時(shí)間:2023-08-29 09:19:13
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寒鐵是一種深埋在地下的鐵,因?yàn)閷?duì)精類生物有特別的效果而聞名,并且要保持寒鐵的特性就需要進(jìn)行低溫的鍛造。所以用寒鐵制造的武器一般都需要花費(fèi)普通武器兩倍的費(fèi)用。
鐵是一種化學(xué)元素,為晶體,它的化學(xué)符號(hào)是Fe,原子序數(shù)是26,在化學(xué)元素周期表中位于第4周期、第VIII族,是鐵族元素的代表。是最常用的金屬。它是過渡金屬的一種,是地殼含量第二高的金屬元素。
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文章編號(hào): 1005–6629(2012)5–0003–03 中圖分類號(hào): G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B
1 從化學(xué)元素觀說起
古代哲學(xué)家們認(rèn)為世間的萬物都是由為數(shù)不多的元素組成的。雖然中外哲學(xué)家提出的元素并不相同,但是把復(fù)雜的物質(zhì)歸結(jié)為有限數(shù)目的元素,他們的哲學(xué)思想?yún)s是一致的,而且實(shí)踐證明是正確的。盡管如此,古代哲學(xué)家們所提出的元素論并不能成為化學(xué)科學(xué)的基礎(chǔ),因?yàn)樗麄兯岢龅脑兀粌H本身無法量化,而且在解釋具體物質(zhì)的性質(zhì)及變化時(shí),具有很大的隨意性?;瘜W(xué)元素則專指組成化學(xué)物質(zhì)的基本單元,本身有著確定的物理意義。因?yàn)樵匾呀?jīng)成為大眾耳熟能詳?shù)拿~,在學(xué)習(xí)初等化學(xué)時(shí),應(yīng)當(dāng)有助于建立化學(xué)元素的概念。但是僅僅認(rèn)識(shí)到化學(xué)元素是組成物質(zhì)世界的基本單元是不夠的,只有對(duì)化學(xué)元素的多種存在形式,如自由態(tài)―原子、離子態(tài)(包括不同價(jià)態(tài))、結(jié)合態(tài)―單質(zhì),以及以化學(xué)元素在化學(xué)變化中的可遷移性、組合方式的可變性和化學(xué)元素本身的不變性有所認(rèn)識(shí),才算是對(duì)化學(xué)元素有了比較全面地認(rèn)識(shí)。而這種認(rèn)識(shí),只有通過化學(xué)的學(xué)習(xí)才能形成。雖然初等化學(xué)涉及的化學(xué)元素不多,涉及的元素形態(tài)也不多,但是對(duì)于形成比較全面的化學(xué)元素概念,卻是可以而且應(yīng)該能夠做到的。遺憾的是,我們并沒有把握住這個(gè)最基本的學(xué)科基礎(chǔ)。尤其值得反思的是,盡管我們也承認(rèn)化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性科學(xué),化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分,但是在實(shí)際教學(xué)中,化學(xué)實(shí)驗(yàn)的作用往往只體現(xiàn)在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、學(xué)習(xí)幾種簡(jiǎn)單儀器的基本操作、了解把儀器組合成能夠完成某個(gè)化學(xué)過程的裝置時(shí)的要點(diǎn)等有限的幾個(gè)方面。當(dāng)課時(shí)緊張時(shí),實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察改為多媒體演示,儀器裝置改為圖示,化學(xué)過程被簡(jiǎn)化為相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)式等,就成為一種普遍采用的應(yīng)對(duì)方法。考核方式則著重于背誦某些實(shí)驗(yàn)事實(shí)、名詞定義、各式各樣的化學(xué)計(jì)算題、脫離化學(xué)本身的推理題、和那些只適合化學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)階段才能夠正確回答的所謂探究性試題。
初等化學(xué)的任務(wù),不僅在于學(xué)習(xí)一些基本的化學(xué)知識(shí)、以元素符號(hào)為基礎(chǔ)的化學(xué)語言體系、以原子相對(duì)質(zhì)量(分子相對(duì)質(zhì)量)為基礎(chǔ)的化學(xué)計(jì)量關(guān)系、以及化學(xué)常用儀器的使用方法和操作技術(shù),作為化學(xué)學(xué)科的啟蒙和以培育科學(xué)素養(yǎng)為首要任務(wù)的學(xué)段,更為重要的是通過學(xué)習(xí),幫助學(xué)生把握住核心的化學(xué)基本觀念,從而能夠從化學(xué)視角來認(rèn)識(shí)我們周圍的物質(zhì)世界,和恰如其分地評(píng)價(jià)化學(xué)對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步所起的作用。
化學(xué)元素觀是化學(xué)學(xué)科的核心觀念,即使在人們已經(jīng)知道,于特定條件下,對(duì)于為數(shù)不多的放射性元素或放射性同位素而言,原子核是可以發(fā)生變化的,亦即在這類體系中,化學(xué)元素是可以發(fā)生變化的。這種認(rèn)識(shí)并沒有違背化學(xué)元素觀,因?yàn)榫退傻幕瘜W(xué)物質(zhì)而言,化學(xué)元素觀仍然是認(rèn)識(shí)其變化途徑和確定產(chǎn)物的基礎(chǔ),而且都可以從元素周期表中找到它們的歸宿。就一般情況而言,在化學(xué)變化中,反應(yīng)體系內(nèi)化學(xué)元素的存在形態(tài)和相互作用的方式可以變化,但是化學(xué)元素的種類不變(即原子核不變),以各種形態(tài)存在于物質(zhì)體系中的(元素)微粒數(shù)量不變,卻是經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)了的事實(shí),并已成為化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)。因?yàn)樵雍瞬蛔?,所以化學(xué)體系中物質(zhì)總質(zhì)量不變,化學(xué)反應(yīng)體系必定遵守質(zhì)量守恒定律,就是不言而喻的了。在這個(gè)前提下,化學(xué)反應(yīng)式的完成和化學(xué)計(jì)量關(guān)系的建立,以及依據(jù)化學(xué)反應(yīng)式進(jìn)行化學(xué)計(jì)算的規(guī)則和方法,對(duì)于初中學(xué)生來說,難道會(huì)比一般的四則運(yùn)算題更難嗎?
2 實(shí)驗(yàn)體系的特點(diǎn)和應(yīng)當(dāng)可以學(xué)到的化學(xué)
為了便于討論,先對(duì)氧氣和二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的原理和有關(guān)的化學(xué)概念分別加以介紹,然后再把它們整合起來,試圖闡明通過這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)并能夠?qū)W到什么。
2.1 氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)
這是一個(gè)利用化學(xué)方法從含氧化合物中分離出氧元素并制備氧單質(zhì)的實(shí)驗(yàn)。對(duì)大多數(shù)學(xué)生來說,利用化學(xué)變化以制取某種物質(zhì)為目標(biāo)的這類科學(xué)實(shí)驗(yàn)可能是第一次。實(shí)驗(yàn)所選擇的化學(xué)體系和所用到的儀器及基本操都比較簡(jiǎn)單,但卻是最能體現(xiàn)化學(xué)特色(可惜過去在這方面沒有給以足夠的關(guān)注)。
從含氧化合物中獲取單質(zhì)氧的實(shí)驗(yàn),是對(duì)化學(xué)倚為基礎(chǔ)的化學(xué)元素論的有力佐證。直接加熱或同時(shí)加入某種催化劑的方法對(duì)于其他含氧化合物并非都可以奏效,表明在不同的含氧化合物中,氧所處化學(xué)環(huán)境不同(即結(jié)合的方式和強(qiáng)度不同),所以結(jié)果可以不同。它們之間的差別,包含在化學(xué)性質(zhì)不同的含義之中。元素在化合物中存在形態(tài)(或環(huán)境)的差別,是引申到對(duì)化學(xué)結(jié)構(gòu)理論的最好鋪墊。所以僅僅關(guān)注排水集氣法的裝置原理和相關(guān)操作,對(duì)實(shí)驗(yàn)體系中所包含化學(xué)本身的思考和探究的缺失,是值得認(rèn)真研究和改進(jìn)的一個(gè)重要方面。
為了加深對(duì)上述論述的理解,選取一些不能用類似方法制取氧氣的化學(xué)體系進(jìn)行對(duì)比,這是通過實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)化學(xué)的重要途徑。有比較才能有鑒別,其間的相似及差異的發(fā)現(xiàn)和比較,是通過實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)化學(xué)的有效方法。這種認(rèn)知過程雖然偏于感性,但是卻生動(dòng)而具體,更容易引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。最簡(jiǎn)單的選擇莫過于參照實(shí)驗(yàn)中用于加熱和作為反應(yīng)容器之用的玻璃儀器,只要想到,以二氧化硅為主要組分的玻璃,其中也包含有氧,卻能夠經(jīng)歷整個(gè)反應(yīng)過程而安全無恙!二者之間的差別所形成的鮮明對(duì)照,可以使得學(xué)生在物質(zhì)性質(zhì)取決于它的組成與結(jié)構(gòu),以及物質(zhì)的變化可以用外界條件來控制這兩個(gè)方面有了實(shí)際的體驗(yàn),從而體現(xiàn)出初中化學(xué)的啟蒙作用。如果把探究的視角擴(kuò)展到水、石英砂和陶瓷,內(nèi)涵就更豐富了。
在書寫反應(yīng)方程、繪制儀器裝置簡(jiǎn)圖、敘述所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的同時(shí),還可以引導(dǎo)學(xué)生思考和研討以下的問題。
(1)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,通過氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取和對(duì)氧氣性質(zhì)的探究,你對(duì)氧氣的性質(zhì)有了哪些認(rèn)識(shí)?和你此前對(duì)氧氣的認(rèn)識(shí)相比,是否基本一致?又有了哪些新的認(rèn)識(shí)?
(2)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,我們有了把氧從含氧化合物中分離出來,和通過反應(yīng)(如氧化、燃燒)使氧進(jìn)入生成的含氧化合物兩個(gè)方面的體驗(yàn),你對(duì)化學(xué)元素論是否有了新的體會(huì)?
