❶ 四川大学化工学院的科研成果
化学工程学院具有良好的科研基础,并取得了丰硕成果。先后获国家教育部教学成果一等奖2项、二等奖3项、省教学成果一等奖5项,学院主编教材获国家一、二等奖共计8项。
科学和工程研究方面,学院建立了从化工基础研究到工程应用转化、从化工工艺开发到化工设备设计的一体化科研体系。化工学院的基础研究集中瞄准学科前沿,在多相流传递过程、反应工程、膜科学与分离工程、分子计算化学与反应动力学模拟、冶金工程与设计、生物柴油与可再生能源、等离子化工、构型反应装置与催化剂工程、电子材料、低碳技术、化工过程装备等领域形成具有鲜明特色的研究团队。近四年,学院共主持国家自然科学基金重点项目5项、面上基金18项,并获得了国家杰出青年基金、教育部跨世纪人才基金、“973”、“863”以及国家科技支撑计划等多项基金支持;累计发表SCI/EI论文530余篇。近年来,学院承担国家攻关项目及部(省)级科研项目60余项,获国家科技进步一等奖1项、二等奖1项,国家科技发明奖1项,教育部科技进步特等奖1项,亿利达科学技术奖1项,发明专利150余项。2010-2013年,到校科研经费累计超过3亿元。
❷ 一二三次工业革命的过程和主要成就。
一、经典物理学推动了第一次工业革命,带给人类第一次经济飞跃。
1687年牛顿“自然哲学的数学原理”的发表,标志着经典物理学的诞生,经典物理学一诞生便推动了第一次工业革命,使人类进入机械化时代,带给人类第一次经济的飞跃。第一次工业革命是刚取得统治地位的英国资产阶级进行的一次生产方式的革命,17世纪,英国的资本主义发展碰到了三大难题:采矿、武器的研制、航海,但这三大问题都归结为了一个动力机问题。当时的物理学家都踊跃的参与了相关的发明创造,有效的解决了上述难题,其中闻名的有:牛顿、哈雷、惠更斯、胡克、雷恩、波义尔、马略特等。
以机器取代手工工具,以蒸汽机、内燃机和电动机等动力机械取代人力、兽力、水力和风力,克服了人力兽力的局限性和自然力的不可遇见性及难以控制性,提高了人类利用自然和改造自然的能力,使生产力发生了巨大的飞跃。与过去时代的技术变革相比,工业革命中生产技术的变革具有全面、深刻、规模大等特点。它涉及国民经济的各个部门,从纺织工业到动力工业,从采矿业到冶金业,从金属加工到工作母机的制造,从农业到交通运输业,没有一个部门不被卷入技术革命的洪流。在许多工业部门,机械化涉及生产的全过程。
生产过程的机械化和组织治理的科学化,使劳动生产率成倍提高,工业生产量和贸易额以前所未有的速度增长,各项社会经济指标都明显改善。在1820年~1980年的160年间,16个较发达的资本主义国家的生产总量增至60倍,人口增至4倍,人均产值增至13倍,而一个劳动力的平均年工时却从3000小时减至不到1700小时,劳动生产率提高约20倍,人均预期寿命从35岁增至70岁。
假如我们把目光转向全世界,经济增长的幅度同样给人以深刻印象。1860年至1913年期间,世界工业生产量增长7倍,世界贸易额从1851年的6.41亿英镑增至1913年的78.4亿英镑,增长11.2倍。工业发达国家在世界工业和贸易增长中占了很大份额。
工业革命使欧美国家经济结构和劳动力结构发生重大变化。以英国为例,英国(联合王国)农业在国民生产总值中的比重从1770年的45%降到1841年的22%,1901年再降至6%,工业相应地从24%上升至34%和40%。大不列颠农业劳动力在总劳动力中的比重从1801年的35%下降至1901年的9%,工业劳动力则从29%上升到54%。
二、电磁理论的建立为人来带来了第二次经济飞跃
第二次工业革命介绍也叫电气革命,以电力的广泛应用为显著特点。19世纪早期,人们发现了电磁感应现象,对电作了深入的研究。在进一步完善电学理论的同时,科学家们开始研制发电机。1866年,德国科学家西门子制成一部发电机,后来几经改进,逐渐完善,到19世纪70年代,实际可用的发电机问世。电动机的发明,实现了电能和机械能的互换。随后,电灯、电车、电钻、电焊机等电气产品如雨后春笋般地涌现出来。
第二次工业革命的又一重大成就是内燃机的创制和使用。十九世纪七八十年代,以煤气和汽油为燃料的内燃机相继诞生,90年代柴油机创制成功。内燃机的发明解决了交通工具的发动机问题。1885年,德国人卡尔.本茨成功地制造了第一辆由内燃机驱动的汽车。内燃机车、远洋轮船、飞机等也得到迅速发展。内燃机的发明,还推动了石油开采业的发展和石油化工工业的产生。
第二次工业革命期间,电讯事业的发展尤为迅速。继有线电报出现之后,电话、无线电报相继问世,为快速地传递信息提供了方便。从此,世界各地的经济、政治和文化联系进一步加强。
三、原子能、电子计算机和空间技术的广泛应用为人来带来了第三次经济飞跃
第三次工业科技革命是人类文明史上继蒸汽技术革命和电力技术革命之后科技领域里的又一次重大飞跃。它以原子能、电子计算机和空间技术的广泛应用为主要标志,涉及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术等诸多领域的一场信息控制技术革命。这次科技革命不仅极大地推动了人类社会经济、政治、文化领域的变革,而且也影响了人类生活方式和思维方式,使人类社会生活和人的现代化向更高境界发展。如电子计算机的发明和广泛使用,以及各种“人——机控制系统”的形成,使生产的自动化、办公的自动化和家庭生活的自动化(即所谓的“三A”革命)有了实现的可能。预示着人类社会将从机械化、电气化的时代进入到另一个更高级的自动化时代;空间技术和海洋技术的发展标志着人类社会已从被束缚于地球表面的“地球居民”时代进入一个远为辽阔的陆海空立体新时期;基因重组技术、结构化学和分子工程学的进展使人类获得了主动创造新生物和新生命的创造力,标志着人类正在由“必然王国”一步步走向“自由王国”。正是从这个意义上讲,第三次科技革命是迄今为止人类历史上规模最大、影响最为深远的一次科技革命,是人类文明史上不容忽视的一个重大事件。
❸ 化学研究成果
海尔蒙(光合作用的发现)一个结论 2003
此结论不仅证实了海尔蒙脱关于柳树生长过程中合成植物体的物质主要来自水的推论,而且把人们对光合作用本质的
早在两千多年前,人们受古希腊著名哲学家亚里土多德的影响,认为植物体是由“土壤汁”构成的,即植物生长发育所需的物质完全来自土壤。到17世纪上半叶,比利时医生海尔蒙脱设计了一个巧妙的实验:他把一棵称过重的柳树种植在一桶事先称好重量的土壤中,然后只用雨水浇灌而不供给任何其他物质。5年后,他发现这棵柳树的重量竟是刚栽种时的33.8倍,而土壤的重量只减少62.2克。因此,他认为构成植物体的物质来自水,而土壤只供给极少量的物质。这个结论首先提出了水参与植物体有机物质合成的观点,但是没有考虑到空气对植物体物质形成所起的作用。
早在1637年,我国明代科学家宋应星在《论气》一文中,已注意到空气和植物的关系,提出“人所食物皆为气所化,故复于气耳”。可惜因受当时科学技术水平的限制,未能用实验来证明这一精辟的论断。直到1727年,英国植物学家斯蒂芬·黑尔斯才提出植物生长时主要以空气为营养的观点。而最先用实验方法证明绿色植物从空气中吸收养分的是英国著名的化学家约瑟夫·普利斯特利。他还证明植物能“净化”因燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气,使空气变好,这就是后来人们才知道的植物在光合作用中释放出氧气的缘故。然而他却把这种现象归因于植物缓慢的生长过程,而没有认识到光在此过程中的重要作用。由于他的杰出贡献和实验完成于1771年,因此,现在把这一年定为发现光合作用的年份。
