无机化学与生态环境（上）
一.生命必需元素及其生物功能
一.生命元素
大自然中一切物质都是由化学元素组成的，人体也不例外，各种化学元素在人体中有不同的功能。健康长寿使人类的共同夙愿，但许多资料证明，危害健康的疾病又与体内某些元素平衡的失调有密切关系。因此，了解生命元素在人体内的功能和存在形式，研究它们与生命活性配体如蛋白质、核酸、氨基酸、核苷酸和有关代谢物等形成的配合物，尤其是研究它们的结构、性质与生物功能之间的关系，从而揭示生命的奥秘，无疑有益于预防疾病、增强体制、保持身体健康。
生命元素是指在生物体中能维持其正常生命活动功能所不可缺少的生命元素。科学工作者通过研究环境元素和生命元素的关系，了解到生物体在适应生存和进化中，逐渐形成一套摄入、排泄和适应这些元素的保护机制。研究表明，存在于生命体内的元素可分为四种类型：
(1) 生命元素。按其含量的不同，又分为常量元素和微量元素；
(2) 可能有益或辅助营养元素(可能为潜在的生命元素)；
(3) 沾污元素；
(4) 有毒元素。
人体内大约含有27种必需元素，其中常量元素为：O、C、H、N、Ca、P、K、S、Cl、Na、Mg等，约占人体重的99.95%，微量元素仅占人体重的0.05%，它们是：Fe、F、Zn、Si、Br、Sn、Cu、V、I、Mn、Cr、Se、Mo、Ni 、Co，但其作用不小。
有益元素是指人体中假若缺少这些元素(如Li、Ce、Ai、As、Rb、Ti、Sr、B和稀土元素)虽然可以维持生命，但不能认为是健康的。
对于必需元素均有一个最佳摄入量的问题。例如碘以毫克·日-1计，人体的最小需要量为0.1，耐受量为1000，大于1000即为中毒量。
有20～30中普遍存在于各组织中的元素，它们的浓度是变化的，而它们的生物效应还没有被完全确定，它们也可能来自环境的沾污，因此称沾污元素。当觉察出有
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无机化学是化学、材料、医药、化工、检验等许多专业必修的一门重要基础课程，下面我给大家分享无机化学学术论文，大家快来跟我一起欣赏吧。
生物无机化学研究进展
摘 要：本文主要叙述了生物无机化学的研究进展。主要从对含有微量元素的蛋白的突变、结构及性质的研究;酶的模拟;无机药物化学;金属元素中毒的研究等四个方面来介绍现在生物无机化学的进展。
关键词：生物无机化学;蛋白质;螯合剂;酶;无机药物化学
中图分类号：O62 文献标识码：A
文章编号：1009-0118(2012)07-0207-02
生物无机化学是无机化学和生物化学交叉的领域。它的任务是研究金属与生物配体之间的相互作用，它有赖于无机化学和生物化学两门学科水平的发展。由于研究方法的进展，使得揭示生命过程中的生物无机化学成为可能。生物无机化学主要分为两部分：一是研究生物体本身微量元素的作用，二是研究外界微量元素对机体的影响。
一、研究生物体本身微量元素的作用
(一)含有微量元素的蛋白的研究
含有微量元素的蛋白是生物无机化学中偏向生物领域的研究对象，做此项研究主要依靠生物化学技术。含有微量元素的蛋白是微量元素与蛋白质形成的配合物，与酶的区别在于含有微量元素的蛋白并不表现催化活性，但却有其他的重要功能。现在的研究在于发现新的蛋白，确定其结构、性质。
