Colin D. areghys

本课程涉及生物学的化学基础。我们将首先检查生物学重要分子主要类的结构和功能：氨基酸，肽和蛋白质;碳水化合物;和脂质。然后我们将看看酶活性，包括酶介导反应的机制，动力学和调节。随后将概述核酸（DNA和RNA）及其在真核细胞内的作用。然后，生物膜的研究将导致细胞内生物植物和代谢过程的研究。

对于想要了解世界（和宇宙）如何在基本层面工作的人，现代科学有（几乎）所有答案;然而，学校科学课程痛苦回忆以及看似令人难以置信的科学术语经常让人们从事这一学习领域。在本课程中，我们将采取两种非常不同的方法来与物理和生物学的化学和相关领域进行。我希望说服你，最终是关于人们 - 我们如何了解并改变我们对物质世界的信仰。秋季学期：通过科学识字的方式游戏。近年来，一些教育委员会和纸牌游戏旨在帮助学生学习物理和生命科学的词汇和概念。这些游戏的制造商声称它们是科学准确的，为非传统学习者提供了一种新的方式，以发展基础科学的工作知识。我们将研究亚非原子物理，化学和生物化学中的一些重要核心主题。为了引起我们的课程，我们将使用以下游戏作为每个学习单位的中心：解剖：Atom Building Game™;定期：元素™的游戏;共价：分子Building Game™;离子：复合建筑游戏™;肽：蛋白质建筑游戏™;和细胞增多症：细胞生物学游戏™。在每种情况下，我们将研究开发商如何将目前的科学知识纳入他们的游戏。 By playing, we will determine how effective these games are in helping us to learn scientific concepts and to gain confidence using scientific vocabulary.春季学期：阅读和写作化学的传记．在春季学期，我们将阅读一些化学元素和重要化合物的故事——不仅是它们的发现，还有它们的文化和历史意义。我们将发现不同的文化如何影响人们对各种化学品及其使用的态度，以及重要的化学品如何反过来影响文化和改变生活。在秋季学期，学生们将每周与导师见面进行个别讨论。在春季，我们将根据学生的需求和会议项目的进展，每周或每隔一周举行一次会议。

化学是研究物质的性质，组成和转化的研究。化学是生产现代生活所需的材料的核心;例如，用于治疗疾病的药物的合成，制造肥料和农药所需的饲料不断增长的人口，以及高效和环境良性能源的发展。本课程提供了现代化学的基本概念的介绍。我们将首先检查原子的结构和性质，这些结构和属性是元素的构建块和美国材料世界中最简单的物质。然后，我们将探讨不同元素的原子如何彼此粘合以形成无限种类的更复杂的物质，称为化合物。这将导致我们调查几种类化学反应：将物质转化为具有不同物理性质的新材料的过程。一路上，我们将学习如何以及为什么物质（固体，液体和气体）的三种状态彼此不同，以及如何通过化学反应产生或消耗能量。在每周实验室会议期间，我们将执行实验以说明和测试课程的讲座部分中的理论。这些实验还将用于开发合成和分析化学技术的实用技能。

本课程是普通化学1的继续。我们将从详细研究溶液的物理和化学性质开始，这将使我们能够考虑影响化学反应的速率和方向的因素。然后我们将研究酸和碱的性质以及电在化学中所起的作用。本课程最后将介绍核化学和有机化学。每周的实验课将允许我们演示和测试课程中课堂部分描述的理论。

在本课程中，我们将思考化学中最基本的问题:为什么化学反应会发生?为了回答这个问题，我们将首先讨论热力学第二定律，它决定了宇宙中是否会发生任何变化。在我们将热力学第二定律应用于化学系统之前，我们需要研究原子的结构，以及单个原子如何相互结合，形成越来越复杂的分子结构。一旦我们掌握了化学键的现代量子力学理论，我们将能够看到不同类型的化学反应，它们的速率，以及建立和影响化学平衡的方式。在本课程的实验部分，我们将把这些想法付诸实践:构建不同结构的分子，然后探索它们的物理性质和化学反应性。化学在所有的自然科学中起着举足轻重的作用。因此，本课程对任何对物理、生物、医学科学感兴趣的学生和工程预科学生都很有用。