随后有人重复普利斯特利的实验,但却得出与他相反的结论,认为植物不仅不能把空气变好,反而会把空气变坏(这是由于植物同样有呼吸作用的缘故)。这种截然不同的结论引起人们的极大关注,导致了1779年荷兰的简·英格豪斯进行一系列实验,他的实验证实了普利斯特利的实验结果,确认植物对污浊的空气有“解毒”能力,同时指出这种能力不是由于植物生长缓慢所致,而是太阳光照射植物的结果,从而证明绿色植物只有在光下,才能把空气变好。同时他发现植物有很强的释放气体的能力(这就是后来人们知道的植物在光下进行光合作用时放出氧气的结果),而且这种能力的活性与天气的晴朗程度尤其与植物受光照的强度成正相关。他还证明植物在暗中不仅不能“净化”空气,反而会像动物一样把好空气变坏(这是后来知道的在暗中植物呼吸会释放出二氧化碳的缘故)。他通过进一步实验发现,只有叶片和绿色的枝条在阳光下才有改善空气的作用,而其他所有器官即使在白天也会使空气变坏。这些实验结果为后来人们认识植物绿色部分和光在植物光合作用中的重要性奠定了基础。
1782年,瑞士的牧师吉恩·森尼别在化学分析的基础上,指出植物“净化”空气的活性,除与光照密切相关外,还取决于所“固定的空气”(即后来知道的二氧化碳)。但是由于受当时气体化学发展水平的限制,对植物在光下和暗中所释放的气体究竟分别属于何种气体仍然不清楚。直到1785年,在弄清空气的组成成分后,人们才明确认识到植物的绿色部分在光下释放出的气体为氧气,而植物各器官(包括绿色部分)在呼吸过程释放的气体是二氧化碳。到此时,人们对植物光合作用与气体间的关系才有较深刻的认识。
关于植物在光下放氧,我们可以用如下的简单实验加以证明:剪取生长旺盛的几枝金鱼藻嫩枝(长度约10厘米左右),置于事先盛有清水的大烧杯中,再在藻体上罩一个大漏斗,烧杯中的水面应高于漏斗柄,在有条件的情况下,可同时注入少量0.2%的碳酸氢钾溶液,目的是增加水中二氧化碳的含量,然后在漏斗柄上,套一支事先已用橡皮塞塞紧上端、用石蜡或凡士林密封好并且装满水的玻璃管。完成上述工作后,把烧杯置于温度较高并且光线充足的地方,便可以观察到有成串气泡(即金鱼藻在光下进行光合作用时释放的氧气)逸入试管中,使试管中的水面下降。
虽然当时人们对光合作用与气体间的关系有较深刻的认识,但是,对植物在光合作用中吸收的二氧化碳和释放的氧气之间的数量关系仍然不清楚。1804年,瑞士学者德·索苏尔研究了植物光合作用过程中吸收的二氧化碳与放出的氧之间的数量关系,结果发现植物制造的有机物和释放出的氧的总量,远远超过它们所吸收的二氧化碳的量。由于实验中只使用植物、空气和水,别无他物,因此,他断定植物在进行光合作用合成有机物时不仅需要二氧化碳,水也必然是光合作用的原料。此结论不仅证实了海尔蒙脱关于柳树生长过程中合成植物体的物质主要来自水的推论,而且把人们对光合作用本质的认识提高到一个崭新的阶段。
1864年,德国科学家朱利叶斯·萨克斯又证明光合作用的产物除氧气外,还有有机物。此时人们对植物在光合作用过程中吸收二氧化碳,释放出氧气并把二氧化碳和水合成有机物已确信无疑了。因此,最终确定了至今人们还在沿用的光合作用总反应式。然而,当时对于氧气是从绿色部分的什么部位释放出来的尚不清楚。1880年,德国学者恩吉尔曼用具有螺旋形叶绿体的水绵(一种绿藻)作实验。当他把放有水绵和嗜氧细菌悬浮液的载玻片置于没有空气的小室里,然后照光,结果发现嗜氧细菌向被光点照射的叶绿体部位附近集中,这便有力地证明了植物光合作用的放氧机构是叶绿体。
从上面提供的资料可以看到,从海尔蒙脱到萨克斯和恩吉尔曼,人们对光合作用是绿色植物的叶绿体利用光能作为原动力,把二氧化碳和水合成为有机物并释放出氧气的认识,经历了两个多世纪。在这个漫长的历史进程中,人们对光合作用本质的认识,是通过不断探索、实验研究而逐步深化的;同时每一个新的发现都是在继承和发展前人研究成果的基础上获得的。这些认识和对光合作用总反应式的确定,为近代对光合作用这个极其复杂的反应过程的机理进行深入研究奠定了基础。
❹ 徐采栋的主要成就
徐采栋多年来一直从事有色冶金物理化学的研究。在湿法冶金酸性浸出液除铁理论方面,有较精辟的见解;在有色金属硫化矿焙烧产物的稳定区间问题上,提出了新的热力学处理方法。他还探讨了钴、镍等第八族元素在置换和电极过程中的特殊行为,在这个问题上发展了电化学理论。他从事的攀枝花钒钛磁铁矿冶金过程理论研究,在碳氨化钛的形成及其对冶炼的影响方面,提出了一些有价值的独到见解。徐采栋还对非平衡态理论研究的新进展极感兴趣,他认为以平衡态和可逆过程为研究对象的经典热力学,作为化工冶金过程物理化学的基础性理论有明显的局限性,他致力于用非平稀态统计物理、不可逆过程热力学方面的最新理论成就,把化工冶金理论研究推向一个新的高度。徐采栋在长期实践的基础上,开始系统地构造冶金物理理论。他撰写的《汞冶金的理论基础》、《炼汞学》、《锌冶金物理化学》等8部专著及几十篇论文,在我国冶金物理化学领域产生很大影响。其中《炼汞学》一书是我国第一部有关炼汞的学术专著,《汞冶金的理论基础》、《锌冶金物理化学》等书多次再版,现在仍为冶金企业和院校学生的重要参考书。
徐采栋在冶金过程物理化学的学术方面有很深的造诣,填补了有色金属冶炼理论的某些空白。同时,他还从工业生产实际出发,主持和参加了许多冶金化工项目的科学试验,为开发和综合利用我国的矿产资源,如汞、锰、铝、锌、锑、钛等,做出了显著贡献。他在高等学校任教多年,有较高的学术水平和丰富的教学经验,为国家培养了许多工程技术和科研、教学骨干。他还经常应邀到国内外和高等学校讲学,受到同行的好评。由于他做出了突出贡献,在1978年全国科学大会上荣获先进个人奖,1979年被评为全国劳动模范。 徐采栋在长期实践基础上,开始系统地构造冶金物理理论。他撰写的《汞冶金的理论基础》、《炼汞学》、《锌冶金物理化学》等8部专著及几十篇论文,在我国冶金物理化学领域产生很大影响。其中《炼汞学》一书是我国第一部有关炼汞的学术专著,《汞冶金的理论基础》、锌冶金物理化学》等书多次应要求再版,现在仍为冶金企业和院校学生的重要参考书。
1.徐采栋,汞冶金的理论基础,上海科学技术出版社,1964年。
2.徐采栋,炼汞学,北京冶金工业出版社,1960年。
3.徐采栋、林蓉、汪大成,锌冶金物理化学,上海科学技术出版社,1979年。
4.徐采栋,小高炉炼铁学,贵州人民出版社,1959年。
5.徐采栋,碱性热风化铁炉与碱性转炉炼钢,贵州人民出版社,1960年。
6.徐采栋,铝氧的土法生产,贵州人民出版社,1959年。
7.徐采栋,从工业铝酸钠溶液中析出新相的物理化学,全国第一届冶金过程物理化学学术报告会论文集,上海科学技术出版社,1959年。
8.徐采栋,针铁矿法除铁的物理化学,《有色金属》1978年第1、2期。
9.徐采栋,熔融磷肥反映机理的研究,化学工业,1957年11期。
10.徐采栋,高锰酸钾的试制,化学工业,1957年4期。
11.徐采栋,使用硫酸钠直接炼铅法,有色金属,1956年9期。
12.徐采栋,湿法炼汞的物理化学,贵州工业学院学报,1963年6期。
13.徐采栋,某地铝矿溶出赤泥的沉降性能试验,贵州工业学院学报,1963年7期。
14.徐采栋,攀枝花钒钛磁铁矿高温还原中的重要物理化学问题,曾在全国第三届冶金过程物理化学年会上宣读,钢铁钒钛,1980年2-3期。
15.徐采栋,不可逆过程热力学在冶金中的应用--电解过程与耗散结构,有色金属,1982年1期。
❺ 初中化学的各项成果和它的发现者
舍勒在1774年发现氯气;1807年英国化学家戴维发现金属钾;1869年门捷列夫在继承和分析了前人的工作基础上,制了第一张元素周期表;
1939年鲍林发表了<<化学键的本质>>;碲(一种稀有元素)有德国化学家克拉普罗特在1797年在分析碲金矿时发现.