(3)如果有人說,只要化學(xué)物質(zhì)的組成中含有氧元素,就一定可以從它制得氧氣。你同意這種說法嗎?為什么同意或不同意?如果不完全同意,請(qǐng)?jiān)囍o出一個(gè)你認(rèn)為更合理的說法。
(4)帶火星的木條、細(xì)細(xì)的鐵絲等在空氣中和在純氧中氧化(或燃燒)時(shí),發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)相同(化學(xué)反應(yīng)式也相同),為什么現(xiàn)象并不相同?
(5)類似于上面的事例,在日常生活中并不少見,你能夠舉出幾個(gè)實(shí)例嗎?
(6)綜合(3)和(4)的事例,你能夠得出一個(gè)具有普遍性的結(jié)論嗎?試一試,好嗎?
2.2 二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)
這是又一個(gè)用實(shí)驗(yàn)室方法制備氣體物質(zhì)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。因?yàn)闅怏w性質(zhì)不同,所以收集方法也有所不同。故爾在學(xué)習(xí)化學(xué)時(shí),應(yīng)當(dāng)著重于發(fā)現(xiàn)和利用物質(zhì)之間的差異,這種差異無論是基于物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì),都可以成為選取對(duì)化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行制取、分離、提純和鑒別方法的基礎(chǔ)。二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取,和氧氣制備時(shí)相同之處,在于產(chǎn)物取自含有所需元素的反應(yīng)物;它們之間的不同,則在于所用的大理石或石灰石來自自然界,而非化學(xué)試劑(可視為純凈物),組成比較復(fù)雜,通常含有鈣、碳和氧三種元素(碳酸鈣是主要成分)以外的其他元素(如硅、鋁等)。如果以它們?yōu)樵现苯又苽涠趸細(xì)怏w,需要采用高溫焙燒的方法,但是利用一般的化學(xué)方法則在常溫下就可以制得。從而說明在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化時(shí),化學(xué)可以提供更多的選擇性。所用方法可以不同,但是依據(jù)的最基本原理卻是相通的。因?yàn)榛瘜W(xué)元素在化學(xué)反應(yīng)中不會(huì)改變,所以通過物質(zhì)間元素的轉(zhuǎn)移、交換、或重新組合,就有可能實(shí)現(xiàn)所期望的物質(zhì)轉(zhuǎn)化。如果把實(shí)驗(yàn)中二氧化碳的生成和二氧化碳與石灰水的反應(yīng),僅僅當(dāng)成兩個(gè)孤立的化學(xué)事例,而不是引導(dǎo)學(xué)生把它們看成是一個(gè)整體,體會(huì)其中包括的化學(xué)元素觀和對(duì)化學(xué)元素觀的運(yùn)用,也就達(dá)不到通過實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)化學(xué)的預(yù)期。二氧化碳和氧化鈣之間的結(jié)合和分離,在實(shí)驗(yàn)室中用最簡(jiǎn)單的儀器和普通的試劑就可以實(shí)現(xiàn),充分體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)的價(jià)值,化學(xué)難道不是非常有趣嗎?
火山噴出的氣體中含有大量的二氧化碳,動(dòng)植物的代謝產(chǎn)物中也含有二氧化碳,但是依靠化石燃料作為動(dòng)力的生產(chǎn)與生活過程是目前排向大氣的二氧化碳的主體。由于二氧化碳是一種重要的溫室氣體,所以“減碳”成為環(huán)境保護(hù)的重要措施之一。在現(xiàn)有的措施中,減少化石燃料的使用量和增加地表植被面積已達(dá)成共識(shí)。因?yàn)闅怏w物質(zhì)在水中的溶解度正比于所承受的壓力(你在生活中有此體驗(yàn)嗎?),所以在高壓下將二氧化碳溶入深層海水中;利用化學(xué)反應(yīng)使二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)塑料;利用人工光合作用,使二氧化碳轉(zhuǎn)化為糖類;利用太陽能使二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成有機(jī)化合物等方案,都成為化學(xué)家的熱門研究課題。有些設(shè)想看來有點(diǎn)匪夷所思,其實(shí)它們都有相同的科學(xué)依據(jù),那就是化學(xué)元素論和物質(zhì)的性質(zhì)決定于它們的組成和結(jié)構(gòu)的基本化學(xué)原理。所以學(xué)了化學(xué)你便有了進(jìn)入復(fù)雜的物質(zhì)世界之門的鑰匙,你的奇思妙想將有理可循也將更加符合實(shí)際,因而行動(dòng)更為有效。
通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)還可以引導(dǎo)學(xué)生思考或探究以下問題:
(1)實(shí)驗(yàn)證明,由石灰石得到的石灰,制成石灰水或石灰漿后,可以很好地吸收二氧化碳,并生成固態(tài)沉淀。這個(gè)方法可以用于環(huán)境保護(hù)嗎?
(2)這個(gè)實(shí)驗(yàn)也可以成為由并不純凈的石灰石或大理石為原料,制備純凈的碳酸鈣的一種方法。也就是一種可用以提純碳酸鈣的化學(xué)方法。從所依據(jù)的原理和化學(xué)基本概念著眼,和粗鹽提純相比,二者之間有什么差別,又各有什么特點(diǎn)?
(3)二氧化碳中含有氧,也含有碳,為什么反而可以用來滅火?可是鎂條不僅能夠在空氣和氧氣中燃燒,也能在二氧化碳中燃燒。從這兩件看起來似乎互相矛盾的事實(shí),你能夠得出什么結(jié)論?
(4)有人建議利用太陽能來實(shí)現(xiàn)如下的反應(yīng):式中hν代表光子。
2CO2+4H2O+hν---2CH3OH+3O2
2CO2+3H2O+hν--- C2H5OH+3O2
CO2+2H2O+hν--- CH4+2O2
……等等。燃燒產(chǎn)物在吸收光子的能量之后,又可以轉(zhuǎn)化成為燃料,這是多么有趣的設(shè)想!但是從原理上看,不過是植物光合作用的另一種模擬方案而已。這是化學(xué)家在了解自然現(xiàn)象的化學(xué)本質(zhì)之后受到的啟發(fā),向大自然學(xué)習(xí),也是一種有益的探究思維方式。
①你認(rèn)為這些設(shè)想合理嗎?符合質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律嗎?為什么不同于永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)(后者被認(rèn)為是違背科學(xué)原理的)?
②通過上面的這個(gè)設(shè)想,你對(duì)在可持續(xù)發(fā)展中能源的重要性和對(duì)科學(xué)技術(shù)的評(píng)價(jià),有了哪些新的認(rèn)識(shí)?
③這是一個(gè)利用化學(xué)反應(yīng)式和化學(xué)計(jì)量關(guān)系進(jìn)行方案可能性探究的例子。有人認(rèn)為它體現(xiàn)了學(xué)習(xí)和運(yùn)用化學(xué)語言的必要性和意義,你同意這種看法嗎?
3 從這兩個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)還可以學(xué)到什么
上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)有助于初步認(rèn)識(shí)四類基本反應(yīng),也有助于初步建立化學(xué)元素觀和微粒觀。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然比較簡(jiǎn)單,如果加上鎂條在二氧化碳中可以燃燒生成碳和氧化鎂的演示實(shí)驗(yàn)(或多媒體放映),已經(jīng)涵蓋了課標(biāo)要求的分解、化合、置換和復(fù)分解四種基本類型的化學(xué)反應(yīng)。在完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí),由學(xué)生自己分別指認(rèn),四類反應(yīng)的特點(diǎn)和反應(yīng)式前后有關(guān)元素的遷移(石灰石的熱分解和加酸后的復(fù)分解反應(yīng),可以視為組成中CO2的整體遷移)、結(jié)合態(tài)和自由態(tài)的相互轉(zhuǎn)化、鎂對(duì)二氧化碳中碳的置換,可以使得學(xué)生通過化學(xué)式和化學(xué)反應(yīng)方程式獲得新的體驗(yàn)。因?yàn)橐曰瘜W(xué)元素符號(hào)組合而成的化學(xué)式和化學(xué)反應(yīng)式,可以幫助學(xué)生初步建立對(duì)物質(zhì)及其變化的微觀視角。只要把化學(xué)式中的每個(gè)符號(hào)視為某個(gè)元素的微粒,化學(xué)變化的過程與結(jié)果看成是有關(guān)微粒的遷移、交換、化合和分解,就可以形成這種認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)中觀察到的反應(yīng)物和生成物之間的差別(此外,還有嚴(yán)格的化學(xué)計(jì)量關(guān)系)、變化過程中的種種現(xiàn)象(例如氣體的產(chǎn)生,發(fā)熱發(fā)光、體系顏色的變化,固體反應(yīng)物表面的變化等),都可以成為上述微觀過程的生動(dòng)而直接的證明,通過實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)化學(xué)的預(yù)期目標(biāo)由此可以落在實(shí)處。
