化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学。自有人类以来就开始了对化学的探索,因为有了人类就有了对化学的需求。它与我们的生活息息相关,在我们的日常生活中无处不在。我国著名滑雪前辈杨石先生说:“农、轻、重、吃、穿、用,样样都离不开化学。”没有化学创造的物质文明,就没有人类的现代生活。
人是社会的人,社会是人的社会,因此可以从人与化学的关系去探讨化学对社会发展的重要性。
化学作为一门庞大的知识体系,能用来解决人类面临的问题,满足社的需要,对人类社会做出贡献。它的成就已成为社会文明的标志,深刻的影响着人类社会的发展。社会的发展离不开人类的发展,人类的发展离不开人的生存,而人的生存离不开化学。社会的一切发展,生命是基础。一切生命的起源离不开化学变化,一切生命的延续同样离不开化学变化。恩格斯说:“生命的起源必然是通过化学的途径实现的。”没有化学的变化,就没有地球上的生命,也就更不会有人类。是化学创造了人类,创造了美丽的地球。
就化学对人类的日常生活的影响来说,化学在我们的日常生活中无处不在。首先,我们的衣、食、住、行无一不用到化学制品。
“民以食为天”,我们吃的粮食离不开化肥、农药这些化学制品。1909年哈伯发明的合成氨技术使世界粮食翻倍,如果没有他发明的这个化学技术,那么世界上就有一半的人得不到温饱,那么世界上就多了一半的人的生命面临危机了。加工制造色香味俱佳的食品就更离不开各种食品添加剂,如甜味剂、防腐剂、香料、味精、色素等等,多是用化学合成方法或化学分离方法制成的。
如果没有合成纤维的化学技术,那世界上大多数人就要挨冻了,因为有限的天然纤维根本就不够用。我国1995年的化学纤维产量为330万吨,其中90%是合成纤维。 何况纯棉纯毛等天然纤维也是棉花、羊毛经化学处理制成的。再有就是合成橡胶,少了合成橡胶,世界上60亿人口又有多少亿人要穿草鞋过冬啊?合成染料更使世界多了一道多彩缤纷的亮丽风景线。所谓“丰衣足食”,是生命得以延续的保证。没有了化学,就没了保证。
再看我们住的房子,石灰、水泥、钢筋,窗户上的铝合金、玻璃、塑料等材料,哪件不是化学制品?离得了铝合金的木制的窗户,也离不开化学制品油漆;就算不用玻璃吧,像一些贫穷人家用的尼龙布甚或用的报纸,不是化学制品又是什么?还有我们的日常生活用品,如牙刷、牙膏、香皂、化妆品、清洁用品等等无一不跟化学沾边,都是化学制剂。
出了门,我们踏在水泥铺成的街道上,看到的是钢筋水泥做的高楼大厦,用以代步的是各种塑料、橡胶、玻璃以及各种合金做的交通工具。这些交通工具还离不开汽油、柴油,各种汽油添加剂、防冻剂和各种润滑油。如此种种,都是化学制品。现代人类根本无法离开人造化学品,我们每天24小时都被人造化学品所包围着。
其次,我们的健康长寿也与化学息息相关。体内某些化学元素平衡失调时,就会导致某些危害人类健康的疾病。1953年,美国化学家Miller S L 实验模拟原始地球上大气的成分,用H,CH4,NH3和水蒸气等,通过加热和火花放电,合成了氨基酸。1965年和1981年,我国在世界上首次合成了牛胰岛素和酵母丙氨酸转移核糖核酸。蛋白质和核糖的形成是无生命到有生命的转折点。自此我们人类对自身的了解有了新的突破,为我们人类对生命和健康的研究打下了基础。正是有了合成各种抗生素和大量新药物的技术,人类才能控制传染病,才能缓解心脑血管病,使人类的寿命延长25年。人类的健康成长离不开各种营养品和药品。如果没有这些化学药品,世上不知有多少人要受病魔的折磨,不知有多少人会被病魔夺去生命。
生命体中支撑着生命的是无数的有机化合物,重要的有糖类、蛋白质、氨基酸、肽键、酶、核酸等。
糖是自然界存在的一大类具有生物功能的有机化合物。它主要是由绿色植物通过光合作用形成的。它由C、H、O所组成,化学式为Cn(H2O)n,又叫碳水化合物。糖类包括单糖、多糖、淀粉、糖原、纤维素。生物界对能量的需要和利用均离不开糖类。糖类物质的主要生物功能就是通过生物氧化而提供能量,以满足生命活动的能量需要。生物界对太阳能的利用归根到底始于植物的光合作用和CO2的固定,与这两种现象密切相关的都是糖类的合成。光合作用是自然界将光能转化变为化学能的主要途径。糖类不仅是生物体的能量来源,而且在生物体内发挥其它作用,它对各类生物体的结构也起着支持和保护的作用,有时还起到解毒的作用等。总之,糖类是生命体维持生命所不可或缺的。
