化学论文范文
时间：2023-03-03 09:45:32
化学论文范文第1篇
教学研究以提高教学效果和人才培养质量、实现人才培养目标为根本目的，其研究内容涉及教学的各个方面和各个环节(参见表1)。教学研究既然是“研究”，必然带有研究的属性，且在研究方法上与科学研究并无二致:都需要以问题为导向、以目标为导向，并注重先进性、创新性、实证性、示范性和发展性;当然目的性和系统性也是高水平研究的必然要求。进行科学研究，我们必须首先通过观察自然和社会、文献调研、实验研究等发现问题，继而提出解决问题的思路和方法，再进行实验研究或者验证，通过分析实验事实和数据，归纳、推理、提升以得出规律，再用规律进行预测，不断修正和发展规律使之成为理论和成型的方法。教学研究也严格遵循这个程序。研究者首先应当了解和分析世界、我国、地方、高校、课程直至某个内容在教学方面还存在哪些需要解决的问题(问题导向和目的性)，通过文献调研了解国内外对该问题开展研究的最新进展，确定哪些作法和结果可资借鉴，哪些还需进一步改进(先进性)，进而提出解决这些问题的新见解和新方法(创新性)，而后设计系统(系统性)、具体的措施，通过对照实验、平行实验、案例分析等方法得出有意义且可靠的数据(实证性)，而后对结果进行统计、分析、归纳，得出结论，形成可资他人借鉴的一般规律(示范性)，而后对结果进行评价和反思并指出未来持续改进的方向(发展性)。找不出问题，抓不住关键，泛泛而谈，难以深入，写成流水账式的工作总结，是很多教学研究论文的通病，是对教学研究的研究属性认识不足导致的。或者只满足于自己一点粗浅和零星的探索和经验，不了解、不关心国内外进展，不进行深入的思考和系统的设计，论文自然先进性不强，并容易失之肤浅。同样，片面强调独特性而不考虑一般性，就会缺乏示范和推广价值，这无疑会使研究的意义大打折扣。
2当前教学研究的重点
当前，我国的高等化学教育正在进入一个转型升级的关键期，这为我国大学化学教学研究提供了难得的历史机遇。可以预见，未来的5～10年是我国高等化学教学改革不断深入、成果大量涌现的黄金时期。现将当前教学研究比较关注的领域及其对应的《大学化学》栏目归纳于表1中，并列举部分优秀论文作为示例。表1所列研究内容既有宏观、战略性层面的，也有微观、具体的，相关研究只是问题面向不同，并无高低之分，无论哪个领域都可以产生高水平的研究成果。但由于实证性和示范性等的限制，在指明研究者之外的人员虽然可以开展相关研究，但其研究的权威性、指导性往往不足。从1999年以来的大规模扩招及与之相伴的高校合并、校区扩建、专科升本科、单科变综合等大规模调整和高速发展，导致我国高等教育定位困难，人才培养定位和目标不明确，人才培养与社会需求不相适应，毕业生素质能力和就业面向趋同，人才培养出现结构性问题，加剧了毕业生的就业问题。2012年之后，我国的高等教育开始进入控制规模、内涵发展、质量发展、特色发展的新阶段。如何明确学校和专业的办学定位，坚持分类发展、特色发展，明确培养国际竞争人才、基础研究人才、应用研究人才、应用人才甚至技能人才的培养目标，实现培养规格的具体化、特色化，突出学科特色、地域特色、行业特色［3］，建立与培养目标相适应的培养模式，将具体明确的毕业要求落实到培养方案的整体设计、每一门课程和每一堂课的每个环节，并建立相应的质量标准和质量监控保障机制，切实保障人才培养目标的落实，造就适应国家、地区、行业、学科发展需要的多样化人才，是今后教学改革必须优先解决的关键性、根本性问题，值得所有高校认真思考和探索，形成各具特色的做法和经验［5-9］。新办专业评估为合格评估，主要着眼于基本办学条件和办学投入是否符合人才培养的最低需要。合格专业的评估则为审核评估，主要致力于建设自我质量监督保障机制和持续改进机制，以确保培养目标的实现。在明确人才培养目标、培养规格和培养模式的前提下，如何通过培养方案、课程体系、教学内容和教学方法的设计来实现人才培养目标，需要制订各个环节的质量标准并建立有效的监督、反馈和改进机制。这种理念和做法在我国高校化学类专业教学中尚未得到具体落实，是学校和院系今后必须着力解决的重大问题。教师是教学内容、教学方法、教学效果评价等研究的主体。就当前而言，改变教学理念，将教学从“以教师为中心”(teacher-centeredteaching)转向“以学生为中心”(student-centeredteaching)，将教学评价从“基于投入”(input-basedevaluation)转向“基于产出”(OBE)，积极探索和采用新理念、新方法、新技术开展高效教学，是我国化学教学改革的重点也是难点。从教学方法看，除了老师熟知、在目前的教学研究论文中涉及较多的基于问题的教学(problem-basedlearning，PBL)、案例教学(case-basedteach-ing)、探究式教学(inquiryteaching)之外，新的高效教学方法还包括团队学习(team-basedlearning)、混合式学习(blendedlearning)、翻转课堂(flippedclass)、基于课堂互动系统的教学［12，15］、真实环境教学(realworldlearning)［13］、基于游戏的教学［27］等。另外，应该积极开展课堂教学目标和教学过程设计和考核，例如采用BOPPPS课堂设计模式，采用三明治教学法［28］等。采用这些方法并结合OBE理念的指导，选择多个产出指标进行效益评价，就容易形成高水平的研究成果，并指导我们的教学向更高水平、更高效益转变。
3《大学化学》论文撰写及投稿注意事项
3．1《大学化学》栏目介绍《大学化学》刊载的研究内容大致分为4类［29］:(1)当前化学及相关学科前沿领域的国内外研究现状、最新进展以及发展趋势，主要发表在“今日化学”、“知识介绍”栏目。要求内容新颖、深入浅出、可读性强，既可用来丰富课堂教学内容，又便于学生及时了解当今化学科学发展的情况，激发学生学习化学的兴趣。编辑部每隔一段时间会将优秀论文结集，由北京大学出版社和高等教育出版社出版，供教师和学生作为教学和学习的参考。迄今已于1996年、2001年、2006年和2012年先后出版4集。(2)教育教学改革的方针政策、指导思想、培养目标、培养模式、课程设置、教学方案等，主要发表在“教学研究与改革”栏目。内容既包括改革思考与宏观设计，也包括具体做法和成功经验，具有重要的指导和借鉴意义，是各院(系)基层领导最关心的栏目之一。(3)有关教学内容、教学方法、学习方法、效果评价等改革的研究心得、教学和学习体会、问题讨论等，主要发表在“师生笔谈”、“自学之友”等栏目。(4)对现有实验内容的改进、新实验的设计、实验室管理的新做法、新经验等，主要发表在“化学实验”栏目。随着化学教育教学改革的深入发展，《大学化学》也会与时俱进，灵活调整栏目设置，及时刊登具有重要导向性和借鉴意义的其他成果，以满足广大教师交流和学习的需要。
3．2《大学化学》论文撰写注意事项在撰写教学研究论文时，应首先明确所要解决的问题，通过引用重要文献介绍国内外相关研究的进展及其不足(应特别关注《大学化学》之前发表的相关研究)，阐明相关研究的目的和意义。论证过程中一定要突出问题、把握关键，避免面面俱到、内容空泛，切忌写成流水账式的工作总结。在撰写“化学实验”栏目稿件时，需要注意两点:如果是对经典实验的改进，要首先明确改进后是否更加有利于对学生的培养，而不仅仅追求操作更方便，实验步骤更简单等;如果是推荐新教学实验，则必须经过2个学期以上学生实际操作的验证，保证实验方案的可靠性和可行性，并详细说明实验目的、实验原理、实验仪器及药品、实验步骤、结果与讨论、实验效果等。此外，还应特别关注实际操作中的安全性问题。此外，还要注意以下几点:(1)重视文献引用。按要求注明出处，尊重他人知识产权。在评述前人工作时应全面、客观、公正，不应贬低或者全面否定前人的做法。(2)以严谨认真的态度撰写论文。应熟读《大学化学》来稿须知。注意做到条理清晰、语言凝练、数据准确、图表规范;正确使用量和单位的标准化形式;参考文献的著录应格式统一并符合期刊要求。(3)英文题目及摘要的撰写要规范。要做到用词准确，避免语法错误。可请教英文水平高的同事帮助。
3．3投稿注意事项论文完成后，可登录《大学化学》网站，点击“在线投稿”，完成“作者注册”后即可进入作者工作界面，选择“向导式投稿”模式，认真阅读注意事项后按照提示即可完成投稿。
4小结
重视教学研究是论文撰写高水平教学研究论文的前提和基础。在充分理解开展高等化学教学研究的重要意义，明确研究领域，了解研究方法和研究工作的要求之后，我们应以研究的态度和方法来开展教学:不断了解国内外教学改革的最新进展，不断发现问题、提出解决之道并认真加以实施，在实施过程中注意收集相关数据资料，不断总结和完善，以期形成比较系统、效果明显的改革经验［30］。当然，开展研究式教学，加强师生互动，从学生的角度发现教学的难点和重点，指导学生提出新观点、新思考也是开展教学研究的有益途径。广大教师和教学管理工作者应充分利用好《大学化学》这块园地和平台，促进教学研究成果的交流与推广，使之发挥更大的影响力，使更多的师生受益。
化学论文范文第2篇
基于中国计量学院材料化学专业的教育实践，在分析目前及今后本专业的社会需求和用人单位对材料类专业学生素质、能力等人才规格要求的基础上，对照政府和社会加快教学改革、提高高等教育质量的迫切希望，我们充分认识到实践和创新是专业人才培养的核心，决定共同搭建分院专业培养学习能力的课程教学与培养实践能力的生产实验(校内综合性实验、自主创新型实验、模拟实验及校外实习等)两大平台，作为学生能力培养的有效载体。通过这两个平台的搭建，把材料专业学生培养为适应社会发展的应用型人才，提升学生的学习能力、适应能力、知识应用能力和专业发展能力。
2教学平台建设及管理体制
自主学习是新课程改革大力倡导的重要学习方式。学院以“厚基础、宽口径、重能力”的指导思想，遵循认知规律，遵照由提高动手能力到培养创新思维的宗旨，对原有教学课程体系进行了改革。除课堂正常教学外，搭建专业教学课程平台，实现教学课程资源网络化，促进学生独立自主学习习惯的养成和能力的提高。通过BB平台的课程建设，实现专业教学课程资源网络化。现在中国计量学院材料科学与工程学院推出了多门重点建设课程，例如《应用电化学》《材料表面处理》等，教师在充分掌握学生学习情况的基础上，针对大多数同学，课上按教学大纲讲授基本要求范围内的内容；对于能够进行更深度学习、对课程某方面需要进行知识面扩展的学生，在网络教学平台上呈现更多的学习资料、相关文献、实验视频、应用软件、学习网站等，方便他们自主学习、加深知识理解；最终针对学生个体差异，实现分层次教学，促进学生学习能力提高及知识的巩固。教学网络平台的所有课程，将对本专业所有学生公开，方便他们对教学资源的获取及问题反馈。
3实验平台建设及优化
大学本科教育中，实践科研反哺理论教学是重要研究课题之一。学生只有通过充分的实验及实践，才能更有效率地促进理论知识学习，提高教学改革效果。目前，主要在以下方面进行了实验平台的搭建及完善。
3.1实验内容的改革
首先，改变传统专业实验课程设置依附于理论课体系的横向模式，超越单门课程的范围，建立实验课程之间的系统联系，在原有实验课程的基础上设立相对独立的纵向联系的课程，形成纵横交叉的网状专业实验课课程体系，实现专业实验课程之间的纵向联系和贯通。其次，改变实验教学由单一课程和学生班级为单位的组织形式，形成交叉型的教学指导团队和兴趣型的学生学习团队。最后，根据实验教学内容，重新确定了基础实验、设计性实验、综合性实验、设计研究型实验4个层次结构。重点开发了几个培养学生综合设计能力和创新能力的实验，以及培养学生综合应用现论和方法的实验。在实验教学内容改革中，减少了验证性、分析性实验项目，增加了设计性、综合性、创新性实验项目。
3.2依据功能实验室条件，实现资源共享
