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篇1
1 對初中階段“化學元素觀”的理解
化學是研究物質及其變化的科學,“化學元素觀”是從元素視角對物質及其化學變化本質的深層次理解。作為化學核心觀念之一的“化學元素觀”具有統攝性和持久的遷移價值,不僅能促進學生把握最有價值的化學知識,而且能為學生形成相應的認識思路提供思考框架,為學生形成化學認識指明思維方向。具體來說,物質的元素組成是化學觀念的基礎,依據物質的元素組成對純凈物進行分類,以元素為核心認識物質及其變化,能夠為研究物質的性質和化學反應建立認識框架。因此,化學元素觀包括3方面的含義:一是對元素本身的認識,包括什么是元素、元素的種類、元素的性質等;二是從元素角度看物質,即元素與物質有什么關系,具體包括元素組成與物質的分類、性質有什么關系等;三是從元素角度看化學反應,即元素與化學反應有什么關系,在化學反應中元素種類是否發生變化等。借鑒梁永平先生關于“化學元素觀的基本內涵”的闡述,筆者認為,初中階段“化學元素觀”的基本理解如下,見表1。
學生“化學元素觀”的形成和發展是一個循序漸進過程,在不同階段,基于不同學習內容,學生需要發展的化學元素觀不同,其認識層次也不同。如以電解水實驗及生成物的檢驗等事實為支撐,“水的組成”的教學可以發展學生從元素的角度認識物質及其化學變化。從物質的元素組成來認識純凈物并將其分類、歸納,是“化學元素觀”的主要內容之一,為此在“水的組成”教學中,可結合水電解前后各物質的元素組成特點,學習純凈物的分類,認識單質和化合物的概念、從水的元素組成特點認識氧化物概念,由此從物質分類的角度依次實現對水是純凈物、化合物、氧化物的認識。不僅如此,從物質的元素組成來認識物質的性質,也是初中階段“化學元素觀”的主要內容,在“水的組成”教學中還可以結合水電解前后各物質的元素組成與性質的差異,引導學生認識純凈物的性質要受到組成元素的影響,對于簡單的化合物或單質,元素組成甚至起著決定性的作用。當然,物質的元素組成相同,其性質未必相同,這與物質的結構有關。因此,化學上還要依據物質的性質、結構對純凈物進行進一步的研究,這將是學生后續要學習的內容。
2 從化學元素觀看“水的組成”及其教學價值
“水的組成”屬于人教版教科書(2012版)第四單元課題3的內容。從“化學元素觀”的角度看“水的組成”,就是把該部分內容放在物質及其化學變化等學科基本問題中去考量,思考“水的組成”與“化學元素觀”的關系、“水的組成”處于什么位置,能起到什么作用,這樣可以從對具體知識的理解上升到對學科基本問題的理解。
“水的組成”涉及較為豐富的事實性知識和概念性知識,這些知識與“化學元素觀”之間存在的實質性聯系可以用“水的組成”知識層級圖來體現(見圖1)。
“水的組成”這部分內容,借助電解水的實驗及生成物的檢驗等知識,重在認識電解水實驗的實質和水的組成,感悟通過化學實驗研究物質元素組成的科學過程與方法,并從物質元素組成角度認識純凈物的分類。顯然,這部分內容不僅能發展學生從化學的視角來認識水及其變化,而且能為學生“化學元素觀”的認識發展提供有力的支撐:第一,根據電解水實驗以及對生成的2種氣體進行檢驗,證明水在通電后生成了氫氣和氧氣,可以揭示水在通電條件下發生了化學變化;第二,根據水在通電條件下生成氫氣和氧氣、氫氣燃燒生成水的實驗事實,依據化學反應中元素不變,認識水是由氫、氧2種元素組成的;第三,根據電解水實驗,比較反應物(水)和生成物(氫氣、氧氣)的元素組成特點,認識純凈物可依據元素組成分為單質和化合物,依據水的元素組成特點認識氧化物,發展學生對物質分類的認識;第四,比較反應物(水)和生成物(氫氣、氧氣)的性質差異,認識物質的性質與其元素組成有關,組成元素不同,物質性質不同。第五,結合之前學生學習的分子和原子的知識,啟發學生初步從微觀角度認識化學反應的實質,即水在通電情況下發生化學反應,組成水的氫、氧元素的原子重新組合生成了新物質,加深對化學反應中原子種類不變、元素不變的認識;第六,利用電解水實驗來研究水的組成,可以啟發學生認識不斷分解物質直至不能分解為更簡單的成分為止,于是就得到了元素的游離態,即“單質”,這是人類研究和認識物質組成的經驗方法,通過此實驗人們進一步認識了水:水還可再分,即水不是元素;第七,通過對電解水實驗中生成氫氣和氧氣的體積比為2:1的分析,為水的化學式——H2O提供了事實依據,這為學生后續學習本單元課題4化學式與化合價打下了鋪墊。可見,“水的組成”是發展學生“化學元素觀”認識的重要載體。
3 如何圍繞“化學元素觀”展開深入學習
“化學元素觀”是學生需要形成的體現學科本質的深層次理解,圍繞“化學元素觀”來展開“水的組成”的學習,需要對學生知識學習與化學觀念認識發展等有整體考慮,讓具體知識的學習為學生化學觀念的認識發展提供支撐,使學生化學觀念的認識伴隨具體知識的學習而逐漸發展。
3.1以“化學元素觀”為統領構建教學內容主線
化學觀念是指居于化學學科的核心,體現化學學科本質,對學科的性質、研究對象、研究方法和學科的價值等學科基本問題的深層次理解。要從知識教學轉向化學觀念教學,就需要站在學科整體的高度,思考具體知識的教學對學科基本問題的滲透與落實,將化學觀念的教學具體化,與此同時,需要兼顧課程的要求和學生的實際發展需要。為此,在“水的組成”課堂教學內容主線的設計方面,根據學生的實際和發展需要,以“化學元素觀”為統領來搭建學生知識學習和觀念認識發展的整體框架,把指向主要教學目標和教學重點的、能體現“化學元素觀”的關鍵性內容具體化為教學任務,以此構建課堂教學內容的主線索,明確教學的核心所在。
基于上述考慮,“水的組成”一課的教學整體思路設計見表2。
3.2圍繞“化學元素觀”的關鍵性內容設計引導性問題
教學的目的在于促進學生對知識的深層理解,發展對化學觀念的認識。把教學任務轉化為問題,用問題驅動學生思維,是通向理解、發展化學觀念認識的重要途徑之一。為此,有必要思考應該提出怎樣的引導性問題。筆者認為,在化學觀念教學中,引導性問題是能激發學生思維,對達成教學目標起決定作用的、能體現化學觀念的關鍵性問題,是統領課堂、推進教學的主線索。為此,在“水的組成”教學中,針對學生學習的實際,把指向主要教學目標和教學重點、能體現“化學元素觀”關鍵內容的教學任務轉化為統領課堂教學的引導性問題(見表2),為學生的思維過程指引方向。在“水的組成”教學中,要利用引導性問題調動學生參與學習過程,激發學生通過問題的思考去理解所學知識,在問題分析和解決的過程中去反復認識、體驗和感悟“元素與物質的分類”、“元素與物質的性質”、“元素與化學反應”等學科基本問題,從而為從元素視角認識物質及其化學變化奠定知識和方法基礎。
3.3將學習任務和引導性問題轉化為“手腦并重”的學習活動
學生的學習需要通過活動體驗來完成。活動設計需要注意活動的內容、方式要與教學目標、教學任務、以及引導性問題相一致,要針對教學任務和引導性問題,設計相應的手、腦并重的多樣化活動。圍繞“化學元素觀”展開深入學習的活動設計,有以下幾點考慮:
一是關注新舊知識的聯系,注意調用學生的已有知識經驗來學習新知識。如任務1中的問題1的設計,學生已經學過利用過氧化氫分解制取氧氣,利用學生已知的這個反應可以搭建學習新知識的橋梁,啟發學生思考水是由什么元素組成的,以及如何推測水的元素組成等問題。還可以借助這個反應,引導學生思考可以由水分解的產物來推測水是由什么元素組成,這樣把學生的思維引向深入。
二是充分發揮實驗的作用,為學生的學習和理解提供事實證據。電解水實驗是學生學習“水的組成”、理解“化學元素觀”的重要手段和方式。在活動設計方面,一方面通過電解水實驗、電解水生成的2種氣體的檢驗等,為學生提供豐富的感性認識,另一方面以實驗事實為證據,根據實驗的觀察,引導學生思考:你認為水電解發生了什么變化?根據水在通電條件下生成氫氣和氧氣、氫氣在空氣中燃燒生成水的實驗事實,由反應前后各物質的元素組成,說明水是由什么元素組成的?為什么?由此引導學生基于實驗事實進行分析、推理并獲得相應的結論,使學生的認識從感性走向理性。
篇2
元素周期表有16個族,分別為7個主族、7個副族和一個0族、一個VIII族。
化學元素周期表是根據核電荷數從小至大排序的化學元素列表。列表大體呈長方形,某些元素周期中留有空格,使特性相近的元素歸在同一族中,如堿金屬元素、堿土金屬、鹵族元素、稀有氣體等。這使周期表中形成元素分區且分有七主族、七副族、Ⅷ族、0族。由于周期表能夠準確地預測各種元素的特性及其之間的關系,因此它在化學及其他科學范疇中被廣泛使用,作為分析化學行為時十分有用的框架。
主族元素是化學上對元素的一種分類,是指周期表中s區及p區的元素。主族元素另外一種定義是除了最外層電子層以外的電子層的電子數都是滿電子的化學元素。周期表中除了過渡金屬、鑭系元素、錒系元素、惰性氣體之外的都是主族元素。
同主族元素從上到下原子序數逐漸增大,電子層數逐漸增多,原子半徑逐漸增大,得電子能力逐漸減小,失電子能力逐漸增大,元素金屬性逐漸增大,非金屬性逐漸減小,氣態氫化物穩定性逐漸減小。主族元素在水溶液中的離子(包括含氧酸根)無色。
(來源:文章屋網 )
篇3
in Higher Vocational College
Jingjing Yang,Yingying Wei,Jing Zhang
【Abstract】The elements content is the core of inorganic chemistry course. In order to improve the teaching effect, we analyze the present teaching situation of the content and put forward several teaching reform ways.
