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楼主: 一生平庸
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初中化学趣味阅读

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218#
 楼主| 发表于 2008-12-20 10:46:00 | 只看该作者
美国科学家设计出全球效率最高的太阳能电池







据《新科学家》网站美国当地时间8月7日(北京时间8月8日)报道  美国科学家已经设计出一种新型的太阳能电池──光伏电池(photovoltaic cell)。据悉,它是目前世界上效率最高的太阳能电池。随着该电池的问世,开发利用太阳能的竞赛将变得越来越激烈。

美国加州一家光谱实验室表示,他们已成功制造成出一种能够将36%的太阳能转变成电能的光伏电池。与此相比,现有的普通太阳能电池只能有效地利用10%~15%的太阳能。太阳能专家对这一发展表示欢迎,同时也指出,该光谱实验室所使用的设备造价昂贵,目前还无法广泛推广,而且这种光伏电池并不适合在每个地方使用。

据悉,该公司利用其改进的三接点的集中器电池将太阳光线集中在太阳能金属板上,从而使吸收到的太阳能量增强。同时采用一种多重夹层的设计使太阳能的利用效率得到进一步提高,因为每一个夹层都能够吸收不同波长的光子。但是要想获得较高的能量转换率,就要适当调整顶部和中部的夹层所含的合金元素比例。光谱实验室的副总工程师瓦塞-卡拉姆在接受新科学家杂志采访时说:“我们已调节了中部和顶部电池的结构以获得最佳效果。光谱实验室希望能进一步改进光电池的制造技术,使其工作效率达到40%以上。而这完全是有可能的。”

光谱实验室的主要业务是制造适用于航天器的填充式的高效太阳能电池,但是该实验室希望能够进一步调整技术以使太阳能电池能在地球上广泛应用。尽管效率非常高,但是集中器电池的结构十分复杂,因此它的成本要比常规的硅太阳能电池要高。而且,集中器电池需要一个太阳追踪器,来确保太阳光线能集中照射在电池上;同时因为集中加热会达到很高的温度,所以需要一特殊的冷却装置。

英国南安普敦大学的太阳能研究者汤姆-马克维特对新科学家杂志记者说,“这一类型的太阳能电池只适用于阳光非常充足的地区,因为你需要对光线进行高度集中。举个例子来说,你在英国就无法使用它,因为你没办法拨开云层集中光线。”不过,英国伦敦帝国理工学院的太阳能电池研究者基斯-巴恩汉姆认为,“该技术仍有可能在解决某些地区的能量短缺问题上发挥作用。目前,世界上仍有大部分地区还未通电,而太阳能会让这一现象大为改观。”

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219#
 楼主| 发表于 2008-12-20 10:46:00 | 只看该作者
美学者发明新式微芯片可以探知危险气体







美国东部时间6月18日(北京时间6月19日)消息,美电器电子工程师学会(IEEE)的发言人盖瑞·达格斯丁(GaryDagastine)在接受NewsFactor采访时声称,目前“电子鼻”技术已经引起社会各界的广泛关注,该技术包括了国家安全预防措施、近距离探雷技术、疾病诊断和工业进程控制等等。

以往当人们谈及某种气味,首先便会与鼻子的嗅觉功能联系起来,但是一些鼻子可能会比另外一些的嗅觉要好,比如波恩大学的研究者已经开发出的这种微芯片──他们声称该芯片可以探测一些特殊的气味,甚至包括那些最为敏锐的人类的鼻子也很难探测出来的味道。

布恩大学农业技术研究所高级研究员彼得·布克(PeterBoeker)声称这种微电子鼻子很可能首先被应用于探测臭味。彼得·布克和他的研究小组发现无论那些不甚受欢迎的气味或者危险性气体在哪里出现──在下水道的植物、废物垃圾、畜牧业院子或者工业设施──这种微芯片都能有效地发挥作用。他们研制的“化学鼻子”当前正在德国慕尼黑一家造纸工厂里接受检验。