蛋白质亦然。1839年德国化学家Mnlder G T给它起名叫做蛋白质(Protein),意思是“头等重要”,可见其重要性。所有蛋白质都含C,N,O,H元素,大多含S或P,有的还含其它元素。蛋白质是氨基酸聚合物,水解时产生的单体叫氨基酸。蛋白质种类繁多,功能各异。它的广泛而多变的功能决定了它们在生理上的重要性。有的蛋白质起运输作用,有
化学是一门基础的自然科学,对人类有重大意义,跟生活也有很大关系。化学能帮人们做有用的事。衣、食、住、行、用,化学无所不在。
在衣方面,化学可谓给生活增添温暖。尼龙,分子中含有酰铵键的树脂,自然界中没有,需要靠化学方法得到;涤纶,用乙二醇、对苯二甲酸二甲酯等合成的纤维。还有类似的许多衣料,丰富了人们的衣橱。在食方面,化学同样重要。用纯碱发面制馒头,松软可口。各种饮用酒,经粮食等原料发生一系列化学变化制得。槟榔是少数民族喜爱的食物,在食用前,槟榔必须浸泡在熟石灰中,切成小块。到一定时间后,才可食用。
由于有了化学,我们的住房才有多彩的装饰。生石灰浸在水中成熟石灰,熟石灰涂在 上干后成洁白坚硬的碳酸钙,覆盖了泥土的黄色,房子才显得整洁明亮。化学炼出钢铁,我们才有铁制品使用。化学加工石油,我们才能用上轻便的塑料。化学锻烧陶土,才能使房屋有漂亮的瓷砖表面。
化学反应是交通工具得以行驶的动力。没有燃料的燃烧放出热量,车辆根本无法开动。化学能是它们得以行动的最原始的能量来源,即使用了电做动力,也不能忘记化学能伟大的贡献。在现在,化学仍是交通工具的生命仍对人们出行起重大作用。
化学无时不在人们生活的各种活动中。洗涤剂是含磷的化合物,广泛应用于人们清洗器具、纺织、造纸、农药等部门。用磺铁矿燃烧制硫酸,作为重要的化工原料。用“王水”检验金子是否纯。用酸洗去水垢。用汽油乳化橡胶做粘合剂。用氢氟酸雕画玻璃。用泡沫灭火器灭火。用二氧化碳加压溶解制爽口的汽水,用小苏打做可口的饼干。用腐蚀性药品清除管道阻塞。生活中,化学的频繁使用不是举例能举完的,它已与生活紧密联系在一起。
化学本身是一面魔术镜,将一百多种元素巧妙地结合,组成神奇美丽的世界。它使碳这一元素形成了美丽高贵的金刚石和柔软廉价的石墨两种天壤之别的形态,跟人们开了玩笑。人们将在他的一个个玩笑中不断摸索进步。而我们的生活也将随着它的进步而进入美好的未来。
第二篇
生活丰富多彩,在不经意之中,人们经常遇见一些化学与生活的完美结合。但人们很少注意到其中的微妙与有趣。
大家对“咸鱼”一定不陌生。可为什么鱼加上点盐就可长期放置,而不腐蚀、变质呢?其中的关键是食盐。食物腐败的原因是由于微生物细菌的作用。只要控制生物细菌的生长,就能防止食物腐败。食盐的主要成分是氯化钠,氯化钠是电解质,它的饱和溶液渗透压大于非电解质溶液(微生物细菌中的细胞中蛋白质溶液)的渗透压。当渗透压大的溶液和渗透压小的溶液间隔以半透膜(如细胞膜)隔开时则溶剂分子将从渗透压小的一方渗透到渗透压大的一方。即在食盐溶液存在下,微生物细菌细胞中的水分子将不断进入食盐溶液中去,导致细胞干枯致死,而起到防腐的作用。氯化钠不仅创造了“ 死海不死”的特例,而且在防腐领域也有良好的表现。
水乃生命的源泉,水的硬度高低跟人体健康关系极大。高硬度水中的Ca2+、Mg2+能跟SO42-结合,使水产生苦涩味,还会使人的胃肠功能紊乱,出现暂时性的腰胀、排气多、腹泻等现象,这就是“水土不服”的秘密。
了解化学,懂得生活,同时也可避免“大降横病”。
1938年3月14日,比利时的哈塞尔特城处在零下15℃的严寒中,横跨在阿尔伯运河上的一座雄伟壮丽的钢桥,突然间发生巨响,不到几分外钟即折成几段,坠入河中。此事故的肇事者是钢铁中的磷。磷是钢的有害元素之一,能使钢产生冷脆性,使钢在常温下轧制和加工时容易断裂,尽管它能提高钢的硬度,但显著降低了钢的塑性和韧性。可见,生活中了解化学是必要的。
生活的方式不断变化,化学与生活之间的联系是不断增多。请经常关注身边,关注化学与生活的联系。你参考一下
我们学了化学,都感到自己的知识增大了许多。化学与我们的生活密切相关,我们的生活中处处都有化学,只要你留心,你就可以用你所学到的化学知识解决许多你身边的小问题。
下面,我们就来解决几个你经常会遇到的问题。
生柿子为什么有涩味
不管是生在北方,还是南方的人都会有这样的生活经验:那就是在柿子树上已经红得象火一样的柿于却还不能吃。一尝,它还很涩口。这是柿子还没有完全成熟吗?是的,但是如果柿子完全熟了,那就不利于人们收摘,运输和贮存了。因此,人们往往是在柿子已经变成红色的时候就把它摘下来,放上一段时间,它就成了又香又甜的柿子了。
那么,为什么柿子会涩口呢?