【Key words】Higher Vocational College; Inorganic Chemistry; Element
【中圖分類號】G 642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2015)09-0042-01
無機化學是所有化學化工相關專業的一門專業基礎課,也是這些專業的學生在大學第一個學期就接觸到的專業基礎課和必修課,是后續開設的專業基礎課和專業課的基礎。無機化學的教學質量和學習效果對后續課程的教學和學習都產生直接影響。無機化學的教學內容分為理論基礎和元素部分,元素部分是無機化學的核心部分,而這部分內容繁雜瑣碎,需要記憶的內容較多,而高職學生的化學基礎較弱,對無機化學的學習信心不足。因此通過教學改革,提高學生對無機化學元素部分學習的積極性和主動性,培養他們對化學的興趣尤為重要。
一、無機化學元素部分教學現狀
無機化學元素部分是無機化學的核心內容,通過這部分內容的學習,可以使學生系統的掌握各類元素的單質及其化合物的制備、結構、性質以及變化規律。因為涉及內容較多,很多老師在講解的時候采用滿堂灌的方法,學生會感覺非常枯燥,失去對無機化學學習的興趣。
二、無機化學元素部分教學改革途徑
① 把講臺交給學生,討論法教學發散思維
高職學生的生源特點是文理科兼收,學生的化學基礎不同。在無機化學的教學中,可以對學生進行分組,文理生混合編組[1],引導各組學生自主選擇感興趣的某一或某一族元素,通過查閱資料,做成PPT課件,在課堂上輪流給大家介紹,學生之間相互討論交流,在這種氣氛下達到學習記憶的目的。教師可在學生的課前準備中給予幫助和指導,在課堂交流討論中把握內容的方向性和準確性。
②理論基礎串聯元素部分知識點
教師在元素部分的教學中必須善于整合資源,將基礎理論知識融入到元素化學的內容討論與講授中。比如說在鹵族元素的學習中,氫鹵酸的酸性強弱順序為HI>HBr>HCl,而HF是弱酸,引導學生分析出現以上規律現象的原因。將元素周期律和氫鍵的內容融入到元素化合物的性質規律中。再比如學習硫化物溶解性時,引導學生分析為什么有的硫化物能溶于稀鹽酸,而有的需要濃鹽酸才能溶解,而有的則需要濃硝酸甚至王水才能將其溶解。將沉淀溶解平衡的溶度積規則引入到這部分內容的學習中。
③多媒體視頻激發學習興趣
目前互聯網非常發達,很多教學資源可以從網站上下載。為了提高元素教學的趣味性,教師可以從網上下載反映一些元素化合物的性質或反應現象的視頻。比如說堿金屬與水的反應現象,就有國外做的非常壯觀的視頻,很能抓住學生的興趣。比如說在進行銅族元素學習過程中,就可以找到很多唯美的銅礦的圖片,學生在學習的同時也能開闊視野,增加課外知識。再比如:在講氮的氧化物這一部分內容時,可以向學生講述關于N2O的歷史趣聞[2]。教師也可以穿插一些生動有趣的化學史知識,增加學生的興趣。
④科學前沿開闊視野
教師可以結合自己的科研經歷,向同學介紹目前一些元素的最新科研動態。教師也可以將諾貝爾化學獎中與無機元素相關的內容引入到課堂,進行深入淺出的講解。比如在碳族元素的學習時,可以介紹最新獲得諾貝爾化學獎的石墨烯的發現及應用進展,開闊學生的科學視野,培養對化學學習的興趣。
三、結語
無機化學元素部分的內容在無機化學教學過程中具有非常重要的意義,需要教師不斷改進教學方法,通過各種手段培養學生對化學的興趣,提高教學效果。
篇4
培養學生的科學素養是科學教育的一個永恒目標。新課標提出,化學課程的基本理念是 “立足于學生適應現代生活和未來發展的需要,著眼于提高21世紀公民的科學素養,構建‘知識和技能’、‘過程和方法’、‘情感態度和價值觀’相融合的高中化學課程目標體系。” 新課標在教學建議別強調要重視引導學生形成基本的化學觀念。使學生形成基本的化學觀念是化學學科的一個重要教學目標,元素觀是化學觀念中的核心觀念。
二、中學生元素觀建構現狀的調查
1、調查目的
為了了解中學生對元素觀建構的情況及其存在的問題,本文以解釋性問題為基本方式,通過調查問卷的方法進行研究。要求學生解釋和回答的問題主要涉及與元素觀相關的核心基本概念。
2、調查項目設計及評分標準
元素觀調查問卷
1.談談你對元素的認識。
2.談談你對元素性質的認識。
3.從化學的角度談談你對物質的認識。
4.談談你對物質轉化的認識。
5.結合堿金屬的學習,談談你對金屬性的認識。
6.結合鹵素的學習,談談你對非金屬性的認識。
研究者首先對學生進行編碼,然后對每一個學生的每一項作答的關鍵性表述用紅筆畫出,根據評分標準打出分數。對元素的理解和元素性質的理解按照作答的錯誤性、樸素性和期望性水平進行編碼,其中作答水平錯誤的定為水平1、樸素水平的定為水平2、理想水平的定為水平3。本研究對于作答者物質和物質轉化的認識的分析,是根據他在項目中的作答情況進行的。其中作答為認識水平的定為水平1、知識的理解不全面定為水平2,知識的理解定為水平3。本研究對于作答者金屬性和非金屬性的認識的分析,也是根據他在項目中的作答情況進行的。其中作答為只說出知識是什么的定為水平1、還能用結構進行解釋的定為水平2、能形成模型化理解的定為水平3。
3、調查方法
調查選取洪洞一中高一兩個班399,400的學生。共發放問卷83份,收回有效問卷83份。其中,399班43份,400班40份。調查在2015年2月24日晚自習進行,測試時間45分鐘。作答是在研究者的監控之下進行的,以保證作答的真實性。
4、結果分析
分析結果表明,高一學生對對元素的理解回答錯誤的達到了84.33%,處于樸素水平的有13.25%,處于理解水平的只有兩個同學,對元素性質的理解回答不出來的就有68.67%,處于樸素水平的有24.10%,處于理解水平的只有三個同學,對物質的認識處于認識水平的學生有62.65%,處于理解水平的也只有三個同學,有33.73%的同學雖有了一定的理解,但還存在缺陷,只能在水平2。對物質轉化的認識情況稍好一點,有89.16%的學生處于認識水平,對金屬性和非金屬性的調查顯示,有60.24%的學生知道具體元素的金屬性和非金屬性是什么,但卻不知道為什么,不能從結構方面去分析,僅有24.10%的學生能運用結構理論去分析為什么的問題,但還形不成性質研究模型,有3.16%的同學能運用模型去解決問題,說明他們已經具備了一定的化學觀念。
以上分析可以看出,高一學生的元素觀大多處于水平1程度,說明盡管經過了初中的學習和中考,但絕大多數學生元素觀的意識和建構都處于較低的狀態和水平。從調查結果看,盡管學生對元素的概念有一定的認識,但是,理解層次淺,水平低。
5、本次調查揭示的問題
學生形成和運用元素觀的情況較差。這與目前教學中較重知識和技能的傳授,而不重視學生科學觀念的形成有關。
三、元素觀建構的教學策略
根據化學元素觀的內涵以及上述建構原則,結合教學實踐,提出化學元素觀建構的教學策略。
(1)在元素概念基礎上形成物質的基本分類