高校科研平台往往拥有大量贵重实验设备，根据仪器属性，可巧妙设计实验教学内容，综合利用仪器，充分发挥仪器能效。部分科研设备课充当实验教学过程的资源。学生通过学会仪器操作，能掌握仪器基本原理和简单维护知识，进而提高学生动手能力，为以后从事相关专业工作打下坚实的基础。大部分从事教学科研的老师，课余时都有自己的研究课题。对于学生感兴趣的实验，学生可以积极参与教师的科研，甚至仪器设备熟练操作后，独立自主完成其中的一个实验环节，培养其科研的缜密思维及细致耐心、精确的实验操作能力等。目前，不少大三及大四的学生在指导教师的帮助下，承担了省级、校级、院级等科研项目，在综合利用实验室资源的条件下，获得了有效的实验成果，并在SCI收录的国际杂志及国内核心杂志发表数篇论文。
3.3实验管理网络实时化
实验管理过程中，可通过网络平台管理，实现学生与教师的实验前、后的部分互动。对于学生来说，可在网上自主选择时段并预约感兴趣的实验项目，通过实验网络平成预习、学习、复习、提问等各项学习任务；对于教师而言，可以对实验教学的全过程实时监控，实现诸如学生网上分组、网上考勤、数据整理及分析、网上答疑等功能，从而使学生实验在老师的指导下有效开展。
3.4建设产学研基地，促进学生社会实践综合能力培养
中国计量学院材料科学与工程学院材料化学专业，主要以高性能磁功能材料与器件、先进炭材料、材料表面处理技术、化学电源等为研究对象，解决企业技术难题及生产中存在的各种关键性难题，满足区域经济发展需求，达到科研为地方经济服务的目的。我院与企业共建校内产学研平台3个、校外产学研基地21个，建立了材料类基础实验教学、专业实验教学、工程技术实践教学以及课外创新实验教学等课外实践教学平台。近期我院又与绍兴康健精密不锈钢有限公司全面开展产学研合作，共建“中国计量学院——绍兴康健精密不锈钢有限公司磁性材料研发中心”，在技术攻关、产品研发、平台搭建、奖学金资助等全方位的合作，支持和激励大学生开展科学研究和创新实践。在生产科研基地，要加强专业实践环节的组织和团队指导，让学生参与到协作单位实际的工程项目中，在教师和工程技术人员的指导下承担实际工程项目的设计和管理，让学生接触技术的核心，使学生通过实战锻炼掌握工艺创新技能。
4结语
根据社会主义市场经济发展的要求，培养适应社会主义现代化建设需要的德、智、体全面发展，且具有扎实专业知识和实验技能的材料人才是推进材料领域发展的关键。通过认真研究国内外高校相关专业特点，探索并执行“两平台双能力”材料化学专业教学—实践体系的构建，制定并落实材料专业人才培养模式的具体实施方案，必定能够促使专业教学课程体系不断的完善，促进学生在实验实践创新平台培养的实践和创新能力不断提高。
化学论文范文第3篇
关键词:防砂技术;化学防砂;固砂剂;热采稠油井;技术发展;辽河锦州油田;综述
锦州油田现生产区块主要有锦45块、锦7块、欢17块、锦25块、锦16块等,在长期的开采过程中,油井出砂一直是制约油田正常生产的一个主要因素。据统计2000年出砂井数873口,2005年上升到1056口。论文这些区块呈现的特征是出砂的套变油井逐年增多,出砂粒径逐年变细,出砂量逐年增多。其中锦45块和锦7块由于成岩作用差,胶结疏松,油井出砂极为严重。机械防砂、压裂防砂、螺杆泵排砂等防排砂技术受井下工具的限制,均不适用于出细粉砂油井和套变油井防砂,而化学防砂具有其他防砂措施不可替代的优越性,具有固化强度高、有效期长、对地层伤害性小、施工简便的特点,所建立的人工井壁能有效地阻挡地层出砂,具有普遍性,能很好地解决各种油井防砂问题,是解决套变油井和出细粉砂油井防砂难题的有效方法。
1化学防砂技术的发展历程
锦州油田已开发15年,油井出砂一直是影响油田开发水平提高的主要因素之一,毕业论文化学防砂技术的应用和发展在油田开发中起了至关重要的作用。1992～2005年期间化学防砂技术的发展可分为四个阶段。
(1)1992～1995年,在稀油和稠油区块分别使用以长效黏土稳定剂为主的FSH2901稀油固砂剂和以无机物为主的BG-1高温固砂剂。
(2)1996～1997年,稠油井化学防砂技术有了新突破,先后开发并研制了含有有机成分的三氧固砂剂、高温泡沫树脂和改性呋喃树脂溶液防砂剂。
(3)1998～2002年,以具有溶解和溶合作用的氟硼酸综合防砂技术代替长效黏土稳定剂成为稀油井化学防砂技术的主流,以含有水泥添加剂的有机硅固砂剂代替了三氧固砂剂。
(4)2003～2005年,改性呋喃树脂防砂技术由于有效率较高和有效期较长,医学论文成为化学防砂技术的主流,其余早期的化学防砂技术不再使用,同时LH-1高强度固砂剂防砂技术通过了现场试验。
2化学防砂技术的应用效果
2.1FSH-901稀油井固砂剂防砂技术
(1)防砂机理FSH-901固砂剂主要成份为线性的高分子阳离子型聚合物N2胺甲基聚丙烯酰胺,这种聚合物中阳离子与黏土晶格中的阳离子发生交换作用,中和黏土表面的静电荷,消除黏土片层间的排斥力,使黏土呈吸缩状态,阻止黏土膨胀引起砂粒运移。由于与黏土发生交换的阳离子是连接成链状的,可在黏土颗粒表面形成强大的吸附膜,包裹黏土颗粒,使黏土颗粒与泥砂颗粒牢固地黏结在一起,又可防止其他阳离子的侵入和交换,达到固砂和防止油层出砂的目的。
(2)应用效果1992～1997年,使用FSH-901稀油井固砂剂总计施工136井次,有效107井次,有效率78.7%。
2.2BG-1高温固砂剂防砂技术
(1)防砂机理该高温固砂剂是以含钙的无机化合物为主体,加入有机硅化物及分散剂,经密闭表面喷涂工艺处理制得的白色粉末状固体颗粒。在快速搅拌下将该剂分散在水介质中,配制成微碱性的悬浮液,在注汽条件下挤入井内,其中的硅化物在井筒近井地带高温表面发生脱水反应,将地层砂牢固地结合在一起,从而达到固砂的目的。
(2)应用效果1992～1995年,使用BG-1高温固砂剂总计施工79井次,有效63井次,有效率79.7%。
2.3三氧固砂剂防砂技术
(1)防砂机理三氧固砂剂由粉状氢氧化钙、碳酸钙、甲基三乙氧基硅烷,二甲基二乙氧基硅烷、分散剂、助乳化剂及其他助剂组成。承载于氢氧化钙和碳酸钙上的乙氧基硅烷在高温条件下遇水分解,乙氧基变为硅醇基,硅醇基与砂粒表面的氢氧基(—OH)之间和硅醇基相互之间发生脱水缩合反应,硅醇基与钙化合物之间也会发生某些反应,其结果是砂粒和钙化合物颗粒之间形成网状结构的有机硅大分子,使松散的砂粒胶结在一起。
(2)应用效果1996～1997年,使用三氧固砂剂总计施工98井次,有效81井次,有效率82.7%。
2.4高温泡沫树脂防砂技术
(1)防砂机理当高温可发泡树脂液挤入地层后,一部分树脂液在砂粒之间吸附而形成胶结点,树脂固结后将地层砂固结;进入地层亏空处的另一部分树脂在发泡剂作用下发泡并形成固体泡沫挡砂层,起人工井壁的作用。这一技术是高温树脂固砂与固体泡沫人工井壁防砂的结合。
(2)应用效果1997年,使用高温泡沫树脂总计施工4井次,有效2井次,有效率50%。
.5改性呋喃树脂防砂技术
(1)防砂机理改性呋喃树脂防砂剂由改性呋喃树脂、固化剂、催化剂及抗高温老化剂、吸附剂及后处理剂组成,在紊流状态下易分散于水中,职称论文不结团、不沉降。防砂剂在清水或污水携带下进入油井目的层段,分散并吸附在砂粒表面,在地层条件下固化,在套管外地层中形成不熔化不溶解的阻砂井壁,水则作为增孔剂使其具有一定的渗透率[1]。这种防砂剂形成的人工井壁,抗压强度为5～15MPa,可阻挡粒径>0106mm的砂粒通过。
(2)应用效果1997～2005年,使用改性呋喃树脂防砂剂总计施工99井次,有效94井次,有效率94.9%。
2.6氟硼酸综合防砂技术
(1)防砂机理氟硼酸可水解产生HF[2],即BF4-+H2O=BF3OH-+HFBF3OH-阴离子可进一步依次水解成BF2(OH)2-、BF(OH)3-、H3BO3,同时产生HF。各级水解生成的HF与砂岩中的黏土和地层骨架矿物颗粒的反应为HF+Al2SiO16(OH)2H2SiF6+AlF3+H2O与此同时,羟基氟硼酸和硼酸亦与地层矿物颗粒如高岭石反应,生成硼硅酸盐和硼酸盐。硼硅酸盐可将小片黏土溶合在一起,阻止其分解和运移,使氢氟酸进一步与地层骨架矿物反应。在这些反应中,黏土中的铝生成取决于F-的某种氟铝酸盐络离子而溶解在溶液中。在矿物表面富集了硅和硼,在硅酸盐和硅细粒上则形成非晶质硅和硼硅玻璃的覆盖层,溶合成骨架,使颗粒运移受阻。
(2)应用效果1998～2002年,使用氟硼酸综合防砂技术总计施工130井次,有效106井次,有效率81.5%。
2.7YL971有机硅固砂剂防砂技术
(1)防砂机理该固砂剂能改变黏土表面的电荷性质,其中的主体成份聚合物还能与地层中的硅氧结构矿物(包括黏土中的硅氧结构矿物和砂砾中的SiO2)反应,形成牢固的化学键;同时在油层条件下固砂剂分子之间相互交联,形成牢固的网状结构,既稳定了胶结物,又固结了疏松砂粒。
(2)应用效果1998～2002年,使用YL971有机硅固砂剂总计施工89井次,有效76井次,有效率85.4%。
2.8LH-1高强度固砂剂防砂技术
(1)防砂机理在高温下该固砂剂中的有机硅化物经水解、表面脱水,以硅氧键与地层砂结合,并在各种添加剂的共同作用下将地层砂紧密连接在一起,留学生论文形成具有一定渗透率和高强度的立体蜂窝网状结构滤砂层,阻止地层砂流入井筒。
(2)应用效果2005年,使用LH21高强度固砂剂总计施工11井次,有效11井次,有效率100%。
3现场施工中出现的问题
以上各种化学防砂技术在锦州油田开发的不同时期发挥了极其重要的作用,有力地保障了油田生产的正常运行。随着各个区块开发力度的加大及上产措施的实施,化学防砂主要面临以下几种状况。
3.1出砂套变井逐年增加
据统计,随着锦州油田各采油区块递减幅度的加大,出砂油井数每年递增,2000年共有873口,2005年已增加到1056口。其中出砂的套变油井数也逐年上升,2000年为163口,2005年底已上升到316口。出砂的套变油井如不及时采取防砂措施,套管变形将更加严重,甚至发生套管损坏、油井报废。虽然套管严重损坏的油井可以采取注灰、补层、侧钻等补救措施,但会大大增加采油成本。对于套变油井,最好在出砂初期便采用化学防砂法防治出砂。
3.2长井段油井化学防砂的难度加大
进入油田开发中后期,锦州油田在布井上采取了井网加密策略,在油层开发上采取了几套层系合采措施,油井开发层系增多,油层厚度加大,井段加长,也加大了化学防砂的难度。有些油井由于井段长,层间差别大,笼统的化学防砂方式已不再适用,只能根据不同油层的地质状况、出砂量及出砂粒径,设计不同浓度、不同组成、不同药剂用量的合理的分层防砂方案,并利用井下工具来完成分层化学防砂措施。该技术正在逐步完善之中。
3.3油井出砂粒径逐年变细
以锦45块为例,根据463个采集砂样的筛选分析结果,2000年砂样平均粒度中值为01243mm,2005年为01156mm,呈现逐年变细的趋势,出细粉砂油井逐渐增多。另外,在少数油井采集的砂样中,有大粒砂和近似泥浆的细粉砂,说明油层骨架已遭到破坏,如不及时采取防砂措施,将发生地层亏空严重、套管变形、破裂损坏的危险现象。
4开发中后期化学防砂技术发展方向
4.1开发新型常温固化、耐高温的化学防砂技术有一些出砂比较严重的套变的检泵油井,由于油层温度低,不能采用现有的化学防砂技术防砂。曾尝试使用常温环氧树脂防砂技术,由于固化强度低而被淘汰。目前锦州油田使用的改性呋喃树脂防砂技术和LH21高强度固砂剂防砂技术,所用药剂都是高温固化类型的,不适用于常温检泵油井,有待开发常温固化、耐高温的化学防砂技术。
4.2逐步完善配套分层防砂工艺
针对多层合采,井段加长的出砂油井,笼统防砂方法已不再适用,分层防砂是有效措施之一。目前的分层防砂技术应逐步完善各层系的设计方案、药剂的选用和施工方式方法,以适应这类油井防砂的需要。
参考文献:
[1]兰艾芳,赵海龙,傅奎仕,等.改性呋喃树脂固砂剂用于热采稠油井防砂[J].油田化学,1998:15(3):228—232.