原来,这是因为生柿子含有鞣质(又叫单宁),它是使柿子带涩味的原因。
为了把生柿子的涩味去掉,人们在不断的生活实践中想出了许多办法。人们有的用稻草或者松针叶子把柿子一层一层盖起来,或者把它和梨一起埋在叶子中,过上一段时间,柿子的涩味就没有了,有的人们就直接用热水把柿子一烫,柿子的涩味也自然除去。现在人们采用了“二氧化碳脱涩法”,实际上就是对以前人们生活经验的总结。人们把柿子密闭在一个室内,增加室内二氧化碳的浓度,降低氧气的浓度。这样一来,柿子就不能进行正常的呼吸,而是在缺乏氧气的条件下呼吸。生柿子在缺氧呼吸的条件下,内部会产生乙醛、丙酮等有机物。这些有机物能将溶解于水的鞣质变成难以溶解于水的物质,于是柿子吃起来再没有涩味了,而是又香又甜的了。
如果你也有几个生柿子想“脱涩”的话,可将它放在塑料袋内,把袋口扎紧。一般,过几天后,也可以达到脱涩的目的。
金黄色的香蕉怎样来
在遥远的北方的同学,也可以吃到南方可口的又香又甜的香蕉了。你知道这是为什么吗?
我们知道,香焦是南方的特产,它生性娇气,碰不得,搞得不好就会成批腐烂,而且生摘下来的香蕉又不会自动地成熟,这可怎么办呢?
先不着急,首先香蕉有成熟后易被弄坏腐烂的缺点,所以为了从路途遥远的南疆将香蕉运到四面八方,人们不能等香蕉熟透了再采摘,而是在香蕉未熟透的情况下采收的。这时的香蕉皮是青绿色,体内的大量淀粉还未变成葡萄糖与果糖,所以“身板”很硬朗,碰碰撞撞也不在乎。这种香蕉便于长途运输。
运到目的地的香蕉,仍是青皮硬肉,味儿既涩嘴又不甜,当然不能到市场上去卖。等它自己熟嘛,可不行。当然,人们自会找到办法。香蕉已从树上摘下,它自己已经失去了使自己成熟的能力。
于是,人们找到了一种办法。他们把气体乙烯(C2H4)通入装香蕉的仓库内,它会使香蕉体内的氧化还原酶活性增强,水溶性的鞣质凝固起来。同时,果皮中的叶绿素销声匿迹,青绿色的香蕉变得黄澄澄的惹人喜爱。果肉也变得柔软了,还散发出一种芳香气味。香蕉成熟了!
乙烯不仅能催熟香蕉和别的水果,它还能叫橡胶多产橡胶乳、烟叶提早成熟呢。它真是一种神奇的气体。
“捞糟”为什么是甜的
生活在南方的同学一定知道什么叫做“捞糟”,它还有一个名字叫甜酒。它虽然有酒的芳香,却不是酒。它是人们用懦米或籼米做成的。
我们知道,大米是我国人民的一种主要食粮。大米中除了含有7%左右的蛋白质外,它的主要营养成分是77%的淀粉。这些淀粉是供给人体热能的主要来源。
当我们把大米煮成米饭后,趁温热时和上做酒酿用的酒药(俗名叫酒曲),加上盖,保暖将近一天后,打开一看,味道变了,味道又甜又醇,十分可口。这就是南方所称的甜酒了。
为什么大米饭加上酒药后就成了甜酒呢?