现在热门的蛋白有硒蛋白，因为硒蛋白是硒在体内存在和发挥生物功能的主要形式。硒的作用，主要在癌症、神经退行性疾病和病毒等方面，但结论不统一。现在主要在探索新的硒蛋白作为预防药物开发、癌症治疗和药物筛选靶标。如杜明等通过硫酸铵沉淀等方法,从富硒灵芝中获得了一种新的含硒蛋白,并研究了它的抗氧化活性与其硒含量间的关系。研究发现该蛋白的抗氧化活性与其硒含量具有相关性。
另外，也有对细胞色素进行研究。如官墨蓝等对细胞色素b5的突变体做了研究。为了深入了解细胞色素b5的64位氨基酸对血红素辅基微环境及蛋白性质的影响，对细胞色素b5第64位氨基酸残基进行保守性和非保守性突变。研究表明，细胞色素b5第64位氨基酸残基对稳定血红素辅基和维持蛋白的结构有重要的作用，在64位引入其他氨基酸残基使蛋白结构不太稳定。
(二)酶的模拟
酶的模拟就是从酶中挑选出起主导作用的因素来设计合成一些能表现生物功能的、比天然酶简单得多的非蛋白分子，通过研究它们来模拟酶的催化过程，找到控制生化过程的因素，从而得到更好的催化剂。
如硒酶的研究。通过对硒酶结构与功能的模拟,人们不仅可以了解硒酶结构与功能的关系,还可以进一步开发与硒酶相关的药物。对于硒酶的合成主要有三种方法，一是对硒酶进行化学模拟，二是对硒酶进行化学修饰，三是用基因工程方法生产含硒酶。对硒酶化学模拟主要集中在硒酶活性中心催化三联体Se-N的相互作用的模拟中。在这个方面主要有合成含有Se-N键的硒酶模拟物和在硒原子的附近引入氮原子，用分子内的螯合作用间接形成分子内螯合物，达到Se-N键的作用。对硒酶化学修饰主要方面有：1、将天然酶改造为含硒酶;2、设计含硒生物印迹酶;3、设计含硒抗体酶。硒蛋白模拟物在理解硒酶的生化作用中起着非常重要的作用。硒蛋白模拟物在抗氧化、抗癌及抗滤过性病原体等范围具有治疗潜能。
又如刘海洋等对核酸酶的化学模拟。核酸酶的化学模拟对于生物技术和分子生物学研究具有重要意义，Corrole是具有共轭电子结构的大环化合物，其结构上导致其配位化学行为易与金属形成配合物，其形成的配合物在许多反应中均有催化活性。该科研组研究了单羟基Corrole锰配合物对DNA的催化氧化断裂作用。结果表明,锰Corrole配合物可催化DNA的氧化断裂,而且断裂程度随着反应时间的增加而增加。宋玉民等研究了全反式维甲酸合钇配合物对DNA的切割和键合作用。实验表明，该配合物在生理条件下比配体和金属离子能更有效地切割质粒DNA。岳蕾等研究了铬配合物切割DNA的活性。研究表明，在H2O2存在条件下，Cr的配合物[Cr(bzimpy)2]+具有氧化切割DNA的活性，但被切割的DNA可被大肠杆菌修复。
对于固氮酶模拟的报道比较多。模拟固氮酶的目的主要是在温和的条件下将空气中的氮分子转化成有机化合物，从而加以利用。对固氮酶的活性中心模拟主要是钼铁硫原子簇，另外还有钼-硫醇等等的研究报道。
二、研究外界微量元素对机体的影响
(一)无机药物化学
无机药物的发展在生物无机领域中有很重要的地位。顺铂的抗肿瘤作用的发现开辟了无机药物化学的新领域。在抗癌药物应用中，顺铂药物目前仍在临床上使用，主要有四种铂配合物：顺铂、卡铂、顺糖氨铂、奥沙利铂。从1980年发现二烃基锡衍生物具有抗癌活性以来，人们先后合成了具有顺铂结构的二烃基二卤化锡配合物，与卡铂结构类似的有机锡化合物，以及有机锡羧酸衍生物等等。在锗化合物方面，从发现1971年合成的β-羧基乙基锗倍半氧化物具有抗癌活性以来，人们先后合成了许多有机的锗化合物。此外还有茂钛衍生物和稀土配合物。因为癌症是人类健康寿命最主要的杀手，所以在抗癌药物的研究开发方面将有很大的发展前景。除了合成新的药物外，在原有的药物基础上对原有的药物进行改良也是未来的科研方向，因为原有的药物具有较高的毒副作用，且抗癌范围较小。所以在无机抗癌药物这一方面，合成具有广谱高效抗癌活性且有较低的毒副作用和较长的持续时候的抗癌药物是主要发展方向;另外，对于无机金属药物的抗癌机理尚没有统一的理论，因此研究无机抗癌药物的作用机理也是主要研究方向。