彼得·布克解释说,人类的鼻子有至少一千种不同类型的接收器,它们可以接收不同的气味分子。其中绝大多数都非常"专业",只会对几种物质做出反应。而他们研制出的传感器只配置了六种接收器,但是它们覆盖相当广泛的不稳定的化学成份的型谱。2002年电器电子工程师学会(IEEE)召开了有关纳米技术和微电子技术的大会,美国加利福尼亚理工学院化学系教授纳斯·路易斯(NathanLewis)在会议上详细描述了"电子鼻"芯片,它可以用来探测某种特殊的蒸汽的存在与密集度,在固有条件下可以达到相当精确的程度。

彼得·布克研究小组研制的化学鼻只比信用卡大一点,上面六个圆形的金属芯片排列成一个大圆。其中一种芯片上面附有小的圆形的混合物,而另一种上面附有被延伸了的分子。彼得·布克告诉NewsFactor他们可以精确地测量这种变化,每一个接受器都可以测知细微到十亿分之一克的重量。

或许人们都想闻闻玫瑰的香味而非危险的气体,但是尽管这种电子鼻承诺要荡涤那些不好的气味,北加州州立大学电子生物药学工程系教授特若尼·纳戈尔(H.TroyNagle)表示,这里面并无新鲜之处。而研究人员本人也曾承认电子鼻从某种程度上讲还是比人类的鼻子要差一些,比如说如果要嗅出柚子树的味道,人类的鼻子仅仅需要几种分子。

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220#
 楼主| 发表于 2008-12-20 10:46:00 | 只看该作者








第六周期IB族元素,符号Au。由于天然存在,古代人们就已知晓,公元前3000年埃及人已采集黄金,用其制作饰物;我国古代用金银合金做装饰品,河南安阳殷墟出土的商代金箔薄到0.01 mm。命名源自古英文名geolo,意为“黄色”,元素符号由拉丁名“灿烂”而来。在地球上分布较广,但稀少,自然界常以游离态存在,有岩脉金(岩石中)、冲积金(砂砾中)以及碲金矿AuTe2等,海水中金浓度很小,每吨约为10 μg。其单质是金黄色金属,熔点为1064.43 ℃,沸点为3080 ℃,相对密度为18.88(20 ℃),有光泽,质软,延展性好。比铅、汞重,导电性仅次于银、铜,列第三位。晶体结构面心立方,是化学性质稳定的金属之一,在空气中不被氧化,亦不变暗,可溶于王水、氰化钾溶液和硒酸等,但不与其他酸作用。能与溴在常温下反应,与氰、氯、碘和碲在高温下反应。能形成胶体,水溶胶由于颗粒大小不同而呈红、紫或蓝色。氧化态为+I和+Ⅲ,+Ⅲ态稳定。在外科技术中有极重要应用。金箔对辐射有很高的反射性,故用于太空技术,如制造宇航员飞行衣、面罩,制成胶体悬浮体与熔融玻璃混合得红宝石玻璃,著名的含金悬浮体叫金锡紫。其他用途有制造电接头、电子装置及喷丝头等。白金是金(约含60%)和钯Pd的合金,不是铂Pt,金存在多种人造放射性同位素,有些用于医疗。金是货币金属,是国际通用的货币,国家黄金储量的多少,反映了国家的经济财力。绝大部分金是由岩脉金和冲积金矿中提取的。

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221#
 楼主| 发表于 2009-1-4 16:12:00 | 只看该作者
金属陶瓷







随着火箭、人造卫星及原子能等高技术的发展,对耐高温材料提出了新的要求,人们希望材料既能在高温时保持很高的强度和硬度,能经得起激烈的机械震动和温度变化,又有耐氧气腐蚀和高绝缘性等性能。但无论是高熔点金属还是陶瓷都无法同时满足这些要求。

金属陶瓷是由陶瓷和粘接金属组成的非均质的复合材料。陶瓷主要是氧化铝、氧化锆等耐高温氧化物或它们的固溶体,粘接金属主要是铬、钼、钨、钛等高熔点金属。将陶瓷和粘接金属研磨混合均匀,成型后在不活泼气氛中烧结,就可制得金属陶瓷。

金属陶瓷兼有金属和陶瓷的优点,它密度小、硬度高、耐磨、导热性好,不会因为骤冷或骤热而脆裂。另外,在金属表面涂一层气密性好、熔点高、传热性能很差的陶瓷涂层,也能防止金属或合金在高温下氧化或腐蚀。