❻ 化学进化的过程
【最开始】古时候,原始人类为了他们的生存,在与自然界的种种灾难进行抗争中,发现和利用了火。原始人类从用火之时开始,由野蛮进入文明,同时也就开始了用化学方法认识和改造天然物质。燃烧就是一种化学现象。(火的发现和利用,改善了人类生存的条件,并使人类变得聪明而强大。)掌握了火以后,人类开始食用熟食;继而人类又陆续发现了一些物质的变化,如发现在翠绿色的孔雀石等铜矿石上面燃烧炭火,会有红色的铜生成。这样,人类在逐步了解和利用这些物质的变化的过程中,制得了对人类具有使用价值的产品。人类逐步学会了制陶、冶炼;以后又懂得了酿造、染色等等。这些有天然物质加工改造而成的制品,成为古代文明的标志。在这些生产实践的基础上,萌发了古代化学知识。
古人曾根据物质的某些性质对物质进行分类,并企图追溯其本原及其变化规律。公元前4世纪或更早,中国提出了阴阳五行学说,认为万物是由金、木、水、火、土五种基本物质组合而成的,而五行则是由阴阳二气相互作用而成的。此说法是朴素的唯物主义自然观,用“阴阳”这个概念来解释自然界两种对立和相互消长的物质势力,认为二者的相互作用是一切自然现象变化的根源。此说为中国炼丹术的理论基础之一。
【公元前4世纪】希腊也提出了与五行学说类似的火、风、土、水四元素说和古代原子论。这些朴素的元素思想,即为物质结构及其变化理论的萌芽。后来在中国出现了炼丹术,到了公元前2世纪的秦汉时代,炼丹术已颇为盛行,大致在公元7世纪传到阿拉伯国家,与古希腊哲学相融合而形成阿拉伯炼丹术,阿拉伯炼丹术于中世纪传入欧洲,形成欧洲炼金术,后逐步演进为近代的化学。
炼丹术的指导思想是深信物质能转化,试图在炼丹炉中人工合成金银或修炼长生不老之药。他们有目的的将各类物质搭配烧炼,进行实验。为此涉及了研究物质变化用的各类器皿,如升华器、蒸馏器、研钵等,也创造了各种实验方法,如研磨、混合、溶解、洁净、灼烧、熔融、升华、密封等。
与此同时,进一步分类研究了各种物质的性质,特别是相互反应的性能。这些都为近代化学的产生奠定了基础,许多器具和方法经过改进后,仍然在今天的化学实验中沿用。炼丹家在实验过程中发明了火药,发现了若干元素,制成了某些合金,还制出和提纯了许多化合物,这些成果我们至今仍在利用。
【真正成为学科意义上的化学】
【16世纪开始】欧洲工业生产蓬勃兴起,推动了医药化学和冶金化学的创立和发展,使炼金术转向生活和实际应用,继而更加注意物质化学变化本身的研究。在元素的科学概念建立后,通过对燃烧现象的精密实验研究,建立了科学的氧化理论和质量守恒定律,随后又建立了定比定律、倍比定律和化合量定律,为化学进一步科学的发展奠定了基础。
【1775年前后】拉瓦锡用定量化学实验阐述了燃烧的氧化学说,开创了定量化学时期,使化学沿着正确的轨道发展。19世纪初,英国化学家道尔顿提出近代原子学说,突出地强调了各种元素的原子的质量为其最基本的特征,其中量的概念的引入,是与古代原子论的一个主要区别。近代原子论使当时的化学知识和理论得到了合理的解释,成为说明化学现象的统一理论。接着意大利科学家阿伏加德罗提出分子概念。自从用原子-分子论来研究化学,化学才真正被确立为一门科学。这一时期,建立了不少化学基本定律。俄国化学家门捷列夫发现元素周期律,德国化学家李比希和维勒发展了有机结构理论,这些都使化学成为一门系统的科学,也为现代化学的发展奠定了基础。
通过对矿物的分析,发现了许多新元素,加上对原子分子学说的实验验证,经典性的化学分析方法也有了自己的体系。草酸和尿素的合成、原子价概念的产生、苯的六环结构和碳价键四面体等学说的创立、酒石酸拆分成旋光异构体,以及分子的不对称性等等的发现,导致有机化学结构理论的建立,使人们对分子本质的认识更加深入,并奠定了有机化学的基础。
【1 9世纪下半叶】热力学等物理学理论引入化学之后,不仅澄清了化学平衡和反应速率的概念,而且可以定量地判断化学反应中物质转化的方向和条件。相继建立了溶液理论、电离理论、电化学和化学动力学的理论基础。物理化学的诞生,把化学从理论上提高到一个新的水平。
【二十世纪至今】
二十世纪的化学是一门建立在实验基础上的科学,实验与理论一直是化学研究中相互依赖、彼此促进的两个方面。进入20世纪以后,由于受到自然科学其他学科发展的影响,并广泛地应用了当代科学的理论、技术和方法,化学在认识物质的组成、结构、合成和测试等方面都有了长足的进展,而且在理论方面取得了许多重要成果。在无机化学、分析化学、有机化学和物理化学四大分支学科的基础上产生了新的化学分支学科。
近代物理的理论和技术、数学方法及计算机技术在化学中的应用,对现代化学的发展起了很大的推动作用。19世纪末,电子、X射线和放射性的发现为化学在20世纪的重大进展创造了条件。
在结构化学方面,由于电子的发现开始并确立的现代的有核原子模型,不仅丰富和深化了对元素周期表的认识,而且发展了分子理论。应用量子力学研究分子结构,产生了量子化学。
从氢分子结构的研究开始,逐步揭示了化学键的本质,先后创立了价键理论、分子轨道理论和佩位场理论。化学反应理论也随着深入到微观境界。应用X射线作为研究物质结构的新分析手段,可以洞察物质的晶体化学结构。测定化学立体结构的衍射方法,有X射线衍射、电子衍射和中子衍射等方法。其中以X射线衍射法的应用所积累的精密分子立体结构信息最多。
研究物质结构的谱学方法也由可见光谱、紫外光谱、红外光谱扩展到核磁共振谱、电子自选共振谱、光电子能谱、射线共振光谱、穆斯堡尔谱等,与计算机联用后,积累大量物质结构与性能相关的资料,正由经验向理论发展。电子显微镜放大倍数不断提高,人们以可直接观察分子的结构。
经典的元素学说由于放射性的发现而产生深刻的变革。从放射性衰变理论的创立、同位素的发现到人工核反应和核裂变的实现、氘的发现、中子和正电子及其它基本粒子的发现,不仅是人类的认识深入到亚原子层次,而且创立了相应的实验方法和理论;不仅实现了古代炼丹家转变元素的思想,而且改变了人的宇宙观。
作为20世纪的时代标志,人类开始掌握和使用核能。放射化学和核化学等分支学科相继产生,并迅速发展;同位素地质学、同位素宇宙化学等交叉学科接踵诞生。元素周期表扩充了,已有109号元素,并且正在探索超重元素以验证元素“稳定岛假说”。与现代宇宙学相依存的元素起源学说和与演化学说密切相关的核素年龄测定等工作,都在不断补充和更新元素的观念。