无机药物在其他方面也有重要的应用。如金配合物在抗类风湿方面的应用，应用治疗类风湿关节炎有金Au的硫醇盐。在治疗胃病的过程中，铝盐也是主要依赖的药物，含铋的化合物是治疗胃溃疡的的主要药物。在无机药物的研究中，尚不清楚各种药物对机体疾病的治疗机理，所以研究无机药物的作用机理具有较大的前景。
放射照影药物的发展也是无机药物的发展方向。由于放射示踪、核磁共振在医学上的应用，使得各种造影剂的成为医生临床应用不可或缺的一个方面，如钡的造影剂。
(二)金属元素中毒的治疗
在外界的金属元素超过机体所需的浓度后，该元素就会对机体产生负面效应，引起疾病。元素的毒性主要因为它与机体基团的强配合性。对金属元素中毒的治疗主要是研究具有更强螯合能力的的螯合剂，使其跟有毒的金属离子结合形成更加稳定配合物，然后排出体外。理想的螯合剂须满足以下的条件：1、水溶性，且在生理的pH条件下有足够的螯合能力;2、分子大小和结构必须合适;3、必须专一迅速结合金属元素;4、很容易从体内排出;5、没有明显的毒性。如用EDTA来排出多余的离子，EDTA螯合性虽然很强，却选择性不强，在排出有害的金属离子的同时，同时也会损失一些有益的离子。如用去铁草胺B去除多余的铁，但是它不能去除血红素或运铁蛋白中的铁。现在的医用螯合物的研究方向主要是研究新的药剂，因为现在的螯合剂无论是在种类还是排出金属中毒的效率都不能满足医学的需要。
三、生物无机化学的发展趋势
生物无机化学以后的发展趋势是生命科学与技术进行有机紧密的融合。
对蛋白质分子进行研究，研究其具有生物功能的原理。人类的基因仅有几万个，而蛋白质却有十几万种，这说明生命的复杂性需要从蛋白质上去解释。而目前已知的蛋白和酶约有1/3需要金属离子作为辅助因子才能发挥作用，所以阐明这些生物大分子的结构和生物功能非常重要。对核酸的研究。研究金属元素对核酸的序列、构型、区域的选择性识别调控是生物无机化学的一个主要热点。如现在发现许多锌脂蛋白对DNA或RNA有调控作用。对这方面的研究将对以后的无机药物产生重要的影响。
既然21世纪生命科学会是研究热点之一，那么与生命科学紧密联系的生物无机化学也必将因此得到极大的发展，因此也将为人类作出更大的贡献。
参考文献：
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化工论文 范文 一：能源化学工程专业无机化学教学改革
能源化学工程专业[1]是利用化学、化工的理论与技术来解决能量的转换、储存及传输等问题，通过生产清洁、高效的新能源服务于人类生活的一门学科。无机化学是本专业所开设的第一门专业基础课，其教学质量直接影响到培养的应用创新型人才的质量。而目前无机化学的教学中面临着很多问题，如大一新生刚从高中迈入大学，面临如此信息量大的课程感到迷茫;教师面对课时量日趋减少的趋势，而传递的信息量大的困扰，不知如何把握日常教学;另外，加上教师科研压力等方面的因素，使得其未能全身心地投入教学中。因此，无机化学教学的改革与探讨在本专业教学过程、人才培养模式中的地位尤为重要。例如:
(1)武汉工程大学化工与制药学院从优化课程内容入手，对无机化学的 教学 方法 进行了改革[2];
(2)钦州学院化学化工学院从无机化学的重要地位出发，结合无机化学的教学目的，对无机化学多媒体课件进行了构建和探讨[3]。菏泽学院是一个应用型的地方性教学型本科院校，于2012年成功申请了与国家战略性新兴产业密切相关的能源化工专业。我系主要从教学目标、教学内容、现代化的教学手段等方面对无机化学的教学进行了改革与探索。
1明确合理的教学目标
根据能源化学工程专业的培养目标及培养模式，结合无机化学课程特点，菏泽学院化学化工系于2012年制定了能源化工无机化学教学目标。通过该课程的理论基础及实验实践的学习，能够使学生掌握无机化学基本知识和技能，为培养成高素质劳动者和化工专业技能人才做好准备;同时，也为今后学习专业知识和职业技能打下坚实的基础。此目标主要分为以下几个方面的目标。
1.1知识目标
主要分为了解、理解、掌握三个层次方面目标。通过该课程的教学，应使学生了解:气体的扩散定律，气体分子的速率分布和能量分布;反应速率的概念及反应速率理论;强电解质解离、离子氛、活度系数的概念;微观粒子运动的特殊性;路易斯结构式，等电子体原理，分子轨道理论;化学电源与电解;卤素单质的物理性质，金属卤化物、拟卤素和拟卤化物、互卤化物和多卤化物;硫和硫化物、单质硫、硫化氢和氢硫酸的物理性质;硅的单质、硅烷、硅的卤化物、硅的含氧化合物。通过该课程的教学，应使学生理解和掌握:气体的状态方程及混合气体的分压定律;热力学第一定律，化学反应的热效应、热化学方程式、盖斯定律、生成热的概念及应用，化学反应进行方向的判断方法;浓度对反应速率的影响;缓冲溶液的原理及应用;沉淀溶解平衡及移动;核外电子运动的描述，核外电子排布和元素周期律及基本性质的周期性;价键理论，价层电子互斥理论及杂化轨道理论;基本概念:原电池、电极电势和电动势及能斯特方程;卤素单质的化学性质，卤化氢和氢卤酸的化学性质;氧、氧化物、臭氧、过氧化氢的物理化学性质，硫的含氧化合物的化学性质。掌握氮的氢化物、氮的含氧化合物的化学性质。
1.2专业能力与素质目标
能力目标方面主要是培养学生谦虚的品格、勤奋好学的习惯以及知识迁移的能力;培养学生勤于动手创作、做事严谨的良好作风;培养学生学会运用唯物主义辨证的思维分析问题及解决问题的能力;培养学生工程质量意识和规范意识以及严谨、认真的工作态度。专业能力目标方面使学生能够掌握重要元素及其化合物的主要性质、结构、存在、制法、用途等基本知识;培养学生独立进行化学计算和利用参考资料等方面的能力;具有通过对实验数据的分析，绘制出特性曲线，能够写出规范实验 报告 并加以 总结 概括的能力。素质目标方面主要是培养学生具备良好的职业道德;培养学生勤苦奋斗、勇于创新、敬业乐业的工作作风。
2丰富合理的教学内容
2.1科研成果与课堂教学相结合，保持教学内容的前沿性
科研成果与课堂教学相结合包含两部分内容:一是在教学过程，教师能将自己的科研成果带入教学内容之中。这就要求教师教学的同时展开科研，而科研课题也要紧紧围绕教学内容展开，这样会更能了解学科的前沿动态并能深入把握，有利于增强教学的深度、广度，有效地提高教学质量[4]。另外教师将科研成果带入课堂分析中，将科研成果与教学有机地结合起来，将最新知识与信息传递给学生，科研推动教学，教学促进科研。二是在教学过程中结合学科发展情况，充分利用别人的研究成果，及时补充教学内容，进行教材建设。另外，在教学实践中可采用“案例教学”，对具体科研案例进行讨论、分析，比较各种方案的优缺点及产生原因，选择合理方案。在项目设计过程中，通过教师的引导作用，学生可以自主查阅资料并开展项目的研究性学习。
