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生活中的化学

2015-07-20陈昕

中国校外教育(中旬) 2015年6期
关键词:三废重铬酸钾化学发光

陈昕

化学无处不在。日常吃的食物、生活用品、环境保护、健康等方面都能用到化学,特别是近些年来,化学在治理环境方面发挥着空前广泛的作用。发挥化学课堂的主阵地作用,成为学生授业、解惑的传道师者,正是化学教师共同探索的方向。

化学生活绿色健康人类从诞生之日起,改造原有物质和制造新物质的活动就一刻没有停止过。通过这些活动,人类发现了许多实际而有效的化学过程。例如,烧制陶器和冶炼钢铁等,它们在人类社会的发展史上都起着里程碑的作用。随着历史的向前发展、科学的不断进步,化学在生活中的的应用空前广泛。

一、食物中的化学

我们在炖鱼时,经常放一些醋和酒,不仅去除鱼的腥味,还有一个不被人熟知的效果就是:使炖出的鱼有香味。这香味哪来的呢?这其中就包含一个化学原理,醋的主要成分是乙酸,酒的主要成分是乙醇,乙酸和乙醇发生酯化反应生成乙酸乙酯,乙酸乙酯有一种香味,可以使我们炖出的鱼又鲜又香。

我们在蒸馒头时,在发酵以后的面粉中加小苏打。这又是为什么呢?面发酵以后产生一种酸,小苏打的主要成分碳酸氢钠,酸与碳酸氢钠反应产生的二氧化碳气体使馒头膨胀、松软可口。

这些在遥远的以前,人类就知道的最简单的生活常识中都包含着化学原理,可见化学在生活中应用的历史有多么久远。

二、生活用品中的化学

司机酒后驾车容易肇事,因此《道路交通安全法》规定禁止酒后驾车。怎样判断是否为酒后驾车呢?一种科学、简便的检测方法是使驾车人呼出的气体接触经过硫酸酸化的强氧化剂重铬酸钾(k2Cr2O7)的硅胶,如果呼出的气体中含有乙醇蒸汽,乙醇会被酸性重铬酸钾氧化成乙醛,同时酸性重铬酸钾被还原成硫酸铬。橙色的酸性重铬酸钾与绿色的硫酸铬的颜色不同。通过颜色的变化,即可知驾车人是否喝了酒。

此外,化学原理在鉴别“真丝”与“人造丝”、漂白织物、不锈钢制品等方面也发挥着作用。

三、治理环境需要化学

化学在保护环境工作中发挥重要作用的三个主要领域,即环境情况的检测、“三废”的治理以及寻找源头治理环境污染的生产工艺(绿色化学)等。

在工业生产中往往会产生三废(废气、废水、废渣),三废的自由排放,即会污染环境,影响人民的健康,也会造成某些原料的浪费,不利于降低生产成本。根据可持续发展的要求,一个现代的化工企业,应该朝着无废物排出的“封闭式生产”的方向努力。

硫酸是基础化学工业的重要产品。它是许多化学工业的原料,硫酸的消费量常被视为一个国家工业发达水平的一种标志。对于硫酸生产中产生的“三废”,一般常用以下方法处理。

1.尾气吸收

对于尾气中含有的少量三氧化硫,可用氨水吸收,使其生成硫酸铵,然后再用硫酸处理,便生成二氧化硫和硫酸铵。二氧化硫可返回车间作生产硫酸的原料,同时得到的硫酸铵可作肥料。

2.污水处理

生产过程中的污水,含有硫酸等杂质,可和石灰乳发生中和反应进行处理。

3.废渣的利用

黄铁矿矿渣一般可作为制造水泥的原料或用于制砖。

我们总是在产生了污染之后才想起去治理,这样既污染了环境又浪费了资源。化学界的有识之士提出了绿色化学(Green Chemisty)的号召。绿色化学的核心就是要利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。简单而言,化学反应就是原子重新组合的过程。因此,按照绿色化学的原则,最理想的“原子经济”就是反应物全部转化为期望的最终产物,这时原子的利用率为100%。

例如,在讲高中化学必修二第四章第二节《环境保护》时,以乙烯为原料生产环氧乙烷,有两种生产工艺:

1.经典的方法是氯代乙醇法,包括以下两歩反应:

2.现代石油化工采用银作催化剂,可以实现一步完成:2CH2 = CH2+O2→2H2C-CH2。

实验分析:其原子利用率为100%,符合原子经济性。

绿色化学的应用不但在源头上避免了污染物的产生,而且提高了原料的利用率,节约了资源,真可谓一箭双雕。

化学发光原理在环境监测方面发挥着主导作用。某些物质在进行化学反应的过程中,由于吸收了反应产生的化学能而被激发,从激发态回到基态时,发射一定波长的光,利用化学发光谱与发光体的荧光发射光谱具有对应关系而进行检测。化学发光法可以应用在测定海水中的重金属离子的含量、海水中溶解铁的测定及灵敏度的比较、有机物的CL分析、营养物质的CL分析等方面。

四、健康也需要化学

统计数据表明,我国居民的平均估计寿命由1949年的35岁,提高到2000年的70.8岁;传染病在死亡病因中所占的比率由35%降到5%。这两项指标均已接近发达国家水平,其重要原因之一是各种新型药物的广泛应用,化学对此做出了重大贡献。

人工合成药物的种类很多,估计已达到10万种。解热镇痛药、抗生素和抗酸药等常用的药物都是运用化学方法合成的。如解热镇痛药——阿司匹林,是人们熟知感冒药,具有解热镇痛作用。它的化学名为乙酸水杨酸,是第一个重要的人工合成药物。它是以水杨酸为原料,使之与乙酸酐直接反应可制备阿司匹林。阿司匹林与氢氧化钠中和制得的钠盐,易溶于水,称为可溶性阿司匹林,疗效更好。

化学对开发中草药有重要意义。许多中草药的有效成分已经分离。例如,具有止咳平喘作用的麻黄碱是从中药麻黄碱中提取的生物碱。

总之,生活处处有化学。关键在于我们在授课的过程中,见缝插针,把化学理论与实际生活相联系,激发学生学习化学的兴趣,内化为学习化学的动力。这才是作为传道、授业、解惑的师者,共同探索努力的方向。

参考文献:

[1]宋心琦.普通高中课程标准实验教科书中学化学必修二[M].吉林:人民教育出版社,2007,(7).

[2]王洋,范世华.化学发光分析方法在大气环境监测中的应用与进展[J].分析科学学报,2005,(2).

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