元素概念是化學科學的一個基本概念,是中學生化學學習中的一個核心概念。通過元素概念的學習,使學生形成物質的元素性認識,認識到幾千萬種物質只是百十余種元素的基本組合。從元素組成的角度學習物質的分類,對物質世界形成有序的認識,純凈物可以分為單質和化合物,化合物可以分為氧化物,酸、堿、鹽等。通過酸、堿、鹽通性的學習,使學生認識到物質的性質與物質的組成有關,物質的組成的相似性可能導致物質的性質的相似性。通過單質、氧化物、酸、堿、鹽之間關系的學習,使學生了解各類物質之間的轉化關系,在此基礎上進一步體會按照元素組成對物質進行分類的意義。
(2)在原子結構認識的基礎上理解元素是如何形成物質的
在元素概念的基礎上,形成了對元素與物質關系的基本了解,但要真正理解元素與物質的基本關系,必須理解元素是怎樣組成物質的以及一種元素為什么能組成不同的物質。而要達到這樣的理解,必須從原子結構的角度進行認識。元素的原子由原子核和核外電子構成,電子在原子核外很小的空間內作高速運動。在化學反應中,原子核沒有變化,只是核外電子運動狀態發生了變化,從而造成物質組成和性質的變化。
(3)在元素周期律學習的基礎上形成元素性質研究的基本模型
元素周期律歸納了看似雜亂無章的化學元素之間的相互聯系和內在變化規律,提示了元素周期律的實質是元素原子的結構呈周期性變化。元素在周期表中的位置反映了元素原子結構的特點以及由此決定的元素的性質,因此,可以根據某元素在元素周期表中的位置,推測它的原子結構和有關性質。元素的金屬性和非金屬性與元素的相關物質的性質存在著基本的關系。從元素的原子的結構或在周期表中的位置可以預測其金屬性和非金屬性,進一步預測相關物質的性質。
(4)在專題性學習中建構化學元素觀
化學元素觀的內涵極其豐富,其中涉及許多化學概念的學習和化學事實的學習,但是由概念和事實轉化為觀念并不是一個自動的過程,需要通過“觀念為本”的專題性學習幫助核心觀念的形成和建構。美國學者艾里克森提出了“觀念為本的教學”設計方法:(1)把核心觀念轉化成一些基本理解;(2)把基本理解以“基本問題”的形式表達,以問題驅動教學和學習,促進學生的基本理解;(3)根據基本問題設計教學活動、學習活動和評價活動,讓學生在參與基本問題的討論和學習中達到基本理解,形成核心觀念。
(5)在元素觀指導下的應用性學習中豐富元素觀
化學元素觀建構的價值就在于形成化學的思維方法指導化學的學習和研究。因此,在學生的化學元素觀達到一定水平的時候,就要充分利用已經形成的元素觀指導新的相關內容的學習,通過應用性學習進一步豐富化學元素觀。
參考文獻:
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《化學鑒原》是中國最早的一部系統地介紹近代化學的譯著之一[1],該書成書于1872年,由英國化學家傅蘭雅(John Fryer,1839-1928)與其在江南制造局的同事徐壽(1818-1884)共同翻譯Well’s Principles of Chemistry中的無機化學部分。Well’s Principles of Chemistry一書則是當時美國流行的化學教科書。《化學鑒原》主要介紹了當時西方無機化學中的元素、基礎理論以及一些實驗方法。
自19世紀中葉起,中國引進了大量西方化學書籍,同時進行了漢譯的嘗試。以1885年所出版的《博物新編》[2]為發軔,諸如《金石識別》[3]、《化學指南》[4]、《化學闡原》[5]、《化學初階》[6]、《格物入門》[7]等翻譯西方化學著作的書籍陸續出版,掀起了一波西學東漸運動。作為其中成書較早的譯著,《化學鑒原》一書對西方化學術語的翻譯并無先例可循,理所當然的,其中的一些譯法在后世悉數被,例如“Elements”在《化學鑒原》中就被譯作“原質”[8],而在1933年南京國立編譯館編訂的《化學命名原則》一書中則被改為“元素”沿用至今。然而正是在這樣一個中國化學啟蒙階段,《化學鑒原》中所譯定的64種化學元素名竟有36種被保留了下來,成為了日后修訂、增補化學元素漢譯名的標尺,而其所采用的化學元素定名方法也成為了后世元素命名之濫觴。
一、化學鑒原中的元素命名
彼時對化學元素的譯法并無一定之規,同一時代的化學譯著有采用完全音譯的譯法,如《金石識別》中將硼(Boron)譯為布而[9],錳(Manganese)則被譯為孟葛尼斯[10];也有采用以中國原有物質名詞為基礎的意譯,如《化學闡原》中將鈣譯為石精[11],《化學指南》將鋁譯為礬精等[12],這些譯法或者過于繁雜,不便于運用;或者依據個人經驗之談,晦澀難明。相比較而言,《化學鑒原》中的譯法則更為簡便與系統。《化學鑒原》主要采用幾種方式:
1.采用前人意譯
養氣(氧):因循《博物新編》的命名,然而傅蘭雅與徐壽剔除了《博物新編》中“生氣”這一別名。“凡生L之物,B樽鉅之品,而游鎦能活,火之l光l幔皆所必焉”,因而《博物新編》將養氣這一譯法沿襲了下來。
輕氣(氫):與養氣相同,輕氣這一說法同樣最早出現于《博物新編》,意指“其質為最輕”,此外還有“水母氣”的別稱,“因cB饣合樗”也。
淡氣(氮):同樣因循了《博物新編》,雖然傅蘭雅與徐壽并未對淡氣的命名做出解釋,但據《博物新編》中的記載:“淡氣者,淡然無用,所以調淡生氣之濃者也”,這種釋義應當也為傅蘭雅與徐壽所接受
綠氣(氯):首次出現在《金石識別》,“因其色黃綠故名之為綠氣”。
炭(碳):嚴格來說,炭作為一種元素最早是出現在《化學鑒原》之中,雖然《博物新編》中有炭氣的詞條,然而此時的炭氣并非是如上述養氣、輕氣之類,雖有“氣”字,實則是指元素。《博物新編》中的炭氣指的是二氧化碳,“炭者何?煙煤之質,火燼之余,氣之最毒者也。”而在《化學鑒原》中,炭則是第一次作為一種元素被描述,“最多最要之原質,炭居其一焉…與養氣二分劑化合者為炭氣”。
2.古已有之的元素名稱
即金、銀、銅、鐵、鉛、錫、汞、硫、等。
3.根據英文發音新造的元素譯名
大部分的元素采用此種命名方式,兩位譯者認為“西|名,字多音繁,gA文,不能M葉。今惟以一字樵|之名,原|B即殯s|之名。非特各原|明,而各s|亦不^底幀薄8據這一原則,除了一些“昔人所譯而合宜者”如養(氧)、輕(氫)、淡(氮)等,以及“中華古昔已有者”,如金、銀、銅、鐵、鉛、錫、汞、硫、等,傅蘭雅與徐壽以钅、氵、石等偏旁表示元素的性|,配合各種元素英文音的第一個或是第二個發音結合而成。依據這種與“形聲”法造字頗為相似的方法,傅蘭雅與徐壽一共造出了48個新元素字,分別是鉀、鈉、鋰、^、銣、鋇、、鈣、鎂、鋁、`、鋯、碘、硒、碲、、矽、鎘、銦、鉿、鉍、鈾、釩、鎢、鉭、、鉬、釷、K、鉺、鋱、錯、鋃、鏑、錳、鉻、鈷、鎳、鋅、鈮、銻、、鉑、鈀、j、釕、、銥。
雖然當時的另一部著作《化學初階》同樣采用類似的造字方式,但是具體的中文譯名與《化學鑒原》有極大的不同,而其中的中文譯名留存至今的不足三種。可以說雖然當時存在多種不同的命名方式,但現行的命名習慣應當是參考自《化學鑒原》一書無疑。
4.溴、弗
篇6
Key words: deformed steel bars;element content;data analysis;multiple regression analysis