四類基本反應(yīng)大致概括了利用化學(xué)變化實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和元素遷移的具體思路。亦即利用原料物質(zhì)制備簡(jiǎn)單的新物質(zhì)這一化學(xué)合成途徑的基本思路。
通過化學(xué)途徑使氧和二氧化碳由結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化為自由態(tài),再通過化學(xué)途徑使它們由自由態(tài)轉(zhuǎn)化為結(jié)合態(tài),和學(xué)生已經(jīng)知道的自然界的氧循環(huán)和碳循環(huán)過程很相似,可以看成體現(xiàn)后者基本特點(diǎn)的最簡(jiǎn)化學(xué)模型。從而更有力地證明了化學(xué)就在我們的身邊的認(rèn)識(shí)。初中化學(xué)的教育價(jià)值也由此得到體現(xiàn)。
由于在化學(xué)反應(yīng)中元素保持不變(所以反應(yīng)前后,化學(xué)體系的總質(zhì)量保持恒定),由此可以想到,所有的化學(xué)物質(zhì),包括廢棄物在內(nèi),都有可能視為通過化學(xué)轉(zhuǎn)化獲取新物質(zhì)時(shí)的資源。雖然由可能性進(jìn)而成為現(xiàn)實(shí),不僅決定于化學(xué),還要受到能源、環(huán)境、成本和技術(shù)等方面的制約,但是這種可能性的存在是確切無疑的(已成為納米科技的理論依據(jù))。這是化學(xué)為人們看待和解決環(huán)境問題和資源問題時(shí)提供的新視角,也是深入理解科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展之間關(guān)系的一個(gè)方面。
鐵是26號(hào)元素,鐵是一種化學(xué)元素,它的化學(xué)符號(hào)是Fe,原子序數(shù)是26,是最常用的金屬。它是過渡金屬的一種,是地殼含量第二高的金屬元素。鐵族元素是指元素周期表中第4周期的部分元素,包括:Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni7種元素,屬過渡族元素。
在寶石學(xué)中對(duì)寶石的顏色有重要的影響。它們具有相似的原子結(jié)構(gòu),在自然界中有相近的存在形式和遷移、沉淀的物理化學(xué)條件,而d層電子數(shù)的差異又往往導(dǎo)致這組元素在地質(zhì)作用過程中產(chǎn)生分異,該組元素具有的變價(jià)特點(diǎn)也使其對(duì)環(huán)境的反映非常靈敏,因而可以利用鐵族元素特征探討地質(zhì)作用過程。其中,鐵族元素的豐度、存在形式、鐵族元素之間的相關(guān)關(guān)系、鐵族元素與其它元素之間的相關(guān)關(guān)系等地球化學(xué)參數(shù)可以提供重要的成因信息。
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從植物分析結(jié)果得知,組成植物體中干物質(zhì)的化學(xué)元素有幾十種,其中主要的有碳、氧、氫、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、鉻、硼、銅、鋅和鉬等15種。植物需要氮、磷、鉀元素的數(shù)量最多,故-般稱氮、磷、鉀為肥料三要素,又叫大量元素。其他元素需要量很少,故稱微量元素。苗木生長所需的化學(xué)元素,即在上述范圍之內(nèi)。這些化學(xué)元素中的碳和氧,苗木能從空氣中獲得,其他化學(xué)元素都是苗木通過根系從土壤中吸收的。苗本需要氮、磷、鉀的數(shù)量較多,但土壤中含量不足,如果長期缺少肥料三要素,就會(huì)嚴(yán)重地影響苗木正常生長,使苗木質(zhì)量下降,合格苗數(shù)量大減。所以苗圃必須進(jìn)行科學(xué)施肥,給圃地增加有機(jī)肥料和無機(jī)肥料來補(bǔ)充土壤中營養(yǎng)元素之不足。施肥對(duì)苗木質(zhì)量的影響是顯著的。
1 林木苗圃常用肥料
1.1 有機(jī)肥料
以含有機(jī)物為主的肥料叫做有機(jī)肥,如堆肥、廄肥、綠肥、泥炭、腐殖質(zhì)、人類尿、家禽糞、海鳥糞、油餅和魚粉等。有機(jī)肥料含多種元素,故稱為完全肥料。因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)要通過土壤微生物分解,才能被植物吸收利用,肥效慢,故又稱遲效肥料。有機(jī)肥含大量有機(jī)質(zhì),改良土壤的效果好,肥效長,能保持2-3年。有機(jī)肥料施于粘土中,能改良土壤的通氣性;施于沙土中,即增加沙土的有機(jī)質(zhì),又能提高保水性能;有機(jī)肥給土壤增加有機(jī)物,利于土壤微生物生活,使土壤微生物繁殖旺盛;有機(jī)肥分解時(shí)產(chǎn)生有機(jī)酸,能分解無機(jī)磷,有機(jī)物在土壤中利于土壤形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。有機(jī)肥料所起的這些作用是礦物質(zhì)肥料所沒有的。所以它是提高土壤肥力,提高苗木質(zhì)量與合格苗產(chǎn)量不可缺少的肥料。
1.2 無機(jī)肥料
無機(jī)肥料又稱化學(xué)肥料或礦物質(zhì)肥料。其大部分是工業(yè)產(chǎn)品,不含有機(jī)質(zhì),營養(yǎng)元素含量高,主要成分能溶于水,或容易變?yōu)槟鼙幻缒疚盏某煞郑市Э?。大部分無機(jī)肥料用于速效肥,如氮、磷、鉀肥等。
(1)氮肥。有硫酸銨(生理酸性)、碳酸氫銨(接近中性)、硝酸銨(中性)、尿素(中性)、氨水(弱堿性)、硝酸銨鈣(弱堿性)和石灰氮(堿性)等。(2)磷肥。有過磷酸鈣(酸性)、鈣鎂磷肥(微堿性)、磷礦粉肥(弱酸性)、骨粉等。(3)鉀肥。有氯化鉀(生理酸性)、硫酸鉀(生理酸性)等。(4)顆粒肥料。又叫粒狀肥料。用硫酸銨、過磷酸鈣和硫酸鉀或其他鉀鹽,與經(jīng)過干燥粉碎的泥炭土配合,加熱而制成。因肥料養(yǎng)分被泥炭的腐殖膠體所吸收,在土壤中養(yǎng)分淋失較少,減少了土壤的固定,提高了肥效而且持久。施在土壤中的養(yǎng)分,如磷酸變成不可給態(tài)的少,因而能提高磷的肥效25%-100%。(5)復(fù)合化肥。又叫多質(zhì)化肥或多元化肥。肥料中含有2種或2種以上的化學(xué)營養(yǎng)元素。如磷酸銨含有磷和氮2種元素;硝酸鉀含氮和鉀2種元素,氨化過磷酸鈣含磷和氮2種元素。現(xiàn)又有用氮、磷(可溶性磷酸和水溶性磷酸)和水溶性鉀等制成各種類型的復(fù)合化肥。這種復(fù)合化肥有效成分雖然是水溶性的,但是溶解緩慢,具有能長期供苗木吸收利用的效果。使用復(fù)合化肥的注意事項(xiàng)有3點(diǎn):其一,必須與堆肥和綠肥等有機(jī)肥料同時(shí)使用;其二,復(fù)合化肥是水活性的肥料,用作基肥和追肥均可,但追肥不能在苗木生長后期使用,以防引起徒長;其三,對(duì)于生理酸性和中性反應(yīng)的復(fù)合化肥,因含氨態(tài)氮和水溶性磷酸,不能與堿性肥料,如石灰和草木灰等配合使用,要間隔數(shù)日再用石灰等堿性肥科。(6)微量元素肥料。鐵、硼、錳、銅、鋅和鉬等肥料,由于苗木需要量很少,一般土壤中的含量能滿足苗木的需要、所以不作為必需的肥料。但是,有些土壤有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)缺少微量元素的癥狀,故有時(shí)需要用微量元素進(jìn)行施肥。a.硫酸亞鐵。又叫皂礬??扇苡谒籽趸?,對(duì)于防治缺素癥,有一定效果。在石灰?guī)r土壤和石灰性沖積土壤上培育刺槐、楊樹以及濕地松苗等,有時(shí)會(huì)因缺鐵出現(xiàn)黃化癥狀,用硫酸亞鐵根外追施,都取得良好效果。b.硼、錳、銅、鋅和鉬。這些微量元素,苗木需要量更小,所以一般用它們的水溶性化合物如硼酸、硫酸錳、硫酸銅、硫酸鋅、鉬酸銨等進(jìn)行根外追肥。(7)硫黃、石膏和石灰。在堿性土壤中,磷容易被固定,苗木不易吸收。鐵大部分也成為難溶性的氧化物,常出現(xiàn)缺元素的失綠癥狀。除此之外,土壤的通透性不良,也不利于土壤微生物繁殖,使苗木生長不良。在堿土上施用硫黃或石膏有調(diào)節(jié)土壤酸堿度的作用,能改善土壤的物理性狀,再配合其他措施,如選用酸性肥料,大量施有機(jī)肥料等改良土壤措施,效果也較好。在酸性土壤中,土壤中的營養(yǎng)元素如氮、磷、鉀、鈣和鎂等的利用率降低,甚至能發(fā)生缺乏營養(yǎng)的癥狀,酸性土壤的物理性狀不好,枯而板硬,通氣排水不良,不利于苗木的生長和微生物的繁殖。
為改善上述條件,在酸性土壤上施用石灰,能調(diào)節(jié)土鑲的酸度和結(jié)構(gòu)。并配合其他措施,如大量施用有機(jī)肥料、選用堿性肥料和接種土壤微生物等改良土壤措施,給土壤微生物和苗木生長創(chuàng)造有利條件,對(duì)提高苗木質(zhì)量與合格苗產(chǎn)量是有效的。
1.3 微生物肥料
微生物肥料是利用土壤中對(duì)苗木生長有益的微生物,經(jīng)過培養(yǎng)而制成的各種菌劑肥料的總稱。它包括:固氮菌、根密菌、磷化細(xì)菌和鉀細(xì)菌等各種細(xì)菌肥料和菌根真菌照料。
2 林木苗圃選用肥料的原則
選用肥料必須符合苗圃地的土壤條件、氣候條件和樹種特性。
2.1 堅(jiān)持以有機(jī)肥為主的原則
有機(jī)肥料,如廄肥、堆肥和綠肥是維持土壤肥力最好的肥料。為了改良土壤,提高土鑲肥力,必須大量施用有機(jī)肥料。質(zhì)地疏松的或粘的土壤,都要以有機(jī)肥料為主。如果以化學(xué)肥料為主、時(shí)間久了會(huì)使土壤物理性質(zhì)惡化,土壤板結(jié)而硬化。這樣的土壤缺乏有機(jī)質(zhì).通氣不良,肥力下降,將成為不毛之地。育苗地也不例外,應(yīng)以有機(jī)肥為主,有機(jī)肥料與無機(jī)肥料配合使用。
2.2 根據(jù)土壤酸堿度選用肥料