本课程涉及生物学的化学基础。我们将首先检查生物学重要分子主要类的结构和功能：氨基酸，肽和蛋白质;碳水化合物;和脂质。然后我们将看看酶活性，包括酶介导反应的机制，动力学和调节。随后将概述核酸（DNA和RNA）及其在真核细胞内的作用。然后，生物膜的研究将导致细胞内生物植物和代谢过程的研究。

元素周期表是根据原子的结构和化学性质来显示化学元素的。元素周期表还代表了跨越自然和人类历史的迷人故事的宝库。其中许多因素影响了关键的历史事件，并塑造了个人生活。在本课程中，我们将参观元素周期表，并了解元素的发现和调查故事如何将科学与人类戏剧相融合——从谋杀到致命疾病的治疗，从新技术到文明的衰落。

化学是研究物质的性质，组成和转化的研究。化学是生产现代生活所需的材料的核心;例如，用于治疗疾病的药物的合成，制造肥料和农药所需的饲料不断增长的人口，以及高效和环境良性能源的发展。本课程提供了现代化学的基本概念的介绍。我们将首先检查原子的结构和性质，这些结构和属性是元素的构建块和美国材料世界中最简单的物质。然后，我们将探讨不同元素的原子如何彼此粘合，以形成称为化合物的无限种类的物质。这将导致我们调查几类化学反应，将物质转化为具有不同物理性质的新材料的过程。一路上，我们将学习如何以及为什么物质（固体，液体和气体）的三种状态彼此不同，以及如何通过化学反应产生或消耗能量。在每周实验室会议期间，我们将执行实验以说明和测试课程的讲座部分中的理论。这些实验还将用于开发合成和分析化学技术的实用技能。

本课程是两学期系列课程的第一部分，为化学的科学学科提供了广泛的基础，介绍了化学的基本原理和技术，并展示了化学在生物和医学中的中心作用。我们首先看元素属性的基本描述，元素周期表，固体和分子结构，以及化学键。然后我们将这些主题与原子的电子结构联系起来。引入摩尔作为单位，以便考虑化学计量学的定量处理。在这篇介绍之后，我们继续考虑物理化学，它为定量理解(1)气体的动力学理论(该理论被发展到考虑液体和固体的性质);(ii)平衡及平衡常数和pH的概念;(三)化学反应中的能量变化和热力学的基本原理;(四)化学反应的速率和决定速率的步骤和活化能的概念。本课程实验期间的实际工作介绍基本化学设备的使用和操作，并举例说明简单化学物质的行为。除了每周两次定期的课堂会议和实验室会议外，每周还将有一个小时的小组会议。 This lecture course will be of interest to students interested in the study of chemistry or biology and to those planning on a career in medicine and related health.

本课程是普通化学1的继续。我们将从详细研究溶液的物理和化学性质开始。这将使我们能够考虑影响化学反应速率和方向的因素。然后我们将研究酸和碱的性质以及电在化学中所起的作用。本课程最后将介绍核化学和有机化学。每周的实验课将允许我们演示和测试课程中课堂部分描述的理论。

本课程是两学期序列的第二部分，为化学科学学科提供了广泛的基础，引入了其基本原则和技术，并展示了化学在生物学和医学中的核心作用。该课程始于对一般化学中讨论的重要概念的综述。然后通过参考简单的系统和特定的工业化合物，生物学和医学的特定化合物引入主要类型的有机化合物。以所涉及的官能团的结构描述和解释每个类型的更重要的反应。我们继续探索生命的化学基础，生物细胞的基本分子组分以及它们内部发生的基本方法。介绍了氨基酸，蛋白质，碳水化合物和脂质的生物学作用。本课程实验期的实用工作引入了重要的化学反应和化学检测和鉴定的常用方法。除了每周两次定期的课堂会议和实验室会议外，每周还将有一个小时的小组会议。本讲座课程适合那些对化学或生物研究感兴趣的学生，以及那些计划在医学和相关健康领域从事职业的学生。