中圖分類號:TB114.2 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2017)15-0136-02
0 引言
熱軋帶肋鋼筋(即螺紋鋼)主要用于鋼筋混凝土骨架組件,需要螺紋鋼具有一定的機械強度、可彎曲、可變形特性和工藝焊接性。組成鋼的化學元素直接影響著熱軋鋼的性能,大多數異形鋼筋采用合金化方法,通過添加昂貴的微量元素(如錳合金材料、合金材料等)到鋼鐵中用以調整成分比例和改善鋼結構性能[1]。
根據抗震等級、使用年限和工程標注等需求,目前我國大量生產性能比HRB335更加優異的HRB400級螺紋鋼。在HRB400級螺紋鋼的生產過程中適量的釩元素對其性能有強化作用[2]。其它化學元素含量對螺紋鋼的性能也有影響。研究化學元素含量對螺紋鋼性能的影響可以采用了主成分分析法。
1 數據分析
通過項目獲取的32045份HRB400級螺紋鋼的元素含量檢測數據符合大數據中的模態多、體量大、難辨識、價值大、密度低的五個特點[3]。采用基于大數據挖掘的方法分析這批螺紋鋼總體性能指標,對樣本數據的抗屈強度、抗拉強度、斷后伸展率的中位數值、最小值、平均值、方差等數值進行分析。對每種化學元素的含量取均值進行分析,之后利用spss對各種化學元素進行主成分分析。
1.1 均勻抽樣理論
對大量數據的處理最直接的方法是對其進行均勻抽樣,這樣在簡化計算量的同時可以發現數據內在的規律。同時在對大量數據的參數進行統計和相關參數的估計中,均勻抽樣可以有效減少樣本的數量,降低計算的成本,是一種很好的對數據進行前期處理方法[4]。因此對32045份原始螺紋鋼數據進行研究時首先使用均勻抽樣的方法對數據進行挖掘,以得到有效簡化數據后再其進行主成分分析。
1.2 數據的統計分析
對均勻抽樣后的HRB400螺紋鋼的數據進行統計分析,得到相應的三個性能指標:中位數、最小值、平均值。計算出方差,并與GB/T228-2002的標準的數據進行比較(數據見表1),由表1可知這批螺紋鋼的抗屈強度、抗拉強度、斷后伸展率都符合標準。
1.3 各元素的主成分分析
利用spss軟件以螺紋鋼的抗屈強度為約束條件,選取其特征值大于0.8,對各種影響螺紋鋼性能的元素進行主成分分析。
按照螺y鋼抗屈強度的大小對進行數據排序,再利用spss軟件對其進行主成分分析。分析結果中各元素的相關矩陣如表2所示,各個元素的解釋的總方差如圖1所示。從表2中可以的到各個元素基于抗屈強度的相互之間的相關性,以此作為之后的多元線性回歸分析的基礎。
從圖1中的數值可以看出,相對于螺紋鋼的抗屈強度,碳(C)、錳(Mn)、硫(S)、磷(P)、硅(Si)、釩(V)、鉻(Cr)數值都>0.8為主要影響因素。鎳(Ni)、銅(Cu)、鉬(Mo)元素在的初始特征值都
2 多元線性回歸
為了進一步分析各元素對HRB400螺紋鋼的抗拉強度、抗屈強度、斷后伸展率的影響,建立多元線性回歸模型對樣本數據進行再處理。通過Matlab編程對HRB400螺紋鋼數據進行運算后建立多元線性回歸模型,對各化學元素的影響進行具體分析。
2.1 多元線性回歸模型
多元線性回歸是一元線性回歸的發展,可用來研究因變量取值與自變量取值的關系。設抗拉強度、抗屈強度、斷后伸展率,分別為三個可預測變量Y1,Y2,Y3,這三個變量受到各元素含量t1,t2…tn的影響,建立HRB400螺紋鋼結構性能與元素含量間的多元線性回歸模型。
各種元素與抗屈強度影響的多元線性回歸模型1:
Y1=β10+β11t+β12t+…+β1n+ε1ε1∝N(0,σ2)模型1
各種元素與抗拉強度度影響的多元線性回歸模型2:
Y2=β20+β21t+β22t+…+β2n+ε2ε2∝N(0,σ2)模型2
各N元素與抗拉強度度影響的多元線回歸模型3:
Y3=β30+β31t+β32t+…+β3n+ε3ε3∝N(0,σ2)模型3
模型中εi表示的是計算過程中可能出現的偏差,將上述三個模型轉的數據化為數組的形式,再導入MATLAB程序中的多元線性回歸函數中,計算出各個模型的常數項βi0,以及各個元素含量對螺紋鋼性能影響的回歸系數βin。
2.2 模型求解
利用MATLAB程序對模型1-3進行求解,分別以抗屈強度、抗拉強度、斷后伸展率為因變量,以十種元素的含量為自變量對模型進行計算,得到各元素的回歸系數見表3。
根據回歸系數可得到三個模型的解分別為公式(1)-(3):
①螺紋鋼抗屈強度與各元素含量之間的關系:
Y1=-232+3403tC-610tMn+3306tS+799tP+890tSi+13206tV+265tCr-2353tNi-5188tCu+5846tMo(1)
②螺紋鋼抗拉強度與各元素含量之間的關系:
Y2=-507.4+4754.1tC-592.6tMn-4453.9tS+1378.9tP+1519.5tSi+9798.5tV+1269tCr-2425.9tNi-504.7tCu-338.4tMo(2)
③螺紋鋼的斷后伸展率與各元素含量之間的關系:
Y3=71.9+166tC-65.5tMn-244.7tS-129tP+53.3tSi-495.6tV+49.8tCr+161.1tNi+176.9tCu+1320.6tMo(3)
2.3 多元線性回歸結果分析
觀察回歸模型公式(1)-(3)中,從不同元素含量的回歸系數的大小和正負進行分析后,可知各元素含量對螺紋鋼性能的影響如下:①由公式(1)可知,影響螺紋鋼抗屈強度的主要化學元素含量是釩(V)元素,其次是銅(Cu)元素和鉬(Mo)元素。回歸系數為正是正相關,為負是負相關。②由公式(2)可知,影響螺紋鋼抗拉強度的主要的化學元素含量是釩(V)元素,其次是碳(C)元素和硫(S)元素。③由公式(3)可知,影響螺紋鋼斷后伸展率的主要的化學元素含量是鉬(Mo)元素,其次是釩(V)元素和硫(S)元素。
3 結束語
通過對32045份HRB400級螺紋鋼進行大數據挖掘和多元線性回歸建模的分析,得到螺紋鋼的各化學元素與螺紋鋼的抗屈強度、抗拉強度和斷后伸展率的公式(1)-(3)。
根據多元線性回歸結果分析,影響螺紋鋼結構和性能的主要化學元素有釩(V)、銅(Cu)、鎳(Ni)、碳(C)、硫(S)、鉬(Mo)等元素,增加碳(C)、硫(S)、磷(P)、硅(Si)、釩(V)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉬(Mo)等元素含量可增強螺紋鋼的結構性能。煉鋼時可忽略上述價格較低且比較難控制含量的非金屬元素成分對鋼結構的影響,只需調整其中的鎳(Ni)、鉬(Mo)、釩(V)元素的含量即可提高RHB400級螺紋鋼結構性能。同時可提高價格較低鉻(Cr)元素的含量而適量降低貴金屬釩(V)的含量以達到節約煉鋼成本的目的。
參考文獻:
[1]楊昌樂.低成本生產熱軋螺紋鋼工藝的組織及性能影響規律研究[D].昆明:昆明理工大學,2011.