化学论文范文第4篇
关键词:锆石;年代学;地球化学特征;地质应用
随着能够显示矿物内部复杂化学分区的成像技术和高分辨率的微区原位测试技术的发展和广泛应用,研究颗粒锆石等副矿物微区的化学成分、年龄、同位素组成及其地质应用等已成为国际地质学界研究的热点[1]。锆石U2Pb法是目前应用最广泛的同位素地质年代学方法,锆石的化学成分、Hf和O同位素组成广泛应用于岩石成因、壳幔相互作用、区域地壳演化的研究等,对地球上古老锆石的化学成分和同位素的研究是追朔地球早期历史的有效工具。笔者着重综述锆石的化学成分、同位素组成特征及其在地质学中的应用。
1微区原位测试技术
锆石等副矿物在地质学中的广泛应用与近年来原位分析测试技术的快速发展密不可分。论文目前已广泛应用的微区原位测试技术主要有离子探针、激光探针和电子探针等。
1.1离子探针
离子探针(sensitivehighresolutionionmicro-probe,简称SHRIMP)可用于矿物稀土元素、同位素的微区原位测试。在目前所有的微区原位测试技术中,SHRIMP的灵敏度、空间分辨率最高(对U、Th含量较高的锆石测年,束斑直径可达到8μm),且对样品破坏小(束斑直径10～50μm,剥蚀深度<5μm)[2-3],是最先进、精确度最高的微区原位测年方法。其不足之处是仪器成本高,测试费用昂贵,测试时间较长(每测点约需20min)。
2000年,CamecaNanoSIMS50二次离子质谱开始用于对颗粒大小为1～2μm的副矿物进行U-Th-Pb年代学研究。毕业论文NanoSIMS对粒度极细小的副矿物进行定年要以降低精度为代价,且用于U-Th-Pb定年还没有进行试验,还未完全估算出其准确度和分析精度,有可能在西澳大利亚大学获得初步的成功[2,4]。
1.2激光探针
激光剥蚀微探针2感应耦合等离子体质谱仪(la-serablationmicro2probe2inductivelycoupledplas-mamassspectrometry,简称LAM2ICPMS),即激光探针技术可实现对固体样品微区点常量元素、微量元素和同位素成分的原位测定[5]。近年研制成功的多接收等离子质谱(MC-ICPMS)可同时测定同位素比值,该仪器现今已经成为Hf同位素测定的常规仪器[6]。近年来激光探针技术在原位测定含U和含Th副矿物的U-Pb、Pb-Pb年龄或Th-Pb年龄方面进展极快,在一定的条件下可获得与SHRIMP技术相媲美的准确度和精确度,且经济、快速(每个测点费时<4min,可以直接在电子探针片内进行分析[5,7-8]);但与SHRIMP相比,激光探针要求样品数量较大,对样品破坏大(分析束斑大小一般为30～60μm,剥蚀深度为10～20μm),其空间分辨率和分析精度一般低于SIMS、SHRIMP[1,9210]。
1.3电子探针、质子探针、X射线荧光探针
电子探针(electronprobeX-raymicroanalysis,简称EPMA)、质子探针(protoninducedX-rayemissionmicro-probe,简称PIXE)和X射线荧光探针(X-rayfluorescenceprobe,简称XRF)均属微区化学测年技术。其优点是可以直接在岩石探针片上进行测定,不破坏样品,保留了岩石的原始结构,样品制备方便,便于实现原地原位分析,与同位素定年相比,价格低廉,分析快速;其缺点是不能估计平行的U-Pb衰变体系的谐和性[1,11],且由于化学定年不需进行普通铅的校正,容易导致过高估计年轻独居石、锆石等矿物的年龄[12]。
电子探针测定锆石的Th-U-全Pb化学等时线年龄方法(chemicalTh2U2totalPbisochronmeth-od,简称CHIME)的优点是空间分辨率高达1～5μm,可进行年龄填图[5,8],可进行锆石和独居石、磷钇矿、斜锆石等富U或富Th副矿物年龄的测定[11,13215];缺点是因对Pb的检出限较低而导致测年精度偏低,不能用于年龄小于100Ma的独居石等矿物的定年。
质子探针是继电子探针之后发展起来的、一种新的微束分析技术,能有效地进行微区微量元素、痕量元素的分析,近年来用于测定独居石的U-Th-Pb年龄,其分析原理与电子探针相似。对EPMA无能为力的、小于100Ma的独居石年龄的测定,PIXE具有明显的优势[5,8]。
此外,近年逐步改进的X射线荧光探针在测定年轻独居石年龄方面具有较大的优势。在分析束斑为40～60μm、使用单频X射线的条件下,Pb的检出限可达10×10-6,对于年龄为数十百万年甚至是15Ma的年轻独居石,可获得与ICP-MS同位素定年相近的结果,XRF化学定年的精度和分辨率大大高于EMPA,但在相同空间分辨率的情况下,XRF化学年龄与同位素年龄测定的比较有待进一步研究。其另一优势是仪器成本较低,装置简单,易于组建和操作。但由于XRF的空间分辨率较低,因此不适于分析内部具有不均一年龄分区的、粒度小的独居石[12,16]。
尽管微区原位测试技术给出了重要的、空间上可分辨的年龄信息,但在精确度、准确度方面仍无法与传统的同位素稀释热电质谱技术(ID-TIMS)相比。硕士论文在副矿物不存在继承性(如对幔源岩石、陨石等中的锆石进行定年)的情况下,ID-TIMS仍得到广泛使用。
2锆石U-Th-Pb同位素年代学
2.1锆石U-Th-Pb同位素体系特征及定年进展
由于锆石具有物理、化学性质稳定,普通铅含量低,富含U、Th[w(U)、w(Th)可高达1%以上],离子扩散速率很低[17],封闭温度高等特点,因此锆石已成为U-Pb法定年的最理想对象[1]。
虽然锆石通常能较好地保持同位素体系的封闭,但在某些变质作用或无明显地质作用过程中亦可能丢失放射性成因铅,使得其t(206Pb/238U)和t(207Pb/235U)两组年龄不一致。造成锆石中铅丢失的一个最主要原因是锆石的蜕晶化作用;此外,部分重结晶作用也是导致锆石年龄不一致的又一原因[18-19]。
锆石内部经常出现复杂的分区,每一区域可能都记录了锆石所经历的结晶、变质、热液蚀变等复杂的历史过程[20-21]。因此,在微区分析前,详细研究锆石的形貌和内部结构对解释锆石的U2Pb年龄、微区化学成分和同位素组成的成因至关重要。只有对同一样品直接进行结构和年龄的同步研究,才能得到有地质意义的年龄。利用HF酸蚀刻图像、阴极发光图像(cathodoluminescence,简称CL)和背散射电子图像(back2scatteredelectronimage,简称BSE)技术可观察锆石内部复杂的结构[20]。
近年来,锆石年代学研究实现了对同一锆石颗粒内部不同成因的锆石域进行微区原位年龄分析,提供了矿物内部不同区域的形成时间,使人们能够获得一致的、清楚的、容易解释的地质年龄,目前已经能够对那些记录在锆石内部的岩浆结晶作用、变质作用、热液交代和退变质作用等多期地质事件进行年龄测定,从而建立起地质过程的精细年龄框架。
例如,变质岩中锆石的结构通常非常复杂,对具有复杂结构锆石的定年可以得到锆石不同结构区域的多组年龄,这些年龄可能分别对应于锆石寄主岩石的原岩时代、变质事件时间(一期或多期)及源区残留锆石的年龄等。对这些样品中锆石的多组年龄如何进行合理的地质解释,是目前锆石U-Pb年代学研究的重点和难点[21],而明确不同成因域的锆石与特定p-T条件下生长的、不同世代矿物组合的产状关系是合理解释的关键。吴元保等[21]的研究表明,锆石的显微结构、微量元素特征和矿物包裹体成分等可以对锆石的形成环境进行限定,从而为锆石U-Pb年龄的合理解释提供有效的制约。目前对变质岩中锆石、独居石等矿物定年的主要方法是先从岩石中分选出测年用的单矿物,然后用环氧树脂固定并抛光制成靶,再进行微形貌观察和年龄的原位测定。但这样往往破坏了待测矿物与特定地质事件的原始结构关系。为此,陈能松等[8]提出了原地原位测年的工作思路,即利用各种微区原位测试技术直接测定岩石薄片中与特定温压条件下生长的不同世代矿物组合、产状关系明确的锆石和独居石等富U-Th-Pb的副矿物在不同成因域的年龄,从而将精确的年龄结果与特定的变质事件或变质反应联系起来。
2.2锆石微区定年的示踪作用
火成岩中耐熔的继承锆石可以保持U-Pb同位素体系和稀土元素(REE)的封闭,从而包含了关于深部地壳和花岗岩源区的重要信息[22-23],可用于花岗岩物源和基底组成的示踪。职称论文笔者在研究江西九岭花岗岩中的锆石时,发现部分锆石边部发育典型的岩浆成因的环带,其中心具有熔融残余核(图1)。SHRIMP分析表明,这2部分的年龄组成有明显的差别,环带部分的年龄约为830Ma,而核部的年龄集中在1400～1900Ma,核部年龄可能代表花岗岩源岩的锆石组成年龄。
deleRosa等[23]通过研究葡萄牙境内欧洲Variscan造山带缝合线两侧的花岗闪长岩、星云岩中继承锆石的稀土元素和U2Pb同位素特征,发现这2组锆石无论是在年龄谱上还是在REE组成上,均存在明显差异,说明它们来源不同,即这2个地区深部地壳的物质组成(基底)不同。
近年来,随着LA-ICP-MS技术的发展,沉积岩中碎屑锆石的年龄谱分析广泛应用于沉积岩源区物质成分组成和地壳演化的研究[24-27]。通过对比盆地沉积物中锆石的U-Pb年龄谱和盆地毗邻山脉出露岩体的年龄,可以了解某一沉积时期沉积物源区的多样性及盆地不同时期物源性质的变化特征。该方法同时还可估算地层的最大沉积年龄。3锆石化学成分特征及其在岩石成因中的应用
通常,在组成锆石的总氧化物中,w(ZrO2)占67.2%、w(SiO2)占32.8%,w(HfO2)占0.5%～2.0%,P、Th、U、Y、REE常以微量组分的形式出现。由于Y、Th、U、Nb、Ta等离子半径大、价态高,留学生论文使得它们不能包含在许多硅酸盐造岩矿物中,趋向于在残余熔体中富集,而锆石的晶体结构可广泛容纳不同比例的稀土元素,因此锆石成为岩石中U、Th、Hf、REE的主要寄主矿物[1,28231]。稀土元素和一些微量元素是限定源岩性质和形成过程最重要的指示剂之一,锆石中的离子扩散慢,因此锆石中的稀土元素分析结果可为它们的形成过程提供重要的地球化学信息。
3.1锆石中的w(Th)、w(U)及w(Th)/w(U)比值
大量的研究[21,28]表明,不同成因的锆石有不同的w(Th)、w(U)及w(Th)/w(U)比值:岩浆锆石的w(Th)、w(U)较高,w(Th)/w(U)比值较大(一般大于014);变质锆石的w(Th)、w(U)低,w(Th)/w(U)比值小(一般小于011)。但也有例外情况,有些岩浆锆石就具有较低的w(Th)/w(U)比值(可以小于0.1),部分碳酸岩样品中的岩浆锆石则具有异常高的w(Th)/w(U)比值(可以高达10000)[21,28],所以,仅凭锆石的w(Th)/w(U)比值有时并不能有效地鉴别岩浆锆石和变质锆石。
3.2锆石微量元素、稀土元素特征及其应用
锆石的稀土元素特征研究主要用于判断其寄主岩石的成因类型,但岩浆锆石的微量元素特征是否能判断寄主岩石的类型目前还存在较大的争议[21]。而一些变质岩(如麻粒岩)中的变质锆石可以具有较高的w(Th)/w(U)比值[21]。
Hoskin等[29-30]认为,虽然幔源岩石中的锆石与壳源岩石中的锆石在REE含量及稀土配分模式上具有明显差别,但并未发现不同成因的壳源岩石中锆石的REE特征存在系统差异,它们具有非常类似的REE含量和稀土配分模式,目前对壳源锆石REE组成如此相似的原因并不清楚。
Belousova等[28,31]的研究结果表明,锆石中的稀土元素丰度对源岩的类型和结晶条件很敏感。从超基性岩基性岩花岗岩,锆石中的稀土元素丰度总体升高。锆石的w(REE)在金伯利岩中一般低于50×10-6,在碳酸盐岩和煌斑岩中可达600×10-6～700×10-6,在基性岩中可达2000×10-6,英语论文而在花岗质岩石和伟晶岩中可高达百分之几。这种趋势反映了岩浆的分异程度。
正长岩中锆石具有正Ce异常、负Eu异常和中等富集重稀土元素(HREE);花岗质岩石中锆石明显负Eu异常、无Ce异常,无明显HREE富集;碳酸岩中锆石无明显的Ce、Eu异常,轻、重稀土元素分异程度变化较大;镁铁质火山岩中锆石的轻、重稀土元素分异明显;金伯利岩中锆石无明显的Eu、Ce异常,轻、重稀土元素分异程度不明显[28,31](图2)。大部分地球岩石中锆石的HREE比LREE相对富集,显示明显的正Ce异常、小的负Eu异常;而陨石、月岩等地外岩石中锆石则具强的Eu亏损、无Ce异常[28]。Belousova等[28]建立了通过锆石的微量元素对变化图解和微量元素的质量分数来判别不同类型的岩浆锆石的统计分析树形图解。