在化学反应理论方面,由于对分子结构和化学键的认识的提高,经典的、统计的反应理论以进一步深化,在过渡态理论建立后,逐渐向微观的反应理论发展,用分子轨道理论研究微观的反应机理,并逐渐建立了分子轨道对称守恒定律和前线轨道理论。分子束、激光和等离子技术的应用,使得对不稳定化学物种的检测和研究成为现实,从而化学动力学已有可能从经典的、统计的宏观动力学深入到单个分子或原子水平的微观反应动力学。
计算机技术的发展,使得分子、电子结构和化学反映的量子化学计算、化学统计、化学模式识别,以及大规模术技的处理和综合等方面,都得到较大的进展,有的已经逐步进入化学教育之中。关于催化作用的研究,以提出了各种模型和理论,从无机催化进入有机催化和增物催化,开始从分子微观结构和尺寸的角度核生物物理有机化学的角度,来研究酶类的作用和酶类的结构与其功能的关系。
分析方法和手段是化学研究的基本方法和手段。一方面,经典的成分和组成分析方法仍在不断改进,分析灵敏度从常量发展到微量、超微量、痕量;另一方面,发展初许多新的分析方法,可深入到进行结构分析,构象测定,同位素测定,各种活泼中间体如自由基、离子基、卡宾、氮宾、卡拜等的直接测定,以及对短寿命亚稳态分子的检测等。分离技术也不断革新,离子交换、膜技术、色谱法等等。
合成各种物质,是化学研究的目的之一。在无机合成方面,首先合成的是氨。氨的合成不仅开创了无机合成工业,而且带动了催化化学,发展了化学热力学和反应动力学。后来相继合成的有红宝石、人造水晶、硼氢化合物、金刚石、半导体、超导材料和二茂铁等配位化合物。
在电子技术、核工业、航天技术等现代工业技术的推动下,各种超纯物质、新型化合物和特殊需要的材料的生产技术都得到了较大发展。稀有气体化合物的合成成功又向化学家提出了新的挑战,需要对零族元素的化学性质重新加以研究。无机化学在与有机化学、生物化学、物理化学等学科相互渗透中产生了有机金属化学、生物无机化学、无机固体化学等新兴学科。
酚醛树脂的合成,开辟了高分子科学领域。20世纪30年代聚酰胺纤维的合成,使高分子的概念得到广泛的确认。后来,高分子的合成、结构和性能研究、应用三方面保持互相配合和促进,使高分子化学得以迅速发展。
各种高分子材料合成和应用,为现代工农业、交通运输、医疗卫生、军事技术,以及人们衣食住行各方面,提供了多种性能优异而成本较低的重要材料,成为现代物质文明的重要标志。高分子工业发展为化学工业的重要支柱。 20世纪是有机合成的黄金时代。化学的分离手段和结构分析方法已经有了很大发展,许多天然有机化合物的结构问题纷纷获得圆满解决,还发现了许多新的重要的有机反应和专一性有机试剂,在此基础上,精细有机合成,特别是在不对称合成方面取得了很大进展。
一方面,合成了各种有特种结构和特种性能的有机化合物;另一方面,合成了从不稳定的自由基到有生物活性的蛋白质、核酸等生命基础物质。有机化学家还合成了有复杂结构的天然有机化合物和有特效的药物。这些成就对促进科学的发展起了巨大的作用;为合成有高度生物活性的物质,并与其他学科协同解决有生命物质的合成问题及解决前生命物质的化学问题等,提供了有利的条件。
【化学发展的趋势】20世纪以来,化学发展的趋势可以归纳为:由宏观向微观、由定性向定量、由稳定态向亚稳定态发展,由经验逐渐上升到理论,再用于指导设计和开创新的研究。一方面,为生产和技术部门提供尽可能多的新物质、新材料;另一方面,在与其它自然科学相互渗透的进程中不断产生新学科,并向探索生命科学和宇宙起源的方向发展
❼ 中国化工领域的成就
先进勘探技术有效提高了我国油气供给的保障能力
由中国海洋石油集团有限公司等单位首创的渤海湾盆地深层大型整装凝析气田勘探理论技术,指导发现了中国东部最大的整装渤中19-6凝析气田,在渤海湾发现千亿立方米大型天然气田;西南石油大学等合作开发的页岩气水平井缝网压裂技术,创建了我国3500米以浅页岩气水平井缝网压裂理论方法和技术体系,使我国成为少数几个掌握页岩气开发核心技术的国家。
自主煤化工技术实现突破,保持了我国现代煤化工的国际领先地位
2019年,中国现代煤化工产业在工程示范基础上,技术创新进一步深化。中科合成油等合作开发的高温浆态床费托合成催化剂成功应用于伊泰和潞安等示范装置及宁煤、杭锦旗等商业化装置,有力推动了我国煤炭间接液化产业的发展;中科院大连化物所与延长石油合作完成了煤经合成气直接制低碳烯烃技术的工业试验,从原理上颠覆了90多年来煤化工一直沿袭的费托合成路线;中科院过程工程所研发的离子液体催化乙烯—合成气制甲基丙烯酸甲酯(MMA)成套技术,为现代煤化工的高端化、差异化、绿色化发展提供了科技支撑;神木天元与华陆工程研发的低阶粉煤回转热解成套技术整体达到国际领先水平。
一批化工新材料和高端专用化学品补“短板”技术引领产业向中高端迈进
2019年,我国化工新材料在高性能树脂、高性能纤维、功能性膜材料等一系列重要领域取得了突破性进展。万华化学开发的脂肪/环族异氰酸酯全产业链制造技术打破了国外对ADI系列产品全产业链长达70年的垄断,培育出世界上品种最齐全、技术领先、产业链最完整的ADI特色产业集群;南京工业大学等开发的气固分离膜材料打破了规模化生产与应用的技术瓶颈,推动了膜工业的技术进步;山西煤化所开发的高性能石墨封严材料实现量产,为我国航天/航空发动机关键密封部件提供了材料保障;中科院过程所研发的煤基氢酯化法路线,开辟了尼龙66关键原料己二腈的全新绿色生产路径;天辰齐翔自主丁二烯法合成己二腈技术开启工业化征程,50万吨级己二腈产业化装置开建。
❽ 化学教育中成果名称是指什么
一、教师要明确教学目标和教学目的的区别
传统的课堂将教学目的与教学目标混为一谈,这是非常不正确的。作为一名优秀的教师,必须明确教学目标和教学目的是不同的。这是确定教学活动进行的指导性标准,因此,必须严格区分二者的不同。以新的理念和方法来进行教学活动,指导课堂教学,使化学课堂教学活动顺利展开,取得良好的效果。