篇7
某公司市場營銷部的質量信息反饋:在煙廠發現灰口鑄鐵件在短期內有銹蝕現象,同時,在公司成品庫和零件機加過程中發現灰口鑄鐵零件也存在銹蝕問題,如圖1所示。根據調查結果,灰口鑄鐵件短期銹蝕率高達90%。如何改善灰口鑄鐵件的抗銹蝕性能,已成為公司的重點。
1 灰口鑄鐵件的銹蝕時間試驗
公司做了三塊長100mm、寬50mm、厚度25mm的長方形樣塊,澆注了兩批次六組(每組3塊)的試樣,將表面加工后,在不同的條件下進行比對,結果見表1。
根據實驗結果,灰口鑄鐵件延緩銹蝕最長的時間是5天,遠達不到使用要求。
2 灰口鑄鐵件中加入微量Cr元素后的性能試驗
經查詢有關資料我們發現灰口鑄鐵添加鉻元素,能夠提高灰口鑄鐵件防銹性能,經過初步試驗,我們將沒有加鉻的試棒與加鉻的試棒加工后放在一起存放,發現加鉻的試棒表面光亮,并且存放時間較長,取得了一定的效果,下一步將繼續調整鉻的準確加入量。
2.1加Cr元素后對鑄件機械性能的影響實驗
進行了五組添加合金與未添加合金的試驗對比,進行了灰口鑄鐵的金相檢驗、硬度和抗拉強度實驗工作,其數據統計見表2。
通過上表得出兩種試驗結果對比都符合鑄鐵件機械性能要求,因此加入提高強度和防銹蝕合金不影響技術要求。
2.2加Cr元素后對鑄件化學元素的影響實驗
進行了五組添加合金與未添加合金的試驗對比,進行了灰口鑄鐵的化學元素實驗工作,其數據統計見表3。
通過以上化學分析報告對比得出,灰口鑄鐵件加入提高強度和防銹蝕材料不影響其它原來技術要求的化學元素。
2.3加Cr元素后對鑄件抗銹蝕性能的影響實驗
為了驗證在灰口鑄鐵中加Cr元素對鑄件抗蝕性能的影響,同時找到最佳配比,我們進行了五組添加合金與未添加合金的試驗對比,在室內進行了灰口鑄鐵的銹蝕實驗工作,其數據統計見表4。
通過以上實驗對比可以看出,第四組中灰口鑄鐵件,按0.1-1.2%加入微量Cr元素,最高可延緩其銹蝕時間到62天,試件存放62天后銹蝕情況如圖2所示。
結語
經過反復試驗,我們最終確定了合金終含量(銅)按不超過0.2-1.2%加入;鉻在0.1-1.2%之間加入,鐵水的含碳量控制在C=3.30(%)-3.37(%)之間,含硅量控制在Si=1.70(%)-2.0(%)之間,此時鑄件的抗拉強度仍可達到250N/mm2以上,同時鐵水的流動性好,鑄件的各項性能指標都表現良好。當鐵水保持高碳當量時,應有較高的碳量、較低的硅量,這樣在添加合金后能獲得最好的強度和斷面均勻性并起到防止硅增加鐵素體、粗化珠光體、中和合金元素的作用。
篇8
一、借助元素周期表去思索任何一種化學反應
化學元素周期表根據原子序從小至大排序的化學元素列表。化學的反應原理都是最外電子層是否“飽和”的問題。通過復習反應方程式(按課本章節逐步復習出現的方程式),對照周期表思考,就能得出結論。你會發現,根據同一周期元素電子層數相同,同一族最外層電子個數一樣,自己就可以推斷出該元素的金屬性或非金屬性,甚至是物理性質,如,金屬的硬度,氣體的密度、顏色、沸點等,還可以根據已知元素在周期表的位置推斷未知元素的性質。
二、借助總結積累本去牢記所有特殊元素
什么是特殊元素?就是通過反應能夠產生特殊氣體、特殊沉淀、特殊顏色的元素,此外,還有變價元素、組合元素(酸根)等,這些常常是高考化學的考點以及解題的入手點。因此,每一個學生都要有一個專門屬于化學學科的筆記本,把那些非規律性的、不常見的、又很重要的問題分類整理在總結積累本上。
三、借助判斷與推導去解答多數化學題目
其實,高中化學知識并不多,考點相對其他學科而言也非常少。所以,有的學生就存在一種僥幸心理,平時不努力,臨時抱佛腳。我想告訴你的是,一定要找準學好化學的基本點和明確學好化學的大方向,并且一定要記住:功在平時。從入學之初就用心學起,并持之以恒,如此,才能打好堅實的基礎。分析近年來各地區的高考化學試卷,不難發現物質推斷題依然是化學高考中的重要題型,這類題具有條件隱蔽、關系復雜、思維強度大、綜合性強等特點,而且題目構思、內容、思維方法正呈現新的變化趨勢,更加注重知識的綜合、聯系,注重分析和解決問題的能力,注重多種思維方式的運用,注重科學探究。
篇9
Determination of Nutritional Ingredients of Potentilla anserine
WANG Feng1, LU Jian-xiong2 ,SHEN Xiao-rong 2
(1. Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, China; 2. Northwest University for Nationalities, Lanzhou 730030, China)
Abstract:Objective To determine the nutritional ingredients of Potentilla anserine. Methods The ingredients in Potentilla anserine, including calcium, iron, magnesium, fosforus, zinc, iodine, potassium, water, ash, total reducing sugars, protein, crude fat ,vitamin A, vitamin B1, vitamin B2 and vitamin C, were determined by EDTA(Ethylenediamine tetraacetic acid)titration method, Kjeldah method, Soxhlet extraction method and other national standard methods.Results The contents of potassium, magnesium, protein, total reducing sugars, vitamin C, vitamin B1 were655μg/g, 9.16μg/g, 10.06 g/100 g, 9.78 g/100 g, 3.88 g/100 g and 1.45 g/100 g , respectively. The contents of nutritional ingredients were also high. Conclusion Potentilla anserine possesses higher nutritional value, edible value and healthcare function, so it can be used as a food resource and a Chinese herbal medicine.
Key words:Potentilla anserine; nutritional ingredient; determination
蕨麻又名“人參果”,為高原薔薇科植物鵝絨萎陵菜(Potentilla anserina I.)的多年生野生草本植物,主要產于青海、甘肅、等地。蕨麻含有大量淀粉、蛋白質、脂肪、無機鹽、維生素等,具有較高的醫療和營養價值,有健胃補脾、生津解渴、益氣補血的功能,藏醫稱它為卓老沙僧,深受國內外人民的喜愛,也是饋贈親友之佳品[1]。作為一種藥食兩用品,對其灰分、蛋白質、糖分含量等營養成分的報道較少。我們測定分析了其營養成分,現將結果報告如下。
1材料與方法
1.1材料
蕨麻,由蘭州金力食品廠提供。
1.2儀器
FZ102粉碎機(河北黃華京振光機廠);SRJX4-9高溫爐(長沙華光電機廠);索氏脂肪抽提器(北京中興偉業儀器有限公司);HH-6單列6孔水浴鍋 (北京永光儀器廠);凱氏燒瓶、凱氏半微量定氮儀(北京中興偉業儀器有限公司);721分光光度計(上海第三儀器廠)。
1.3試劑
鹽酸(化學純,甘肅白銀市化學試劑廠);濃硫酸(天津化學試劑六廠);硫酸銅(西安化學試劑廠);氫氧化鈉溶液(上海化學試劑站);無水乙醇(廣東石歧化工廠);
實驗過程中同時配制并標定了標準鐵溶液、0.1 mol/L鹽酸標準溶液、1 mol/L高錳酸鉀標準溶液。
1.4實驗方法
將干蕨麻100 g粉碎,過篩,備用。依次測定蕨麻中鈣、鐵、鎂、磷、鋅、碘、鉀等7種化學元素,及水分、灰分、蛋白質、總還原糖、粗脂肪、維生素A、B1、B2、C等營養成分[2]。
2結果與討論
2.1蕨麻中營養成分的測定結果
化學元素含量測定結果見表1,維生素及其他營養成分測定結果見表2。結果顯示,蕨麻中鈣、鐵、鎂、鎂、鋅、鉀等元素含量相當豐富,蛋白質、維生素、總還原糖、粗脂肪等含量較高。
表1化學元素含量測定結果(μg/g)
表2維生素及其他營養成分含量測定結果
注:維生素含量為mg /100 g ,其他為g/100 g
2.2討論
由表1可見,蕨麻中鉀含量較高。鉀攝入有調節普通人群和高血壓患者血壓的作用。高鉀飲食還能減少中風危險,阻止腎血管、腎小球和腎小管病變的發展,降低尿鈣排泄,減少腎結石形成及減少骨骼去礦質 (骨質疏松) 等作用[3]。人每天必須攝入足夠的鈣,才能保證血液中鈣濃度穩定,維持神經細胞的正常生理功能,多次全國調查顯示國人膳食中鈣不足需要補充[4]。鐵是人體必需的微量營養素,機體缺鐵是全世界特別是發展中國家最主要的營養問題之一[5]。鐵能運輸氧與電子轉移,促進生長發育,防治缺鐵性貧血,增加對疾病的抵抗力。蕨麻中鈣、鐵含量相對較高,可用以輔助治療因鈣、鐵缺乏所導致的相關疾病。
由表2可見,蕨麻中蛋白質含量約為10%,比甘薯、芋頭及山藥等根莖類高5~7倍;比竹筍粗蛋白含量高4倍[6]。總糖含量約為9%,可起到降低血漿膽固醇水平,改善大腸功能、改善血糖生成等作用[7]。脂肪營養價值很高,如機體攝入不足,會使組織細胞發生異常變化,還可促進體內脂溶性維生素A,D,E,K等的吸收。
3結論
蕨麻是我國特有的野生植物,含豐富的蛋白質、氨基酸、維生素和化學元素,是營養豐富、食用安全的食品。本實驗檢測表明,蕨麻中蛋白質、脂肪、糖類等營養物質含量較高,還含有大量的維生素、有機酸等,是一種理想的藥食兩用植物。
參考文獻
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[2]魯長豪. 食品理化檢驗學[M]. 北京:人民衛生出版社,1993:46-71.
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[4]丁雙勝,安紅鋼,金麗麗. 生物補鈣和磷[J]. 甘肅科技,2005,21(12):167.
