π－配合物成鍵模型三維動畫教學(xué)課件的設(shè)計(jì)與制作

摘要 以蔡斯鹽為例，介紹筆者在中級無機(jī)化學(xué)課程的教學(xué)中，使用3Ds Max軟件制作π-配合物成鍵模型三維動畫教學(xué)課件的原則和方法。

關(guān)鍵詞π-配合物；成鍵模型；3Ds Max；課件制作

中圖分類號 G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 B 文章編號 1671-489X（2008）016-0155-02

在高等化學(xué)教育中，抽象的化學(xué)理論、反應(yīng)機(jī)理、復(fù)雜結(jié)構(gòu)等內(nèi)容往往是學(xué)生學(xué)習(xí)的瓶頸。使用各種計(jì)算機(jī)軟件制作的多媒體課件，以其直觀、形象、動態(tài)等優(yōu)勢，成為提高教學(xué)效率的有力工具。本文介紹作者在中級無機(jī)化學(xué)課程的教學(xué)中，使用3Ds Max軟件，制作π-配合物成鍵模型三維動畫教學(xué)課件的一些原則和方法，希望起到拋磚引玉之效。

1 3Ds Max軟件簡介

3Ds Max是Autodesk公司旗下的子公司Discreet推出的面三維動畫制作軟件，是當(dāng)前世界上最為流行的三維制作軟件之一。其作品具有清晰度非常高，色彩飽和度好，動畫生動、流暢等優(yōu)點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1]。

在3Ds Max 8.0的操作界面上，【菜單欄】提供命令選擇；【工具欄】用于對已創(chuàng)建的物體進(jìn)行選擇、渲染等操作；【工具面板】包括可以創(chuàng)建各式各樣基本對象的創(chuàng)建面板，可以對對象參數(shù)進(jìn)行修改的修改面板，可以控制對象間關(guān)系的層次面板。下部有動作控制滑塊和時間軸，提供動畫記錄和播放的動畫控制區(qū)，以及提供四種不同視圖的視圖控制區(qū)，以從不同視圖方式觀察模型而不用改變位置和大小。界面的主要區(qū)域?yàn)橐晥D區(qū)，分別從頂、左、前、右四個方向?qū)ξ矬w進(jìn)行顯示，以便精確調(diào)整物體位置。

制圖的一般過程為：【創(chuàng)建面板】進(jìn)行創(chuàng)建→【修改面板】調(diào)整大小和比例→【工具欄】進(jìn)行修改→視圖控制區(qū)和動畫控制區(qū)設(shè)置動畫→【材質(zhì)編輯器】和【圖表編輯器】設(shè)置→【渲染】，生成常用的jpg圖片和avi視頻。

2 蔡斯鹽成鍵模型三維動畫課件制作

蔡斯鹽（Zeise’s salt）是William Zeise在1827年得到的第一個過渡金屬烯烴配合物，組成為K[PtCl3(C2H4)]#8226;H2O[2]。在配離子[PtCl3(C2H4)]–中，乙烯分子的成鍵π軌道與Pt2+離子的空雜化軌道重疊，形成→配位鍵；乙烯分子的反鍵π*軌道與鉑離子的d軌道重疊，形成反饋σ配位鍵。這種σ＋反饋π配鍵模型是π-配合物成鍵模式的范例[3]。因此，蔡斯鹽的成鍵模型是一個教學(xué)重點(diǎn)，其教學(xué)效果具有重要意義。

蔡斯鹽的成鍵模型中，需要自始自終強(qiáng)調(diào)立體因素，突出配離子的立體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。因此，作者設(shè)計(jì)以展示乙烯分子的立體結(jié)構(gòu)→配離子的立體結(jié)構(gòu)→乙烯分子的前線軌道→Pt2＋離子的價軌道→σ＋反饋π配鍵的形成這一方式來說明蔡斯鹽的成鍵特點(diǎn)。