酸性土壤要用堿性肥料,氮素肥料選用硝態(tài)氮較好。在酸性土壤中的磷更易被土壤固定,鉀、鈣和氧化鎂等元素易流失,故應(yīng)施用鈣鎂磷肥和磷礦粉等磷肥以及草木灰、可溶性鉀鹽或石灰等。堿性土壤要用酸性肥料,氮素肥料以氨態(tài)氮肥如硫酸銨或氯化銨效果較好。在堿性土壤中,堿容易被固定,不易被苗木吸收利用,選用肥科時(shí),選水溶性磷肥,如過磷酸鈣或磷酸銨等。
2.3 根據(jù)氣候條只選用肥料
在氣候溫暖而多雨地區(qū),有機(jī)質(zhì)分解快,有機(jī)養(yǎng)分易淋失。施有機(jī)肥時(shí)宜用半腐熟的有機(jī)肥料;追肥次數(shù)宜多,每次用量宜少。在氣候寒冷地區(qū),有機(jī)質(zhì)分解較慢,用有機(jī)肥料的腐熟程度可高些,但不要腐熟過度,以免損失氮素。因降水量少,無機(jī)養(yǎng)分淋失較少,追肥次數(shù)可比上述情況少,每次的用量可適當(dāng)增多。
地球化學(xué)的理論與方法,在許多領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用,由此形成了許多地球化學(xué)的分支學(xué)科。
分支學(xué)科一:找礦地球化學(xué)
人類發(fā)展所需的資源90%以上來自自然礦產(chǎn),礦床的形成就是一個(gè)地球化學(xué)過程,只不過是多種因素耦合在一起的結(jié)果。絕大部分礦床在地表以下,人們不能憑肉眼直接觀察到礦床,為了探尋地表以下的盲礦體,就必須采用一些有效的方法技術(shù),而找礦地球化學(xué)就是一種有效的方法。它是通過系統(tǒng)地采集樣品(包括巖石、土壤、水乃至氣體等介質(zhì)),分析這些樣品的地球化學(xué)指標(biāo)(包括元素含量、氧化還原電位、酸堿度等),找出地球化學(xué)指標(biāo)異常地段,進(jìn)而發(fā)現(xiàn)礦體。當(dāng)今,找礦難度越來越大(主要是找礦深度增大),地球化學(xué)找礦所起的作用越來越重要。
在用地球化學(xué)方法與理論開展找礦時(shí),有時(shí)為了總結(jié)找礦規(guī)律,需要查明地質(zhì)體的形成時(shí)代,人們常用同位素地球化學(xué)技術(shù)。該技術(shù)是從核物理學(xué)領(lǐng)域引進(jìn)的,它的理論基礎(chǔ)是放射性同位素的衰變定理(N=Noe-t ,這里N是放射性元素衰變以后所形成的子體數(shù)量,No 是未衰變時(shí)母體的原子數(shù),λ是衰變常數(shù),t是衰變的時(shí)間),這為我們探索地質(zhì)體的形成年齡和某些地質(zhì)事件發(fā)生的年齡提供了有效手段。
分支學(xué)科二:農(nóng)業(yè)地球化學(xué)
農(nóng)業(yè)地球化學(xué)主要研究土壤的化學(xué)組分與農(nóng)作物生長發(fā)育的關(guān)系,它是地球化學(xué)與土壤學(xué)、農(nóng)業(yè)學(xué)的結(jié)合。大部分人都知道,農(nóng)作物的生長主要受氣候的影響,不同氣候帶內(nèi),農(nóng)作物的種類是不同的。但在相同的氣候背景條件區(qū)域內(nèi),有些地段適宜某些農(nóng)作物生長,而不適宜另外的農(nóng)作物生長,甚至在很小的范圍內(nèi),同類作物的果實(shí),其品質(zhì)有很大差異。例如,各種農(nóng)特產(chǎn)就是如此。這主要與土壤的性質(zhì)有關(guān),而土壤的性質(zhì)又取決于土壤的化學(xué)成分。因此,研究土壤的化學(xué)成分與農(nóng)作物的關(guān)系,對(duì)于改良農(nóng)作物的品質(zhì)、提高產(chǎn)量具有重要作用。
當(dāng)前,由于在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,為了提高產(chǎn)量,往往施放了很多化肥,有些化肥對(duì)土壤性質(zhì)起到一個(gè)破壞作用。例如,使土壤酸化、堿化或結(jié)板。應(yīng)用地球化學(xué)的方法,查明土壤的化學(xué)成分,根據(jù)土壤所含元素的貧富“對(duì)癥下藥”,即可起到提高經(jīng)濟(jì)效益與改良土壤性質(zhì)的雙重效果。在近代農(nóng)業(yè)規(guī)劃中,前期進(jìn)行農(nóng)業(yè)地球化學(xué)研究是很有必要的。
分支學(xué)科三:生態(tài)地球化學(xué)
在人類生態(tài)環(huán)境中,存在一個(gè)化學(xué)元素的循環(huán)系統(tǒng),而生態(tài)系統(tǒng)就是其中重要的一環(huán)。有些元素從土壤、水體和空氣中進(jìn)入生物體系,人類在食用生物的過程中又吸收了這些元素,經(jīng)人體消化,有些元素被人體吸收,轉(zhuǎn)變?yōu)槿梭w的組成部分或能量,部分又被排泄出來,然后又進(jìn)入化學(xué)元素的循環(huán)體系中。被人體吸收的元素一部分對(duì)人體是有益的,也是人體必需的,一部分可能對(duì)人體有害,從而引起各種疾病。因此,要采取措施,使人體盡量吸收有益元素、減少有害元素的吸收,就要應(yīng)用元素的生態(tài)地球化學(xué)理論與方法,開展環(huán)境生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià),研究元素對(duì)人體的生物作用機(jī)理,可改善人類生活環(huán)境和促進(jìn)人類健康。
分支學(xué)科四:環(huán)境地球化學(xué)
環(huán)境地球化學(xué)是環(huán)境科學(xué)與地球化學(xué)結(jié)合而形成的地球化學(xué)分支。主要研究人類環(huán)境中元素的地球化學(xué)行為,為環(huán)境保護(hù)和治理提供技術(shù)支撐。
隨著人類活動(dòng)日益加速與擴(kuò)大,對(duì)環(huán)境的影響越來越大,這種影響很多是破壞性的、和人類與自然的和諧共存是相悖的。環(huán)境破壞主要的表現(xiàn)形式之一就是環(huán)境污染,而環(huán)境污染是一些人為的化學(xué)元素和化合物疊加在自然界的物質(zhì)基礎(chǔ)之上,而環(huán)境地球化學(xué)的主要任務(wù)就是查明那些對(duì)人類健康影響有密切關(guān)系的元素在土壤、巖石、水體、空氣等介質(zhì)中的含量與演化規(guī)律,查明區(qū)域環(huán)境地球化學(xué)特征,揭示地方性疾病發(fā)生的原因,為保護(hù)和治理環(huán)境提供技術(shù)支撐,為城市規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。環(huán)境地球化學(xué)日趨重要是必然趨勢(shì)。
分支學(xué)科五:宇宙地球化學(xué)
按地球化學(xué)的定義,研究宇宙的化學(xué)成分及特點(diǎn)不屬于地球化學(xué)的范疇,但生活在地球上的人類要對(duì)宇宙進(jìn)行研究,因此把研究宇宙的化學(xué)成分與規(guī)律也作為地球化學(xué)的一個(gè)分支。
宇宙地球化學(xué)主要研究天體的化學(xué)成分、演化規(guī)律和對(duì)地球的影響以及探索宇宙的起因。
我國幾年前開展的“嫦娥工程”共包含4個(gè)系統(tǒng),其中一個(gè)是地面應(yīng)用系統(tǒng)(即宇宙地球化學(xué)),這個(gè)系統(tǒng)主要對(duì)月球的物質(zhì)組成(包括礦物組成和化學(xué)組成)進(jìn)行研究,查明月球物質(zhì)的化學(xué)成分及賦存狀態(tài),為人類未來開發(fā)利用月球資源、探索月球的起因及演化趨勢(shì)提供依據(jù),也為研究宇宙演化提供線索。由此可見,地球化學(xué)理論與方法在近代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要性。
綜上所述,作為與人類生存發(fā)展密不可分的地球化學(xué)學(xué)科,隨著人類的發(fā)展將起到越來越重要的作用。
隨著人類對(duì)未知領(lǐng)域探索的不斷進(jìn)展,對(duì)地球化學(xué)理論與技術(shù)的需求也會(huì)與日俱增。人類活動(dòng)空間日益擴(kuò)大,“上天、下海、進(jìn)極”就是明顯的例證。在探索宇宙、深海資源、極地資源與對(duì)人類的影響都離不開地球化學(xué)。在這些前緣活動(dòng)中,地球化學(xué)的理論與方法是最重要的支撐。
此外,地球化學(xué)還可對(duì)某些特定的地質(zhì)(史)事件研究起到?jīng)Q定性作用,如地球上的恐龍滅絕事件,只能依靠地球化學(xué)研究得出結(jié)論。
隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種新型管材不斷出現(xiàn),給我國管道建設(shè)事業(yè)帶來了新的發(fā)展方向。但是,新材料的質(zhì)量以及使用效果到底是否適合現(xiàn)在的施工要求,這還需要進(jìn)行進(jìn)一步的檢驗(yàn)。管材檢驗(yàn)是保證管材生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵性手段,對(duì)于合理選擇管材、質(zhì)量改進(jìn)、工藝完善、工程設(shè)計(jì)有著重要的意義。管材檢驗(yàn)的目的在于保證管材的質(zhì)量,檢驗(yàn)的內(nèi)容主要包括力學(xué)性能檢驗(yàn)、化學(xué)成分分析、承壓參數(shù)等。檢驗(yàn)人員必須要嚴(yán)格按照相關(guān)的檢驗(yàn)要求對(duì)管材進(jìn)行檢驗(yàn),要自主創(chuàng)新檢驗(yàn)辦法,提高檢驗(yàn)技術(shù)和水平,提高質(zhì)量檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性,縮短檢驗(yàn)工作的時(shí)間,保證管材檢驗(yàn)工作的效率。目前我國工程建設(shè)中主要使用的管材類型有金屬管材和塑料管材,針對(duì)不同的管材,其檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)也不同。本文首先對(duì)金屬管材的檢驗(yàn)進(jìn)行了闡述,然后再對(duì)塑料管材的檢驗(yàn)進(jìn)行了闡述,期望通過本文的分析,能夠幫助讀者對(duì)我國管材檢驗(yàn)工作有更加深刻的認(rèn)識(shí)。