金属陶瓷广泛地应用于火箭、导弹、超音速飞机的外壳、燃烧室的火焰喷口等处。

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222#
 楼主| 发表于 2009-1-4 16:12:00 | 只看该作者
汞的发现







早在纪元前,古人就知道和应用了金属汞,我国商代,人们就已懂得利用汞的化合物来作药剂、颜料。人们也很早就掌握了用硫化汞来制取汞的技术。据《史记·秦始皇本记》记载,在秦始皇的墓中就灌入大量的水银,而这些水银主要是从硫化汞提炼的。在古埃及墓中曾发现过一小管水银(约在公元前15~16世纪)。在古希腊,人们在公元前七百年也开始采硫化汞以炼取汞。汞命名的拉丁语意为“液态白银”。英语名称意为“水星”(Mercury)。人们对汞的认识是和我国古代的炼丹术以及欧洲、阿拉伯的炼金术有密切关系。如我国古代学者葛洪,就曾搞了烧丹炼汞的实验。这就势必完成许多化学变化,因此,在《抱朴子》一书中就含有不少的化学知识。如:“丹砂烧之成水银,积变,又还成丹沙”。就是说:硫化汞经加热能分解成汞,汞还能再与硫化合又成为硫化汞。

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223#
 楼主| 发表于 2009-1-4 16:13:00 | 只看该作者

人类生活与绿色化学



福建惠安三中 杨思忠  



化学是一门实践性和应用性很强的科学,化学知识广泛深刻地渗透进个人和社会生活的各个方面,化学物质、化学现象、化学变化无时不在。因此,贴近生活、贴近社会,成为化学学科改革的重要指导思想。


化学给人类的衣食住行带来福祉的同时,也对人类赖以生存的环境带来了诸多的负面影响。现在,保护环境已成为人们的共识。然而为什么要保护环境?究竟怎样来保护环境呢?保护环境对化学提出了什么样的要求呢?要回答这些问题,还得从环境问题说起。


第二次世界大战后,社会生产力突飞猛进。机器的广泛使用,为人类创造了大量财富,而工业生产排出的废弃物却造成了严重的环境污染。大量的人工制取的有毒化合物进入环境后,在环境中扩散、迁移、累积和转化,不断地恶化环境,严重威胁人类和其他生物的生存。1962年,美国生物学家雷切尔·卡逊的科普作品《寂静的春天》出版了,书中详细描述了滥用化学农药造成的生态破坏:“神秘莫测的疾病袭击了成群的小鸡,牛羊病倒和死亡……孩子在玩耍时突然倒下了,并在几小时内死去……仅能见到的几只鸟儿也奄奄一息……这是一个没有声息的春天。”这本书引起了全世界的强烈反响。人们惊奇地发现在短暂的几十年时间内,工业的发展已经把人类逼进了一个被毒化了的环境中,而且环境污染造成的损害是全面的、长期的、严重的。人类开始认识到保护环境的重要性,20世纪60年代起,在工业发达国家兴起了要求政府采取措施解决环境问题的“环境保护运动”。


人类没有保护好环境的教训自古就有了。古代,经济比较发达的美索不达米亚、希腊、小亚细亚等地区,由于不合理的开垦和灌溉,后来成了不毛之地。黄河流域是中国古代文明的发祥地,由于滥伐森林,水土严重流失,造成了水旱灾害频繁,土地日益贫瘠。保护环境的意识也并非现在才有,我国古代就有“不涸泽而渔,不焚林而猎”的保护自然环境的思想。今天,我们保护环境不仅要保护环境不受污染,而且要继承古代环境保护的思想,合理利用资源,以保证资源的永久利用。我们应该懂得解决环境问题的关键就是保护环境,而保护环境就是保护我们自己。


为了更好地保护环境,许多国家正在广泛地宣传环境保护思想,制定相应的环境全面提高法律法规。我国于1979年9用颁布了《中华人民共和国环境保护法(试行)》,并在1983年底召开的全国第二次环境保护大会上将保护环境确立为我国一项基本国策。


以下举几个例子来说明化学品的不恰当使用对人类带来的危害:


1.如每年过春节的时候,许多人都爱燃放鞭炮,特别是少年儿童。点燃一串鞭炮,或几个式样各异的烟花炮,噼噼啪啪,五彩缤纷,真是热闹极了!用燃放烟花爆竹来庆贺新年,这在我国各地早已成为一种习俗,延续了许多年。这种习俗虽然能增添节日的气氛,却往往带来不少危害。鞭炮的原料是火药,主要成分为硫黄、炭粉、火硝(硝酸钾)或氯酸钾。烟花炮或烟火是在火药中按一定配比另外加入镁、铝、锑等金属粉末和硝酸锶等硝酸盐制成的。燃放烟火时,不同的金属或金属离子会产生不同的颜色。鞭炮或烟火点燃后,它一边迅速燃烧、爆炸,喷射出五颜六色的火焰,一边产生大量的二氧化氮、二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等有害气体和各种金属氧化物的粉尘,造成空气污染。其中二氧化氮和二氧化硫具有极强的刺激性和腐蚀性,它们会刺激人的呼吸道,使人咳嗽,引起气管炎等疾病。燃放鞭炮和烟花炮时,它的猛烈的爆炸声还是一种城市噪声,甚至成为严重的公害。尤其在除夕之夜近午夜时,街头巷尾,鞭炮声此起彼伏,震耳欲聋,整个城市硝烟弥漫,仿佛成了战场。这时,儿童、老人和心脏病人很容易受到惊吓,其他人也无法好好休息。鞭炮和烟火的危害还不止这些。鞭炮在制作、运输和燃放的过程中,只要稍有不慎,就会爆炸、起火,酿成火灾,造成伤亡事故。燃放烟花爆竹会产生这么多危害,因此,在我国的不少大城市已禁止在一定的区域内燃放烟花爆竹。


2.一种新的污染物正在破坏生态环境,并悄悄地向人类袭击,它就是环境激素。环境激素,是一种外因性的内分泌干扰物质,它可以危害生物体的生殖机能也可能引发肿瘤。激素一般是指在生物内分泌的物质,而环境激素则是一种存在于环境中、具有类似动物激素作用的化学物质。这种环境激素会扰乱体内调节各器官工作的激素,扰乱内分泌物质,还可能损害人体的生殖机能,甚至引发肿瘤。人体内约有60兆亿个细胞,在人的一生中这些细胞会不断地分裂。人体常常通过外分泌腺(汗腺)和内分泌腺(甲状腺、性腺)分泌一些物质,保持内部生理机能的平衡。其中内分泌所产生的微量物质就是激素,如性腺分泌性激素,它可刺激人的生长发育和生殖系统的成熟。环境激素并不直接发生毒害作用,它只是扰乱生物体内激素的合成、激素物质在体内的信息传递。可怕的是,这些环境激素只要有微小的剂量,就足以影响到生物的正常生长和发育。被列为环境激素的化学物质在几十种,如臭名昭著的二恶英、多氯联苯、石棉、汞和DDT等。科学家已经通过动物实验证实,环境激素会引起动物精子减少。可以肯定的是环境激素对动物生长发育有很大的影响,而且可怕的是可能持续影响几代的遗传。


3.在水资源日益受到污染的今天,一些价格不菲的饮料、矿泉水等等水商品吸引了众多的消费者。毫无疑问,优质矿泉水、纯水比起一些受严重污染的自来水或乡村的井水、污水等,喝起来让人放心得多。但是,无论是矿泉水、纯水或饮料,对人体健康的作用,都无法取代天然水或无污染的自来水。饮料虽然给人较好的口感,也有一定的营养,但一般都含有较多的糖和色素,过量的糖和色素会转化为脂肪,引起肥胖,或使人患糖尿病。从石油或煤焦油中提炼的色素,更是潜在的致癌物质。假如用喝饮料代替白开水解渴,天长日久,对健康的影响可想而知。还有,长期饮用矿泉水,体内某些微量元素可能摄入过量。根据现有资料,一个68kg的人,体内有5.86g铁、2g锌、0.11g铜以及一定量的其他微量元素,含量为百万分之一或十亿分之一,甚至更少。微量元素在人体内的作用很微妙,不足为患,过量有害,它必不可少,但又并非多多益善。矿泉水中的某些微量元素含量比天然水多得多,长期饮用会使某些微量元素超过人体所需,至于纯水,则与矿泉水相反,水中缺乏矿物质和微量元素,走向了另一极端。一方水土成活一方人。科学研究告诉我们,人类在漫长的进化过程中已和天然水结下不解之缘,天然水中溶解有各种矿物质和微量元素,其含量又符合人体的正常需求,人体中所需的微量元素除了食物之外,主要靠水补充。因此,天然水在人体健康中的位置是不可替代的。我们需要做的是改善天然水水质,在乡村要保护好天然水源,使其免遭受污染,城市的自来水应达到国家卫生标准。此外,水一定要煮沸后再喝。多喝白开水,才能保证身体健康。