与岩浆锆石相比,变质锆石HREE的富集程度相对LREE的变化较大。岩浆锆石具有明显的负Eu异常,形成于有熔体出现的变质锆石具有与岩浆锆石类似的特征:富U、Y、Hf、P,REE配分模式陡,正Ce异常、负Eu异常。但变质锆石的w(Th)/w(U)比值低(<0.1),这是区别于岩浆锆石的惟一的化学特征。在变质过程中,锆石是否发生了重结晶以及结晶过程中是否有流体或熔体的参与,都会显著影响锆石稀土元素组分的变化[32]。
变质增生锆石的稀土元素特征除与各个稀土元素进入锆石晶格的能力大小有关外,还与锆石同时形成的矿物种类有关(如石榴石、长石、金红石等),这些矿物的存在与否对变质作用的条件(如榴辉岩相、麻粒岩相和角闪岩相等)有重要的指示意义,锆石的REE组成可反映锆石母岩的变化,至少在某些情况下反映了锆石与其他矿物如石榴石(稀土元素总量低、亏损HREE)[32-35]或长石(负Eu异常)[32,36-37]、金红石[34]的共生情况。
变质增生锆石的微量元素特征不仅受与锆石同时形成的矿物种类的影响,而且还与其形成时环境是否封闭有关。在“封闭”的榴辉岩相的体系中,REE的供应有限,由于石榴石是榴辉岩中富集HREE的矿物,固相线下石榴石的形成会使熔体亏损HREE;而在开放环境中,石榴石的形成并不能引起局部环境HREE质量分数的改变,这种条件下与石榴石共生的锆石就不会出现HREE的相对亏损。因此,HREE的相对亏损与否并不能直接用来判别变质锆石是否与富集HREE的石榴石同时形成[21]。
锆石微区的稀土元素分析与微区定年、锆石中的包裹体研究相结合能够较好地限定锆石的形成环境,可以将锆石的形成与变质条件联系起来,从而将变质过程中的p-T-t有效地联系在一起,在造山带研究中用于追溯超高压变质岩的形成过程[21,36-38]。4锆石同位素的地质应用
4.1锆石的Lu2Hf同位素
Lu与Hf均为难熔的中等2强不相容性亲石元素,这与Sm-Nd体系类似,因此Hf同位素示踪的基本原理与Nd同位素相同。
Hf与Zr呈类质同象存在于锆石的矿物晶格中,相对其他矿物,锆石中w(Hf)高[w(HfO2)≈1%],这为获取高精度的Hf同位素比值数据提供了保障;同时其w(Lu)/w(Hf)值极低[w(176Lu)/w(177Hf)n0.01][39-40],由176Lu衰变形成的176Hf比例非常低,对锆石形成后的Hf同位素组成的影响甚微,这样锆石的Hf同位素组成基本上代表了锆石结晶时的初始Hf同位素组成。加上锆石化学性质稳定,具有很高的Hf同位素封闭温度,即使经历了麻粒岩相等高级变质作用也能很好地保留初始Hf同位素组成,因此锆石中的Hf非常适合于岩石成因的Hf同位素研究[41-42]。Lu-Hf同位素体系本身所具有的高于Sm-Nd同位素体系的封闭温度及锆石特有的抗风化能力,使得锆石成为研究太古宙早期地壳的理想研究对象。
近年来,一些作者应用锆石的Hf同位素原位测试成功地解决了太古宙早期是否存在超亏损地幔的问题。在太古宙的Sm-Nd同位素研究中,部分太古宙早期岩石(年龄约为3.8Ga)具有较高的ε(Nd)值[ε(Nd)≈+4][43-44],似乎显示当时地球发生过极大规模的壳幔分异作用,并出现地幔的极度亏损。通过锆石Lu2Hf研究发现,高ε(Nd)t值的样品并未显示高的ε(Hf)t值,同一时期不同地质单元的太古宙岩石中的锆石具有十分相近的ε(Hf)t值,这表明由Nd同位素确定的极度亏损地幔,是由于Sm-Nd同位素体系开放造成的假象[45-48]。
沉积岩中碎屑锆石的REE特征及其原位的U-Pb年龄、Hf同位素组成测定已被作为研究沉积物母岩以及地壳演化的强有力工具[25,42,49]。
在岩石由多种组分构成、而其Nd同位素数据只有一个的情况下,可以通过多组锆石的Hf同位素来认识其演化过程。
锆石微区年龄、稀土元素的测定与Hf同位素研究相结合,是示踪壳幔相互作用、研究区域大陆地壳增长的有力工具[50-51]。如郑建平等[51]对玄武岩中麻粒岩捕虏体的锆石进行了年龄、REE、Hf同位素分析,探讨了早元古代华北克拉通的形成和壳幔相互作用。
由于性质不同的岩石的Hf同位素组成可能存在一定的差别,物理条件或结晶途径也可能改变矿物的化学成分,但不会影响Hf同位素组成。如果锆石在生长过程中不仅存在化学成分和晶体形貌上的变化,而且还伴随了Hf同位素组成的变化,则说明有来源明显不同的岩浆发生了化学混合。这为研究岩浆作用过程中不同组分的混入提供了重要途径。工作总结对于一个由多种组分构成的岩石样品,岩浆岩中形态不同的锆石晶体及同一锆石内部不同环带均记录了不同组分的岩浆相互作用的过程,因此通过多组锆石和同一锆石颗粒内不同环带的Hf同位素研究,可追踪岩体的结晶历史,获得岩浆演化的信息。
Griffin等[52]通过对华南平潭和桐庐I型花岗岩体中锆石的Hf同位素研究,发现不同生长阶段的锆石的Hf同位素组成不同,且它们的微量元素组成也存在差异[53],揭示这2个I型花岗岩体在形成过程中有多于2种不同来源的岩浆发生了混染。虽然化学混合(mixing)使岩体中不同类型的岩石具有类似的Sr、Nd同位素组成,但锆石却像“录音机”一样记录了不同岩浆产生和相互作用的细节。
汪相等[54]利用锆石中的Hf同位素探讨了幔源岩浆对过铝花岗岩成因的制约。华南过铝花岗岩在岩相学和岩石化学上充分显示了壳源的基本特征,且在这些花岗岩体中很少见到地幔岩浆侵入形成的淬冷包体或基性岩脉,故它们的成因无法与地幔活动联系起来。锆石颗粒内部的多阶段生长的环带,记录了岩浆形成和冷凝过程中的物理化学信息。因此对颗粒内部不同环带的同位素原位分析可以直接揭示中下地壳花岗质岩浆形成过程的复杂性和岩浆性质的演化,这些现象很难在野外观察到,通过全岩同位素分析也难以检测出来,而锆石中的Hf同位素特征却可以有效地揭示幔源岩浆对花岗岩形成的贡献。
由于锆石中的Hf很难与岩石外部的Hf发生交换,因此,除Hf同位素组成本身可以作为地球化学的示踪剂外,还可通过对锆石Hf同位素的研究来解译导致锆石U2Pb年龄不一致的原因。对于重结晶的锆石,如果体系在锆石结晶前后在成分上未发生明显变化,则其锆石的同位素组成符合单体系的线性演化规律;但如果有外来Hf的加入,则会形成年轻的、Hf同位素组成明显不同的增生锆石。基于同样的原因,锆石的Hf同位素组成能够指示锆石的U-Pb体系是否、何时发生了重置,因而在解释下地壳、地幔来源的高级变质岩的锆石年龄时帮助很大[55]。
4.2锆石的氧同位素
由于地壳物质与地幔物质的氧同位素组成存在差异,因此氧同位素可以很好地示踪壳幔的相互作用。此外,氧同位素是一种敏感的、示踪地壳中的流体和固体相互作用的、依赖于温度的示踪剂,岩浆岩的氧同位素比值对那些经历了低温水2岩反应的物质混染尤其敏感,这些物质可能曾经与大气水、沉积物及与那些曾经和大气水发生蚀变的岩石发生了相互作用,因此氧同位素是示踪岩浆来源的最有效的工具之一[56]。
高温下锆石和岩浆的同位素分馏很小,锆石的氧同位素组成基本上反映了锆石形成时岩浆的氧同位素特征[57]。研究表明锆石中的氧同位素扩散很慢,氧扩散的有效封闭温度≥700°C[58-59],其氧同位素组成不像其他矿物那样易受高温变质、热液蚀变的影响而发生变化[59-60],即使岩石经历了麻粒岩相的变质作用,岩浆锆石也能在干的岩石中保留岩浆氧同位素的初始比值[57]。
正常地幔的δ(18O)约为5‰,源于地幔的岩石表现出接近该值的、均一的氧同位素比值(该值被认为是正常地幔火成岩的比值)。在高温条件下锆石与正常地幔岩石达到平衡时的δ(18O)=5.3‰±0.3‰[61]。幔源岩浆分异出的火成岩结晶的锆石δ(18O)接近正常地幔的δ(18O)[61262]。研究表明,锆石的δ(18O)是岩浆物质来源的良好示踪剂。通过锆石氧同位素分析,可以判断结晶出锆石的岩浆是直接来自地幔还是来自经过地壳循环的物质[56,60-63]。
如果岩浆的氧同位素比值低于正常地幔值,通常认为岩浆的产生是与发生了热液蚀变的地壳岩石有关,这些岩石可能是洋壳岩石与高温海水或者陆壳岩石与大气降水发生了高温热液蚀变的结果[64-66]。但如果岩浆锆石的δ(18O)明显高于正常值,则说明岩浆来源于曾经历低温水2岩交换的岩石的部分熔融或岩浆在形成过程中有表壳物质的加入[56,67-68]。
锆石的氧同位素分析为研究花岗质岩石的成因和岩浆系统的演化提供了新的方法[60-61,69]。在岩浆演化过程中,如果体系是封闭的,且同位素分馏达到平衡(此假设在大多数情况下都成立),那么从基性-酸性的岩浆结晶的锆石的δ(18O)应该相同;但如果发生了同化混染,则锆石从内到外的生长区往往记录了岩浆成分的变化。分析各组锆石或同一锆石颗粒不同区域的氧同位素,可为岩浆的同化混染、不同来源的岩浆混合的定量化研究提供信息,也有助于深入认识岩浆的期次问题。
如能对锆石的U-Pb年龄和氧同位素组成以及REE进行同步测定,就有可能把氧同位素组成特征与某阶段年龄相联系,对具有复杂地质历史的岩石的成因环境进行限定。将锆石的氧同位素与U-Pb年龄(必要时进行REE分析)原位测定相结合是锆石的氧同位素研究的发展趋势。
近年来,一些学者对澳洲JackHills地区的古老碎屑锆石进行了微区离子探针U2Pb年龄和氧同位素组成的研究,获得了目前已知的最古老的锆石单颗粒年龄(4.4Ga),其δ(18O)为7.4‰～5.0‰,比地幔值高,暗示着岩浆混染和高δ(18O)物质的重熔,这些高δ(18O)的物质可能是沉积物或低温水2岩反应的热液蚀变岩石,表明有上地壳物质参与的岩浆过程最早可追溯到4.4Ga前。这些锆石的氧同位素组成表明,地球在4.4Ga前就可能存在水圈,地球的表面温度在地核和月球形成后不到100Ma的时间里就已冷却到允许液体水存在的温度[56,67,69]。
陈道公等[65]、郑永飞等[66]分别对大别2苏鲁超高压变质岩中的锆石进行了U-Pb和氧同位素微区原位分析,发现即使在榴辉岩相高级变质作用中,锆石仍基本保存了原岩中锆石的氧同位素特征,其中原岩年龄为0.7～0.8Ga的变质岩中锆石的δ(18O)明显低于地幔平均值,表明其形成时岩浆源区明显有大气降水的加入,这可能与新元古代华南Rodinia超大陆的裂解和全球的雪球事件有关。
5结语
锆石的结构和成分记录了岩石所经历的复杂地质过程。对内部结构复杂的锆石进行同位素和化学成分的微区原位分析,必须在对其内部结构进行详细研究的基础上进行。
由于幔源锆石和壳源岩浆锆石的化学组成存在较明显的区别,因而容易区分,但利用壳源岩浆锆石的微量元素、稀土元素特征识别其寄主岩石的类型还有待于成因明确的锆石微区原位测试数据的积累,因为目前用于建立“判别树”的数据比较有限,且有些数据的来源不太明确。此外,在原始成因产状不清楚的情况下(如碎屑锆石),变质锆石和岩浆锆石的区分除利用w(Th)/w(U)比值外,能否通过其他的微量元素、稀土元素的比值或图解来有效区分,这方面的研究目前报道较少。
分别对锆石颗粒中的不同区域进行年代学、化学组成、Hf或O同位素进行原位分析,可以提供有关岩石成因的丰富信息,而这些信息的提取依赖于分析仪器和分析技术的进步。虽然现在的测试技术已实现了矿物的微区原位测试,但分析仪器的空间分辨率不够高(目前锆石REE、O、Hf同位素微区测定的束斑直径一般为20～40μm),且锆石颗粒一般较小,尤其是变质岩中变质增生或变质重结晶部分的锆石,或者是记录了几个期次岩浆活动的岩浆锆石,每一次地质作用形成的生长区域可能较小(<10μm),致使很多重要的信息无法提取。随着原位测试技术的进一步发展,对锆石内部不同结构域地球化学特征的研究将提供更多、更详细、有关岩石成因的重要信息。参考文献:
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化学论文范文第5篇
关键词化学发光,化学光源,草酸酯,荧光剂,合成
1发展背景
化学发光是指某些化学反应中发出可见光的反应过程。化学发光体系有数种,但适用于化学光源的只有过氧草酸酯类化学发光体系。它以草酸酯、过氧化氢和荧光剂为主要成分,是迄今为止发现的一种最有效的化学(非生物)发光体系,量子产率高达20%～30%。