2.2建设开放的无机化学实验教学环境，理论与实验相结合
充分利用我系基础实验室和化学工程实验中心的仪器设备和师资力量，结合我系化学能源工程专业及无机化学教学内容的特点，试图探索出一套完善的开放式无机化学实验教学模式，注重实验与课堂教学相结合、开展系内实验技能竞赛及无机化学创新实验设计竞赛等项目，激励学生的学习积极性及培养今后创新实践的能力。开展大学生创新研究计划，引导学生在大三下学期进入教师的科研室进行锻炼，参与课题的研究，培养学生的创新意识和实践能力;鼓励大二学生参加无机化学实验技能竞赛，鼓励学生进行科技创新;另外聘请国内外无机化学研究领域的专家学者来我系作学术报告，增加学生的科研兴趣及全面了解无机化学的前沿动态，为今后的科研之路做好准备。
3多媒体与板书相结合的现代化教学手段
针对目前无机化学课时缩减而传递信息量大的情况，传统的板书教学手段已不能满足时代的需要，因此多媒体技术已广泛使用在课堂教学中。这样一方面将节省下的板书的时间能够用于重点难点的讲解，另一方面多媒体中引入一些无机化学演示实验、实物图像，将枯燥的理论教学表现的更加生动直观，提高了学生的学习积极性。然而仅利用多媒体也有一定的缺陷，如对一些公式的推导，仅利用多媒体会受到一定的限制，因此多媒体跟板书结合会更加有利于公式的推导。另外，还会避免仅利用多媒体的教学进度过快，学生不能融会贯通的缺点。总之，鼓励学生 课前预习 ，采用板书与多媒体技术相结合既能考虑教师的教学进度与学生的掌握程度，又能兼顾教学的广度与深度的问题，取得了较好的教学效果。
4结束语
无机化学是能源化学工程专业学生迈入大学的第一门专业基础课，其教学效果直接影响着学生学习本专业的积极性及掌握本专业基础知识的扎实程度。本系以上结合能源化学工程专业特点对无机化学的教学目标、教学内容及教学手段的初探具有一定的意义。今后会继续探索无机化学其他方面的改革。
化工论文范文二：油藏化学工程研究发展趋势
推动我国油藏化学工程研究与我国社会进步有着密不可分的联系。为了赶上发达国家对油藏化学工程研究的脚步，我国必须大幅度提升在这一方面的开发技术，更好地促进化学工程研究大步向前发展。
1油藏化学工程研究的发展背景
人类面临的最大危机之一就是能源问题，世界各国都在担忧石油问题。迄今为止，人类只开采了大约总储藏量1/3的原油，因此，油藏开发及提高效率是每一个科技工作人员的头等任务。半世纪以前，世界对石油的总需求量日益增长，工人们利用油藏工程的原理提高采收率来满足市场需求，同时也促进了油藏工程原理的发展。作为石油工程的重要组成部分，油藏工程主要负责各类研究，在掌握动态规律与原理的同时，也辅助了钻井与采油工程的开展。
2三次采油技术
自改革开放以来，世界各国石油界的精英们一直努力提高石油的采收率。一次和二次采油主要是靠自身压力和注气注水等方法，三次采油是采用之前的任何工业技术[2]。因而提高油藏采收率并没有局限在某一阶段或手段，它主要是靠原来油藏中没有的物料开采。它的定义与分类是不矛盾的。油藏化学工程是在三次采油的背景下发展起来的，它和化学工程学科共同发展。随着现代科技的迅猛发展，人们不断引进新技术，取得新成就。这一阶段也让人们认识到发展的多样性，开始探究多方面技术，涉及各种学科，主要有胶体与界面科学、化学工程学、化学反应动力学、渗流力学、热力学、计算数学等多种高等学科。