在本课程中，我们将研究化学元素及其一些最重要的化合物的性质。通过这样做，我们将发现元素周期表中从一个元素移动到另一个元素时，在结构、成键和反应方面出现的趋势。我们的调查将讨论无机物质在我们日常生活中扮演的重要角色，特别是在生物无机化学、工业材料和纳米技术领域。在本课程的实验部分，我们将准备无机化合物的重要例子，然后研究它们的反应性。这将包括学习如何使用真空线和手套盒技术处理高反应性和空气敏感材料。化学在所有的自然科学中起着关键的作用。因此，本课程对任何对物理、生物、医学科学感兴趣的学生和工程预科学生都很有用。

有机化学是研究化合物的学科，这些化合物的分子以碳原子为基础，通常与氢、氧和氮结合。尽管这一组元素相当有限，但已知的有机化合物比不含碳的化合物要多。使有机化学更加重要的是，许多使现代生活成为可能的化合物——如药品、杀虫剂、除草剂、塑料、色素和染料——都可以归为有机化合物。因此，有机化学影响了许多其他科学学科;有机化学知识对于详细了解材料科学、环境科学、分子生物学和医学是必不可少的。本课程概述有机化合物的结构、物理性质和反应性。我们将会看到，有机化合物可以被分类为类似化合物的家族，基于某些原子群，无论它们在什么分子中，总是以相似的方式表现。这些功能群体将使我们能够合理化有机试剂的大量反应。本课程涵盖的主题包括:有机分子内的成键类型;有机反应机理的基本概念(亲核取代、消除、亲电加成);有机分子的构象和构型;以及烷烃、卤代烷烃、烯烃、炔烃和醇的物理和化学性质。在本课程的实验部分，我们将发展合成、分离、纯化和鉴定有机化合物所需的技术和技能。有机化学是医学预科学生的一个关键要求，并强烈鼓励所有其他对生物和物理科学感兴趣的人。此外，课堂上进行的指导查询练习将提高您的分析技能，并教导您如何像科学家一样思考。根据Covid-19的情况，本课程的实验室部分可以正常进行，直到学期后来推迟，或者在春季提供单独的单个或两级学分（实际有机化学）。

研究表明，当学生积极参与，当想法和概念由学生自己提出，而不是简单地由教授介绍或在教科书中阅读时，他们学习的效率会更高。本课程设计为一系列互动的引导探究练习。在每次研讨会中，你将会看到与所研究课题相关的数据和重要观察结果。本课程将以小组形式回答一系列问题，引导每个学生发展目标概念或想法。这些课堂活动的设计尽量遵循科学的过程。您将被要求根据本课程开发的模型进行预测。随后将提供进一步的数据或信息，用于检验您的预测。通过这种方式，你将同时学习课程内容和构成科学思维和探索的关键批判性思维技能。在课堂上讨论完每个主题后，你将被要求阅读教科书的相关部分，然后回答一系列问题，以加强你对材料的理解。如果你喜欢高度互动的研讨会，喜欢小组合作，喜欢自己解决问题，而不是简单地听教授讲课，一边记笔记，你应该考虑选这门课。 Organic chemistry is the study of chemical compounds whose molecules are based on a framework of carbon atoms, typically in combination with hydrogen, oxygen, and nitrogen. Despite this rather limited set of elements, there are more organic compounds known than there are compounds that do not contain carbon. Adding to the importance of organic chemistry is the fact that very many of the chemical compounds that make modern life possible—such as pharmaceuticals, pesticides, herbicides, plastics, pigments, and dyes—can be classed as organic. Organic chemistry, therefore, impacts many other scientific subjects; and knowledge of organic chemistry is essential for a detailed understanding of materials science, environmental science, molecular biology, and medicine. This course gives an overview of the structures, physical properties, and reactivity of organic compounds. We will see that organic compounds can be classified into families of similar compounds based upon certain groups of atoms that always behave in a similar manner no matter what molecule they are in. These functional groups will enable us to rationalize the vast number of reactions that organic re-agents undergo. Topics covered in this course include: the types of bonding within organic molecules; fundamental concepts of organic reaction mechanisms (nucleophilic substitution, elimination, and electrophilic addition); the conformations and configurations of organic molecules; and the physical and chemical properties of alkanes, halogenoalkanes, alkenes, alkynes, and alcohols. In the laboratory section of the course, we will develop the techniques and skills required to synthesize, separate, purify, and identify organic compounds. Organic Chemistry is a key requirement for pre-med students and is strongly encouraged for all others who are interested in the biological and physical sciences. In addition, the Guided Inquiry exercises will sharpen your analytical skills and teach you how to think like a scientist. Your experiences working as part of a team in this course will help you in future situations where the ability to collaborate to solve problems is a critical measure of success.