一、管材的檢驗(yàn)項(xiàng)目以及使用條件
針對(duì)不同的管材品種,其檢驗(yàn)項(xiàng)目也不一致,每種管材都必須要按照規(guī)定的檢驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行檢驗(yàn)。同時(shí),不同的管材,其要求的使用條件也存在著不同。因此在實(shí)際的應(yīng)用過程中,必須根據(jù)具體情況,選擇合適的管材。表1是針對(duì)常用的10種金屬管材,列舉了其需要檢驗(yàn)的項(xiàng)目。
二、金屬管材的檢驗(yàn)
針對(duì)金屬管材來說,檢驗(yàn)方法有很多。不同的檢驗(yàn)方法以及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),用于同一檢驗(yàn)項(xiàng)目時(shí),其對(duì)應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)都有著差異。比如金相組織分析、化學(xué)成分分析、熱處理檢驗(yàn)、力學(xué)性能檢驗(yàn)等,不同檢驗(yàn)項(xiàng)目都有其對(duì)應(yīng)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)都是強(qiáng)制性的,不達(dá)標(biāo)便可認(rèn)定為不合格。檢驗(yàn)工作的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)是重要的執(zhí)行策略,不論是檢驗(yàn)方法、工藝規(guī)程,還是檢驗(yàn)操作,其標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè),對(duì)于管材檢驗(yàn)質(zhì)量的提升都有著重要的作用。下文對(duì)幾種常見的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行闡述:
(一)力學(xué)性能檢驗(yàn)
力學(xué)性能,顧名思義,就是給金屬管材的樣件施加外力,然后根據(jù)所得數(shù)據(jù),對(duì)管材樣件的能力進(jìn)行分析。其中,拉伸試驗(yàn)是常用到的檢驗(yàn)方法,所有金屬管材都需要進(jìn)行拉伸試驗(yàn)來檢驗(yàn)其質(zhì)量。目前,在金屬管材檢驗(yàn)中,常以拉伸性能來評(píng)定管材的質(zhì)量。
1.鋼質(zhì)管材的拉伸試驗(yàn)
鋼質(zhì)管材的拉伸試驗(yàn)主要是檢驗(yàn)鋼的塑性以及強(qiáng)度。強(qiáng)度是指抵抗斷裂以及變形的能力,塑性是指能夠承受變形而不破壞完整性的能力。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的要求,如果鋼質(zhì)管材具有一定的強(qiáng)度,那么就必須同時(shí)要具備較好的塑性,只有這樣才能夠防止鋼質(zhì)管材過硬或是太脆。尤其是對(duì)于需要進(jìn)行變形加工的鋼質(zhì)管材,必須要具備極高的塑性。在進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)的過程中,必須要重視對(duì)其強(qiáng)度以及塑性的檢驗(yàn),一旦發(fā)現(xiàn)不符合要求的情況,就不得使用,否則便會(huì)縮短管材的壽命。
2.硬度
硬度是衡量金屬管材軟硬程度的指標(biāo),對(duì)于抵抗局部塑性變形有著極其重要的作用。
3.沖擊試驗(yàn)
沖擊試驗(yàn)是測(cè)定管材沖擊吸收功的主要手段。沖擊吸收功是指管材試樣在承受一次沖擊并斷裂的情況下所吸收的功。管材的沖擊吸收功越大,證明其抵抗沖擊的能力就越強(qiáng),反之就越容易折斷。一般來說,根據(jù)沖擊試驗(yàn)的溫度而言,沖擊吸收功可分為常溫沖擊吸收功、高溫沖擊吸收功、低溫沖擊吸收功。
(二)化學(xué)成分分析
化學(xué)成分分析的目的是為了測(cè)定鋼質(zhì)管材化學(xué)元素的含量。要確定管材的化學(xué)元素含量是否符合國家的要求,只有這個(gè)試驗(yàn)才能達(dá)到目的。例如碳鋼管材,其主要的化學(xué)元素有C、S、Mn、Si、P五種;合金鋼管不僅具有C、S、Mn、Si、P五種化學(xué)元素,還有Cr、Ti、Ni。
三、塑料管材的檢驗(yàn)
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,塑料管材在我國的應(yīng)用范圍越來越廣。相比于金屬管材而言,塑料管材的優(yōu)點(diǎn)極為突出,首先,塑料管的安裝方便快捷,而且經(jīng)濟(jì)適用,對(duì)環(huán)境造成的污染極小。其次,塑料管材的重量輕,某些塑料管材的重量只有鐵管的1/8,而且塑料管材不會(huì)被銹蝕,安全衛(wèi)生。第三,塑料管材的保溫性能較好,使用壽命極長。第四,不論使用多久時(shí)間,塑料管材的內(nèi)壁都會(huì)光滑如初,流阻小,不會(huì)如鐵質(zhì)管材那般因?yàn)殇P蝕,導(dǎo)致內(nèi)壁出現(xiàn)垢結(jié),流阻增加,水流速度變慢。這些優(yōu)點(diǎn)使得塑料管材在建材市場(chǎng)上得到了迅速的推廣和使用,目前常用的塑料管材有PVC-U管、鋁塑復(fù)合壓力管(PAP)、PP-R管、雙壁波紋管等。當(dāng)然,塑料管材的質(zhì)量檢驗(yàn)工作也是必不可少的,除了要對(duì)塑料管材進(jìn)行力學(xué)性能檢
驗(yàn)、化學(xué)元素分析以外,還要對(duì)其進(jìn)行尺寸測(cè)量、墜落試驗(yàn)、扁平試驗(yàn)、烘箱試驗(yàn)、熔體流動(dòng)速率試驗(yàn)、二氯甲烷浸漬試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、氧指數(shù)檢驗(yàn)、密度檢測(cè)、縱向回縮率檢測(cè)、承壓參數(shù)檢測(cè)等等。
(一)抗沖擊性能檢驗(yàn)
抗沖擊性能檢驗(yàn)是塑料管材的重要檢驗(yàn)項(xiàng)目,經(jīng)過對(duì)GB/F5836.1-92管材進(jìn)行落錘沖擊試驗(yàn)后得知,一次性便可通過沖擊試驗(yàn)的管材不足50%,甚至有些管材僅經(jīng)過十次沖擊之后就會(huì)完全破裂。由此可見,我國塑料管材的抗沖擊性能相對(duì)較差。在今后的塑料管材檢驗(yàn)中,必須要重視對(duì)這方面的控制,逐漸提高我國塑料管材的抗沖擊性能。
(二)承壓參數(shù)檢驗(yàn)
承壓參數(shù)檢驗(yàn)也是塑料管材檢驗(yàn)工作中的一項(xiàng)重要指標(biāo)。根據(jù)管材公稱直徑、檢驗(yàn)溫度的不同,對(duì)管材承壓能力的要求也不同。不同管材,其承壓參數(shù)檢驗(yàn)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)有著較大的差異。本文對(duì)PP管、PE-X管、PB管、PVC-U管以及鋁塑復(fù)合管等常用的塑料管材進(jìn)行承壓參數(shù)的描述(如表2)所示。
四、結(jié)束語
總而言之,管材質(zhì)量的高低直接影響著工程建設(shè)的質(zhì)量,如果管材質(zhì)量出問題,就證明質(zhì)檢部沒有盡到相應(yīng)的責(zé)任,對(duì)于這種情況必須要進(jìn)行嚴(yán)格的處理。為了保證我國工程建設(shè)的質(zhì)量,我國必須要高度重視管材檢驗(yàn)工作。
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隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步,人們的生活水平也在不斷的提高,對(duì)于環(huán)境的要求也就越來越高了,在這要的條件之下原子吸收分析法應(yīng)用的也越來越廣了。然而,原子吸收分析法的應(yīng)用也隨著時(shí)間的推移弊端也越來突出,人們對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的研究也越來越深刻,下面我們就從原子吸收分析法的定義入手來簡(jiǎn)要的分析一下原子吸收分析法的干擾因素。
1 原子吸收分析法概述
原子吸收分析法概述原子吸收分析法在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用始于六十年代,隨著儀器的發(fā)展和商品化以及使用技術(shù)水平的提高,七十年達(dá)國家已形成原子吸收的環(huán)境分析標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)方法體系。我國自八十年代開始在重金屬的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)方法中也加入了原子吸收分析法。原子吸收光譜法是以測(cè)量氣態(tài)基態(tài)原子外層電子對(duì)共振線的吸收為基礎(chǔ)的分析方法。該方法是一種成分分析方法,可對(duì)六十多種金屬元素及某些非金屬元素進(jìn)行定量測(cè)定,如用火焰原子吸收法,其檢測(cè)限可達(dá)10-6,而用石墨爐原子吸收法,則可達(dá)到10-9,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差約1-2%。原子吸收分析法的測(cè)定靈敏度高,測(cè)定方法簡(jiǎn)單快速,與某些其它現(xiàn)代儀器分析方法相比,其設(shè)備費(fèi)用較低,應(yīng)用的范圍日益廣泛,但是它的干擾因素不是沒有,有時(shí)甚至是嚴(yán)重的。這些干擾包括光譜干擾和非光譜干擾兩大類,其中光譜干擾屬于儀器內(nèi)部因素,通??梢圆捎脺p小狹縫寬度、儀器調(diào)零以及利用空白溶液扣除等方法來消除其影響。而在實(shí)際使用操作中遇到的大多為非光譜干擾因素,即試樣中化學(xué)、物理、電離等的干擾,這也是原子吸收分析法中最重要的干擾。