我们知道,淀粉和葡萄糖等糖类物质都属于碳水化合物,它们在分子组成上有共同之处。淀粉的分子是由许许多多的葡萄糖小分子联结而成的。
在酒药中含有促使淀粉水解的淀粉酶,它能使淀粉变成有甜味的麦芽糖,淀粉酶在人的唾液中也存在,当我们将米饭在嘴中嚼得久一些,也会觉得有甜味,这就是淀粉转化为麦芽糖了。
在做酒酿时,麦芽糖又在药酒中含的麦芽糖转化酶的帮助下,转化为葡萄糖,另有一部分发酵成酒精。这样,原来淡而无味的大米饭,就变成了甘甜芳香的甜酒了。
“闻着臭,吃着香”
臭豆腐是广大人民喜爱的一种食品。“闻着臭,吃着香”是臭豆腐的特有风味。越臭的臭豆腐,吃起来越香。
没有吃过臭豆腐的同学一定不可能想象,为什么那么臭不可挡的臭豆腐却有着那么多的食客?你如果捏着鼻子,硬着头皮去勇敢地一尝,那你肯定不会问为什么了。
原来臭豆腐虽奇臭,但却鲜美异常,难怪它臭味挡不住了。
臭豆腐的制法是:先用大豆加工成含水量较少的豆腐,然后接人毛霉菌种发酵。臭豆腐都是在夏天生产的,此时发酵温度高,豆腐中的蛋白质分解比较彻底。蛋白质分解后的含硫氨基酸还进一步分解,产生了少量的硫化氢气体。硫化氢有刺鼻的臭味,因而臭豆腐闻起来有服浓烈的臭味。
又由于豆腐中的蛋白质分解得比较多,比较彻底,臭豆腐中就含有了大量的氨基酸。许多氨基酸都具有鲜美的味道,例如味精的成分就是一种氨基酸,叫麸氨酸。因此臭豆腐吃起来就无比的鲜美可口,芳香异常了。
臭豆腐还是一项中国的专利产品呢!许多著名的名吃都与臭豆腐有关,例如油炸臭豆腐就是特别有名的小吃。
醇母与发酵粉的较量
在我们的生活中,制作糕点、馒头等的面团一般都要添加酵母或发醇粉进行发酵,这样制成的糕点、面包才会疏松可口,用酵母与发酵粉进行发酵,究竟哪个好呢?
我们先来分析分析。
酵母中含有一定量的麦芽糖酶及蔗糖酶,它不能直接使面粉中的大量淀粉发生变化。面粉本身含有少量淀粉酶,它能使淀粉水解成麦芽糖:
2(C6H10O5)n+nH2O nC12H22O11
淀粉 麦芽糖
接着,酵母中的酶发挥作用,促进面粉中原含有的微量蔗糖以及新产生的麦芽糖发生水解:
C12H22O11+H2O C6H12O6
蔗糖葡萄糖果糖
C12H22O11+H2O 2C6H12O6
麦芽糖葡萄糖
酵母利用葡萄糖与果糖氧化提供的能量,将两种糖转化成二氧化碳和水:
C6H12O6+6O2→6CO2十6H2O十热量
生成的二氧化碳气体在面筋的网络中出不去,在加热蒸烤时,二氧化碳气体受热膨胀,将糕点撑大了许多。
用酵母做成的食品松软可口,有特殊风味,易于消化。酵母本身含有丰富的蛋白质及维生素B,可以增加成品的营养价值。因此面制品大都用酵母发酵。
但是用酵母发酵对于含糖与油较多的面团往往达不到预期的效果,其原因是糖和油对酵母菌有抑制作用。另外,用酵母发酵耗费的时间长,搞得不好,要么面团发不起来,要么面团发酸,发酵过了头。因此,也有用发酵粉来代替酵母来制作糕点的。
发酵粉一般是碳酸氢钠(NaHCO3,又称小苏打)同磷酸二氢钠(NaH2PO4)的混和物,也有用碳酸氢铵(NH4HCO3)的。发酵粉调和在面团中,受热时就产生出二氧化碳气体,使面制品成为疏松、多孔的海绵状。发酵粉使用时不受发酵时间限制,随时可用,对多油多糖的面团照样起发泡疏松作用。缺点是它的碱性会破坏面团中的维生素,降低营养价值,还会产生混合不均匀而导致面制品中有的地方碱太多发黄而不能吃的情况。
由此可见,两者各有千秋,但总的说来,一般情况下,人们总是用酵母来发酵的。
不要让颜色迷惑了眼睛
我们经常会看到在塑料日记本、活页夹等用品上烫有金字或金色的图案花纹。这金字或金色的图案是用金粉烫上去的。这黄金色的金粉难道是用黄金磨成的粉吗?当然不是。金太昂贵了,人们绝不会拿它来磨粉用来装饰一般的用品,那么,金粉到底是用什么做成的呢?
原来,金粉是用铜和锌的合金——寅铜傲成的。它的颜色与黄金一模一样,在我国汉朝时人民就会制造黄铜了,这就是后人称的“伪黄金”,当时的法律就明文禁止使用。我们知道铜是紫红色的,锌是银白色的,它俩的合金——黄铜,与金子一样黄澄澄、亮闪闪的。人们将黄铜的薄片和少量润滑剂经过捣碎和抛光制成的金粉。金粉广泛用于油漆与油墨中。
同样,在油漆与油墨中使用的银粉也不是银子做的。银粉是使用价格便宜而且还和银一样有银白色光泽的铝制成的。铝粉质量轻,在空气中很稳定,对光线的遮断力大,反射光的能力强……这一系列的优点,使铝粉夺得了“银粉”的桂冠。
制铝粉有两种方法。一种方法是将纯铝薄片同少量润滑剂混和后用机械捣碎。另一种方法是将纯铝热熔融成液体(铝的熔点较低,只有660℃),然后喷雾成微细的铝粉。
名不符实的“樟脑丸”
衣服与书放在橱里,过一段时间,打开橱门一看,啊,好好的衣服与书本上面竟有一个个小洞洞!这是谁捣的鬼?