篇10
隨著經濟的發展和工業化進程的加快,生活、醫療和工業廢物的產生大量增加,對于水質、土質和人體健康產生巨大危害的危險廢物也隨之增加。這個問題已經引起聯合國有關方面的高度重視,而成為一個全球性的關鍵而重要的環境課題。這個議題如果沒有很好的方式加以處理和解決,對于人類的生存和地球環境的可持續發展將是一個致命的挑戰。在未來的生活中,這些危險廢物將會導致疾病尤其是傳染病的大量擴散、大面積的環境污染和危害以及人類和動植物的疾病和死亡。如何有效、徹底且以環保的方式對于這些危險廢物進行適當的處理,成為當前環境學家研究的重點課題。
1.危險廢物的概念及分類
1.1危險廢物的概念
高危害物和有毒廢物,是危險廢物的另外幾類稱呼之一。西方發達國家對于危險廢物已經建立了相應的法律法規制度來進行約束,但是國際間對于其定義,還沒有統一的標準,因而各國對其定義都各為不同。我國對于危險廢物的定義,主要是指各類含毒性、腐蝕性、傳染和爆炸性、化學反應性和易燃性等為特征和特性的危險類廢物,對于人體健康和環境具有嚴重的危害性,并且具備潛伏和長期等特征。
1.2危險廢物的分類
國家環保總局對于危險廢物的分類進行了公布,人們一般根據其化學元素、物理形態以及其他類型的危害來進行分類。在該領域,對于危險廢物的分類則主要根據他們的各自特性和不同特征而展開。
1.2.1按化學元素含量
按照它所含的化學元素,一般以清潔的危險廢物、會產生氣態污染物的危險廢物、含重金屬的危險廢物和含堿金屬的危險廢物為主要分類方式。
1.2.2按物理形態
對于不同的物理形態,一般把它們分為固態危險廢物、液態危險廢物、氣態危險廢物、泥漿狀危險廢物、污泥狀危險廢物和桶裝危險廢物幾個類別。
1.2.3其他分類方式
對于危險廢物的分類,還有按熱能特性分類方式、按危險特性的分類方式、按危險廢物的類似分子結構和類似反應特征進行的分類方式,是危險廢物分類的比較普遍的其他劃分方式。
2.重金屬在危險廢物中的存在及其危害程度
2.1危險廢物中存在的重金屬污染
對于金屬密度的不同,人們通常把金屬劃分為重金屬和輕金屬兩類。不同的金屬和物理化學性質不但不同,而且還存在著巨大的差異。有些金屬元素為人體必需元素,而有的金屬不但不是必須元素,對于人體還有相當的毒害作用。
在礦山開采、金屬冶煉、重油燃燒、燃煤和廢物焚燒等過程中,在環境中產生了重金屬,而兩個主要的來源就是廢物焚燒和燃煤,廢物焚燒重金屬的排放量最多,這樣就造成和產生了重金屬的危險廢物,并且它們都是有污染的。重金屬污染的特點很多,但是它能產生很強的毒性,并且對于人體和生物造成相當程度的污染和危險,這個特點卻是很重要且需要引起高度重視的。
2.2重金屬危險廢物危險性分析
常見的重金屬危險廢物,以及類金屬危險廢物主要存在于各類化學元素中。其中鉛、銅、鋅、鎘、鉻、錳、汞、鎳、鈷、錫、釩等元素,很大一部既是人體微量元素所必須的,同時也要適當把握其量的變化,如果過量和過少,都能成為產生毒害作用的助推劑。
3.利用水泥工業處理含重金屬的危險廢物
3.1對于廢物進行焚燒
把原燃料帶到水泥窯的重金屬廢物中,分別以結合熟料、以氣相形式伴隨廢棄排放、以固相形式隨粉塵排放和沉積窯灰里四個形式分散。在對于重金屬的危險廢物處理的過程中,可以把垃圾焚燒對重金屬的控制分成焚燒前控制、焚燒中控制和焚燒后控制三個階段,可以根據不同的控制階段,對于含重金屬的危險垃圾進行不同程度和級別的控制焚燒。
3.2新型干法工藝
國際上對于水泥回轉窯處理各類含重金屬廢物,通過下列步驟進行:把窯尾上升的煙道放到窯里、在窯尾加入廢物并且預分解、從回轉窯里直接加到窯中、把窯頭罩放到窯里、把主燃燒器噴到窯里。同時,由于不同的處理方式,還有兩個方式是作為干法窯焚燒廢物的工藝,分別是以水泥原料方式處理垃圾采用的工藝過程和以水泥燃料方式處理垃圾采用的工藝過程。
4.新型干法窯焚燒含重金屬危險廢物的意義
利用爐渣、粉煤灰和各類尾礦,還有工業生產里排出的廢渣來進行水泥的生產,并且已經普遍取代了天然原料,這樣的經濟效益和社會效益都是非常可觀的。國際國內一系列的研究和實踐證明,處理危險廢棄物的焚燒爐,是水泥回轉窯來處理危險廢物最優越且可行的方式,它具有焚燒溫度高、停留時間長、焚燒狀態容易穩定、能夠部分替代水泥的天然原料、能夠對于重金屬元素進行固化、有效避免大氣污染、適應能力強而焚燒處置點比較多和成本低廉等多個優勢特征,因而具有更高的穩定性和適應能力,對于及時處理廢物非常有利。
5.結束語
利用水泥工業,對于含重金屬的危險廢物進行處理,當前還存在著缺乏理論性、缺乏重金屬等無機組分在窯內的固化和遷移情況的研究分析以及對于水泥窯內的高溫環境里的有機組分固化和分解機制研究的缺乏等諸多不利因素的制約。利用這個技術對于含重金屬的危險廢物進行處理,主要是消除重金屬對于人體和環境的危險。相信通過更多的理論研究和實踐,并且通過有關部門對于理論和標準體系的有效建設,對于我國高危害廢棄物作無害化處理和環保領域一定能作出更多的貢獻,真正實現資源化利用和無害化處置為一體的新型生產工藝研究和危險廢物處理技術的雙雙豐收。
【參考文獻】
篇11
1引言
目前,人對生物圈的人為影響具有全球性的特點,因此很多有毒物質在高濃度時局部、地區、全球散射和進入生物圈問題就變得非常迫切,這其中就包括重金屬,所有生物圈不斷增長的“金屬壓力”正成為經常起作用的生態因素。研究地區在這方面具有很大的需要,因為這里既有前核試驗場的土地,同時也有阿巴亞博物館保護區土地。這個地區沒有進行詳細的研究,因為在眾多自然對象中,重金屬背景值的研究數據不足,這其中包括植物中的,在大多數情況下它們將作為自然標準。具備這樣的數據可以提高對當前形勢評價的客觀性,也有可能計算污染的速度,但首先必須成功對環境進行監測。
由于人對生物圈工藝基因影響的增長,對環境負面影響的真正的危險也開始出現,現在很多有毒物質高濃度時環境對象中含量研究是一種最大的社會和經濟問題。在解決人為污染對環保的實際問題時,自然對象中有毒成分背景含量的資料具有非常重要的地位,其中包括植物和具體地區中的[1~3]。重金屬是環境中非常重要的污染,其中包括鉛、鎘、鋅和銅,這是以工業發展趨勢為條件的,還有重金屬生理—生物化學特性,它們在活的有機體中具有積累高毒性的能力。由于工業生產的增長研究自然對象中重金屬含量監控的科學依據就成為非常重要和迫切的任務,其中包括代表很大科學和實踐興趣的植物。
2植物中的重金屬
2.1植物中重金屬的形成機制
生物圈中重金屬問題具有兩個方面——與重金屬微量元素缺乏有關的生物面和生態毒理學面。因此必須對不同地區環境對象中重金屬含量進行監控,首先就是植物中的,因為植物是活的有機體,它們是生物圈水平高信息指示劑中大量化學元素的主要來源。在科學方法上考慮另外一種情況,植物元素組成具有的穩定的—不穩定性。生命物質盡可能保留前幾代形成的特性,但又不得不接受當前的環境狀況,并隨之發生變化。植物的化學組成有特定的功能,由于有機體對土壤中含有的元素的選擇性的關系, 地球化學環境形成了冗余或不足的植物元素。在多種多樣的地球化學條件下,植物的化學成分及代謝,可能會有顯著不同[4,5]。
2.2植物中重金屬積累的生態方法
植物將根系扎到很深的土壤中通過生物積累把化學元素從地下傳輸到上面,之后經過植物殘留物在土壤上層的礦化作用積累了這些元素,它們的生物吸收系數超過計算單位。影響重金屬進入植物的因素有很多,比如植物種類、土壤類型、濃度、重金屬發現的方式、土壤pH值、土壤顆粒組成、有機物質含量、土壤中離子吸收能力和是否具有生態系統污染的工藝基因來源。重金屬在植物中的分布首先取決于各種植物器官進行的生理職能、植物形態結構和化學元素進行的生理職能,因此應該更廣泛地研究現有的植物對化學元素的選擇性吸收:不僅可以選擇新陳代謝需要的元素,還可以對抗不需要元素的進入。植物有機體存在好幾個選擇性吸收的級別:從較低準確(在根-環境界限內)到非常嚴格(在地上機構中,尤其是莖-種子(果實)界限內),正因為選擇性吸收化學元素才以適合存活的比例進入植物。