2 干擾因素以及解決辦法
2.1 化學(xué)干擾
化學(xué)干擾是原子吸收光譜分析中主要的干擾因素,是指待測(cè)元素與它共存組成形成的化合物,在一般條件下未能充分離解,降低了火焰中被測(cè)元素的基態(tài)原子濃度而造成的干擾。
2.1.1 形成難離解的、穩(wěn)定的化合物的情況
(1)第一種情況:在溶液中,被測(cè)元素與共存元素形成難以離解的化合物,致使參與吸收的基態(tài)原子數(shù)減少。在這種情況之下一般改變了實(shí)驗(yàn)的靈敏度和準(zhǔn)確度,主要是由于化學(xué)元素之間的助燃比的差異以及各種化學(xué)溶液之間濃度的不同而造成的。
(2)第二種情況:在火焰中由于火焰溫度的作用,被測(cè)原子將形成難溶的氧化物或碳化物,從而造成嚴(yán)重的化學(xué)干擾。例如,在空氣中在一乙炔火焰中測(cè)鎂,若有鋁存在將產(chǎn)生干擾,使鎂的吸光度降低。這主要是因?yàn)榛鹧鏈囟鹊牟煌斐苫瘜W(xué)對(duì)象在反應(yīng)的過程之中氧化程度不同,使得反應(yīng)效果不充分而造成的差異。
2.1.2 陰離子的干擾效應(yīng)
在化學(xué)反應(yīng)之中,一般化學(xué)元素分為陰離子與陽離子,而對(duì)于原子吸收法而言,陰離子會(huì)對(duì)該種操作帶來一定的干擾作用。因?yàn)殛庪x子的不同會(huì)改變實(shí)驗(yàn)對(duì)象的熔點(diǎn)、沸點(diǎn),從而使得原子分析方法的結(jié)果收到干擾。
2.1.3 消除干擾的措施
(1)改變火焰的溫度;由于火焰溫度的不同,各個(gè)元素的化學(xué)反映的發(fā)生條件也會(huì)發(fā)生變化,因此要想減少化學(xué)干擾因素就要改變火焰的溫度,使之適用于所用原子的發(fā)生環(huán)境,而背離與干擾元素的發(fā)生反映條件,從而減低環(huán)境干擾的影響。
(2)加入保護(hù)劑;加入保護(hù)劑;顧名思義就是在原子吸收分析法的進(jìn)行之中加入一種對(duì)所反應(yīng)的原子具有保護(hù)作用的溶劑,這樣就可以減少其的氧化等作用。
(3)加入釋放劑(或稱抑制劑);這是與加入保護(hù)劑類似而有所不同的一種方法,上述方法所加的溶劑主要是針對(duì)于反應(yīng)原子而言的,而該種方法主要是針對(duì)于干擾元素而言的,加入這種釋放劑之后就會(huì)是這種溶劑與干擾元素進(jìn)行中和反應(yīng),這樣就會(huì)減小化學(xué)干擾對(duì)于原子吸收分析法的進(jìn)行了。
(4)加入緩沖劑;這是一種加入保護(hù)劑方法與加入釋放劑方法的綜合運(yùn)用,該種方法主要是在原子吸收分析法的運(yùn)行中加入一種化學(xué)試劑,是指與元素產(chǎn)生中和反應(yīng),減少元素的干擾作用,這樣就可以大大的提高原子吸收法的運(yùn)用,并提高其準(zhǔn)確度。
2.2 電離干擾
火焰中一些元素被解高為基態(tài)原子后,還可繼續(xù)電離為正離子和電子,這些離子不產(chǎn)生吸收,而原子吸收分析是測(cè)定基態(tài)原子對(duì)共振線的吸收。部分基態(tài)原子的電離,減少了被測(cè)基態(tài)原子的濃度,是被測(cè)元素的吸光率降低?;鹧鏈囟仍礁?,元素的電離電位越低,電離度就越大,干擾也就越嚴(yán)重。對(duì)于電位低于6eV的元素,容易被電離。堿金屬、堿上金屬的電離電位越低,在火焰中這些元素的電離干擾就越嚴(yán)重。
電離干擾的消除,常用以下兩種辦法:
2.2.1 降低火焰溫度
火焰溫度的不同,電離基態(tài)原子的反應(yīng)程度也就不同,所以根據(jù)火焰溫度與電離基態(tài)原子之間的關(guān)系,要想減少電離干擾的程度,就要較低火焰的溫度,當(dāng)然也不能沒有下限的降低,對(duì)于火焰的最低溫度應(yīng)該把握在原子吸收分析法所要求的最低溫度之上,這樣就可以提高該種方法的準(zhǔn)確度了。
2.2.2 加入消電離劑
加入消電離劑是對(duì)于解決電離干擾而言最為普遍的一種方法,也是一種最為便捷的一種方法。該種方法主要是在原子吸收分析法的運(yùn)行之中加入具有消電離作用的一種溶劑,通過該種溶劑的運(yùn)用就可以大大的減少陰陽離子的干擾,從而可以大大的提高原子吸收法的準(zhǔn)確度。
2.3 物理干擾
溶液中溶質(zhì)的濃度或溶劑不同時(shí),則溶液的表面張力、粘度等物理性質(zhì)必然存在差別,所以溶液被霧化的效率及原子化效率都因此而變化,對(duì)吸光度的測(cè)定造成一定的影響,這就是物理干擾。其中,物理干擾因素的來源主要是標(biāo)準(zhǔn)溶液與樣品溶液之間的差異。當(dāng)樣品溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液之間的差異較大時(shí)就會(huì)出現(xiàn)物理干擾,最終造成原子分析法的不準(zhǔn)確,對(duì)研究結(jié)果造成一定的影響。所以為了提高原子分析方法的準(zhǔn)確性就要排除物理干擾因素,經(jīng)過相關(guān)專家以及科研人員的調(diào)查,找到了消除物理干擾的方法,其中最為普遍的有兩種:配置與樣品溶液組成相似的標(biāo)準(zhǔn)溶液或采用標(biāo)準(zhǔn)加入法,是消除物理干擾最常用的方法;如果樣品溶液中含鹽類或酸類濃度過高時(shí),可用稀釋的方法將樣品溶液稀釋至其干擾可以忽略為止,但應(yīng)使特側(cè)元素仍能測(cè)出為前提。
3 結(jié)束語
原子吸收方法對(duì)于環(huán)境領(lǐng)域是一項(xiàng)較為準(zhǔn)確的、科學(xué)的方法,為此,要不斷的客服它的干擾因素,使其真正的為人們所用,從而使得環(huán)境越來越好。因此要不斷地發(fā)展經(jīng)濟(jì),以提高科學(xué)發(fā)展水平,以新的技術(shù)水平和科學(xué)理論成果來改進(jìn)技術(shù),同時(shí)還要不斷的革新技術(shù)以及干擾因素的研究,不停留在原地,在這一領(lǐng)域一直追求進(jìn)步,最終使原子吸收分析法技術(shù)得到發(fā)展與進(jìn)步,真正為社會(huì)所用。
對(duì)于地質(zhì)工作來說,巖石礦物鑒定是不可或缺的工作環(huán)節(jié),其對(duì)于地質(zhì)工作的開展有著基礎(chǔ)性的作用。在巖石礦物鑒定過程中選擇合適的鑒定方法對(duì)于巖石礦物鑒定的效率與準(zhǔn)確率有著一定的影響。因此,針對(duì)巖石礦物鑒定的意義與方法進(jìn)行研究具有一定的實(shí)際意義。
1 巖石礦物的類別與特點(diǎn)
巖石礦物是地球地殼中一種或多種化學(xué)元素結(jié)合形成的自然聚合物體,是地殼出現(xiàn)的各種地質(zhì)活動(dòng)下而形成的產(chǎn)物。巖石礦物的類別眾多,導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因主要是由于自然界中含有不同的化學(xué)元素,并且不同的化學(xué)元素?fù)碛胁煌慕M合排列方式。同時(shí),復(fù)雜多變的地質(zhì)作用也導(dǎo)致了巖石礦物的多樣化。通常來說,巖石礦物可以分為有機(jī)礦物以及無機(jī)礦物兩種類別。其中有機(jī)礦物的類別較少,主要為碳?xì)溲趸铮珑甑任镔|(zhì)。無機(jī)礦物的類別較多,更為常見,每年地球上都會(huì)新出現(xiàn)各種不同類型的無機(jī)礦物。相關(guān)蟮勞臣葡允荊當(dāng)前已知的無機(jī)礦物已經(jīng)有三四千種。有機(jī)礦物的化學(xué)成分為碳?xì)浠衔?,無機(jī)礦物的化學(xué)成分較為復(fù)雜。門捷列夫所歸納的元素周期表中涵蓋了一百余種化學(xué)元素,這一百余個(gè)化學(xué)元素可以相互組合,形成多個(gè)不同的元素[1]。其中的單個(gè)元素形式的礦物類型也較為多見。鐵元素、金元素、銅元素等等都可以形成自然金屬礦,而多種不同的元素更加可以搭配組合成為更多的礦物元素。通常來說巖石礦物的形成大多都是由巖漿活動(dòng)所導(dǎo)致的。巖漿中包含著不同的元素與物質(zhì),在經(jīng)過高溫影響下這些元素與物質(zhì)會(huì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),從而形成多種化合物質(zhì)。然而影響化合物質(zhì)形成的因素眾多。地殼下不同區(qū)域巖漿的化學(xué)成分都有所差異,并且?guī)r漿在溫度下降的過程中會(huì)受到外界溫度、外界壓力等不同因素的影響,從而導(dǎo)致元素出現(xiàn)改變,因此由巖漿形成的巖石礦物擁有眾多種類。不同類別的礦物都具有其獨(dú)特的外形特征以及物理、化學(xué)性質(zhì)。所以,不同種類的巖石礦物同時(shí)還可以被使用在不同領(lǐng)域。
2 巖石礦物鑒定的意義