研究表明，当学生积极参与，当想法和概念由学生自己提出，而不是简单地由教授介绍或在教科书中阅读时，他们学习的效率会更高。本课程设计为一系列互动的引导探究练习。在每次研讨会中，你将会看到与所研究课题相关的数据和重要观察结果。本课程将以小组形式回答一系列问题，引导每个学生发展目标概念或想法。这些课堂活动的设计尽量遵循科学的过程。您将被要求根据本课程开发的模型进行预测。随后将提供进一步的数据或信息，用于检验您的预测。通过这种方式，你将同时学习课程内容和构成科学思维和探索的关键批判性思维技能。在课堂上讨论完每个主题后，你将被要求阅读教科书的相关部分，然后回答一系列问题，以加强你对材料的理解。不需要化学知识。 Students will be able to take this course and Organic Chemistry II (Guided Inquiry) in the spring semester and then take General Chemistry or other chemistry courses in subsequent years. You should consider taking this course if you enjoy highly interactive seminars, working in small groups, and figuring out problems yourself rather than simply listening to a professor while taking notes in class. Organic chemistry is the study of chemical compounds whose molecules are based on a framework of carbon atoms, typically in combination with hydrogen, oxygen, and nitrogen. Despite this rather limited set of elements, there are more organic compounds known than there are compounds that do not contain carbon. Adding to the importance of organic chemistry is the fact that very many of the chemical compounds that make modern life possible—such as pharmaceuticals, pesticides, herbicides, plastics, pigments, and dyes—can be classed as organic. Organic chemistry, therefore, impacts many other scientific subjects; and knowledge of organic chemistry is essential for a detailed understanding of materials science, environmental science, molecular biology, and medicine. This course gives an overview of the structures, physical properties, and reactivityof organic compounds. We will see that organic compounds can be classified into families of similar compounds based upon certain groups of atoms that always behave in a similar manner no matter what molecule they are in. These functional groups will enable us to rationalize the vast number of reactions that organic re-agents undergo. Topics covered in this course include: the types of bonding within organic molecules; fundamental concepts of organic reaction mechanisms (nucleophilic substitution, elimination, and electrophilic addition); the conformations and configurations of organic molecules; and the physical and chemical properties of alkanes, halogenoalkanes, alkenes, alkynes and alcohols. In the laboratory section of the course, we will develop the techniques and skills required to synthesize, separate, purify, and identify organic compounds. Organic Chemistry is a key requirement for pre-med students and is strongly encouraged for all others who are interested in the biological and physical sciences. In addition, the Guided Inquiry exercises will sharpen your analytical skills and teach you how to think like a scientist. Your experiences working as part of a team in this course will help you in future situations where the ability to collaborate to solve problems is a critical measure of success.