过氧草酸酯类化学发光最早发现于20世纪60年代。此后,20世纪70年代AmericanCyanamide公司的Rauhut等合成了一系列草酸酯。Rauhut等研究的主要目的是开发应急光源,并称之为“化学光源”(chemicallight),成为草酸酯获得实际应用的重要实例之一,并成功地研制和开发了发光棒。最初化学光源只是用于军事活动,后来逐步进入民用市场。使用这种冷光源可以杜绝因电火花或热光源引起火灾的可能性,也可用作紧急照明等。近年来,这种化学冷光源已日益流行于各大晚会上,具有很大的市场前景。另外,将应急光源与警报结合的紧急设施有利于人们在发生火灾时的逃生。
2化学光源的结构和组成
化学光源一般是由内外套管构成,外管的材质是聚乙烯塑料,内管是一个玻璃泡[1],不同的发光材料分别封装在内外管中。使用时将聚乙烯管折曲,使中间的玻璃泡破碎,两种液体一经混合立即反应,发出荧光。标准的化学光源持续发光2～20h。近年来化学光棒的构造也有一些改变,如Lexington&Assoelates公司发明的化学光棒里含有2种或以上的草酸酯,可发多色光。AmericanCyan-amide公司发明的化学发光器件只需转动就可产生化学发光。现在Omniglow公司还发明了一种化学发光器件,可连续发出不同颜色的光。
化学光源的组成主要包括二芳基草酸酯和氧化剂,通常的氧化剂为过氧化氢。当向体系中加入荧光剂,则产生很强的化学发光。此外,这一反应体系一般还包括一种或多种溶剂、催化剂和添加剂等。即在聚乙烯外管中放入草酸酯、荧光剂、溶剂,玻璃泡中封入过氧化氢、催化剂、添加剂。
3草酸酯类化学发光体系的发光原理
虽然草酸酯的化学发光经过了40多年的研究,但是至今它的发光原理也没有确定,其主要原因是反应的中间体活性较高、寿命短,无法直接获得检测,大多数人所认为的草酸酯类化学发光过程可用下列方程式表示[2]:
ArOCOCOArO+H2O2+荧光剂+催化剂=2CO2+2ArOH+荧光剂+hν
其发光机理可认为是:过氧化氢对草酸酯的羰基亲核进攻,生成双氧基环状中间体二氧杂环丁二酮,中间体分解将能量传递给受体荧光分子,使之处于激发状态,这种激发态分子从激发单重态回到基态,释放出光子即发出荧光。总的发光过程可用下式表示:发光效率是评价一个化学发光反应体系性能的重要参数。1摩尔分子发生化学发光反应如能产生1摩尔光子则化学发光效率为100%。过氧草酸酯化学发光的效率可用下式表示[3]:
QCL=YKI.YES.QFL
其中,YKI是关键双氧基环状中间体的产率,YES是激发态荧光分子的产率,QFL是荧光剂的荧光量子产率。由上可见,草酸酯的反应性能和荧光剂的荧光量子产率是决定其化学发光激发荧光效率的主要因素。采用具有较高量子产率的荧光剂将有助于提高化学发光的效率。
4草酸酯的种类及合成
草酸酯的化学发光强度和寿命主要取决于发光过程中的速率步骤,也就是过氧化氢与二芳基草酸酯的亲核进攻,以及随后2个取代基苯酚作为离去基团生成环状双氧基中间体的反应活性。一般芳基草酸酯分子中苯环上连有吸电的取代基,且该取代基的电负性越强,则越有利于酯的分解而形成环状过氧化合物。一个理想的草酸酯化学发光试剂还应在所用的有机溶剂(通常为邻苯二甲酸酯)中具有较好的溶解性(要求草酸酯浓度达到10-2～10-1mol/L)及稳定性。
对于草酸酯的选择,Rauhut等已作了大量的开拓性工作,我国对开发新型草酸酯化学发光试剂也作了较多研究。现有报道的草酸酯种类达数10种,可是能够满足上述发光条件要求的只有几种,用于化学光源较好的草酸酯是双(2,4,62三氯苯基)草酸酯,双(2,4,52三氯262烷基羰苯基)草酸酯和双(2,42二氯262烷基羰苯基)草酸酯。
双(2,4,62三氯苯基)草酸酯在邻苯二甲酸酯中具有较小的溶解度,发光强度大,持续时间短,可通过调节组分配比达到所需要求,较适合于化学发光体系。双(2,4,52三氯262烷基羰苯基)草酸酯化学发光量子效率较高,在溶剂中具有较大的溶解度,适合于高强度的发光体系。双(2,42二氯262烷基羰苯基)草酸酯发光强度比前一种弱,持续时间长,适合于制造低强度长寿命的光源。系列中各种酯的化学发光性能无明显差异,但双(2,42二氯262异戊氧羰苯基)草酸酯易提纯,稳定性高。
5荧光剂的选择及合成
荧光剂的结构决定了化学发光的颜色和效率。选用不同的荧光剂可以得到特定颜色的化学光源,然而,这种选择还必须受到荧光分子在溶剂中溶解度,以及在碱性和氧化气氛介质中稳定性的约束;同时荧光分子的荧光产率也对化学发光效率有影响,浓度淬灭效应小,具有较高荧光产率的荧光剂将有助于化学发光效率的提高。荧光剂在体系中的浓度有一适当的范围,一般在10-2～10-4mol/L,浓度太大容易引起浓度淬灭,太小则光强不足。
过氧草酸酯类化学发光体系中使用的荧光剂,通常选用较稳定的稠合线性共轭芳烃[4]。较好的荧光剂为蒽的衍生物:9,102二苯基蒽,9,102二苯乙炔基蒽[5,6]及其取代衍生物[7～9]等。除此之外,还有萘[10]和聚酰亚胺[11,12]的取代衍生物。
AmericanCyanamide公司还发现在发光系统中加入可溶性苝类荧光染料,可在黑暗中发出白光或更高强度的有色光。如在含有蓝色荧光剂的发光组分中加入可溶性苝类荧光染料,就可得到白光。改变用量则可得到蓝色和白色至白色和粉红色之间的颜色。合适的可溶性苝类荧光染料包括N,N’2二(2,52二叔丁基苯基)23,4,9,102苝四甲酰亚胺。
6影响发光体系的因素
6.1催化剂和抑制剂
在双氧环状中间体的生成过程中,一些弱碱的加入可增加发光强度,提高量子效率,但也会降低发光寿命[13]。实际使用时,常用的催化剂为水杨酸钠。通过调节催化剂的加入浓度,可以使长寿发弱光的体系转化为短寿发强光的体系。相反,抑制剂的加入,可以抑制化学发光,使光能以较平稳的趋势长时间地释放。抑制剂通常是一些有机强酸或酸酐。
6.2氧化剂的结构及浓度
草酸酯化学发光体系一般选用无水过氧化氢作氧化剂。当H2O2浓度较高时,不利于化学发光强度的提高;但在较低的浓度下,发光衰减的速率也随之加快。理论上草酸酯与过氧化氢浓度之比应为1∶1,但一方面因为草酸酯比过氧化氢贵得多,另一方面过氧化氢易分解,所以在制备化学光源时,为使草酸酯完全发挥作用,过氧化氢一般稍过量一些。如果加入一些酚类化合物,如2,4,62三叔丁基苯酚,可抑制储存过程中过氧化氢的分解。
6.3溶剂
考虑到草酸酯、荧光剂溶解性及与H2O2互溶性方面的原因,过氧草酸酯化学发光体系一般采用邻苯二甲酸作为溶剂,也可用二甲酯,丁酯,叔丁醇或三乙基柠檬酸酯[14]等。当溶剂中有水分或其它杂质时,会对草酸酯溶液的稳定性有影响,使制备的冷光源保存期缩短。
6.4提高发光强度及持续时间的其它方法
在发光体系中,加入适当比例的邻苯二甲酸二(十三)酯(DTDP)或已二酸二(十三)酯(DTDA),可以明显增强原发光体系的发光强度和发光持续时间。例如,在一种由AmericanCyanamide公司生产的绿色发光棒的化学液体(7mL)中分别加入410mLDTDP或DTDA,可使发强光的时间从原来的2h增加到20h。
加入少量的聚合物添加剂,如适量的聚苯乙烯[15],能明显增强化学发光,加入纤维素2乙酸2丁酸酯聚合物和聚环氧乙烷也能增强发光。
7不同颜色的化学发光组分
根据以上的内容,现介绍几种发不同颜色光的草酸酯化学发光体系[2,16]。
绿色化学发光,试剂A:邻苯二甲酸二丁酯作为溶剂,荧光剂二苯乙炔基蒽1.1mg/mL,草酸酯0115g/mL,还可以加入柠檬酸或聚苯乙烯,以改善发光效率;试剂B:80%邻苯二甲酸二甲酯+20%叔丁醇作为溶剂,浓缩H2O2(体积比为4125∶0.75);试剂A与试剂B体积比为1∶2混合,即可观察到发出绿光。
红色化学发光,试剂A:10mL罗丹明B(碱性)饱和溶液+160mL聚乙二醇400+2mL31%H2O2;试剂B:250mg双2(2,42二硝基苯苯基)草酸酯;向试剂A中加入粉末状的试剂B,摇动混合。蓝色化学发光,试剂A:250mg双2(2,42二硝基苯苯基)草酸酯+50mL邻苯二甲酸二乙酯+15mL二苯蒽;试剂B:25mL邻苯二甲酸二乙酯+215mL正丁醇+1.5mL31%H2O2;向100mL的试剂A中加入50mL试剂B,摇动混合。
黄色化学发光,试剂A:250mg双2(2,42二硝基苯苯基)草酸酯+50mL邻苯二甲酸二乙酯+110mg5,6,11,122四苯基萘;试剂B:25mL邻苯二甲酸二乙酯+2.5mL正丁醇+1.5mL31%H2O2;向100mL的试剂A中加入50mL试剂B,摇动混合。
8展望
化学光源现阶段的研究方向应该是提高发光的强度和寿命,以利于发挥更大的用途。长时间发亮的荧光棒可用于娱乐场合,而高亮度的荧光棒可在一些不宜用电或没有电的地方应急用,所以对过氧草酸酯化学发光体系作系统的研究是很有价值的。从原料的选择,各组分的配比到工业化生产都需要更进一步的探索。
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化学论文范文第6篇
作者：陈武勇 龚英 廖隆 单位：四川大学生物质与皮革工程系
理教学工作传、帮、带，提高青年教师的教学水平课程负责人陈武勇教授是部级教学名师，每年坚持给本科生上鞣制化学课程，指导本科生科研训练、创新实践和毕业论文，并担任学分制导师。在课程负责人的示范带动下，课程组全体成员已形成了以承担本科教学和提高教学质量为荣的良好风气。教学队伍采取教授主讲主干课程，年轻教师担任辅导，承担部分课程的方式培养年轻教师。为此，学院专门拿出额外的教学工作量，安排年轻教师做助教，通过教学工作的传、帮、带，对选留和调入的中、青年教师进行培养在教学与科研实践中提高课程组整体水平我们采取组成若干教学与科研相结合的课程组方式，定期或不定期地进行教研活动，总结教学经验，提高教学效果。课程组交流了先进的教学经验和教学方法，提高了教学质量。近年来，课程主讲教师陈武勇教授等人承担了多项重大科研项目，包括国家863项目、国家自然科学基金项目、科技部国际合作项目、四川省重点科研项目、博士点基金项目等。主讲教师注重将最新科研成果贯穿到教学中，这不仅使课堂教学内容生动活泼，还有助于活跃学生的思维，激发他们的创新性。以科研成果促进教学内容更新、教师队伍结构优化及教学水平的提高，这不仅有助于课程教学质量的提高，还有助于全面推进课程建设。这是鞣制化学课程建设的一大特色。
课程组鼓励教师积极申请教材立项和承担教材编写任务，提倡教师把最新科研成果编入教材，出版高水平精品教材。近年来，四川大学生物质与皮革工程系获得了国家和省部级科技奖10多项，其中国家科技进步二等奖2项，国家发明二等奖1项，省部级奖8项。课程组及时将这些成果充实到本科生教材及课堂教学中。如，国家科技进步二等奖“无铬少铬鞣山羊服装革”和“高效益猪皮制革技术及相关配套材料的研究与开发”，教育部科技进步二等奖“水解类和凝缩类栲胶化学改性制备精细化学品”和“不浸酸高吸收铬鞣技术”等科研成果已编入《鞣制化学》、《制革化学与工艺学》及《制革工艺实验》教材中。这将进一步促进高水平教材建设，并推动课程配套资源建设。四、及时完善和更新网站建设和课件制作在现代信息化社会，课程网站建设无疑是展示和介绍鞣制化学课程的最好窗口之一。根据部级精品课程建设要求，目前，课程资源已全程上网（网址：http：／／219．221．200．61／2005／306／zcr－1．htm），包括轻化工程专业教学计划、鞣制化学教案及教学大纲、课程课件、习题及思考题、历年研究生入学考题、课程教学全程录像、实验指导、“制革工艺”教学录像片、教改及教材建设经验。这些网上资源不仅全面展示了鞣制化学课程，同时，也向外界很好地宣传了四川大学轻化工程国家特色专业。随着教材的不断修订以及最新科研成果不断进入教材，这些网上资源也得到了及时更新。自1999年出版《鞣制化学》教材以来，课程组长期致力于CAI多媒体课件的制作和更新。［1－3］目前，网站课件包括PPT课件、网络课件及多媒体课件等。这些课件简洁、形象地展示了鞣制化学课程内容。这有助于课堂以外学生进一步的学习。网上答疑模块是课程网站的重要组成，它为课堂外老师和学生间交流提供了一个无限的平台。为及时解答疑问，课程组邀请制革化学专业博士生担任课程助教，负责解答及协调网上答疑版块的问题。通过网络资源和网上答疑互动平台建设，进一步促进教材建设以及教学方法和手段的革新，这有助于全面推进课程建设和改革。五、注重教学研究，促进教学改革课程组十分重视教学研究，在做好教学工作的同时，积极针对教学问题开展教学研究和教学改革。近年，课程组承担了部级教改项目1项、省级项目1项、校级教改项目1项。通过与轻化工程专业教学改革相关的教学科研项目的开展，促进了鞣制化学课程教学方法的进一步改进以及教学质量的进一步提高。