教学目的从某一方面来说具有很强的功利性色彩,对于素质教育阶段的教学来说具有非常不好的影响。新课标要求培养的学生与传统课堂教学中的有着本质的区别。在新课标的指导下,要培养的学生是有素质、有文化、有思想、有能力的四有学生。新课标下的教学目标明确指出教师在教学中的目标有三个,即认知性学习目标、技能性学习目标和体验性学习目标。在进行教学设计时,一定要严格遵循这三个教学目标来组织课堂教学活动,将学生的思维和能力结合起来得到一定程度的训练。新课标在设计时吸取了知识分类方面的理论成果,把高中阶段学生学习的知识分成认知性知识、技能性知识以及体验性知识。尤其是将策略性知识作为知识体系中的重要组成部分提出来,肯定了高中化学教学中对学生能力培养,重视学生在学习过程中的个人体验,成为教学中必须注意的新导向。新课标指导下的教学目标的设计保留了知识教学要求的等级分类并有了进一步的发展,使教学目标具有了可操作性,对于教师的教学和学生的学习都有了一定的指导意义,因此,要在新课标的指导下进行教学目标的设计,为教学提供一个新的平台,使化学课堂教学活动更加受学生的欢迎。
❾ (三)主要成果和认识
1.第四纪红土的地球化学特征反映了区域气候环境、流域物源特征和红土化作用强度的变化,对生态地球化学环境恢复有重要意义
(1)红土元素的区域地球化学分布具一定的分带性
第四纪红土是湿热气候环境下风化壳进一步红土化的产物,它的物质组成与其地球化学过程有密切的关系。洞庭湖区第四纪红土与中国红壤在化学成分上相似,与北方黄土相比则为低碱性高酸性元素,总体以富Si、Al、Fe、Ti,低Ca、Mg、Na、K、Mn、P、N、C为特征。但在不同区域的红土中,成分上有差异,湘江流域红土脱Si,富Al、Fe 程度高,Ge、S、Sn、Zn,Cu、F、B、Se、I、As、Cd、Hg、Pb、Sb、Tl、U、Bi、Br、Ce、Cl、Ga、La、Li、Rb、Se、Th、W、Zr等显著偏高;而沅江流域红土富Si、Mo、Se、Ag、Li、Nb、Se、Sr、Ti、Y、Zr;澧水流域红土富Fe、Mg、Ti、Co、F、I、V、Cu、Zn、Be、Cr、Ni、U,其常量组分与母质中砂砾石含量、红土化强度有关,微量元素则与区域地球化学背景关系更密切。不同流域红土元素组合不同,湘江流域红土以 Cd、Ag、Bi、Zn、Pb、TOC、TC、Hg、Au、W、N、Cu、As、磁化率、Sn、F、Mn、Ni的组合为主,是有色金属矿成矿带所致;次为Ga、Sc、Ge、V、Ti、Cr、Fe、Ni、Al及与其负相关的Si、pH的组合,系红土化作用所致。沅水流域红土的主要组合为Rb、Th、Nb、Ga、B、Sc、Al、Sr、Ti、Zr、K、Tl、Ge、N、Sn、F、Y、Ba、Mg、W、La、Ni、Li、Bi和与之负相关的Ag、Si,为富铝红土化的粘土吸附作用所致,体现了表生作用中脱硅富铝所形成的相互关系;次为富铁红土化作用的Cu、Fe、Be、U、P、As、磁化率、Sb、–Si、V、Mo、Zn、Cd、Br、Se、Cr组合;此外,尚有Hg、Pb、Se、Mo和V的组合,与流域内著名的汞矿带有关联。
(2)红土元素的区域地球化学分布具一定的阶段性
不同母质发育成的红土在剖面上的元素组成变化趋势说明湿热的气候环境对各类型母质母岩的改造作用使得形成的红土具有趋同性,以Zr为参照,协变分析不同母质母岩风化、红土化等体积过程的元素迁移累积结果表明母质母岩常量元素在红土化过程中更多的是活性元素迁移,稳定元素富集;紫红色碎屑岩变化不大。但不同类型不同红土化程度红土以及不同时代红土的元素含量及组合亦不同,并有一定规律性变化的趋势。
在不同类型红土中,或随红土化作用增强,红土化作用由富铁红土化向铁铝分离的富铝红土化方向演化,有机吸附作用减弱,大多数微量元素淋失,元素组合有由复杂变为简单的趋势。富铁红土化的特征元素组合为Fe、Cu、U、Be、P、Mo、V、As、Se、Zn、Cr等;富铝红土化的组合为为Rb、Li、K、F、Tl、Nb、Ti、Ni、Mg、Ga、Sc、B、Th、Ge、Al、Ba、Y,以大离子亲石元素为主。网纹红土贫碱(土)金属,脱Si富Al、Fe的红土化程度最强,为典型的红土,相对于均质红土或褐黄土,除Cr等少量难风化迁移的元素外,易溶元素多为贫乏。均质红土是生物作用参与下对网纹红土的后期改造的结果。在表层红土或全新统红土中,Mn、P、N、TC和TOC含量最高,Cd、As、Hg、U等富集,与生物及人类活动作用强有关。
不同时代红土亦表现出元素分布的阶段性特征:
更新世早期的汨罗组(Qp1m)易溶的碱(土)金属与铝等酸性难溶的残余富集的元素共存,表明元素复杂且分异不明显,可能与有机质吸附有关。
更新世中期早时的新开铺组(Qp2x)时期,环境可能变得较稳定,植被繁茂,有机碳富集,地层中保存有一些易溶的盐类组分Cl、B等,在随后的风化、红土化过程中,随脱硅富铝铁作用的进行,V、Cr、Se、As、Br、Ge、Hg、Bi、I、Ga、Sc、Ti、P、Nb、Na、Sb、U与Al和Fe共残余富集,La与Si等淋失,而大部分元素因有机物及粘土矿物的吸附而形成最重要的特征元素组合。
更新世中期中时的白沙井组(Qp2b)有两种同等重要的元素组合:一种 F、Rb、Be、K、Ba、Ca、Ni、Zn、Mg、Tl、Li、Nb等,另一为Br、I、TOC、Na、TC、Mn、磁化率、N、Co等及负相关的Al;红土化作用表现富铁铝和富铁两种。
更新世中期晚时的马王堆组(Qp2mw)也有强的红土化,脱硅富铁铝过程中伴随强烈的元素贫化富集作用比前面各期强烈,显著富集的元素有 Sn、Cl、Bi、Mo、W、Th、Se、As、S、Br、Sc、Ga、Rb,多为易被粘土吸附的元素;显著贫化的元素为 Sr、Y、Co、Mn、Ag、Be、Mg、Ba、Na、B、Nb、Zn、Li、Ca、Cd、N及pH值。
更新世晚期白水江组(Qp3bs)主要的元素组合为沉积物形成时的Sc、Mg、Cu、F、N、Cr、Ni、V、Sb、Al、Se、Zn、I组合,后期红土化作用不强,表征信息度的方差贡献率为19.91%;有较弱的富铁红土化(方差贡献率仅为14.65%),元素组合为As、Ce、Nb、Fe、Th、P、La、W、Sn、U、Mn等的富集与 Si、Zr、Mo 的贫化;值得关注的是 Cd、Hg、Au、Bi、TOC、TC、Cl、Ag、Pb、W、Sb、Zn等,重金属与有机碳共生,说明其富集与生物作用有关。
全新世(Qh)有61%的信息表现为脱硅富铝作用,并且与大部分重金属元素与有机质正相关,说明风化淋溶成壤作用占主导,人类及生物活动对重金属元素的富集有影响。
(3)红土的元素含量及其比值是地层对比、古气候恢复、环境变化研究的有效指标