地質(zhì)工作的開展就是為礦產(chǎn)勘查開發(fā)規(guī)劃、建筑工程建設(shè)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)提供數(shù)據(jù)真實(shí)、內(nèi)容全面的信息。其中,巖石礦物鑒定是最為基礎(chǔ)的環(huán)節(jié),對(duì)于我國地質(zhì)考察工作以及掌握地質(zhì)基本情況來說有著重要的意義,同時(shí)其還可以獲得相關(guān)地質(zhì)數(shù)據(jù)信息,對(duì)于地質(zhì)行業(yè)的發(fā)展具有基礎(chǔ)性、指導(dǎo)性的價(jià)值。每一種巖石礦物均為在指定的地質(zhì)環(huán)境與化學(xué)物理反應(yīng)下造就的。往往包括各種類型的礦物。對(duì)巖石礦物中的化學(xué)元素進(jìn)行鑒定可以辨別巖石礦物種類,從而得知巖石礦物可以具體被運(yùn)用在哪些領(lǐng)域,可以實(shí)現(xiàn)哪些經(jīng)濟(jì)價(jià)值。同時(shí),巖石礦物鑒定工作對(duì)于找礦工作與地質(zhì)開采工作來說也十分重要,巖石礦物鑒定可以明確巖礦的類型,預(yù)估礦床隱藏的開采量以及潛在的經(jīng)濟(jì)性,進(jìn)而達(dá)到提高地質(zhì)勘探工作效率的目的。同時(shí),巖石礦物在工程地質(zhì)勘查中也起到了十分關(guān)鍵的作用,其可以為建筑工程的設(shè)計(jì)與施工提供重要的參考,并且規(guī)范工程在施工中合理的使用自然資源,正確的優(yōu)化改造不良地質(zhì)情況,盡可能地避免工程對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的損害。
3 巖石礦物鑒定的方法
3.1 試樣加工
一般情況下被用于鑒定的原始礦物樣品會(huì)由于種類的不同而出現(xiàn)不同重量,大多數(shù)在幾公斤或十幾公斤。然而在實(shí)際的巖石礦物鑒定工作中所使用的巖石礦物樣品僅僅需要幾克幾克。因此,在巖石礦物鑒定工作中第一個(gè)步驟就是對(duì)巖石礦物進(jìn)行加工處理,以獲取試樣。一般來說可以將巖石礦物研磨粉碎到一定程度,以便其分解;另外還可以通過其他經(jīng)濟(jì)有效的方式來獲取100g為代表重量,成為樣品。
3.2 定性分析
在對(duì)巖石礦物進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)處理加工后,還需要對(duì)其進(jìn)行定性與半定量的處理分析。進(jìn)行定性與半定量處理分析的主要目的在于更加詳盡、更加準(zhǔn)確地了解樣品中包含哪些元素,同時(shí)還可以獲知元素在組合過程中各自所占據(jù)的比例。在經(jīng)過定性分析后,還需要對(duì)每一項(xiàng)待測(cè)元素選擇最為合適的檢測(cè)方法以及防護(hù)策略。當(dāng)前巖石礦物成分測(cè)定的方法眾多,沒有一種方法完全適用于全部的巖石礦物測(cè)試,因此需要根據(jù)不同的演示類型與礦物類別來選擇托尼蓋的處理方法[2]。目前較為常用的分析法包括色譜法、差熱法、元素法、光譜法等。其中,色譜法:色譜法,又被成為色譜分析法,其是一種通過分離來進(jìn)行分析處理的方法。根據(jù)物質(zhì)潛在的分離機(jī)制,色譜法又可以被分為分配色譜、凝膠色譜、親和色譜等不同類別的方法。差熱法:差熱分析法主要是處于某種實(shí)驗(yàn)溫度環(huán)境下不出現(xiàn)其他化學(xué)反應(yīng)與物理變化的物質(zhì)與其相同量的未知物質(zhì)在同等環(huán)境下等速溫度變化結(jié)果的對(duì)比。其中,未知物質(zhì)出現(xiàn)的任何化學(xué)與物理上的變動(dòng),都與其處于相同環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)物的溫度信息對(duì)比,必然會(huì)出現(xiàn)溫度暫時(shí)上升或下降的情況,如上升則為放熱反應(yīng),降低則為吸熱反應(yīng)。元素法:元素法主要是針對(duì)特征譜線進(jìn)行研究。通常來說,元素法的分析流程就是針對(duì)分類元素中的源自以及外層的電子進(jìn)行分析,然后通過獨(dú)特的方式將標(biāo)準(zhǔn)基態(tài)轉(zhuǎn)變成為激發(fā)態(tài),同時(shí)還需要對(duì)物質(zhì)的溫度變化進(jìn)行詳細(xì)的觀察與記錄,然后對(duì)所收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析與處理,從而了解到不同元素中所包含的原子含量以及相對(duì)濃度。光譜法:光譜法是物質(zhì)在受到輻射能的影響時(shí),物質(zhì)內(nèi)部所產(chǎn)生變化的情況,光譜法通過對(duì)物質(zhì)內(nèi)部量子化的變化,吸收、發(fā)射或散射輻射判斷來進(jìn)行分析。光譜法分為原子光譜法與分子光譜儀法,其兩種鑒定方法的表現(xiàn)形式分別為線光譜以及帶光譜[3]。
3.3 草擬鑒定方案
草擬鑒定方案所需要工作內(nèi)容繁多,是最為關(guān)鍵的步驟。在方案的設(shè)計(jì)中需要牽涉到各種元素鑒定以及元素分離,需要鑒定人員擁有較為豐富的鑒定經(jīng)驗(yàn)來完成。
3.4 鑒定結(jié)果的核查
在完成上述步驟后,對(duì)結(jié)果進(jìn)行核查是最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)中要針對(duì)巖石礦物鑒定的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行核查,對(duì)各類鑒定信息進(jìn)行核實(shí),以保證最后鑒定結(jié)果的真實(shí)性與準(zhǔn)確性。
4 結(jié)束語
整體來說,我國在巖石礦物成分與性質(zhì)的鑒定中已經(jīng)獲得了可喜的成績(jī)。但是伴隨著社會(huì)的進(jìn)步與技術(shù)的成熟,巖石礦物鑒定工作也必須要緊跟時(shí)代的步伐,抓住進(jìn)步的機(jī)會(huì),使用先進(jìn)的鑒定技術(shù),高效、準(zhǔn)確地對(duì)巖石礦物的成分進(jìn)行分析,從而提升巖石礦物的利用率,改善巖石礦物的存儲(chǔ)與開發(fā)。
參考文獻(xiàn)
[1]許乃岑,沈加林,張靜.X射線衍射-X射線熒光光譜-電子探針等分析測(cè)試技術(shù)在玄武巖礦物鑒定中的應(yīng)用[J].巖礦測(cè)試,2015(1):75-81.
針對(duì)國際學(xué)校學(xué)生特點(diǎn),學(xué)生能聽懂教師用英語講解學(xué)科內(nèi)容必須了解化學(xué)概念的基本詞匯。認(rèn)識(shí)化學(xué)元素及化合物的英文表達(dá)、化學(xué)概念、原理的英文表述。比如,O2(Oxygen)、氧化反應(yīng)(Oxidation Reaction)等。在高中化學(xué)中基本專業(yè)詞匯包括1~20號(hào)元素及其他主族元素的英文名稱:常見化合物的名稱及高中階段涉及的一些化學(xué)現(xiàn)象的英文名稱,例如二氧化碳(carbon dioxide)、氯化鈉(sodium chloride)、鹽酸(hydrochloric acid)、電解質(zhì)(elect rolyte);一些常用的數(shù)學(xué)表達(dá)式的讀法,如6.02(six point zero two);常用的單位,例如,gram、kilogram、meter等。
二、用英語逐步對(duì)化學(xué)建立系統(tǒng)概念
在雙語學(xué)習(xí)中要追溯化學(xué)概念、原理的起源和意義。例如,原子(Atom)、分子(Molecule)、元素(Element),要對(duì)學(xué)過的化學(xué)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的歸納整理,站在一個(gè)較高的位置,俯瞰全局,滲透“知識(shí)是聯(lián)系的”概念。例如,氧化還原反應(yīng)(Redox Reaction)、燃燒(Combustion)等。
三、重視實(shí)驗(yàn)
化學(xué)是一個(gè)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),對(duì)于在全英授課的情況下,開展形式豐富多樣的教學(xué)活動(dòng)就顯得尤為重要。應(yīng)將科學(xué)內(nèi)容應(yīng)用到問題解決之中,讓學(xué)生致力于問題解決、決策制定和小組討論,以討論、模擬、實(shí)驗(yàn)調(diào)查等各種豐富多彩的活動(dòng)代替了簡(jiǎn)單的閱讀和聽課,在充滿生機(jī)與活力的教學(xué)過程中獲取知識(shí);在課堂教與學(xué)中,鼓勵(lì)學(xué)生盡可能利用多種機(jī)會(huì)進(jìn)行交流,包括口頭交流和書面交流,并且在此基礎(chǔ)上鍛煉他們小組內(nèi)協(xié)作的能力,交流能力,使學(xué)生以更加主動(dòng)、積極的交流方式,多樣性的途徑及手段,使課堂氣氛更活躍。
四、結(jié)束語
化學(xué)學(xué)習(xí)是一個(gè)從量變發(fā)生到質(zhì)變的過程,不積跬步,無以至千里,總之,只要學(xué)習(xí)方法正確,相信你一定會(huì)輕松地把化學(xué)學(xué)好的。
參考文獻(xiàn):
這層深褐色的液體到底是什么呢?巴拉德決定弄個(gè)水落石出。于是,他又對(duì)這些液體進(jìn)行試驗(yàn)。經(jīng)過幾晝夜的反復(fù)試驗(yàn),巴拉德發(fā)現(xiàn)這些液體能夠與許多金屬化合,在47℃時(shí)沸騰。
最后,巴拉德終于發(fā)現(xiàn)這些深褐色的液體是一種還沒有被發(fā)現(xiàn)的新化學(xué)元素,并把它取名為“muride”(在拉丁文中是“鹽水”的意思)――就是現(xiàn)在的溴元素。巴拉德把這一發(fā)現(xiàn)立即向法蘭西科學(xué)院報(bào)告,科學(xué)院委員會(huì)經(jīng)過討論研究把它改名為“溴”(在希臘文中是“惡臭”的意思),還將巴拉德的論文《海藻中的新元素》公開發(fā)表。
1826年的一天,德國化學(xué)家李比希從《物理和化學(xué)年報(bào)》中看到這篇論文,仔細(xì)閱讀以后,感到十分懊喪。原來.在幾年前,有一家化工廠送來一瓶深褐色的液體(溴),請(qǐng)李比希幫助化驗(yàn)。李比希匆忙中未作仔細(xì)地分析,便貿(mào)然確定瓶中的物質(zhì)是氯化碘,隨手在瓶上貼上一張“氯化碘”的標(biāo)簽就完事。