这是专靠吃衣服与书本为主的蠹鱼干的,所以人们又常叫这种蛀虫为“衣鱼”。为了赶走这些坏家伙,人们总在橱或箱里放进一些“樟脑丸”。樟脑很容易挥发,有股浓烈的气味,蠹鱼闻得了只得退避三舍,逃之夭夭。
但樟脑价格较贵,并且在医药上(用以配强心药)、化学工业上(制赛璐珞塑料)有着更为重要的用途。所以日常买来的“樟脑丸”并不是用樟脑作的,而是用萘制的。
萘的分子组成是C10H8,纯萘是无色片状结晶,与樟脑一样,可直接蒸发成气体——升华。萘的气味同样能使蠹鱼受到刺激,因此是一种良好驱虫防蛀剂。
萘是从煤焦油中提炼出来的,价格比樟脑便宜。不过使用要注意,乎时买来的卫生球不很纯。里面还含有一些煤焦油,会让衣服上沾上煤焦油的污迹。因此用时应将一个个卫生球分别用纸包起来,再放到橱里或衣箱里去,等它全部挥发完毕,残留的煤焦油杂质就会被纸吸附住了,再不会给衣服增添麻烦了。
化学是基础教育的重要组成部分,在化学教学中培养学生的创新精神对深化基础教育改革,提高学生素质具有重要作用。下面是我为大家整理的关于化学论文,供大家参考。
在科技创新不断涌现的当代,人才培养显得尤为重要。随着社会的发展,我国的教育培养目标已经发生改变,从过去的培养“接班人”向培养“劳动者”转变,由“精英教育”向“大众化教育”转型。在培养目标上不仅要培养一批拨尖人才,更要体现培养大批高素质的普通公民。下面笔者就中学化学中进行低碳经济与绿色化学的教育谈一些认识。
一、低碳经济和绿色化学的概念与内涵
现代社会出现资源、环境问题的根源在于人类的生产、消费模式。以碳为主的能源物质在被人类利用之后,都变成了以CO2为主要物质的气体,造成了温室效应、蝴蝶效应。在多哈提出低碳经济理念之后,全国乃至全球都在倡导低碳模式经济。Lowcarbon是低碳的英文诠释,是指排放更少的以二氧化碳为主的温室气体。而低碳经济是一种高效的、环保的经济模式,其特点是耗能更低、污染更少、排放减少等,要求在利用能源时提高使用效率,且着重于清洁能源的开发与使用,其实质是提高能源利用效率和清洁能源结构问题。从碳到低碳是一个从化学到社会生活的过程,是一场涉及生产方式、生活方式和价值观念的全球性革命,它与我国的化学教育有着紧密的关联。绿色化学重视对环境的保护,通过清洁能源、原子经济等内容的学习,可实现绿色化学。绿色化学是对化学原理的转化,通过化学方法来减少有毒、有害物质的生产和应用,在研究过程中,弱化有害、有毒作用,强化其绿色作用,从技术和经济角度分析,绿色化学能够从源头、生产过程以及使用等各个环节减少并降低污染。因此,在平时的化学教学中,贯彻“低碳经济”的观念,培养学生“绿色化学”的可持续发展理念显得尤为重要。
二、在化学教育中重视低碳经济与绿色化学教育
我国的《九年义务教育化学课程标准(实验)》明确指出了化学课程的性质、目的以及方法。在义务教育阶段中的化学课程,教学目的是让学生了解化学为社会发展带来的影响,利用化学来认识科学技术和社会、生活中的相关问题。同时,学生能够从化学教育中了解化学物品给人们生活和健康带来的影响,且能够借助化学手段治理环境污染,开发并且利用化学资源。另外,化学教育中要强调学生对自然和社会的责任心,当学生在遇到与化学相关的问题时,能够利用化学知识科学地解决问题。由此可知,我国新课程对中学化学有了全新的诠释和要求,新课标更加注重培养学生的科学和人文素养,为新课程理念下的中学化学教学指明了方向。
三、对中学生进行低碳经济与绿色化学教育的基本策略
中学化学教学要选择真实的问题情境,突出科学观念、科学思维、科学方法、科学主题,重视学生创新意识和创新能力的培养,将科学教育与人性发展有机融合起来。在平时的化学教育中可以做到以下几个方面。
(一)贯彻绿色化学和低碳经济的观念
让学生接受绿色化学思想,把绿色化学内化为自己的自觉行为。初中和高中的化学课本直接或者间接地对绿色化学都有涉及,但仅是停留在书本的概念之上。在平时的教育中,教师应该引导学生通过实践来加深对绿色化学的理解。如利用周末时间带学生到化学工业园进行参观、实践,亲身接触化学物质的转变和生产过程,形象地说明绿色化学理念的重要性,低碳经济的影响力。介绍空气污染及防治,抓住时机向学生介绍绿色化学及其主要特点,在教学中尽可能渗透、强化绿色化学的思想理念。例如教授温室效应及其危害与防治,使用燃料对环境的影响,金属资源的利用与保护等。同时通过绿色化学的教育,让学生形成良好的生活习惯,真正实现节能减排,低碳经济。
(二)建立绿色化学和低碳经济的意识