3哈薩克斯坦東哈薩克斯坦州地區植物
界重金屬積累生態特點研究地區的植物覆蓋具有多樣性的特點,這里是典型的草原地帶,還有部分是沙漠-草原地帶。古老沖擊平原上主要是沙-針茅-遠東羊茅類植物,它們生長在土壤中,除了傳統的Festuca sulgata 和Stipa Joannis外,這里還可以看到其他一些禾本科植物,比如Festuca beckeri, Gleistogenes squafrosa и разнотравье Taraxa-cum sibiricum, Artemisia scoparia, Potentilla acaulis等。Г·Я.林吉斯與Е·А.德米特里耶夫共研究了草原和沙漠-草原典型地帶的6個科,18個種類,50個植物樣本。植物和其形態器官中重金屬含量是通過Г·Я. 林吉斯/1/雙硫棕比色法法確定的,所有分析數據是通過Е·А.德米特里耶夫/9/數學分析法處理的[6]。
3.1同一種植物在不同土壤中重金屬積累的生態特點
研究結果證明,同一種植物類型在不同土壤類型中重金屬積累數量不同。比如,研究元素含量在不同土壤植物中含量變化如下:銅-0.1~2.5倍,鋅-0.1~2.2倍,錳-0.1~1.5倍,鈷-0.1~1.0倍,鉛-0.1~2.3倍,鎘-0.1~5.3倍。研究地區植物中重金屬含量取決于它們在土壤中的含量和具體土壤中形成的礦物供給情況[7~9]。生物吸收系數數值可以間接證明元素達到土壤的程度,通常生物吸收系數值越高,植物中元素含量就越高。同一植物中重金屬含量不同既取決于植物的生物特性,又取決于環境條件——元素在土壤中/3, 4, 5. 6/含量和生物利用度(表1)。
3.2各科研究植物中重金屬含量
各科植物中重金屬含量變化不大,平均情況如下:銅-35.0%,鋅-19.0%,錳-34.8%,鈷-46.7%,鉛-43.3%,鎘-51.5%。由于選擇性吸收化學元素才以適合存活的比例/7, 8, 9, 10, 11/進入植物,這在不同的植物器官中表現尤為明顯,因為化學元素在不同植物器官中具有自己特定的職能(表2)。
3.3不同植物器官中重金屬含量的分布
從表3中可以看出,鋅在植物器官中是向基部的分配,銅和錳是向頂分布,鈷、鉛、鎘在根分布稍多,到葉和莖中減少,它們含量在莖中最低。只有鎘元素在各科植物剖面研究時形態器官中發現了共同規律(表4),其他元素沒有確認。
3.4各科野生植物形態器官中重金屬含量
各科野生植物形態器官中重金屬含量見表4。
菊科和藜科形態器官中銅和錳具有向基部和向頂分布的特點,其他科則不同。因此除了鎘之外,植物科所屬會影響其他研究重金屬在其形態器官中的含量。各科植物和植物器官中重金屬吸收強度(生物吸收系數)研究是一體的,莖對銅和鋅平均吸收強度要低于葉和根:生物吸收系數莖>生物吸收系數葉>生物吸收系數根;鉛和錳——生物吸收系數根>生物吸收系數莖>生物吸收系數葉;鈷和鎘——生物吸收系數根>生物吸收系數葉>生物吸收系數莖[10]。
研究區域整個特點如下:銅、錳、鈷和鉛在植物生物吸收水平屬于中等吸收元素,鋅和鎘屬于強吸收元素。很顯然,最近的生物遷移可以作為這些元素在地形中遷移的主要因素。
4總結
4.1同一植物在不同土壤中重金屬數量不同
同一植物在不同土壤中重金屬積累不同既取決于植物的生物特性,又取決于環境條件——具體土壤中原色的含量和生物利用度。研究元素含量在不同土壤植物中含量變化如下:銅-0.1~2.5倍,鋅-0.1~2.2倍,錳-0.1~1.5倍,鈷-0.1~1.0倍,鉛-0.1~2.3倍,鎘-0.1~5.3倍。
4.2科植物中重金屬含量變化
科植物中重金屬含量變化不大,平均情況如下:銅-35.0%,鋅-19.0%,錳-34.8%,鈷-46.7%,鉛-43.3%,鎘-51.5%。
4.3各重金屬元素在鋅植物器官中的分布狀況
鋅植物器官中是向基部的分配,銅和錳是向頂分布,鈷、鉛、鎘分布不是這樣的,他們在根分布稍多,到葉和莖中減少,他們含量在莖中最低。
4.4植物不同部分生物吸收系數
莖對銅和鋅平均吸收強度要低于葉和根:生物吸收系數莖>生物吸收系數葉>生物吸收系數根;鉛和錳——生物吸收系數根>生物吸收系數莖>生物吸收系數葉;鈷和鎘——生物吸收系數根>生物吸收系數葉>生物吸收系數莖。根據生物吸收系數值銅和鈷在植物中屬于中等生物захват和弱積累元素[11];鋅、錳和鉛——強生物積累元素;鎘——極強生物積累元素。所有元素生物吸收系數在豆科植物中要強一些。
總之,研究哈薩克斯坦東哈薩克斯坦地區不同類型、形態學器官和各科野生植物重金屬積累的地區背景水平,一方面能夠給予生態系統由于全球和地區認為影響而可能的氣候和地球化學變化課題穩定的評估,另一方面也能夠對認定生物的各種疾病提供重要依據,因此這項研究,具有重要的科研價值和現實意義。
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篇12
1.1黑色金屬
能夠被利用到現代化工建設工程當中的黑色金屬的數量是非常多的,這其中主要包含壓力容器鋼、高速工具鋼、合金工具鋼、耐候鋼、軸承鋼、碳素鋼、低合金鋼和不銹鋼等。現代主要應用的結構材料包含碳素鋼,用于普通流體鋼管和常壓容器鋼板等方面;低合金鋼則主要被應用在受壓緊固件方面;而耐熱鋼則主要會被應用在高溫環境下的各種設備連接當中[1]。
1.2有色金屬
有色金屬主要包含鈦合金、鑄造鋁、鑄造鋅合金、純鋁、鋅白銅、青銅、純銅以及黃銅等,應用比較普遍的是各種合金,主要被應用在現代腐蝕性管道的建設當中;而鋁合金則具備良好的抗污染能力,通常會被應用在各種耐酸罐的制作過程中;鈦合金則通常會被制造管道以及各種反應容器。
2常見化學元素對金屬材料性能的影響
2.1碳元素
碳是金屬材料中的主要成分之一,它直接影響材料強度、硬度、塑性、韌性及淬透性、耐磨性和焊接性,是區別鐵與鋼,決定鋼號、品級的主要標志。隨著含碳量的增加,鋼材的屈服強度和抗拉強度提高,但塑性、冷彎性能和沖擊韌性,特別是低溫沖擊韌性降低。當含碳量超過0.23%時,鋼的焊接性能變差,因此用于焊接的低合金結構鋼含碳量一般不超過0.22%。含碳量過高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力,在露天料場的高碳鋼極易銹蝕。在現代化工建設工程中,鑄鋼作為不可或缺的步驟,對于碳元素的需要也是極高的,雖然使用到的比例相對較少,僅僅只有2%左右,但是這比例微小的碳元素卻使得鋼結構的穩定性顯著增強[2]。
2.2硅元素
硅元素是金屬材料中常見的化學元素,硅在鋼中不形成碳化物,而是以固溶體的形態存在于鐵素體或奧氏體中。適量的硅能提高鋼材的強度和硬度,且對其塑性、冷彎性能、沖擊韌性和焊接性能無明顯的不良影響。硅也能提高鋼的退火、正火和淬火溫度,降低碳在鐵素體中的擴散速度,從而增加鋼的回火穩定性。硅與鋼液中的氧有較強的化合作用,能細化鋼中的純鐵晶粒并使其散布均勻。與此同時,通過將硅元素、鉻元素和鎢元素等的有效熔合,也能夠極為有效地提升鋼結構的抗高溫抗氧化能力。但需要重點關注的是,伴隨硅元素含量的增加,鋼結構的焊接性能將會隨之降低,因此這就要求相關工作者能夠科學合理地調整硅元素的比例[3]。
2.3錳元素