就這樣,李比希坐失良機(jī),失去了獲得這一新元素的發(fā)現(xiàn)權(quán)。錯(cuò)失機(jī)會(huì)的李比希由此受到了極大的震動(dòng)。他深深認(rèn)識(shí)到對(duì)待“科學(xué)”來不得半點(diǎn)馬虎。他決心以此為鏡子,改正自己的缺點(diǎn),特地將那瓶貼有“氯化碘”標(biāo)簽紙的瓶子放在一只他自己稱為“錯(cuò)誤的玻璃櫥”里,時(shí)刻警告自己,不斷從中吸取教訓(xùn)。
后來,李比希在談到這件往事時(shí),不無感慨地說道:“從那以后,除非有十分可靠的實(shí)驗(yàn)作為依據(jù),否則我再也不憑空杜撰理論了?!闭?yàn)槿绱?,李比希在后來的無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)和農(nóng)業(yè)化學(xué)研究中作出了一系列貢獻(xiàn)。
相關(guān)鏈接
溴的價(jià)值
溴,99%存在于海洋中,約占海水的0.0065%,人們便叫溴為“海洋元素”?,F(xiàn)今,世界上的溴,大多是從海水中提取來的。
溴是一種深褐色液體,比水重兩倍多,很容易揮發(fā),氣味十分難聞。溴的蒸汽為紅棕色,毒性特別大,人的眼粘膜受到刺激后,常淚流不止。因此,在軍事上,將溴用作催淚劑,制造催淚彈。
溴,還有許多其他方面的用途.不過很少直接使用,一般應(yīng)用的是溴的化合物。二溴乙烷加到汽油里,能夠提高汽油的防震性能;亞溴酸鈉是一種氧化劑,用在紡織物的退漿、染色、氧化等方面,效果比紅礬和雙氧水優(yōu)越。溴的有機(jī)化合物中,有的有優(yōu)異的抗氧化性能,具有不燃性,可以用作阻燃劑。在有機(jī)化學(xué)中,那些溴苯、溴仿、溴萘、溴乙烷等,都是常用的試劑。
溴也是一種貴重的制藥原料。制造金霉素、氯霉素和四環(huán)素一類抗菌素都離不開溴;消毒用的紅藥水缺少不了溴;用作鎮(zhèn)靜劑的三澳片含有溴化物。
燈管中充有溴化合物的溴鎢燈。是一種新型的電光源。溴鎢燈通電后鎢絲被加熱,高溫的鎢絲會(huì)蒸發(fā)出鎢原子,并在溫度較低的燈泡壁處與溴化合成溴化鎢。呈蒸汽狀態(tài)的溴化鎢,在溫度較高的燈絲處又分解為溴和鎢。如此不斷循環(huán)。大大減少了燈泡的發(fā)黑和鎢絲的蒸發(fā)。提高了燈泡的光效和壽命,因而溴鎢燈被廣泛用于電影的放映和攝影的照明。
科技短波
我國最大容量移相變壓器研制成功
近年來,分析化學(xué)領(lǐng)域得到了長足的進(jìn)步,其中,形態(tài)分析作為其中的重要領(lǐng)域,發(fā)展迅猛。其中,尤其是聯(lián)用技術(shù),以色譜分離技術(shù)和電感耦合等離子-質(zhì)譜的聯(lián)用為典型代表,促進(jìn)了分析化學(xué)的發(fā)展,但是,由于多種因素的干擾,聯(lián)用技術(shù)難以在常規(guī)實(shí)驗(yàn)室推廣。因此,較為簡(jiǎn)單、廉價(jià)、易于推廣的形態(tài)分析方法應(yīng)運(yùn)而生,通過其應(yīng)用,可以有效降低元素形態(tài)信息中的費(fèi)用消耗,樣品效率也得到有效提升。雖然其并不完美,但是仍然在水樣、食品和環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。
1 液相萃取
1.1 溶劑萃取
溶液萃取是分析化學(xué)中的最為歷史悠久的富集和分離技術(shù)之一,在螯合劑(絡(luò)合劑)的作用下,對(duì)某種化學(xué)元素進(jìn)行選擇性螯合(絡(luò)合),從而獲取目標(biāo)元素。常用的螯合劑主要包括PAN、APDC、DDTP、TAN、5-Br-PADAP等,萃取劑主要包括MIBK、甲苯、苯、二氯甲烷、三氯甲烷等。該方法設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉、分離效率高,但是手工操作繁重,有機(jī)溶劑有毒、易燃、易揮發(fā)的性質(zhì)難以控制。隨著技術(shù)的進(jìn)步,有機(jī)溶劑的使用率不斷降低,避免了對(duì)環(huán)境的污染,其應(yīng)用也一直處于重要位置。
1.2 濁點(diǎn)萃取
該技術(shù)的原理是非離子型表面活性劑溶液的濁點(diǎn)現(xiàn)象和膠束增溶效應(yīng),在這種萃取技術(shù)下,金屬離子在螯合劑的作用下,與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成疏水性的螯合物,與表面活性劑的疏水基團(tuán)結(jié)合,被萃取進(jìn)入表面活性劑相,經(jīng)過離心、分離、稀釋、溶解,對(duì)表面活性劑相進(jìn)行分析物的分析與測(cè)定。在該技術(shù)下,根據(jù)不同元素的離子化學(xué)性質(zhì),能夠有效實(shí)現(xiàn)萃取分離,完成元素形態(tài)分析。
1.3 微萃取技術(shù)
隨著新技術(shù)的發(fā)展,微型化逐漸成為主流趨勢(shì)。單滴微萃取和分散液液微萃取均是目前常用的萃取方法。前者在操作過程中需要選擇一定量的樣品溶液,放置于萃取容器,并用密封膜進(jìn)行密封,然后用電磁攪拌器進(jìn)行攪拌,用微量注射器進(jìn)行萃取劑的吸取,并將其固定在萃取容器的上方位置,注射器將萃取劑推入萃取容器,進(jìn)行萃取,在萃取過程中加入一定數(shù)量的螯合劑能夠有效增加萃取效果。而分散液液微萃取是新世紀(jì)以來的一項(xiàng)新興技術(shù),在有機(jī)萃取劑的作用下,促使溶液形成微滴,從而使得萃取劑與樣品的接觸面積大大增加,提高了萃取的富集效果。在該種方法下,可以通過差值法來進(jìn)一步測(cè)定元素的含量,根據(jù)不同價(jià)態(tài)的元素不同的特點(diǎn),可以獲得準(zhǔn)確的含量值。
2 固相萃取
在固相萃取中,選擇吸附材料對(duì)于萃取效果意義重大。在這一過程中,常用的萃取劑往往包括硅膠、有機(jī)聚合物等,這些材料具有比表面積大、吸附容量大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn),在元素形態(tài)分析中應(yīng)用廣泛。
2.1 螯合型材料
將螯合或絡(luò)合反應(yīng)與固相萃取相結(jié)合,是常見的固相萃取方法,在螯合基團(tuán)與金屬離子的配位作用下,溶液中的金屬離子可以直接得到螯合,通過化學(xué)反應(yīng)在基體上形成螯合基團(tuán),并成功與金屬離子鍵合,對(duì)于吸附劑的應(yīng)用選擇性具有明顯的推動(dòng)性。在這種方法下,比較容易實(shí)現(xiàn)的就是利用硅膠等已有基體進(jìn)行操作,在表面引入螯合基團(tuán),操作更加便捷,在元素形態(tài)分析中的實(shí)踐性更強(qiáng)。
2.2 納米材料
納米材料是新興的材料,是隨著科技的進(jìn)步發(fā)展而來的微觀結(jié)構(gòu),該種材料在一維方向具有納米尺度范圍,由于其比表面積大,相鄰原子之間缺乏原子的鍵入,不飽和性十分明顯,化學(xué)活性突出,因而具有明顯的吸附能力和容量。將其應(yīng)用于固相萃取,比較普遍的材料為碳納米材料以及納米ZrO2/B2O3,TiO2等。
2.3 分子印跡技術(shù)材料
隨著高分子合成、分子識(shí)別、分子設(shè)計(jì)、仿生學(xué)等的發(fā)展,分子印跡逐漸發(fā)展,并逐漸成為了制備分子識(shí)別功能材料的核心技術(shù)。在這一技術(shù)下,能夠保證材料按照模板分子進(jìn)行制作,對(duì)于共存元素的消除以及避免對(duì)目標(biāo)物的干擾具有劃時(shí)代的意義。這一特點(diǎn)也應(yīng)用于元素形態(tài)分析方面,在合成固相萃取吸附劑的過程中,通過印跡技術(shù)材料形成印跡聚合物,利用其高選擇性實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)分子的識(shí)別和吸附,國內(nèi)外很多研究報(bào)道已經(jīng)證明了其效果的顯著性。
2.4 生物材料
在固相萃取技術(shù)下,生物材料也常常作為吸附劑應(yīng)用于萃取工作的實(shí)踐中,這是因?yàn)樯镂讲牧现幸话愣紩?huì)具有氨基、羥基、羧基、酰胺基等多種官能團(tuán),這些基團(tuán)的存在使得生物材料對(duì)金屬離子具有了明顯的吸附性能,因而能夠在固相萃取中得到大力推廣。目前,應(yīng)用日漸成熟的該種材料主要有酵母、藻類、纖維素、細(xì)菌等。
3 其他萃取方法
在實(shí)踐中,以氫化物為基礎(chǔ)對(duì)元素形態(tài)進(jìn)行測(cè)定也是常用的方法,其中硼氫化鈉或硼氫化鉀是常用的還原劑,在氣態(tài)氫化物的檢測(cè)中作為常用還原劑應(yīng)用廣泛。將氫化物發(fā)生技術(shù)與原子熒光光譜相結(jié)合,可以輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)元素形態(tài)的分析。此外,共沉淀法也是常用的方法,通過共沉淀劑的使用,促進(jìn)被測(cè)對(duì)象的共沉淀分離或富集,有效實(shí)現(xiàn)萃取結(jié)果;而蒸餾法也是形態(tài)分析中的常用方法,主要是利用了沸點(diǎn)的不同,對(duì)元素進(jìn)行有選擇性地蒸餾和分離,簡(jiǎn)單可行,但是需要在整個(gè)過程中嚴(yán)格控制溫度和壓力。
4 結(jié)語
元素形態(tài)分析作為分析化學(xué)的重要領(lǐng)域,發(fā)展迅猛,其中,尤其以色譜分離技術(shù)和電感耦合等離子-質(zhì)譜的聯(lián)用技術(shù)為典型代表,標(biāo)志著元素形態(tài)分析的現(xiàn)階段最高成就,但是,卻無法克服經(jīng)濟(jì)性和普及性方面的問題,因此,需要借助非色譜分離技術(shù)進(jìn)行樣品的處理?,F(xiàn)階段,多種元素形態(tài)分析方法的使用,實(shí)現(xiàn)了對(duì)多元素的快速測(cè)定,對(duì)于提高元素信息準(zhǔn)確性、靈敏度等具有重要意義,但是大量有機(jī)溶液的使用不符合綠色化學(xué)的基本準(zhǔn)則,所以離子液體、超臨界流萃取等新技術(shù)的發(fā)展前景更被人們所看好。
參考文獻(xiàn):