红土的元素含量及其相对含量或比值是环境变化的结果,如硅-铁-铝三组分图可作为红土地球化学分类的指标;随着红土化作用的增强,Ca/Sr、Ca/Mg、Sr/Ba、K/Rb、B/Ga、Co/V、Mn/Cr、Ca/Cd等比值逐步减小,Fe/Mn、Rb/Sr、Cl/Br、K/Na、V/Ti、Zn/Cu、Zn/Cd、Ce/Y、Cr/Th、Ti/Nb、Zr/Nb、Al/Zr等比值增大,其变化反映了区域生态地球化学环境的变化过程,可以将红土的元素含量及其比值进行地层对比、古气候恢复和环境变化研究,红土可作为生态地球化学环境变化研究的有效介质。
2.平原区沉积层元素含量等的规律变化是对物源及沉积区生态地球化学环境的综合反映
(1)地球化学与孢粉指标的综合可较好表征区域生态地球化学环境特征
洞庭湖平原区沉积物的地球化学指标与各种冷暖干湿类孢粉间的相关性显著,如孢粉总量与TOC、Ca/Sr正相关,水生植物类与Br/I负相关,指示干旱环境的蒿/藜比值与Al/Zr、Rb/Sr等正相关,说明本区气候条件或植物(孢粉)类型等与元素的地球化学分布关系密切,据其不仅可帮助查明元素及其比值组合的气候环境意义,而且其各种组合可相互补充和印证,可综合表征地球化学环境和气候环境,为本区的生态地球化学环境分区及演化研究提供依据。
(2)沉积物的磁化率是对区域生态地球化学环境的综合反映
洞庭湖区沉积物的磁化率在空间上大致有从盆地四周向中心逐渐升高的趋势,与物质来源、搬运、沉积过程及人类活动有关,湘江源沉积物磁化率值较低,反映物质来源于南华地槽年轻的沉积岩——酸性岩类;西北部澧水、长江源沉积物磁化率较高,与来源于扬子地台较古老的变质岩——偏基性岩类有关。时间上,地层时代变老,磁化率有渐降的趋势。磁化率与常量组分Ca、Mg、Na、Fe,及TOC、pH值、粘粒、常绿与落叶植物孢粉比值等呈显著正相关,与Si呈显著负相关,其与 Cr、V、Ti、Ni、Sr、Sc、Nb、F、Cu、Co、La、Y、Ce、Zn、Zr、Ba、Li、Ga、N、Br、P、Mn、U等铁族、亲碎屑微量元素等的组合(方差贡献为40 %)是铁磁性颗粒富集所表征的特征微量元素组合;其与Ga、Th、Cl的负相关是铁磁性颗粒贫化、顺磁性和抗磁性物质富集的元素组合。可见沉积物的磁化率记录可作为区域生态地球化学环境变化可靠的综合性因子。
(3)不同流域、不同时代沉积物元素组成规律变化反映了物源及沉积区生态地球化学环境变化
从沉积物元素分布得知其含量变化受沉积时物源及气候环境的影响明显,后期的改造使元素丰度发生改变不是很显著。
不同时代沉积物中Si由老到新呈逐渐降低的趋势,全新世晚期为最低;Al含量变化不明显;Fe从中更新世以后为相对高值;K总的变化不大;Na、Ca、Mg、N、C均显示从老到新由低到高的变化,与气候环境变化关系密切。在各时期SiO2/Al2O3-K2O/Na2O-CaO/MgO三角图上不同流域样品聚集一起且表现出演化性趋势,说明该3组组分的相对含量可作为成因分析和地层对比的指标。
不同区沉积物的元素含量及其组合的规律变化反映了地质背景区、物源区、沉积区的气候环境、水动力环境、物理化学环境的不同。如长江物质分流进入洞庭湖沉积引起地球化学组分发生较大的变化,可由其在钻孔中出现的部位确定其进入洞庭湖的时间,不同区沉积物的元素组合可以作为区分主导作用、地质背景及物源的标志。从全孔样品的元素组合来看,长江物源区为Hg、Se、Sb,湘江尾闾区为Au、Sn、W,澧水下游区为Cu、Co、Sb、W、Sn、Zn、Hg,东洞庭湖湖区为Au、W、Co。从同一时段不同区域的元素组合来看,如从全新世晚期沉积物地球化学参数的对比可知,四水物源微量元素最丰富,长江物源次之,湖区微量元素较贫乏;湖区及长江物源的Ca/Cd、Cr/Th、C/N比值普遍高,四水物源比值则较低,可以其作为区分物源的标志。
3.文化层赋存了古代自然和人文环境信息,其地球化学记录是解读人地关系的钥匙
(1)文化层常量元素更多反映了自然环境状况,新石器中期以后的文化层微量元素则多反映人类活动特征
澧阳平原农耕文化区不同文化层常量元素由老至新的变化与丘岗区红土由老至新脱硅富铝化减弱的规律一致,说明文化层亦受表生地质作用控制;但文化层比其下生土层略富硅及碱(土)金属,较贫铝铁,亦别于表土层,说明文化层是在古风化壳上堆积而成的,其元素组合特征可表征文化堆积形成时的环境状况。
澧阳平原农耕文化区不同时期文化层微量元素地球化学分布控制因素差异明显:
旧石器不同时期的微量元素组合既有继承性(相似),又有演化性(相异),亲石元素较富,亲硫(或说亲生物)元素较缺,且愈老(往旧石器早期)愈明显,亦反映气候由温暖到干凉的转换。
新石器早期气候相对寒冷至中期逐渐变为暖湿,汤家岗至石家河时期微量元素丰度普遍较高,特别是大溪和石家河两时均出现峰值,元素多以与人类关系密切的重金属为主,说明人类制陶、烧土等活动对金属元素的富集有影响。
历史时期以来微量元素的丰度变化与铜、铁器冶炼等金属利用有更大的关系。春秋以Au、Hg和Mo等及TOC为特征,重金属Cd等普遍较低。战国文化及其以后重金属元素有增加的趋势,如Cd在唐代文化层出现高峰。
(2)农耕与城市不同文化属性文化层的元素组合不同
澧阳平原农耕文化层有多种元素组合,主要组合为Cr、V、Ga、Bi、Fe、Al等富集及Si的缺乏,代表了文化层的自然成土作用;次为P、Ca等“磷灰石型”的元素组合特征,可作为人文景观的指标;再次为TOC、TC、N、Cu、Hg等,与植物和有机物丰富、气候湿润有关,代表气候温润宜农宜人;第4组合为Mg、K及负相关的Ti、Si、Nb,反映了文化层堆积中的粘土类矿物特点,表明当时的气候相对较干热,雨水较少,掩埋古人生活器物的泥沙为较细的物质。
城市文化层元素主要反映人类的“工业”活动和城市功能进化,与气候关系不是很明显。长沙城市文化层的亲铁、亲硫元素、磁化率等、及负相关的易溶的碱(土)金属组合主要在唐代文化层为高值,说明铁族等与亚铁磁性矿物有关的元素有一定的富集作用;Au、Pb、Sn、Ag、Hg、Mo、As、Cu、Se、Sb、Zn、F的组合可能系人类“冶炼”等活动的元素组合,主要在北宋时为高,清文化层较高,说明冶炼等人类活动在此两阶段为最;Cl、I、Br、U、Ca、Ce、Sc、N、TC、TOC、Se、Sr、P的组合,以表生条件下易溶、易氧化分解的元素为主,主要在明清过渡的含煤堆积层和西周文化第三层高,前者系含煤堆积层,故该组合可作为含煤层或有机污染的标志元素;而既有表生条件下易溶,又有相对难溶的元素组合则代表了一种未经强烈表生作用改造、人为混杂堆积的元素组合特征,其在明代“废渣”状文化层高;以S、N、TOC、TC、Ce、V等亲生物元素为主的组合反映了人类城市生活排污特征,主要在汉代古井、次在明清文化层为高;Cd、P、Mn、Zn、CaO、Tl、Ni、Br的组合,可与澧阳平原农耕文化区的“磷灰石型”元素组合类比,主要在西周文化层第三层高,次在唐代文化层高,可能反映的是一种人类生活垃圾如动物骨骼的堆积;Al、Ga、F、Sc的组合,为表生条件下趋向残余富集的元素,代表了自然地质背景作用明显,主要在西周文化层之下的生土层为高。