人教版新课程下的化学教材,着重于从多个角度阐述了绿色化学和低碳经济的内涵、概念。例如从环境保护的角度讲述了酸雨、大气污染与温室效应的关联;介绍了循环操作、交换剂再生、催化剂中毒等概念;介绍了有毒物质的性质、使用、保存;介绍了与绿色化学相关的再生、使用替代产品、回收以及重复使用的工业化学内容。其中包含了许多低碳经济的理念,例如:以海水为原料提取镁、接触法制硫酸……这些绿色化学技术充分说明了低碳经济并不一定需要极高的成本,也不需要很高的技术,只要我们共同努力,做好自己,就能很好地应对全球变暖等环境问题,为地球尽一份力量。
(三)从实验中体验绿色化学和低碳经济
绿色化学实验具有基本的5R原则,即reduce(减量)、recycling(回收)、reuse(循环使用)、rejection(拒绝使用)、regeneration(再生)。从化学试剂的选择、化学反应条件的控制、化学反应结束后三废的处理等,充分体现了能源、化学试基础教育剂、化学反应、反应产物、剂量等的低碳化等特点。这些具体包含在以下三个方面。
1.将化学实验微型化,实现绿色化学。课堂演示实验以及学生自主实验,要避免出现有毒、有害物质的污染。实验应在小烧杯或小试管中进行,在点滴板上观察。由于实验药品剂量的普遍减少,既节约了药品资源,又减少了化学污染,同时还能够直观地观察实验结果,效果非常明显。
2.优化实验内容、装置和方法。化学实验离不开气体、液体和固体的产物,部分实验产物具备毒性或者对环境、人体有害的特点,因此,实验中既要保证实验的效果,还要对实验的内容和仪器、方法进行改善,尽可能在密闭条件下或在通风橱中进行,以减少实验产物对环境的污染。
3.妥善处理化学实验的废弃物。化学实验为了能够得到科学、真实的实验数据,往往要产生许多废弃物,而这些产物却没有较好地得到处理。在实验教学中,教师应该引导学生利用化学反应洗涤、吸收或转化,将有害产物回收利用。这样不但能够提升学生绿色环保和绿色化学的意识,而且还能给学生及早灌输低碳经济的观念,将普通的化学实验最终提升为绿色化学实验。
(四)实践低碳生活
学生学习知识的最终目的是使用,如何将书本上的化学知识内化为学生自己的知识,并使其更好地应用于生活、服务于社会,笔者认为让学生参与社会实践是一个行之有效的办法。如学习“自然界中的水”时,可让学生调查本地水资源的利用和河水污染情况,参观本市的自来水厂和污水处理厂,让学生对水的污染及净化有一个详实的了解,懂得保护水资源和节约用水的重要意义;又如学习“化石燃料的利用”时,可组织学生调查当地居民的燃料使用种类和大约日消耗量;走访加油站和煤炭加工厂,调查了解化石能源的消耗量和消耗途径,让学生充分认识到我国能源结构的严峻形势和由此引发的环境问题。在化学教育中,课外活动可以组织绿色化学、低碳化学的主题内容,为学生讲解绿色化学的历史、主要内容和方法以及目标等,而教师则将这些内容与教材结合,设置与环保、绿色化学以及低碳相关的课题,有意识地引导学生关注社会、关注环境的绿色化学意识,通过组织学生深入社会生活实践去获得第一手的信息,积极主动地发现问题,写出调查报告,向相关部门提出解决问题的合理化的建议。通过绿色化学教育,增强同学的社会责任感,增加动手能力,增强同学学习化学的兴趣,更重要的是意识到绿色化学教育的重要性,使同学对绿色化学的认知由感性认识上升到理性认识,使自己更好地履行在低碳经济时代下的社会责任。
1化学工程与工艺专业的煤化工特色专业建设原则
1.1以市场为导向
随着能源需求量不断增大,我国对开发能源的技术人才也有了更高的要求。我国教育部在1996年将“煤化工”等专业列为化学工程与工艺专业,促进我国煤化这一特色专业发展。加强煤化工特色建设,可以扩大煤化工产业,推广清洁能源,这也是市场经济的必然需求。煤化工特色建设,要以市场为导向,将学生的就业与市场相结合,从而保证学生在面对社会选择的时候,有足够的自信,具备扎实的专业基础和技术水平,提高就业机会。
1.2发扬创新精神
只有发扬创新精神,才能够彰显特色。特色专业是经过改革后被确定的内容,它本身就具有探索和创新,但煤化工专业发展中,以往的教学经验仍然会对创新有所阻碍,因此在建设有特色的煤化工专业时,要用发展的眼光看问题,创新教育观念和人才培养机制,促进煤化工特色建设。
1.3稳定发展原则
化学工程与工艺专业的煤化工特色建设,始终坚持煤化工人才培养方向,也有着自身的特色,毕业后学生主要面对钢铁冶金系统,能源方向,因此在建设特色专业是,也要立足根本,找准发现,坚持稳定发展的原则。煤化工建设要以市场为导向,在发展中会面临内部和外部的变化,因此稳定发展,才能适应不确定的变化,适应社会和市场的要求。
2建设煤化工特色的对策
2.1创新教育观念
