化学组成

教学目标

1、知识与技能

通过引导学生分析科学家研究空气的实验和自主设计实验，帮助学生理解定性和定量的概念，理解纯净物和混合物的概念，掌握纯净物和混合物的性质，掌握空气的组成 。

2、过程与方法

通过分析、对比不同科学家对空气的研究，让学生体会科学家的思想并学会科学探究的基本方法，包括控制变量对照实验的设计方法、定性实验和定量实验的设计方法、验证实验的设计方法以及比较、分类、归纳和演绎、分析和综合等基本的逻辑思维方法在化学中的应用，并通过设计实验验证空气的组成亲身体验科学探究的过程。

3、情感态度价值观

了解人类对事物的曲折的认知过程，认识到科学发现是经过艰难的探索的、任何成功都不是偶然的，培养从前人经验中获得知识、方法和经验教训的兴趣和愿望，体会科学发展和科学研究的重要性

重点和难点

1．通过分析、对比不同科学家对空气的研究，让学生体会科学家的思想并学会科学探究的基本方法

2． 应用前人的经验，设计实验验证空气的组成。

教学方法

情境教学法、“探究的探究”教学法、实验法、小组合作学习教学法

仪器、药品

集气瓶、橡胶塞、燃烧匙、烧杯、导气管、止水夹、火柴、气球、塑料瓶、试管、水杯、纸团；木炭、硫磺、红磷、铁丝、蜡烛等

教师活动

学生活动

设计意图

导入 温故知新，了解空气。

情境：录象《人与自然》片段

问题：我们知道 没有空气就没有人类，也没有生机勃勃的地球，请大家说说你所认识的空气

小结：（板书）

1． 空气是一种无色无味、难溶于水的气体。

2．空气的成分按体积计算，大约是：氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其他气体和杂质0.03%。

讲故事：我们对于空气已经了如指掌了，现在我给大家讲一个笑话。

一位化学老师在自己的朋友面前大谈氧气的发现。这位老师说：“氧气是在18世纪才被发现的……”老师的朋友说：“既然这样，在此之前，人呼吸什么呢？”

问题：大家为什么觉得这位老师的朋友很可笑呢？

过渡：我们现在所知道的关于空气的这点看起来很简单的知识，但事实上是经过许多科学家经过几百年的研究才获得的。

发言：

1． 1.空气由氮气和氧气组成的，氧气占1/5

2.空气是无色、无味的气体。

议论：空气原本就存在，只是人们没发现，而不是人们没发现之前，空气就不存在。

使用头脑风暴法调动学生回忆已有的`有关空气的知识，扩充学生对于空气组成和性质的知识。

重走科学路，空探究气组成的历史

情境：动画《拉瓦锡的实验》（旁白：二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。他把少量汞放在密闭容器里连续加热12天，发现有一部分银白色的液态汞变成了红色粉末，同时容器里的空气的体积差不多减少了1/5。他研究了剩余的气体，发现这部分气体既不能供给呼吸，又不能支持燃烧。

拉瓦锡又把红色粉末收集起来，放在另一个容器内加强热，得到了汞和可供给呼吸、可助燃的气体。

通过这些实验，拉瓦锡得出空气是由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。）

问题：“拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分”，是否只有拉瓦锡在研究空气，并且在十二天之内就研究成功了呢？

阅读资料，组内讨论，分别汇报本组的想法和结论，并相互补充。分析并推测出表格空白的地方应该填写什么？（见表1）

通过抓取和多角度分析科学家实验的细节，探究其中的科学方法，培养学生的分析思维。通过对科学史的研究，了解化学的生动具体的创造过程认识到任何重要的定理，都是前人通过实践认识到实践，多次反复甚至多次失败，最后才得出的结果。

表1：

科学家功绩实验和现象你的结论伽利略（意大利）利用气泵使一个玻璃球灌足了空气，然后用天平称出它的重量；再把玻璃球下的活塞打开，发现玻璃球变轻了。托里拆利（伽利略的学生）在一端封闭的长玻璃管中装满了水银，让开口的一端朝下插入装了一半水银的玻璃容器中，水银面的高度恰好是760毫米。梅猷（英国）1674年点燃的蜡烛放在一块木板上，木板位于水面之上，然后用一个玻璃钟罩扣住蜡烛和水面。发现蜡烛在燃烧时，钟罩内的水面逐渐上升，最后，蜡烛火焰熄灭了，水面之上还存在一个大的空间。将一只白鼠装进另一个同样的装置内。发现随着白鼠呼吸时间的增长，水面在逐渐上升，到了最后水面再上升，而白鼠也就死亡了。把燃着的蜡烛和白鼠同时装进这样的装置内。现象：卢瑟福1772年把老鼠放在密闭器皿里，等到老鼠被闷死以后，再用氢氧化钾溶液除去气体中的二氧化碳；接着他又在老鼠已经不能生存的那种空气里放进一支点燃的蜡烛，发现它仍能继续燃烧片刻；等到蜡烛熄灭后，又放进一小粒白磷，白磷仍能在其中自燃。在密闭器皿中用燃烧白磷的方法将空气中助燃成分除去，所得到的剩余气体完全不能维持老鼠和麻雀的生命。舍勒（瑞典）1773年把硝酸钾放在曲颈甑中，曲颈甑的出口与一个膀胱做的气球相连。将曲颈甑放在炉火中加热，气球真的被一种气体充满了。把点燃的蜡烛放到气体中，气体燃烧得更猛烈了，放出耀眼的火光。将硝酸银、硝酸汞、氧氧化x软锰矿（二氧化锰）放在曲颈甑中加热，得到了同样的现象。普里斯特利1774年用聚焦的太阳光来加热红色的氧氧化x气体产生，把点燃的干木条放入这种气体中，木条燃烧放出刺眼的光，老鼠放入这种气体中，老鼠过得非常舒服。他吸过这种气体以后，身心一直觉得非常舒畅。