仅在2009年度，课程组在教学改革和研究方面取得了如下一些成绩：（1）教材《鞣制化学》（修订版）获中国轻工业联合会2009年度科技进步二等奖；（2）项目“拓宽专业方向，发挥产学研优势培养轻化工程专业高素质人才”获2009年四川省教学成果三等奖。六、加强创新实践环节，提高学生综合素质鞣制化学课程知识及动手实践能力在制革行业中具有非常重要地位。将大三及低年级学生的创新实践、科研训练列入鞣制化学课程授课老师研究课题之中或由承担国家重大课题的老师指导。这已在生物质与皮革工程系形成一种制度，并已作为教学的一种常规安排。在良好的实验条件和高水平教师的指导下，学生动手能力得到迅速提高，并取得显著成绩：本科生参与课题有50多项，有10项本科生参与的科研成果被企业采用，有11篇论文在国际会议上发表，有5项国家发明专利授权。一些学生在创新实践、科研训练中所获得的锻炼和知识，到工厂进行实习和印证时，获得了工厂好评。由陈武勇教授指导的、由学生张涛等人完成的题为“一种节能减排的高效制革工艺—预鞣与鞣后一体化处理体系”的研究成果，获教育部第二届全国大学生节能减排大赛全国二等奖。通过鞣制化学课程教学和实践教学，培养创新性人才，提高学生综合素质，这是鞣制化学部级精品课程建设的又一大特色。鞣制化学课程的建设部分成果已在教育部轻化工程教指分委会上进行过经验交流，并以发表教改论文、［4－8］接受兄弟院校教师进修、接受在职攻博、博士后和合作教学科研等形式，逐渐在其他兄弟院校中被采纳和借鉴，建立的毕业实习与择业相结合的实践教学模式得到了学生和企业的认可和赞赏，收到了良好的效果。
化学论文范文第7篇
化学与现代生活论文 生活离不开化学,遍观周围,几乎每件事物都与化学有关。 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。我国着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。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。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,有的起调节或防御作用。酶也是蛋白质,起催化作用,对生命体的新陈代谢起至关重要的作用。 核酸是由核苷酸组成。核酸分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类。DNA是生物遗传物质,它们都是控制遗传的关键,其中DNA的重组技术是遗传工程研究的主导技术。遗传工程的研究的发展将为人类解决面临的食品与营养、健康与环境、资源与能源等一系列重大问题开辟新途径,也具有极大的经济发展潜力。如果采用DN重组及细胞融合等技术改造苏氨酸、色氨酸、赖氨酸等氨基酸的生产菌,氨基酸的含量就能提高几十倍,生产成本就大大降低。这些氨基酸产品广泛用于营养食品、助鲜及饲料添加剂等生,从而部分代替了粮食产品。如果生物固氮的遗传工程能培养出自行供氮的作物,使一切植物如小麦、水稻、玉米等都像豆科植物一样能自行固定分子态氮并转化成能被植物吸收的状态,能直接利用空气中的氮,不仅可以提高作物产量,增加作物的蛋白质含量,还能大大节省化肥,降低生产成本,减轻环境污染。 总之,现代生活与化学是紧密相连不可分割的。不管是生命本身作为一个过程,还是生命得以维持所必须依赖的外在物质条件,都离不开化学。没有生命还有化学,没有了化学就绝对不会再有生命存在。化学是生命存在的支柱,也是社会存在和发展的支柱和动力。
化学论文范文第8篇
化学研究的内部问题十分复杂，国际化学共同体内部至今尚未形成明确的专业行为准则，化学家的职业道德规范一直存在争议。在《“病态科学”并不病态也不是科学不端行为》一文中，鲍尔探讨了化学研究中道德规范与方法论准则、科学欺诈与科学错误之间的界限。通过分析三个与化学相关的“病态科学”实例———N射线、聚合水、冷核聚变，鲍尔提出“病态科学”不是科学不端行为，也不是病态的科学这一观点，因为这些研究并没有违反道德规范与方法论准则。鲍尔认为，创新性研究的本质取决于不断尝试非常规方法，当然也就会导致更高的出错风险，因此它比常规研究需要更多的自由规范。［10］事实上，这些所谓“病态科学”的科学史事件中并不存在弄虚作假，而是由于研究者被主观因素左右，沉迷于个人想象，造成了科学错误。但是，当今的许多科学不端行为很大一部分都是因为科学家选择的个人认知价值取向而引起的。拉斯洛认为化学知识的商业化走向使得对纯技术的追求替代了科学知识的探索，改变了传统的认知价值，导致科学界的道德冷漠。拉斯洛提出，如果为了增加新技术知识和新技能，化学家对众所周知的化学合成过程进行毫无创新的改变，那么他们的行为就是一种技术剽窃，这将会造成巨大的物质扩散，从知识的角度来看，就是一种物质污染。因此，拉斯洛提倡把探索科学新知识和发挥创造力作为化学研究的核心价值，由此建立化学共同体的道德规范［11］。从哲学意义上而言，化学家从事科学研究，应对其知识、技能与实践都负有一定的伦理责任;他们不仅要严格遵循科学研究的理性原则和规范要求，还要承担起必要的社会责任。在《化学合成的伦理》一文中，舒默尔认为化学研究行为并不是道德中立的，所有以伤害人类为目的、用于破坏性用途的化学合成研究，如化学武器的研制，从一般道义上判断都是不道德的。舒默尔认为，化学家的“研究自由”范围并不是从特殊的道德系统中推导出来的，而是取决于化学家对一般道德系统选择的结果。道德系统中的规范与义务决定了化学家个人的“研究自由”范围，即“道德中立”行为的范围，因此化学家应该深刻反思他们的道德偏好。由于功利性研究项目的得失争论无法消除，为了判定道德上的正确性，舒默尔提出“研究自由”范围还应满足正义的标准。［12］德尔雷在《伦理与科学》一文中表示:即使不考虑科学不端行为和技术应用可能引发的伦理问题，对纯粹知识的追求也不是道德中立的。由于化学研究成果会干涉自然与社会的和谐发展，甚至对人类自身也产生一定的影响，因此化学家在探求科学知识的同时，应当考虑每一个自由研究活动的价值选择问题。德尔雷主张使用柏拉图的三大价值理念———真理、正义和美丽，引导化学知识的追求和科研项目的价值选择，并呼吁化学家承担起化学知识增长的风险责任［13］。化学研究行为受一般道德理论的指导，那么化学家共同体的道德规范与化学工程师共同体的道德规范有何区别和联系呢?面对公众道德义务，戴维斯呼吁化学家思考:化学家与化学工程师职业间存在的本质区别，以及化学家共同体修改职业道德规范与行为准则时所面临的挑战问题。戴维斯认为，化学家需要了解包括化学工程师在内的许多不同科学技术领域的职业，因此区分化学家与化学工程师职业行为准则的差异性显得尤为重要，而这一讨论需要首先定义“职业”和“伦理”的概念，进而深入研究化学和化学工程的细节差异。事实上，化学工程师的工作保证了公众的安全、健康和福利，而需要化学家所考虑的其他伦理价值问题也是同样重要的［14］。随着大科学时代的到来，化学不再是以单纯追求知识为目的的“纯粹”意义上的科学，它已经成为与社会发展紧密联系的社会核心因素。社会面临的各种问题也成为化学家关注的问题，因此，化学家应不断地从伦理角度审视和评价化学研究，并承担起必要的社会与自然伦理责任;化学家不仅要从思想上重视作为科学家应当遵循的职业伦理要求，还要从实践上消除化学及其技术应用可能对生态环境和人类带来的危害。唯有如此，才有可能在化学发展与伦理要求之间保持必要的张力，使化学在不断发展的同时成为真正能给人类繁荣带来益处的工具与手段。
二、化学美学
哲学经常忽视一个经典的想法，即美学可以处理那些诱绪、态度和判断的感觉，而这些远超出认知与道德判断之外。无论是文化嵌入或自发引起，故意激起或偶然发生，有意识或无意识接受，审美信息伴随着人类所有感觉而产生，并以特定的方式塑造了人类对世界的态度。文化规则、形式条件以及这些过程的心理机制等都属美学试图理解的范围。然而，18世纪晚期和19世纪，科学被认为是原理图和经验主义，几乎与美学艺术背道而驰。20世纪早期，卡西尔重新提供了一个复杂的解释，提出“作为符号活动的不同形式，艺术、科学、神话和宗教都应该被认为是同一水平的”［15］，因此从哲学意义上而言，科学与艺术是类似的。半个世纪之后，海森堡在其一篇极具影响力的文章《现代艺术与科学中的抽象概念》中，使用了这个想法，认为科学和艺术是平行的符号系统，美学抽象概念可以运用于科学研究。海森堡提出“追求统一、共同合作使得艺术中的抽象概念并不比科学中的少”［16］，这一观念充实了现代科学美学思想。因此，当代化学哲学家也希望把化学这样一门具有视觉、触觉和刺激性的科学与现代科学美学观念相联系，从不同的视角运用美学分析化学，其中包括化学形象的文化美学以及化学对世界形象的贡献，化学家在日常实验室工作中使用材料和仪器的美学经验如何影响和指导化学研究，模型、图形、视觉轨道等可视化对象的美学维度以及可视化在化学交流和教学中的重要作用等。
(一)化学美学的基本问题
化学美学是什么?有关化学美学研究的具体内容仍是一个有待化学哲学家思考的问题。拉斯洛和舒默尔对化学美学领域进行了描述，尝试解决这个困难的定义任务。通过探索化学与一系列经典美学立场的联系，从拉斯洛的论文题目就表达出他试图寻求“化学美学的基础”。他使用了五个著名的对立命题:自然与人工、可视化与不可视化、可预测与不可预测、不变与变化、复杂与简单，阐明建立合理化化学美学存在的哲学利弊。拉斯洛认为化学美学是一个独特的研究领域，可以通过“计算机合成生物分子表征”这一抽象概念调和化学与美学间的联系［17］。不同于拉斯洛的观点，舒默尔认为化学美学与一般科学美学相同，并不具有独特性，但美学经验在某些方面可以引导化学研究。在《化学产品的美学:材料、分子和分子模型》一文中，舒默尔运用材料美学、理想主义美学、心理学方法和符号美学等大量美学理论，详细论证了材料、分子和分子模型等化学产品不具有内在美学价值。［18］舒默尔进一步思考了超分子化学的美学起源，运用艾柯符号学理论美学，分析了格式塔转换对建立分子图像以及发展超分子化学符号语言的启发。舒默尔提出科学图像的认知和解释在指导化学新研究中发挥着重要作用，从一般意义上而言，美学现象对指导科学研究产生了推动性作用，美学理论有助于理解动力学以及科学哲学所要考虑的其他问题［19］。20世纪80年代后期，美国著名化学家霍夫曼开始倡导分子美学研究。2003年，他在《美学与可视化的思考》一文中，介绍了化学语境下的美丽与愉悦。霍夫曼认为美学和可视化在化学理解和交流中发挥了重要作用，但并不是激励化学发展的唯一因素。［20］那么美学如何激励和推动化学发展，在化学研究中具体发挥了怎样的作用呢?生物化学家伯恩斯坦和有机化学家斯佩克特对这个问题进行了深入探讨。通过分析范霍夫、沃森、克里克等化学家的科学研究与艺术间的联系，伯恩斯坦提出美学认知和感官直觉能够撞击化学方法和思想的产生，并改变化学教育方式。［21］斯佩克特以HIV蛋白酶为例，说明分子科学家从文化和可视化视角运用美学研究疾病的过程。［22］为了揭开蛋白酶计算表征的美学性质，斯佩克特提出了实用主义的分子表征美学，并研究了分子表征美学的产生与发展历程———从亲和力表的美学分析到道尔顿原子符号的美学。斯佩克特认为，化学的理论基础是对看不见事物的图像表征，因此化学中的实验、可视化和美学之间的深层联系非常重要［23］。美学推动了化学发展的历史进程，那么在现代化学研究中应如何更好地发挥美学的指导性作用呢?语言学家克里茨巴彻就化学研究中的符号结构、美学以及隐喻的启发式功能进行了探讨。克里茨巴彻认为，现代化学中的语言交流风格已经标准化，但是缺乏类比和隐喻的元素，所以应在化学语言学中继承隐喻思维，以构建感官和大脑之间的桥梁，进而激发创造性思维的产生［24］。
(二)符号美学与炼金术图像