这样的例子已经是不胜枚举,如何让人们回归自然?不再为自己生产出来的东西而苦恼呢?


解决这些负面影响的最好办法是从一开始就不生产有毒的物质和形成废弃物。为此,人们提出了“绿色化学”(GreenChemistry)和“清洁化学”(CleanChemistry)等新的理念。


所谓“绿色化学”是指设计对环境没有或者只有尽可能性小的负面作用,并且在技术和经济上又可行的化学品过程。它是在合成、催化、工艺、分离等领域实现污染预防的基本的和重要的科学手段。其研究重点是:设计或重新设计对人类健康和环境更安全的化合物;从研究、变换基本原料和起始化合物以及引入新试剂入手,探求新的、更安全的、对环境更友好的化学合成路线和生产工艺;改善化学反应条件,降低其对人类健康和环境的危害,减少废弃物的生产和排放。


绿色化学体现了化学科学、技术和社会的相互联系和相互作用,是社会对化学科学发展的新要求。它对于保护人类赖以生存的环境、实现人类社会的可持续发展具有重要意义。因此,绿色化学实验的理念,理应成为化学课程与教学改革的重要指导思想。


而所谓化学实验的清洁化,是指通过一些有效措施使化学实验对实验场所和环境的污染降低到最低的限度。这些有效措施主要有:


1.进行密闭实验,对反应产生的气体、液体和固体设法予以收集和处理,避免敞口操作,防止反应物质逸散到周围环境中。


2.在无法密闭实验时,加强回收、通风或其他防护措施。


3.加强反应物质的回收利用和消除处理,建立责任制度。


4.在设计实验方案时,要尽量避免使用和生成毒性较大的、容易形成污染的物质,尽量选择污染少的实验方法和实验装置;在无法避免使用或者产生有害物质和污染的情况下,实验方案必须包括有效保护和消害处理措施。


人类只有弄清楚自己在干什么、会为我们的子子孙孙留下什么,才能放心地去做我们认为应该做的事。

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224#
 楼主| 发表于 2009-1-4 16:13:00 | 只看该作者
1901年诺贝尔化学奖简介







获得者:范霍夫(JacobusHenricusvan’tHoff,1852-1911)


【简介】范霍夫1852年8月30日生于荷兰鹿特丹。先后从师于波恩大学化学家凯库勒和巴黎大学化学家沃慈,于1874年在乌特勒克大学获得博士学位。


范霍夫1878年在阿姆斯特丹任化学教授,兼任化学系主任。1885年被选为荷兰皇家科学院院士。1887年德国莱比锡大学聘他担任物理化学教授。1896年~1911年在柏林大学任物理化学教授。1900年被选为德国化学学会会长。1911年3月1日在柏林逝世。


【主要成就】


范霍夫是立体化学、化学动力学和化学平衡领域中的先驱者。他发现了溶液中化学动力学法则和渗透压的规律,为近代物理化学作出了重大贡献。


1886年范霍夫发表了《气体体系或稀溶液中的化学平衡》论文,建立了化学平衡理论。根据这一理论,用提高温度加速化学反应速率的方法,可以使化学反应物增加生成率。当有些化学物质在高温中被氧化、挥发,或发生不需要的副反应时,又可用加大压力的方法,使化学反应按人们的要求去进行。他建立的化学平衡理论,很快应用到化工生产中,促进了化学工业的发展。


由于范霍夫在建立化学平衡理论中,以及对立体化学、化学动力学的发展做出的伟大贡献,1901年他获得了第一次诺贝尔化学奖。

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