2.1 乙烯分子和配離子模型制作打開3Ds Max軟件，進(jìn)入【創(chuàng)建】→【幾何體】→【球體】。將光標(biāo)移動到頂視圖的中部，按住鼠標(biāo)左鍵拖動光標(biāo)，建造一個球體。同法再建5個球體和5個圓柱體。單擊【創(chuàng)建】→【修改】，修改所創(chuàng)建對象的半徑、顏色等屬性。調(diào)整好比例后，單擊【組】→【成組】，將其組合為一組，得到乙烯分子的模型。同法制作配離子[PtCl3(C2H4)]–的模型。

2.2 乙烯分子前線軌道和Pt2＋離子的價軌道模型制作創(chuàng)建4個等大的紡錘體代表π軌道。紡錘體制作步驟為：創(chuàng)建一個球體后，單擊任一視窗中的球體（選中狀態(tài)下，頂、前、左3視窗內(nèi)的球體均為白色），進(jìn)入【修改命令面板】→【修改器列表】→【黑色三角形】→【對象空間修改器】→【FFD 3×3×3】→【＋】→【控制點(diǎn)】，圈中球下方的3控制點(diǎn)。點(diǎn)擊其中1控制點(diǎn)，按住鼠標(biāo)左鍵向下拉伸，使球體下部變小。從各視窗觀察進(jìn)行調(diào)整，使之對稱，再修改顏色和半徑。

再創(chuàng)建兩個等大的半球體代表π軌道。將半球體和紡錘體與已創(chuàng)建的乙烯分子組合，得乙烯分子前線軌道模型（圖1）。

同法制作Pt2＋離子的價軌道模型（圖2），左圖表示Pt2＋－Cl3帶有雜化軌道，右圖代表同時帶有雜化軌道和d軌道。

2.3 動畫設(shè)置選擇【視圖控制區(qū)】→【時間配置】，將長度調(diào)節(jié)為1 000幀。再單擊【自動關(guān)鍵點(diǎn)】，選中乙烯分子模型，單擊右鍵，在【屬性】中調(diào)節(jié)可見性為0.0。拖動時間控制滑塊，同上調(diào)節(jié)可見性為1.0。這樣乙烯分子就可以漸變出現(xiàn)。同法設(shè)置，使乙烯的成鍵π軌道、反鍵π*軌道漸變出現(xiàn)，Pt－Cl3平面、雜化軌道、d軌道漸變出現(xiàn)。

選中圖1所示組合，移動時間控制滑塊，并在視圖區(qū)中移動該組合的位置，這樣該組合的動態(tài)效果就設(shè)置好了。同法設(shè)置圖2右所示組合，使兩個組合相向移動至如圖3所示位置，就可以產(chǎn)生乙烯組合與Pt2＋組合緩慢移動，軌道重疊的成鍵動畫效果。

2.4 渲染輸出經(jīng)【工具欄】→【材質(zhì)編輯器】，調(diào)節(jié)反射高光的數(shù)值，使畫面具有立體感。單擊菜單欄的【圖標(biāo)編輯器】→【軌跡視圖—曲線編輯器】，調(diào)節(jié)變化曲線為“線性”。單擊【渲染】→【環(huán)境選項(xiàng)】，調(diào)節(jié)背景顏色。最后經(jīng)【渲染】→【渲染】輸出jpg圖片或avi視頻。

3 小結(jié)

作者將制作的π-配合物成鍵模型三維動畫課件應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中，有效地提高了教學(xué)效率，課件深受學(xué)生的喜愛。

參考文獻(xiàn)

[1]朱文祥.中級無機(jī)化學(xué)[M].北京:高等教育出版社，2004

[2]李紹勇，王玉，李樂樂.3Ds Max 9中文版三維動畫制作范例導(dǎo)航[M].北京:清華大學(xué)出版社，2007

[3]王明召.中級無機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)[M].北京:高等教育出版社，2007