不同于一般的化学研究，古代炼金术具有较强的视觉和艺术传统，炼金术的视觉与符号表征一直以来都受到了艺术家和史学家的大量关注。艺术理论家埃尔金斯、科学史家奥布里斯特(BarbaraObrist)和化学史家奈特，所从事的就是炼金术语境下的美学研究。他们从不同方面讨论了丰富的炼金术美学性质，主张为这种性质提供一个现代地位，把已经丧失的炼金术美学性质转化为现代化学美学性质。埃尔金斯从艺术家的视角，提出为炼金术在当代艺术中寻求一个合理化的地位。他认为炼金术对艺术的历史影响被高估了，但炼金术提供的合理化模型有助于更好地理解“艺术家痴迷于素材而厌恶理性和逻辑”这一现象。［25］在《中世纪炼金术中的可视化》一文中，奥布里斯特调查了中世纪炼金术绘画插图，探讨了在哲学和神学背景下，中世纪自然和人工物质转换理论可视化研究的主要趋势:通过生物过程类比和基督教神话演示炼金术流程;组合图形和语言元素编辑炼金术表中的理论原则，保留原始知识;使用几何数据作为认知工具，表征自然哲学系统。奥布里斯特依据科学主流观念和知识传递方法，分析了绘画形式的功能，并提出炼金术著作中所有类比和哲学插图最终都会消失，取而代之的是实践中的装置图像。［26］与奥布里斯特的观点不同，奈特认为，炼金术著作中的插图并没有成功地通过符号描述化学过程，因为拉瓦锡时代化学理论占有主导地位，化学家主要使用仪器和实验研究化学过程，较少尝试从视觉上表征化学动力系统，因而想象力和符号语言在化学中的作用地位大幅降低。通过浏览拉瓦锡革命之后80年的课本插图，奈特发现可视化流程和操作图具有较强的想象力，从中可以学习到化学反应的过程，解释反应的机理。因此，奈特认为美学具有一定的判断力和想象力空间，应该提倡美学与可视化在化学研究中的运用［27］。不同于前面三位研究者直接探讨化学和炼金术中的化学图像与符号，特朗贝研究了新媒体艺术家拉波波特艺术中出现的化学符号。通过对拉波波特艺术品《我梳妆台上的物品:取代周期表中的元素和钴系列》的深层描述，特朗贝探讨了拉波波特图像的发展，揭示了拉波波特如何并置分子结构、原子和炼金术符号表征非科学客体，用以连接炼金术和化学变化的形而上学观点［28］。
(三)化学美学的视觉表现
不仅化学家使用美学理论与观点探讨化学问题，视觉艺术家也以艺术的方式探究化学可视化对象的美学维度，为化学美学与可视化这一主题研究做出同样重要的贡献。2003年秋天，《原质》期刊出版社一张题为《艺术中的化学》的虚拟艺术展CD，专门展示艺术家的化学艺术品，包括图像、装置、雕塑、模型、视觉轨道等，从中可以发现化学过程特有的新奇与美丽、化学文化与社会影响等。虚拟艺术展的策展人、艺术评论家斯波尔丁和化学家斯佩克特表明，通过这次交流合作，化学家和艺术家都从对方的实践中学到了许多哲学思想与方法论，同时也反思了“化学和艺术”之间的一般关系。［29］不过该艺术展并没有体现出美学在化学可视化对象中的作用以及化学家用于理解和解释化学现象的心智图。或许这种区别是由于大部分化学家是实在论者，他们把可视化作为一种化学物品表征方式，要求一定的技术准确性，而艺术家更关心的是文化问题以及化学现象的象征性意义。事实上，想要发展化学与美学艺术的共生关系，就必须建立艺术家与化学家的平等合作关系。这意味着，需要跨越维特根斯坦所谓的学科“语言游戏”障碍。与化学哲学中的许多主题一样，化学美学是一个新兴主题，再加上各种迥异的美学理论，因此有关化学与美学的相互作用与关系性质只能得到一般性的结论，化学美学的研究与哲学思考还有待进一步深入。
三、数学化学中的哲学问题
数学与化学之间的关系有着悠久的历史。事实上，国际化学的特点之一就是拉瓦锡引入了算术关系。过去的哲学家，特别是康德和孔德，一直在思考数学与化学的关系。一般的观点认为，数学与化学具有完全不同的认识论，即先验知识与后验知识的区别;从方法论层面看，两者也是截然不同的，前者是纯粹的先验方法，后者是严格的实验科学。由于这种差异性使得数学在物理学中发挥了较大的作用，而在化学中产生了相对较小的作用。主流科学哲学很大程度上便成为数学物理学哲学，但从普遍观点来看，科学的数学化被认为是理所当然的。相比于物理学的数学化，化学的数学化进程缓慢，直到20世纪70年代数学化学才开始逐渐兴起。依据学科建制化的标准，三大数学化学研究专业期刊的创办①，国际数学化学学会及其他相关学术团体的成立，数学化学专著的出版以及一系列学术会议的召开等，标志着数学化学作为一门学科已经形成，并逐渐发展为一个基础与应用科学研究相结合的活跃领域。然而，数学与化学之间一直存在着相当大的认识论和方法论障碍，通过哲学分析有助于理解甚至最终克服这些障碍。因此，对数学化学领域中紧迫的化学哲学问题的思考，包括数学与化学的相互作用关系、数学化学的性质与应用等方面的哲学和历史反思，都值得化学哲学家特别关注。
(一)化学与数学的历史关系
普遍的观点认为，数学化学作为一个学术研究领域只是出现在20世纪。当然，如果单纯地探讨化学与数学的相互作用关系，那么数学化学的历史就远超过一个世纪，最早可以追溯到柏拉图《蒂迈欧篇》中的元素多面体理论。事实上，在早期化学研究中使用数学方法与抽象思维探究化学问题的重要实例有很多，部分还出现在1900年之前，包括杰奥弗瓦的亲和力表、拉瓦锡的物质分类及其关系、门捷列夫的元素周期表、凯莱的烷烃计算、西尔维斯特的代数与化学间的联系、维纳的分子结构与沸点的关系等。［30］19世纪德国数学家赫尔曼就曾试图把《数学化学原理:化学现象的能量》一书中的理论应用于物理化学研究，从数学层面发展物理化学。赫尔曼的化学数学化思想，与现代化学原子主义形成了对比。戴特认为，赫尔曼把数学作为一种形而上学解释运用于化学中，可以减少化学本体论主张。［31］对于化学数学化思维，一些化学家则提出了不同的观点。通过分析20世纪化学数学化进程———路易斯把逸度和活度概念引入到化学热力学中、鲍林把共振概念运用于量子化学研究等，盖洛格鲁和西蒙斯提出化学数学化并没有产生较多的方法论问题，而是使新理论实体的本体论地位受到质疑，导致实在论与反实在论之争［32］。
(二)数学化学的自主性研究
关于化学能否数学化的哲学争论问题，自16世纪以来，化学家就一直争论不休。16世纪的文耐尔、狄德罗以及当代化学家拉斯洛都反对化学数学化思想，他们认为化学是门实验科学，化学知识是通过实践经验获得的，数学先验方法的纯逻辑推理无法实现化学现象的充分描述。而狄拉克和布朗则持完全相反的观点，他们认为化学与数学具有紧密联系，数学方法可以为化学提供重要的研究工具。通过分析当代关于数学化学的争论，化学家雷斯特雷波提出应当考虑化学与数学间的深层联系，不能简单地讨论化学能否数学化这一问题。［33］他主张利用孔德和外尔的思想以及克莱因的《埃尔朗根纲领》重新定义数学化学，不仅要把数学方法作为研究工具应用于化学中，而且还要实现化学中的数学思维，为化学研究提供功能性抽象思维理解［34］。虽然数学化学已经有超过一个世纪的历史，但它作为一个独立的研究领域直到最近几十年才得到学术界的认可。这既有来自学科内部的原因，同时也受外部社会因素的制约。在《离散数学化学:它的出现和接受的社会方面问题》一文中，雷斯特雷波和维利亚维斯探讨了20世纪后半期数学化学领域在学术界正式兴起及其之后发展受到阻碍的社会原因。他们提出数学化学最早主要出现在东欧，数学知识对化学研究产生了实用性，从而激发了这一研究领域的兴起。但由于缺乏研究经费，使得之后的发展停滞不前。而离散数学化学过去一直被许多化学家拒之门外，后来只有在数学领域中被慢慢接受。［34］事实上，过去一些化学家甚至不承认数学化学这一研究领域，仅把它视为物理化学的一部分，即使是化学当中涉及的离散数学也不被当成是数学。［35］对此，巴拉班提出数学化学与物理化学、计算化学之间存在的较大区别。他认为，大多数计算化学应用涉及了量子化学，可以被还原为物理学，而离散数学应用却无法还原为量子化学，数学图论等非数字化运用在化学研究中占有重要地位，也无法简单地归结为物理化学。因此，巴拉班主张数学化学的自主性研究。［36］就这个问题，舒默尔建议从方法上定义数学化学领域，用以区别数学物理学和物理化学。他提出数学化学应遵循多元方法论原则，发展新的数学理论以适用于化学研究，从而形成独特的跨学科研究方法，同时这还需要实验化学家的积极参与，才能避免传统的认识论障碍［37］。
(三)数学化学的发展
现代化学发展的一大趋势就是在实践经验的基础上积极发展理论，提高理论指导实践研究的能力，而数学方法及其抽象思维的大量应用，正为现代化学研究提供了得力手段。这种化学与数学协同作用的一个重要领域就是对称性问题的研究，如四面体碳概念、特定配位化合物的八面体对称结构、苯的六边形性质、光谱的解释等。图论和拓扑在无机结构化学中的应用以及基于手性代数的化学集群研究，也都表明了数学在化学中发挥着越来越重要的作用，进而推动了数学化学学科的变革与发展［38］。在《数学化学的哲学:个人观点》一文中，巴斯克提出运用图形和矩阵等离散数学方法，对分子和大分子进行模型表征，进而量化分子的特征和属性。这种方法有助于更好地理解现代化学进步，实现化学定性概念的定量发展，阐明生物的化学结构基础。［39］不仅如此，巴拉班认为图论的化学应用，甚至可以消除一些无法解决的化学问题。他提出，使用图论寻找符合一定数学条件的图表以解决化学问题这一研究策略，与通过“福尔摩斯原则”分析排除不可能结果的解决方案是等价的。事实上，巴拉班参与了包括异构体计算、化学反应的数学处理、分子特征、富勒烯化学和纳米结构的数学运算等数学化学领域的研究，并为这个领域的发展做出了重要贡献［40］。19世纪至今，化学家一直努力尝试使用数学方法研究周期律和化学元素集合问题。应用于周期系统研究的数学理论包括数论、信息论、序论、集合论和拓扑等，每一种理论应用都可以提供一个数学结构的周期律。化学家雷斯特雷波和帕琼提出，利用现象学属性研究化学元素就能找到周期律解释，而无须把化学元素的概念还原为量子原子［41］。数学的另一大应用在于所提供的形式化科学语言，便于化学的定量研究，该方法最早可以追溯到拉瓦锡时代。雷斯特雷波和维利亚维斯在《化学，一种语言哲学》一文中提出，拉瓦锡命名系统与莱布尼茨语言哲学具有相似之处，拉瓦锡和门捷列夫的命名法促进了代数系统化学集的形成，进而建立了现代化学语言。因此，雷斯特雷波和维利亚维斯主张使用元素网络理论和离散数学把化学语言与思想形式化，使化学由实验科学向理论科学过渡［42］。数学化学不仅推动了化学的学科发展，在一定程度上也影响着数学的发展。那么数学化学可以在哪方面促进数学的发展呢?被普遍接受的一个例子是图论因为在化学中的应用而得到显著发展。霍索亚对这个问题做出了开创性研究。假设寻求可视化图形和结构公式的抽象化学思维与数学思维不存在本质上的区别，那么用来描述分子结构的拓扑指数和就有助于进一步发展数论的抽象特性。霍索亚认为，富勒烯化学中的群论推理同样提升了数学常规多面体理论，完善了数学理论与抽象思维的发展。［43］数学与化学的理论体系、认识论、方法论上的差别表明，数学化学还不是一门特别完善的学科，因此有关数学与化学关系的思考，数学方法在化学研究中的运用问题等值得化学哲学家进一步探讨。如果通过深层次的哲学分析，能够消除数学与化学的学科障碍，那么对两大学科的发展将会产生巨大的推动性作用。
四、结语
上文对化学伦理学、化学美学和数学化学中的哲学问题这三大主题内容作了具体论述，揭示了当代化学哲学研究的最新进展与热点问题。从中可以看出，化学哲学已经从传统的基础化学哲学问题研究，转向了跨学科的讨论，并逐步走向化学与社会互动的领域。化学哲学产生于科学活动日益超越学科边界转向问题研究的时期，当中涉及的许多化学问题都需要化学哲学家认真思考。如果科学哲学是对科学的哲学反思，那就没有必要像物理哲学家那样界定科学哲学是认识论的、方法论的还是形而上学的推理论证了。哲学是一个丰富的领域，像化学这样的科学有更多有趣甚至是紧迫的问题，有待哲学家去思考和处理。一旦哲学的所有适用范围都被科学哲学普遍认可，那么化学哲学中的研究主题就会大量涌现。
化学论文范文第9篇
实验——化学教学的一种重要手段，它是有目的的使自然界中的现象在特定条件下再现，能简单、明了的突出主要因素，给人以直观、生动的感受，它能激发学生发现问题，产生强烈的好奇心，并驱使他们积极思考，探究其中的奥妙。
做一个探究型的教师是新教材提出的一个基本要求。只有教师真正的探究起来，才能让学生在学习中自然而然地去发现问题、分析问题、解决问题，从而形成探究能力。本文就此谈一点自己的体会。
(一)充分准备，做好演示实验
演示实验是培养学生探究能力的基础媒介。那么一个演示实验是否成功，我认为应该从以下几方面考虑：
1.多学习，认真钻研教材和教参等其它教学辅导材料；