专业建设是高校办学理念的表现形式,其特色建设的发展方向、过程等都离不开一定的理念指导[1]。煤化工特色专业的发展与市场分不开,煤化工专业与能源安全与供应、钢铁冶金行业发展与节能减排实现有着很大的关系。随着能源问题出现,可持续发展的理念不断摄入,煤化工专业发展也要将观念进行创新,以便适应社会的要求。可以通过实现教育活动,将教育观点和教学理念进行谈论和创新,在实际工作中,如果出现了教学理念偏差,要及时用正确的思想观念给予指导。创新教育观念是培养煤化工人才的必然要求,通过定期考核,加强教育工作者的思想意识,将这种观念融入教育,这也是促进我国煤化工产业的重要措施。
2.2创新课程体系
煤化工特色专业要突出特色,因此要有明确的教学目标,以便在基础教学中突出特色,从而培养有特色的专业性人才。化学工程与工艺专业的课程体系要突出煤化工特色,根据高校制定人才培养目标,科学设定课程体系,使本专业的教学能够有序进行。课程体系是特色专业实施的基础和关键,因此要保证其合理性、科学性和可持续发展。煤化工专业是一门传统的学科,但特色建设赋予了它新的生命力,因此这门学科的课程体系要与国内外最新的教育理念相吻合,从而能够在以往的经验中,发挥教学成果的理念,整合课程资源,促进特色专业发展。煤化工特色建设课程体系要反应时代的特征,但也要与学校的特色向结合,建设出使用社会发展的化学工程与工艺专业的课程体系。煤化工课程体系要突出特色,例如开展“焦化特色课程”、“清洁能源课程”等,充分发挥本专业的特色。将基础必修课和辅修课程想结合,促进煤化工特色专业发展。
2.3理论与实践相结合
化学工程与艺术是实践性较强的专业,在建设特色煤化工专业时,要将理论与实践向结合,培养学生的综合能力[2]。教师在教学时,可以结合计算机开展辅助教学,将最前沿的煤化工专业知识传授给学生,让学生形成较强的专业意识。高校还应加强与企业的合作,为学生提供更多的实践机会,让学生参与到企业生产实践中,培养学生的动手能力,在实践中,学生能够更好地解决问题。将理论与实践向结合,才能够促进煤化工特色专业建设,学生在实践中,专业能力得到锻炼,整体的素质也会不断提高。
2.4建立健全质量保障体系
完善的质量体系建设是有特色的化学工程与工艺专业的保障,在科学的监督机制中,促进煤化工专业发展。高校要保证特色专业有效进行,就要对其投入更多的科研、资金及教学条件,这些物质保障是实施特色专业的前提。化学工程与工艺专业的煤化工特色建设中,会面临很多问题,如课程实施不佳,教师专业能力不强等,这些因素都会阻碍课程目标的实现。做好特色专业,离不开完善的质量保障体系。为了保证教学质量,因此要制定质量责任制,包括学生评价、教学反馈、教务系统质量检测等,确保教学目标的实现。
3结语
人类正面临有史以来最严重的环境危机,由于人口急剧的增加,资源的消耗日益扩大,人均耕地、淡水和矿产等资源占有量逐渐减少,人口与资源的矛盾越来越尖锐;环保问题就成为经济与社会发展的重要问题之一。作为国民经济支柱产业之一的化学工业及相关产业,在为创造人类的物质文明作出重要贡献的同时,在生产活动中不断排放出大量有毒物质,化学工业也为环境和人类的健康带来一定的危害。发达国家对环境的治理,已开始从治标,即从末端治理污染转向治本,即开发清洁工业技术,消减污染源头,生产环境友好产品。“绿色技术”已成为21世纪化工技术与化学研究的热点和重要科技前沿。
绿色化学又称绿色技术、环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学即是用化学及其它技术和方法去减少或消除那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等的使用和产生。
化学可以粗略地看作是研究从一种物质向另一种物质转化的科学。传统的化学虽然可以得到人类需要的新物质,但是在许多场合中却既未有效地利用资源,又产生大量排放物,造成严重的环境污染。绿色化学则是更高层次的化学,它的主要特点是“原子经济性”,即在获得物质的转化过程中充分利用每个原料原子,实现“零排放”,因此既可以充分利用资源,又不产生污染。传统化学向绿色化学的转变可以看作是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。绿色化学可以变废为宝,可使经济效益大幅度提高。绿色化学已在全世界兴起,它对我国这样新兴的发展中国家更是一个难得的机遇。
1 采用无毒、无害并可循环使用的新物料
1.1 原料选择
工业化的发展为人类提供了许多新物料,它们在不断改善人类物质生活的同时,也带来大量生活废物,使人类的生活环境迅速恶化。为了既不降低人类的生活水平,又不破坏环境,我们必须研制并采用对环境无毒无害又可循环使用的新物料。
以塑料为例,据统计,到1989年美国在包装上使用的塑料就超过55.43亿kg(20世纪90年代数量进一步上升),打开包装后即被抛弃,这些塑料废物破坏环境是我们面临的一大问题:掩埋它们将永久留在土地里中;焚烧它们会放出剧毒。