錳元素可以說是煉鋼過程中性能最為優秀的脫氧劑和脫硫劑。碳素鋼中的錳元素多為冶煉鋼鐵過程中作為脫氧劑和脫硫劑而有意加入,含量通常在0.30%~0.50%的范圍之內。錳元素能與鋼中的硫元素在高溫下化合成熔點很高的Mns可消減硫在鋼中的不良影響,減少鋼材熱加工時因硫而產生裂紋的“熱脆”現象。在碳素鋼中加入0.70%以上的錳元素時則算作錳鋼,較一般錳量的鋼不但有較高的韌性,且有更高的強度和硬度,提高鋼的淬透性,切實有效地改善并優化鋼的熱加工性能。所以在常見的化工建設工程中,技術人員通常會應用大量含有錳元素的鋼材,用于優化鋼結構性能。當然需要明確的是,錳元素和硅元素相同,過量的錳會使鋼材變脆并降低其塑性,減弱其抗腐蝕能力,也會給焊接工作帶來一定程度的負面影響。
2.4硫元素
在固態下,硫在鋼鐵中的溶解度極小,而是以FeS的形態存在。由于FeS的塑性較差,使得含硫較多的鋼材脆性較大,而且FeS與Fe會形成低熔點的共晶體分布在奧氏體的晶界上。當鋼材在約1150~1200℃進行熱壓力加工時,晶界上的共晶體溶化,晶粒間的結合被破壞,使鋼材在加工過程中沿晶界開裂,降低鋼材的延展性和韌性,在鍛造和軋制時產生裂紋,這種現象稱為熱脆性。另一方面,硫對金屬材料的焊接性能也不利,它不但導致焊縫產生裂紋,還會在焊接過程中產生SO2氣體,使焊縫產生氣孔。硫還會降低鋼材的耐腐蝕性,所以硫元素通常被認為是鋼材中的有害物質。一般來講,如果是在質量優異的冶鋼過程中,硫元素的含量應該被控制在0.045%以下,優質鋼要求小于0.040%。
2.5磷元素
磷是非碳化物形成元素,磷可全部溶于鐵素體,具有強烈的固溶強化作用,使鋼的強度和硬度增加,但塑性及韌性顯著下降,特別是這種脆化現象在低溫下更為嚴重,故稱為冷脆。磷在結晶過程中容易產生晶內偏析,使局部含磷量偏高,從而在局部發生冷脆。冷脆對在高寒地帶和其它低溫條件下工作的結構件具有嚴重的危害性。因此,磷通常也被認為是有害元素,其含量必須嚴格控制在0.045%以下,優質鋼要求更低一些。
2.6鉻元素
鉻是耐磨材料的基本元素之一,是不銹鋼和耐熱鋼的重要合金元素。鉻元素的主要作用是提高鋼材的強度、硬度和耐磨性,同時固溶強化基體,細化組織,顯著改善鋼材的抗氧化作用,增加其抗腐蝕能力。鉻和鐵能夠形成連續固溶體,與碳形成多種化合物,鉻的復雜碳化物對于鋼材的性能有著顯著的影響,特別是提高鋼的耐磨性。通過對鉻元素的應用,可以極為有效地促進鋼結構的耐磨性能以及強度的提升,同時也能夠增強其抗氧化能力以及抗腐蝕能力,其效果非常顯著。
3金屬成分分析方法和儀器設備
3.1針對于金屬成分的物理分析方法
現在應用比較普遍的光譜分析儀主要包含X射線熒光光譜儀及直讀光譜儀兩種。其中直讀光譜儀是一類原子發射光譜,可以在試驗室當中檢測各種不同種類的合金元素,同時針對性地進行定性分析。在現場分析的過程中可以將其視作半定量分析法。X射線熒光光譜儀同樣也是一類原子發射光譜儀,其與直讀光譜儀的發射方式是存在本質上的差異的,直讀光譜儀需要通過高壓放電的方式激發出來,而X射線則主要通過X光管來進行激發,同時二者的接收元件也存在差異。X射線的檢測元素范圍和精準度都要比直讀光譜儀更小,但是從使用角度來講,X射線設備更為小巧,通常能夠被設計為便于攜帶的手持式,以滿足不同檢測環境的需求。
3.2金屬成分的化學分析法
結合抽樣標準的實際要求來看,如果利用的分析方法是化學元素分析法,那么對于金屬屑的重量的要求是較多的,為更為精準有效地判定金屬材料的實際化學成分,試驗室通常會通過容量法、重量法和滴定法等方法進行分析,常規的分析方法雖然可以應用,但實際的開展流程是較為復雜的,并且往往需要經歷較長的試驗周期,所以在實際開展分析工作的過程中有必要針對性地應用高速分析儀器,以此來提升工作質量和工作效率。
4結語
綜上所述,在金屬材料成分分析的實際過程中,有必要選擇能夠滿足試驗需求的設備和方法,科學合理地調控元素結構,以此來滿足實際化工建設需求。
參考文獻:
[1]張蘭芳,李力,黃維蓉.材料與化工碩士專業學位研究生教學案例庫建設探討[J].化工時刊,2020,34(09):44-45.
篇13
二、初中“化學物質與人體健康”不同考點解析
1.關于營養物質不同作用的考點解析
例1:以下敘述正確的是( )
A.細胞的基本物質是維生素,而且維生素還具有促進機體生長,修補受損的細胞的作用
B.糖類是由C和H兩種元素組成的化合物,是人類食物的重要成分
C.油脂能夠通過人體內經過氧化后釋放出能量,不僅能夠維持機體的體溫恒定,還能維持機體運動
D.蛋白質可以起到預防疾病、調節新陳代謝和維持身體健康的作用
解析:這道題主要考查糖的組成,以及蛋白質、維生素等營養物質的作用。維生素的主要作用是通過調節機體內的各種化學反應,使人體保持健康。糖類是由C、H、O三種元素組成。蛋白質是幫助人體生長和修補受損組織的主要原料,所以,正確答案為C。
2.關于營養物質分類的考點解析
人體需要的營養物質不僅有蛋白質、油脂糖類和維生素,還包括水和無機鹽,而這六類又被稱為六大營養素。初中“化學物質與人體健康”中考到的知識點,通常包括營養物質的分類。
例2:某學校的食堂午餐菜譜有米飯、酸辣土豆絲、清炒白菜和蘿卜湯。
(1)上述食物中包括的營養素主要有糖類、油脂、_____、水和無機鹽。
(2)初中學習階段正是學生身體發育的重要階段,學生需要補充各種營養素,因此,學校食堂需要添加的營養食物是____。
解析:大米和土豆中含有大量的淀粉,淀粉又屬于糖類營養素。蔬菜中含有大量維生素,白菜和蘿卜都屬于青菜,因而學生的食譜中并不缺少維生素。而且,清炒白菜和蘿卜湯中含有油脂、無機鹽、和水。構成細胞的基本物質是蛋白質,但學校食堂的菜譜中沒有含有蛋白質的食物,而中學生又處在長身體的關鍵時期,還應該多吃一些富含蛋白質的食物。所以,第一題的答案為維生素,第二題的答案是雞蛋、豆制品或其他蛋白質含量豐富的食物。
3.關于各種元素影響人體健康的考點解析
例3:以下元素與人體健康關系的敘述,錯誤的是( )
A.缺鋅會引起生長遲緩、發育不良
B.缺碘易引起壞血病
C.缺鈣易發生骨質疏松或患佝僂病
D.缺鐵會導致貧血
解析:本道題主要是考查鈣、鐵、鋅、碘元素對人體健康的影響。缺鋅會導致機體生長緩慢,發育不良。缺碘容易引發甲狀腺腫大,缺鈣會引發骨質疏松癥和佝僂病,而貧血則多是由缺鐵引起。所以,正確答案為B。
4.營養均衡與人體健康類考點的解析
例4:周末,小紅在做完作業后,準備和媽媽一起做午飯。媽媽告訴小紅,午飯除了要做米飯外,還要做家常豆腐、糖醋排骨和蛋花湯。
(1)為了實現營養均衡,小紅的媽媽還要在午飯中加一道什么菜?
(2)小紅和媽媽將菜清洗完,切好后準備炒菜。但是她發現家里炒菜用的鐵鍋生銹了,為了防止鐵鍋生銹,你給小紅的建議是什么?
學生在做這道題時,首先要考慮的是營養素的種類,小紅和媽媽做的午飯中,不僅有糖類、油脂、蛋白質,還有無機鹽和水,但是卻缺乏維生素,所以為了營養均衡,還應該再添加一道炒青菜。關于第二道題,防止鐵鍋生銹,人們通常會在鐵鍋表面潔凈、干燥時,在鐵鍋表明涂抹一層植物油,因為可以使鐵鍋和水、氧氣隔絕,從而達到預防鐵鍋被氧化、銹蝕的目的。
結束語
化學物質與人體健康是初中化學課程中的重要知識內容,為了使學生能夠熟練掌握書中的知識點,教師在日常的課堂教學中,不僅要分清主次,找出重點和難點,還要在平時的考試測驗中,對這一部分的知識和考點進行認真解析,讓學生明確書中的重點知識,對于考題類型和考題特點有清晰的認識,做好日常的功課復習,從而在考試中取得一個好成績。
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