如：在化学变化中的能量变化一节中有两个演示实验，在我们备课组认真分析讨论后将Ba(OH)2 ?8H2O和NH4Cl的反应装置由烧杯改成塑料袋（如下图）在上课时解开中间的绳子传给学生，使每个学生都深切的感受到热量的变化，极大的鼓舞了学生学习的积极性。
（教材上）（结合教材兴趣实验改进）
2.多改进，对环境有污染且实验现象不明显的实验加以改进，尽量做到无污染、无浪费；如：蔗糖与浓硫酸反应(高一教材p134，人教版)我做了如下改进：
改进后既可以避免SO2对环境的污染，又可以检验产生的SO2，从而培养了学生的辨证思维能力和敢于提出问题、敢于质疑的科学精神；
3.多实验，充分利用学校的实验室，通过实验验证一些自己或他人的想法，从而提高探究能力；
4.多总结，及时把自己的一些想法记录下来，可以是成功的经验，也可以是失败的教训和心得体会；
(二)变分组实验为边讲边实验
分组实验是为加强学生的操作规范、加深学生对某些实验现象、实验原理的理解而设置的。一般情况下都放在一个章节之后，验证学过的一些结论，他的好处在于规范了实验的基本操作，强化了知识点的记忆。但降低了学生对实验结果的神秘感。因此有些分组实验我们不妨放在学习新课的时候就直接做，比如学习元素周期律一节时，我在平行班中进行了对比教学，两个班级在新课时做实验，先让学生亲自做镁、铝分别与水、盐酸的反应，然后对比反应的现象、分析反应的产物及其原因，虽然纪律是乱了一些，但学生的兴趣高涨，在每位同学的参与下很自然的比较出镁和铝金属性的强弱，并总结出金属性强弱的判定方法，过后学生对实验的现象都能记忆犹新。对照班中则采用传统的教学方法，一边演示实验一边讲解，但学生兴趣明显减弱，过后对实验现象和原理的分析多数同学都只能靠死记硬背，很难回想起当时的实验现象来。
(三)重视家庭小实验和趣味实验，激发探究欲望
实验生活化、简单化、微型化，是21世纪绿色化学的发展要求。教材中的家庭小实验和趣味实验如果能在课前布置下去，将有利于激发学生的学习兴趣和探究欲望。但多数
教师只是简单的让学生课后去完成，而课后完成往往是去验证实验结果，不利于学生探究能力的养成。如：家用“冰袋”的制作、“检验发酵粉加水或加热都能产生二氧化碳”、“白纸显字”、“酸雨的检验”、“吹气生火”、“指纹检验”等，如果将它们改为课前实验，在学生不知到其原理的情况下去讨论、探究，不仅为课堂提供更好的实验素材，而且还能开阔学生的思路，增强其学习能力。
学起于思，思源于疑，因此一个好的问题对整个教学都相当重要。在讲述二氧化硫的性质一课时，我做了如下尝试：
首先让学生阅读教材，初步了解SO2的性质，然后提出如下问题：
（1）SO2与CO2有那些相同点？
（2）SO2与CO2有哪些不同点？
（3）请你用尽可能多的方法鉴别SO2和CO2，并指出哪些方法较好？
学生能很快对(1)(2)两问进行回答，回答问题(3)时则多数人局限在化学性质中的品红溶液褪色、酸性高锰酸钾溶液褪色以及物理法中的密度比较上，这时我进行了适时引导，让学生结合问题(1)(2)，思考时尽量从二者的不同点出发，并动员学生查阅资料、相互讨论等，最后总结得出如下方法：
化 学 法
编 号 药 品 或 操 作 现象及理论依据 结 论
A 品红溶液或湿润的有色布条 观察品红、布条是否褪色（SO2具有漂白性，CO2则无漂白性） 褪色的是 SO2
B PH试纸 PH值的大小（H2SO3 是中强酸，H2CO3是弱酸） PH值小的SO2
C 酸性高锰酸钾等强氧化性溶液 颜色是否明显变化（SO2容
易被氧化，CO2不易被氧化） 颜色明显变化的是 SO2
D 让氧气在一定条件下分别与它们反应，再冷却到16.8℃以下
看是否有晶体生成（SO2在一定条件下可以被氧化生成SO3，而SO3熔点较低） 有晶体生成的是SO2
E 将两种气体分别通入氢硫酸 看看是否有混浊出现（SO2能与氢硫酸反应）
有混浊出现的是SO2
F 分别将两种气体通入到灼热的炭层，再通入到灼热的氧化铜看氧化铜的颜色是否变化(CO2与C反应生成CO，CO能还原氧化铜) 氧化铜变红的是CO2
上述方法中A、B、C、E虽然都较简单，但由于E中用到硫化氢是剧毒气体，因此该方法不用；B方法中二者PH值相差不大，故现象不够明显，所以我们在实验室中常用的是A、C。
物 理 法
编 号 操 做 现象及理论依据 结 论
溶解法收集等试管的两种气体，分别倒扣在水槽中 看液面上升的快慢情况(VSO2:VH2O=40:1,VCO2:VH2O=1:1) 液面上升快的是SO2
称重法称量相同体积两种气体的质量大小 SO2密度大于CO2 质量大的是SO2
嗅闻法闻气味 是否有刺激性气味 有刺激性气味的是 SO2
降温法降温、加压 看哪一种先液化 先液化的是SO2
从简便和可行性上实验室中常用嗅闻法
生物法
编 号 操 作 现象及理论依据结论
动物试验法将两只小白鼠置于两个密闭透明装置内，并将两种气体分别通入到两个装置中 观察实验动物的表情（SO2刺激呼吸系统，引起咳嗽，CO2使小白鼠窒息） 小白鼠咳嗽的是 SO2
植物试验法分别将两种气体和一棵普通绿色植物密封在一个透明装置中，并给予充足的光照 过几天观察植物生长情况是否正常
（SO2不能进行光合作用，CO2能进行光合作用） 植物死亡的是SO2
霉菌试验法分别将
两种气体和一定数量霉菌作用，再通过显微镜观察 看霉菌生长情况是否正常（SO2抑制霉菌生长） 霉菌死亡或数量没有明显增加的是SO2在这样的尝试中，加强了学生思维的广度和深度。这时我又及时的将学生的思维进行收敛，于是我又提出了以下问题：
（4）SO2是大气的污染物，那么你在实验室中如何处理？工业上又如何处理？观察教材上P1的实验6-2，分析其实验方案是否科学，如不科学应如何改进？
这一问题将思维进行了收敛，主要突出化学性质。并体现出实验室和工业的不同点来。
（5）如果CO2中混有SO2该如何除去？
（6）如果欲验证SO2中是否含有CO2，该选哪些药品，如何操作？如欲验证SO2的还原性、氧化性哪些试剂现象明显？
通过以上问题的设置，不仅加深了学生对SO2性质的理解，而且使学生的探究意识自然而然地融入到了每一节课堂教学中去。
(一)问题的提出应具有针对性，不能范围太大，范围太大就会使学生感到无处下手，失去探究的兴趣、挫伤学习的积极性。
(二)给学生充分的思考时间，问题提出后不能急于做答，更不能一拿出问题就马上去启发，应给学生一个讨论的机会，让他们智力的火花相互碰撞，在碰撞中使思维得以深化，能力得以加强。
(三)多鼓励，少批评，对于学生提出的各种想法或方案，首先要肯定他们的勇气，尤其是合理而又有新意的应及时予以表扬，不足的地方要引导其自己质疑或提供必要的帮助，使学生的积极性始终保持较高的状态。
(四)掌握好课内课外时间，探究需要一定的知识基础，因而我们要把握好时机，适时提出问题，问题要在能力的基础上、在课余时间能够完成的情况下提出，这样才能保证学生课下真正的去探讨、去寻求解决的办法。
陶行知曾经说过：“解放孩子的头脑，使之能想；解放孩子的双手，使之能干；解放孩子的眼睛，使之能看；解放孩子的嘴巴，使之能讲。”我想“解放孩子们的学习，就应该使之会学习、会探究”，就要让他们的双手在课堂上动起来，让他们的眼睛在课堂上能够亮起来，让他们的嘴巴在课堂上能够响起来！充分的调动学生的各种感官，在眼观、手做、嘴讲的同时还怕脑子不想吗？只要脑子想，我们的目的自然就达到了——通过实验培养了他们的探
究能力和创新精神。
《化学课程标准》（实验稿） 教育部制定 北京师范大学出版社 2001.7
化学论文范文第10篇
关键词：科学素养化学教学自然美科学美社会美
美在化学中无处不有、无处不在，学生只有具备了较高的美育素养，并在教师的教导下才能形成积极的审美情趣，才能去发现美、感受美、欣赏美、创造美，这样才符合新课程的理念，符合素质教育全面发展的要求。那么，如何在化学教学中渗透美学因素，培养学生的审美素质，让学生充分领略化学之美呢？笔者据多年在教学中的体会和感受总结以下几点相关措施：
一、开启学生美好的心灵，健全学生的人格
苏霍姆林斯基说“美是一种心灵的体操──它使我们精神正直，良心纯洁，情感和信念端正”。美育的社会功能在于全面培养人，它是从塑造美的心灵着手，而化学美育作为学校素质教育的一部分，我们教师又是课堂的设计者和指挥者，是学生智慧的启迪者和挖掘者，更是学生心灵的塑造者和培养者，在化学教学中应不失时机地挖掘教材和化学史中的美育因素，激发学生的情感，启迪他们的心智，培养学生美的心灵。
例如我们可以通过拉瓦锡空气成分发现过程的学习，让学生深深地认识到科学研究过程中美的真谛在于求真，作为科学家最大的美德是严谨的科学态度；可以通过我国著名化学家侯德榜改进纯碱生产的历史背景和过程的介绍，向学生渗透我国化学家的思想品质之美，因而激发学生的报国之志；可以结合碳酸钙在自然界中的循环变化，通过录象和多媒体课件向学生展示我国的溶洞奇观，让学生欣赏浙江省桐庐县“瑶琳仙境”、北京石花洞中那“洞天福地”等等的大自然的鬼斧神工之美，充分认识到了祖国河山的无限美好和大自然的力量，从而激发关心自然和热爱祖国之情。
还可以紧扣“石灰石生石灰熟石灰碳酸钙”的这一转化，借用明朝于谦的《石灰吟》启迪学生形成积极的人生观、价值观，进而塑造完美的人格等等。“化学给人以知识，化学史给人以智慧”，化学史中有举不胜数的真善美事例从心灵深处感染着学生。
二、感知自然界物质之美，激发学生学习的好奇心
自然界形形的物质及生机勃勃的各种变化能培养人的科学直觉——探求自然界的好奇心，而化学科学恰恰起源于人对自然界的好奇心然后去探求其奥秘，自然界物质所呈现出来的色彩、形态、结构、变化之美能使人产生心灵上的共鸣，引起震撼，并进一步唤醒人们对大自然的热爱。
在化学教学中引导学生透过现象，体会物质多样性中的统一之美，物质结构的层次之美，感受晶体、分子、原子结构中无所不在的对称、稳定、均匀、平衡之美，用美的体验激发学生对和谐的追求和创造。
譬如在讲解碳单质物理性质的差异性时，可以通过课件生动地向学生展示“金刚石中每个碳原子与周围呈正四面体排列的碳原子成键，仿佛金字塔般优美壮观，缔造了金刚石的坚硬；石墨由六边形构成的网状碳原子平面以0.335nm的间距一层一层地叠在一起，显示了石墨的性质和谐、稳定；C60分子由12个五边形和20个六边形构成的多面体的每个顶点上有一个碳原子，每个五边形面的周围环绕着5个六边形面，是一个由60个碳原子构成的足球状的球体结构，展示了C60结构完美的对称性”。这样可以让学生直观地感受到化学物质形态、内部结构的美，从而大大激发学生学习化学的好奇心，提高学习兴趣和动力。转三、感悟化学的科学美，培养学生学习的兴趣
著名的物理学家杨振宁大师说过“科学是美的，每个科学家都有这样感觉”，化学科学也不例外。化学是一门自然科学，科学的目的在于揭示自然的奥秘，呈现自然的真貌，反映自然的规律。自然界在外观上纷繁复杂，似乎杂乱无章，但在实质上和谐统一，具有很强的规律性、系统性、逻辑性等很多因素。化学科学美表现在如下几点：
1．化学理论美。化学理论是化学变化规律和化学现象本质联系的归纳与总结，它集中体现了物质化学运动的和谐统一美。教师要善于利用课堂教学把化学事实和化学理论中所蕴含的美揭示给学生。
2．化学变化美。化学变化的实质是有新物质生成，在变化过程中会产生各种十分美丽的现象，恰恰因为这点，我们学生对化学产生浓浓的学习兴趣，然后从这些复杂的具有魅力的现象中悟出它们的内在实质之美。
3．化学实验美。化学实验是美的现象在一定范围内的再现和再创造，任何一个成功的化学实验，会使学生感受到自然美和艺术美的魅力，得到真理的直观感受。从实验中获得感性的、直观的、美的现象，可以激起学生的热情，去追求微观的本质和规律。我们教师可以充分利用化学实验教学向学生展示化学的魅力，如实验室中晶莹剔透的玻璃仪器、流畅的装置设计、教师规范的操作、令人惊叹的实验现象都能够诱发学生的兴趣，引起学生情感上的共鸣。
总之，化学教师在向学生进行传道、授业、解惑的同时，必须还要充分挖掘教材中的美育因素，并有机地融入教学之中，让学生在心理上产生美的感受，在情感上产生美的共鸣，在学习上受到美的熏陶，使学生在审美的愉悦中掌握化学知识和技能、欣赏化学美、体验化学美，领略化学之美。从而使美育和智育等达成和谐的统一，最终达到提高化学教学质量目的并使学生终生受益。
参考文献：
[1]教育部《基础教育课程改革纲要（试行）》课程目标