对文化层的“少人类影响”和“人类影响”两类样品元素分布规律研究表明,Au、Ag、Pb、Sn、Cd、Hg、Zn、Cu、TOC、P等“人为源”元素,及La、Ge、Th、Tl、Sc、Co、Sr、Ni、Ga、V、Cr、Al、F、Ca、Mg、B、K、Fe、Br、I等“自然源”元素在两类文化层中均有显著差异。“自然源”元素的差异是物源区地质背景不同造成的。在少人类影响的文化层样品组中,散点图上的“人为源”元素与“自然源”元素可拟合出一呈显著相关的回归线;时间序列图上Cr/Ti、Ni/Ti比值同步呈周期性变化;Cd、Hg、Zn等元素与Cu组合;Cd和P同步变化,等等,证明大溪文化以前,人类活动较弱时期,文化层样品中影响这些“人为源”与“自然源”元素分布的地球化学过程主要为自然过程,元素含量变化受元素的地球化学性质控制,各元素的相对含量比例比较稳定,元素间的相关性明显。而将人类影响明显的(大溪文化以后)文化层样品投影到上述散点图上,则多不服从回归方程,并且镉锌与铜汞、镉与磷的分离,证明这些“人为源”元素的含量受自然与人类活动双重因素的影响。以La、Ni、Ge、V、Sc、Sr、Co、Tl等元素为参比元素,可以扣除自然作用的影响,估算“人为分量”的大小。计算结果表明“人为源”元素含量的人为分量在春秋以前是非常低的,随着生产力的提高,人类活动影响份额越来越大。据“人为源”元素的“人为分量”可将区域文化演化划分为狩猎文化、农耕文化和原始的“工业”(城市)文化3个历史阶段。在生产力低下的狩猎及初始农耕文化阶段以人类活动特征元素的“人为分量”低,Cd和P含量同步变化,Cd、Hg、Zn等与Cu组合在一起为特征;原始工业(城市)文化阶段的冶炼、铸造等人类活动造成文化层金属元素含量增高,原始的自然地球化学平衡被打破,以Ag、Au、Pb、Sn、Cd、Cu、Hg、P、TOC等元素含量高,Cd和P分离为特征。
(3)文化层的地球化学分类可实现对文化和环境的同一性认识
文化层地球化学指标的最优分割及因子分析所划分的“文化大层”(或类型)能将不同文化之间隐含的相同的自然环境信息及人类活动留在文化遗存中的踪迹紧密聚合在一起,揭示了文化发展(人类文明演化)与环境演化的阶段性、统一性本质。
(4)重金属富集是与人类原始工业活动同生的另一“文化遗产”
将长沙各文化层的元素含量与生土层比较,说明长沙地区早在西周时期就有了重金属富集问题,“秦汉古城”在给长沙留下丰富文化遗产的同时,也留下了人类影响环境的痕迹。农耕与城市文化区文化层相比,元素Ag、Au、Cd、Cu、Hg、N、P、Sn、Zn、TOC等含量及磁化率在城市文化区文化层中显著高于农耕区文化层;Hg/Sr、P/Co、Ag/La、Au/Ni、Cd/V、TOC/La、Sn/Ge、Cu/Ge等比值亦在城市高于农耕区,且在城市文化区中明显有随时代前进而增加的趋势,这些比值可作为区分古代城市与农耕区人类活动的有效指标。
4.生态地球化学环境指标在空间上的数值及涵义分异,沉积区地球化学环境指标的时间序列模型揭示了区域生态地球化学环境的演变规律
(1)同一地球化学指标在风化剥蚀区与沉积区可能有不同的古气候古环境意义
在综合考虑风化剥蚀区的基岩类型、元素分布、气候环境、地形条件,以及洞庭湖沉积区的岩相古地理、气候环境、构造运动、湖泊开放封闭条件及时间因素等的基础上,参考孢粉分析结果,通过地球化学原理分析,认为反映本区生态地球化学环境的30 余对元素对比值指标有两大类:
一是剥蚀区与沉积区生态地球化学环境涵义相同者:TOC/N、Zn/Cu、Ti/Si、C值、Fe/Mn及磁化率等,其高值代表湿热(或热、或湿)气候;Ca/Cd、U/Th、F/Cl、Zn/Pb、Sa值、Saf值等,其高值代表干冷(或干、或冷)气候。
另一为剥蚀区与沉积区生态地球化学环境涵义相异者:Ce/La、Ti/Nb、Al/Zr、K/Ca、K/Na、Rb/Sr、Zn/Cd、Ce/Y、Zr/Nb,其在剥蚀区高值代表湿热(或热、或湿)气候环境,而在沉积区相反,代表干冷(或干、或冷)气候环境;B/Ga、Ca/Mg、Ca/Sr、K/Rb、Sr/Ba、Li/Si、Br/I、TC/N、Cl/Br,与上相反,其在剥蚀区值高代表干冷,在沉积区代表湿热气候环境。
虽然这些地球化学参数指示古气候的特征主要是在与本区较成熟的古气候指示剂——孢粉标志的相关关系规律之上建立的,它们仅为具有区域局部意义的参数,是否具有普遍性有待进一步探讨,但从文章的初步分析中可见古气候对这些参数的影响,不失为今后该区或其他区的研究提供了线索。
(2)沉积区18个地球化学环境指标的时间序列模型综合揭示了区域生态地球化学环境的演变规律
对沉积区全部钻孔样品按年龄排序(元素含量用Al标定),将4种重金属元素、4个环境参数(TFe2O3、TOC、磁化率和 C 值)、5 对元素比值(Rb/Sr、TOC/N、Al/Zr、Cd/Ca 和 Zn/Cd)、5 个因子(分别代表湿热、干凉、热、湿热和湿热气候环境的 F1、F2、F3、F4和“综合”)共18个指标建立的ARIMA模型结果表明,从整个第四纪2.6 Ma来看,可划分为21个生态地球化学环境演化旋回,重金属含量在0.12 Ma以来变化较小,而TOC和磁化率随时间演变而显著增高;地球化学“综合”因子的预测值显示气候环境将向湿热方向转变,约过30 a左右,有一转折点,与许多学者预测的公元2030年全球平均气温将上升0.5~2.5℃的结论吻合。对未来生态地球化学环境趋势的预测说明本区环境的变化总体上受非局部性因素控制,这对于正确把握环境趋势、指导资源合理利用意义重大。
5.洞庭湖区第四纪环境地球化学变化是对区域地质环境演化及全球环境变化的响应
(1)本区生态地球化学环境变化是全球环境变化的响应