本课程是有机化学I的延续（引导询问）。本学期，我们将探讨其他有机分子族的物理和化学性质。将讨论芳族化合物，醛和酮，羧酸及其衍生物（酰氯，酸酐，酯和酰胺），烯醇和烯醇化合物和胺的反应性。我们还将研究用简单的原料合成大而复杂的分子的方法。还可以介绍现代有机结构测定方法 - 如质谱，1H和13C核磁共振光谱和红外光谱 - 也将介绍。在本课程的实验部分，我们将继续发展合成、分离、纯化和鉴定有机化合物所需的技术和技能。有机化学II（指导查询）是预防预防学生的关键要求，并强烈鼓励对生物和物理科学感兴趣的所有其他人。

本课程是有机化学I:导向性探究研讨会的延续。本学期，我们将探讨其他有机分子族的物理和化学性质。芳香族化合物、醛和酮、羧酸及其衍生物(酸氯化物、酸酐、酯和酰胺)、烯醇和烯醇酯以及胺的反应性都将被讨论。我们还将研究用简单的原料合成大而复杂的分子的方法。此外，还将介绍现代有机结构测定方法，如质谱法、1h和13c核磁共振波谱法、红外光谱法等。在本课程的实验部分，我们将继续发展合成、分离、纯化和鉴定有机化合物所需的技术和技能。有机化学II是医学预科学生的一个关键要求，强烈鼓励所有其他对生物和物理科学感兴趣的人。

本课程是有机化学I的延续（引导询问）。本学期，我们将探讨其他有机分子族的物理和化学性质。将讨论芳族化合物，醛和酮，羧酸及其衍生物（酰氯，酸酐，酯和酰胺），烯醇和烯醇化合物和胺的反应性。我们还将研究用简单的原料合成大而复杂的分子的方法。现代有机结构测定方法 - 例如质谱，1小时和13℃核磁共振光谱和红外光谱 - 也将倾向于倾向。在本课程的实验部分，我们将继续发展合成、分离、纯化和鉴定有机化合物所需的技术和技能。有机化学II是医学预科学生的一个关键要求，强烈鼓励所有其他对生物和物理科学感兴趣的人。

本高级课程是有机化学学习的延续，超出了有机化学I和II的主题。本学期开始，我们将研究芳香分子的异常稳定性及其主要反应模式:亲电芳香取代和亲核芳香取代。然后，我们将研究有机分子在反应中重新排列和碎片的方式。一旦掌握了这些主题，我们将能够学习反合成分析的原理:用于设计合成复杂有机分子的有效策略的方法。本课程的会议工作将是开发一条合成路线，以制备一种重要的药物化合物。

This course, the accompanying laboratory for this year’s Organic Chemistry (Guided Inquiry) I & II course sequence, consists of a series of virtual laboratory experiences and group exercises that are designed to illustrate and explore many of the principles of organic chemistry described in the seminar courses. Students will be introduced to the important practical techniques used in synthetic organic chemistry, including the separation, purification, and identification of compounds. Opportunities for in-person laboratory activities will also be offered for those students able and willing to participate.

每当化学家进行反应或分离化合物时，他或她的第一个任务是识别所做或分离的分子结构。为了帮助这样做，化学家拥有强大的现代仪器技术，用于快速准确地确定化合物的结构。化学的最具挑战性（和娱乐！）的一部分是使用从这些技术获得的信息来将结构分配给未知的化合物（使用线索像夏洛克·福尔摩斯这样有点像谋杀魔法）。在本课程中，我们专注于三种最广泛使用的技术：质谱，红外光谱和核磁共振光谱。所有这些技术都提供了有关分子结构的有价值的信息，并且所有这些都以大多数化学家在日常使用的基础上使用。在实验室中，我们将以各种单维和二维NMR技术和红外光谱法获得实践经验。一旦我们对每个技术进行了解，我们将成为化学侦探并使用该技术提供的信息来解决化学难题，以阐明未知分子的身份和结构。