我国也大量使用塑料包装,而且在农村还广泛地使用塑料大棚和地膜,造成的“白色污染”也越来越严重。解决这个问题的根本出路在于研制可以自然分解或生物降解的新型塑料,目前国际上已有一些成功的方法,例如:光降解塑料和生物降解塑料。前者已经投入生产。光生物双降解塑料研究是我国“八五”科技攻关的一个重大项目,已取得一些进展。
1.2 溶剂的选择
大量的与化学制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品,而且源自在其制造过程中使用的物质。最常见的是在反应介质,分离和配方中所用的溶剂。在传统的有机反应中,有机溶剂是最常用的反应介质,这主要是因为它们能较好地溶解有机化合物。但有机溶剂的毒性和难以回收又使之成为对环境有害的因素。因此,在无溶剂存在下进行的有机反应,用水作反应介质,以及超临界流体作反应介质或萃取溶剂将成为发展洁净合成的重要途径。
1.2.1 固相反应
固相化学反应实际上是在无溶剂化作用的新颖化学环境下进行的反应,有时可比溶液反应更为有效并达到更好的选择性。它是避免使用挥发性溶剂的一个研究动向。
1.2.2 以水为溶剂的反应
由于大多数有机化合物在水中的溶解性差,而且许多试剂在水中会分解,因此一般避免用水作反应介质。但水作为反应溶剂有其独特的优越性,因为水是地球上自然丰度最高的“溶剂”,价廉、无毒、不危害环境。此外水溶剂特有的疏水效用对一些重要有机转化是十分有益的,有时可提高反应速率和选择性,更何况生命体内的化学反应大多是在水中进行的。 水相有机合成在有机金属类反应,水相Lewis酸催化的反应现都已取得较大进展。因此在某些有机化学反应中,开发利用以水作溶剂是大有可为的。
1.2.3 超临界流体作为有机溶剂
超临界流体是指超临界温度及超临界压力下的流体,是一种介于气态与液态之间的流体。在无毒无害溶剂的研究中,最活跃的研究项目是开发超临界流体(SCF),特别是超临界CO2作溶剂。超临界CO2是指温度和压力在其临界点(31.10℃,7 477.79KPa)以上的CO2流体。它通常具有流体的密度,因而有常规常态溶剂的溶解度;在相同条件下,它又具有气体的粘度,因而又具有很高的传质速度。而且,由于具有很大的可压缩性,流体的密度,溶剂溶解度和粘度等性能可由压力和温度的变化来调节。其最大优点是无毒、不可燃、价廉等。
1.3 催化剂的选择
许多传统的有机反应用到酸、碱液体催化剂。如烃类的烷基化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸做催化剂,这些液体酸催化剂的共同缺点是:对设备腐蚀严重,对人身危害和产生废渣污染环境。为了保护环境,多年来人们从分子筛、杂多酸、超强酸等新催化材料入手,大力开发固体酸做为烷基催化剂。其中采用新型分子筛催化剂的乙苯液相烃化技术较为成熟,这种催化剂选择性高,乙苯收率超过99.6%,而且催化剂寿命长。
2 化学反应的绿色化
为了节约资源和减少污染,合成效率成了当今合成方法学研究中关注的焦点。合成效率包括两方面,一是选择性(化学、区域、非对映体和对映体选择性),另一个就是原子经济性,即原料分子中究竟有百分之几的原子转化为产物,理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百的转变为产物,不产生副产物或废弃物,实现废物的“零排放”。为此,化学化工工作者在设计合成路线时,要减少“中转”、增加“直快”、“特快”,更加经济合理地利用原料分子中的每一个原子,减少中间产物的形成,少用或不用保护基或离去基,避免副产物或废弃物的产生。实现原子经济反应的有效手段很多,在些不作赘述。
3 生物技术的应用
生物科学是当代科学的前沿。生物技术是世界范围内新技术革命的重要组成部分,生物化工是21世纪最具有发展潜力的产业之一,它将成为创造巨大社会财富的重要产业体系。采用生物技术已在能源、采油、采矿、肥料、农药、蛋白质、聚合物、表面活性剂、催化剂、基本有机化工原料、精细化学品的制造等方面得到广泛应用。从发展绿色化学的角度出发,它最大的特点和魅力就在节约能源和易于实现无污染生产而且可以实现用一般化工技术难以实现的化工过程,其产品常常又具有特殊性能。因此,生物技术的研究和应用倍受青睐。
绿色化学是人类的一项重要战略任务。绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统化学,从而使我们对环境的治理可以从治标中转向治本。绿色化学的发展不仅将对环境保护产生重大影响,而且将为我国的企业与国际接轨创造条件。