3化学复合驱技术
我国油田多数是陆相沉积，分布相当不均匀，原油中的蜡含量和芳烃含量比例较大，且黏度大，导致水驱采收率只在33%左右。三次采油的研究技术表明，化学复合驱能够有效提高采收率，它是在单一化学剂驱的基础上组合两种不同的化学剂，形成多种复合体系。通过实验证明，复合驱的相互作用比单一化学驱剂效果显著的多。随着各方面技术的发展和完善，复合驱逐渐成为我国提高原油采收率的主导技术。复合驱配方体系主要是由高浓度小段塞和低浓度大段塞2种体系组成。高浓度小段塞是利用表面活性剂和助剂，使油水形成中相微乳液体系，增强原油的乳化。典型的代表有胶束.聚合物驱体系，它的表面活性剂浓度在2.5%～5.0%，段塞小于0.4pv，若形成微乳液，效率更大，能达到80%以上。低浓度大段塞是后期才引进的策略，它的驱油原理主要是毛管准数理论，利用碱和表面活性剂降低油水界面张力。这种体系应用相对广泛，高酸值和低酸值都适用。近年来，随着研究力度加强，新型产品不断出现，如梳形聚合物KYPAM，星形聚合物STARPAM，疏水缔合聚合物A.DH。这些新型耐温抗盐聚合物，有利于节约淡水资源，保护环境。也扩展了油藏水的矿化度和文档范围。
4油田堵水调剖技术
开发油田主要采用水驱开发在在这一过程中，因储存分布不均，导致注水过程中出现沿高渗透带窜流，水波效果差，油井含水快速上升，尤其当进入高含水阶段，会出现水短路的现象，加深开采工作难度。为改变这一现状，专家们提出采用“堵水调剖”这一方法。堵水调剖具有颇多优势，操作简洁、规模较小、周期短、效果显著，能有效提高注水开发效果。油田堵水调剖技术历经磨难，从单井油井堵水油井堵水到单井水井调剖，目前主要发展到调整深部调驱。直到2006年底，才开始着手整体堵水调剖示范工程，在采油研究院的带领下，全面开展现工作，有条理的分析堵水调剖工艺技术，给予独特的评价以及实地示范。为改善注水开发的现状，应做如下调整目标：将单井措施向区块整体转变;将近井剖面转向深部液流;阶段上实施一体化转变;评价上从单井向整体转变;应用上改用多种复杂油藏，不再局限在常规水驱油藏据调查，仍有多个区块可以进行整体调堵，由此看来，堵水调剖技术发展趋势将奋力往前。
5评价与改进
综上所述，虽然油藏采收率明显提高，技术也不断突破，但仍然要看清形势。在取得成果的同时，也要擅于总结 经验 ，找出不足，精心解析。例如耐温抗盐聚合物产品的溶解性和长期热稳定性都还不是很乐观，在现场实施过程中，不能有效地达到施工要求，高效率的完成任务。同样地，化学驱技术需要改进解决的问题也是各方面的，需要研究者在过程中分层次去进行。只有抱着永不止步的态度去钻研，去创新，去探索，才能攻克这些技术上遇到的“疑难杂症”，才能进一步将化学驱油技术往特色道路上发展，不断为油藏化学工程研究的发展做贡献。
6结束语
为推动我国油藏化学工程持续发展，还需加强工作。不停探索实验技术，顺应环境变化。掌握化学驱技术，在实际工作中解决问题。还要继续研究物理化学模型，对敏感参数进行验证。油藏化学工程研究的全方位发展，有利于解决能源紧缺问题，有利于稳定我国石油市场，有利于世界和平。
