hoá, rồi xem đá vôi trung hoà độ axit thế nào.Vì sao khí nhà kính chặn tia hồng ngoạiDò phổ hồng ngoại và xác định các dải hấp thụ khiến , , và giữ nhiệt của Trái Đất.Nước này cứng cỡ nào? Chuẩn độ EDTANhỏ EDTA vào mẫu nước đệm ở pH 10; khi còn Ca²⁺/Mg²⁺ tự do, chất chỉ thị giữ màu đỏ vang rồi chuyển xanh lam tại điểm cuối.Thu giữ cacbon bằng vòng rửa aminTheo dòng khí thải qua vòng hấp thụ–nhả, nơi amin lạnh giữ còn amin nóng thả nó ra.Tầng ozon — tấm chắn tia UVSo sánh UV mặt trời ở đỉnh khí quyển và ở mặt đất, rồi đọc tiết diện hấp thụ của ozon.
Hoá học công nghiệp và ứng dụng (6)
Lọc dầu: chưng cất phân đoạn và crackingTách dầu thô thành các phân đoạn theo khoảng sôi, rồi cracking phân tử nặng thành nhiên liệu nhẹ hữu ích.Chưng cất đơn giản: tách etanol và nướcĐun hỗn hợp etanol–nước có màu và thu hơi đã ngưng tụ. Liên hệ sự giàu etanol trong pha hơi với độ bay hơi, đồng thời tìm hiểu vì sao chưng cất đơn giản không thể loại bỏ hỗn hợp đẳng phí etanol–nước.Quy trình tiếp xúc: sản xuất axit sunfuricTheo chuỗi công nghiệp S → SO₂ → SO₃ → oleum → H₂SO₄ và hiểu vì sao cần từng công đoạn.Lên men công nghiệp: từ đường tới sản phẩmVận hành dây chuyền lên men ảo — tiệt trùng, cấy giống, lên men, tách — và xem vi sinh vật chế tạo hoá chất.Quy trình Haber–Bosch: amoniac từ không khíNén và qua xúc tác sắt, ngưng tụ amoniac và tuần hoàn khí chưa phản ứng.Quy trình Solvay: sođa từ nước muốiTheo dõi năm công đoạn của chu trình amoniac–sođa: tinh chế nước muối, amoniac hoá, cacbonat hoá, lọc NaHCO₃ và nung thành Na₂CO₃ — amoniac được tuần hoàn.
Các hướng liên ngành mới nổi (3)
Hai vòng, một liên kết cơ học: catenaneXoay một [2]catenane — hai đại vòng xuyên nhau như mắt xích mà không có liên kết cộng hoá trị giữa chúng — và xem nhà hoá học biến tự do cơ học đó thành động cơ phân tử thế nào.Tách nước bằng ánh sáng: quang xúc tác TiO₂Chiếu UV vào màng TiO₂ trong nước và quan sát electron cùng lỗ trống tạo H₂ và O₂ — quang hợp nhân tạo.Bơm–dò: xem phân tử phản ứng theo femtosecondĐọc động học hấp thụ quá độ ở ba bước sóng dò: tách hấp thụ trạng thái kích thích, bleach trạng thái cơ bản và dải sản phẩm, rồi rút ra thời gian sống.
Thí nghiệm ảo: một mô hình đơn giản hoá để xây dựng trực giác. Nó không thay thế thực hành thật và huấn luyện an toàn; không tự làm lại tại nhà khi không có người hướng dẫn.