将本区红土剖面与安徽宣城的红土剖面进行对比,发现本区红土剖面与宣城剖面反映的气候环境的变迁旋回具有明显的可比性,元素及其比值、磁化率、全氧化铁、有机质谷峰的振荡,证明了本区与我国南方红土地区从更新世早期晚时以来,发生了多次冷暖气候变化的旋回,与宣城的古土壤与古风化壳所反映的气候变迁的规律相近。证明本区红土与我国南方红土一样,存在着大量反映气候环境变迁的信息,可为全球变化研究作出新的贡献。
将本区沉积层与北方黄土的灵台剖面比较,说明本区钻孔沉积物0.7 Ma以来Rb/Sr等地球化学指标亦可相应划分5个以上旋回,年龄相当,两者具有明显的可比性。说明本区的气候环境和地球化学环境变化是与全球环境变化紧密相联的。
将本区沉积层的TFe2O3、TOC、磁化率、Rb/Sr、Al/Zr及上述5 个因子等环境地球化学指标与深海氧同位素进行对比,表明在过去的0.8 Ma期间,与全球气候波动划分出的20个同位素阶段对应,本区沉积物的TFe2O3及“综合因子”等环境地球化学指标亦呈大致相似的趋势变化,与深海氧同位素的奇数阶段对应,指示温度升高,表明是暖期;而Rb/Sr、Al/Zr等与偶数的阶段对应,指示温度降低,是冷期。
由于纬度不同,尤其秦岭和喜马拉雅山脉的分隔,本区与北方黄土区及第四纪以来的海洋区域相比属于迥然不同的气候带,沉积物类型的重大差异就是证据,但它们又同时对全球性变化有所响应,关键是要确定这种反映全球变化标志的独特因素和参数。仔细分析深海沉积、黄土、冰盖和记录全球变化的共同标志或参数,发现主要为氧、碳同位素及Rb/Sr等少数几种比值。本书采用的多参数不仅突出了本气候带中物质成分的差异,而且其综合表达的趋势与深海氧同位素变化具某种相似性,说明经Al标定的参数明显是从区域或局部环境记录中抽取了的全球变化信息,是可以确定局部区域环境对全球变化的响应的。
(2)洞庭湖区生态地球化学环境与区域地质环境演化的关系
根据更新世早期沉积与第四纪以前老地层的接触关系,全区主要钻孔及阶地区所见剖面分析,早期盆地形成是区域地壳构造沉降差异形成湖泊的雏形,第四纪早期沉积物砂砾石以快速搬运沉积至湖盆地中心,形成较厚的砂砾石层,砾石成分以硬质岩石为主,砾度变化较大,圆度较差,多以次棱角状到次圆状为主,与基底岩层有显著的地球化学差异。
更新世早、中期沉积物之间为典型的不整合界面,周边阶地区地层剖面显示明显,如长沙、赤山等地就是以中期沉积物砂、砂砾石不整合覆盖于早期沉积的砂及砂砾石沉积表部,界面线上下凸凹不平,层理显示有一定的角度差,同时更新世中期沉积底部出现底砾层砾石大小混杂的结构。上下层沉积物ESR年龄差可达0.2 Ma。在地球化学成分上反映上下层也有较大的差异。钻孔剖面中磁极性倒转变化,其下早期为松山正极性世,其上中期为布容正极性世。显示其为全球地壳运动在本地区的反应。
全新世中期距今5000 a左右,长江南移江水向洞庭湖区分流明显增强。在本区北东部几个钻孔中沉积物的地球化学组分发生显著的变化,代表长江物源的物质大量进入洞庭湖区,洞庭湖成为典型的过水型湖泊,地球化学成分分析显示长江物源有更多的碱(土)元素,SiO2降低,Al2O3、Fe2O3增高,同时Cd、As、Hg、Sb、Pb、S、Se、Ge 等的降低均形成一个突变的界面,说明了长江之水大量进入洞庭湖这一重大事件的发生。
❿ 化学史上各时期杰出的化学家及其取得的主要成就
如最伟大的化学家-门捷列夫个人简介门捷列夫:俄国化学家。1834年2月7日生于西伯利亚托博尔斯克,1907年2月2日卒于圣彼得堡。1850年入圣彼得堡师范学院学习化学,1855年毕业后任敖德萨中学教师。1857年任圣彼得堡大学副教授。1859年他到德国海德堡大学深造。1860年参加了在卡尔斯鲁厄召开的国际化学家代表大会。1861年回圣彼得堡从事科学著述工作。1863年任工艺学院教授,1865年获化学博士学位。1866年任圣彼 门捷列夫
得堡大学普通化学教授,1867年任化学教研室主任。1893年起,任度量衡局局长。1890年当选为英国皇家学会外国会员。
重大成果
门捷列夫的最大贡献是发现了化学元素周期律。今称门捷列夫周期律。1869年2月,门捷列夫编制了一份包括当时已知的全部63种元素的周期表(表1)。同年3月,他委托N.A.缅舒特金在俄国化学会上宣读了题为《元素的属性与原子量的关系》的论文,阐述了元素周期律的要点:
①按照原子量的大小排列起来的元素,在性质上呈现明显的周期性。
②原子量的大小决定元素的特征。
③应该预料到许多未知单质的发现,例如,预料应有类似铝和硅的,原子量位于65~75之间的元素。
④已知某些元素的同类元素后,有时可以修正该元素的原子量。
1871年门捷列夫又发表了《化学元素周期性的依赖关系》论文,对化学元素周期律作了进一步阐述。他还重新修订了化学元素周期表(表2),把1869年竖排的表格改为横列,突出了元素族和周期的规律性;划分了主族和副族,使之基本上具备了现代元素周期表的形式。
门捷列夫在发现周期律及制作周期表的过程中,除了不顾当时公认的原子量而改排了某些元素(Os、Ir、Pt、Au;Te、I;Ni、Co)的位置外,并且考虑到周期表中合理的位置,修订了其他一些元素(In、La、Y、Er、Ce、Th、U)的原子量,而且预言了一些元素的存在。在1869年的元素周期表中,门捷列夫为4种尚未被发现的元素留下空位。1871年他又发表论文《元素的自然体系和运用它指明某些元素的性质》,对一些元素,例如,类铝、类硼和类硅的存在和性质以及它们的原子量做了详尽的预言。这样的空位共留下6个。门捷列夫的这些推断为后来的化学实验所证实。
元素周期律的发现激起了人们发现新元素和研究无机化学理论的热潮。元素周期律的发现在化学发展史上是一个重要的里程碑,它把几百年来关于各种元素的大量知识系统化起来,形成一个有内在联系的统一体系,进而使之上升为理论。
门捷列夫还曾研究气体和液体的体积与温度和压力的关系,于1860年发现气体的临界温度并提出了液体热膨胀的经验式。1865年研究了溶液的性质,提出了溶液的水合物学说,为近代溶液学说奠定了基础。1872~1882年,他和他的学生准确地测定了数种气体的压缩系数。
门捷列夫因发现周期律而获得英国皇家学会戴维奖章。他还曾获英国科普利奖章。1955年科学家们为了纪念元素周期律的发现者门捷列夫,将101号元素命名为钔。门捷列夫运用元素性质周期性的观点写成《化学原理》一书,曾被译成英、法等多种文字。
其他详见 http://ke..com/view/50415.htm