讲解：同学们对科学家的研究都进行了自己的评价，并从科学家的实验中获得了一些启示和结论，现在我们就一起来看一看科学家们分别从自己的实验中获得了什么，以及科学史对他们的评价。

投影：如表2

观看投影，对比自己与科学家的结论。

表2

科学家科学家的结论功绩给我们的启示伽利略空气是有重量的证明空气的存在，空气是一种物质。物质是有质量和压力的。托里拆利空气是一种物质，空气有压力梅猷玻璃钟罩内的物体X同时被烛火燃烧和白鼠呼吸所消耗。证明空气的作用是助燃和助呼吸。对比实验方法、空白实验方法、控制变量实验方法。卢瑟福空气中助燃的成分很难完全除尽。把剩余的不能维持生命的气体称为“浊气”发现氮气能将空气中氧气完全除去的物质是白磷。舍勒称助燃的气体为“火空气”制得氧气并研究了其性质。遗憾！他们二人都是燃素学说的忠实信徒，绝不肯对其产生一丝一毫的怀疑。美国科学家韦克斯说“普利斯特利是氧的父亲，但他至死也不承认自己的儿子。”普里斯特利他告诉拉瓦锡发现和制得了一种助燃和助呼吸的气体，这种气体的助燃能力比空气强得多。拉瓦锡在大气（指空气）中并不是所有的空气（指气体）都可以呼吸，只有金属焙烧时，与金属化合的那部分空气才是合乎卫生的（指氧气可供呼吸），另一部分空气不能维持生命和助燃。认为他和舍勒、普里斯特利制得的气体是一种新化学元素，在1777年定名为oxygene。确定了空气的组成。

学生对空气组成的实验探究。

问题：我们回顾了空气探索的艰难。现在请大家想想拉瓦锡比其他人高明在什么地方？在探索空气的过程中最艰难的是什么？

小结：（板书）

1．纯净物：只由一种物质组成是纯净物。纯净物可以用专门的化学符号表示。如氧气O_2，氮气N2

2．混合物：由两种或多种物质混合而成的，这些物质之间没有发生反应，各自保持各自的性质。如空气。

鼓劲：同学们是否想自己亲自来探索一下看不见、摸不着的空气？

情境：设计实验

1、证明空气的存在；2、确定空气的组成。

集气瓶、橡胶塞、燃烧匙、烧杯、导气管、止水夹、火柴、气球、塑料瓶、试管、水杯、纸团；木炭、硫磺、红磷、铁丝、蜡烛（若需其他仪器和药品，请提出）

发言：拉瓦锡的高明在于做了一个逆向实验，证明了氧化x分解的气体存在于空气中，还在于他总结了前人的所有了发现，而且测定了准确组成——氧气占空气大约1/5。（教师：也就是说其他人所进行的测定是定性的，即知道是什么，而拉瓦锡进行的是定量的测定，不但知道是什么，而且要知道有多少）

发言：拉瓦锡最高明的是他不相信空气“只有一种气体”组成，不相信燃素学说，这应该是探索空气中最艰难的。（教师：也就是说空气是纯净物还是混合物，是研究的关键）

分小组讨论方案：

1、塑料瓶口上套气球，捏塑料瓶，气球鼓

2、试管连接单孔塞和导气管，导气管另一端放入水槽，手捂试管，水槽中有气泡。

3、团一个纸团塞到水杯里，向下插入水槽里，再迅速拿出，纸不湿

梅猷的实验，提示学生选择仪器，并组装。

卢瑟福的实验，提示学生选择白磷作为将氧气消耗完全的药品，但教师没有提供白磷，所以不同组有不同的选择。

实验：检验自己的设计

应用从科学史中所获得的启示解决问题，建构自己的知识体系，培养学生的实用思维。

学生的实践上升为理论

问题：1、我们的实验中，为什么气体减少的体积不等于1/5？

2、剩余的气体是否都是氮气？

3、实验中空气表现出了哪些性质，是哪种物质的性质？

作业1：完成空气存在和组成的探究报告

作业2：设计实验研究氮气和氧气的性质，并推测氮气和氧气的性质，根据氮气和氧气的性质得出用途。

作业3：科学家们发现土卫六与40亿年前的地球很相似，土卫六也拥有大气，如果你是科学家，打算怎样研究土卫六的大气？

完善自己的知识体系，培养学生分析思维。

将学习到的经验应用于未知事物的探索，为学生的创造提供空间。

板书设计

课题1 空气

一、空气

1． 性质：空气是一种无色无味、难溶于水的气体。

2．组成：按体积计算，大约是：氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其他气体和杂质0.03%。

3．纯净物和混合物

（1）纯净物：只由一种物质组成是纯净物。纯净物可以用专门的化学符号表示。如氧气O_2，氮气N2

（2）混合物：由两种或多种物质混合而成的，这些物质之间没有发生反应，各自保持各自的性质。如空气。

化学组成 篇6

关键词：初中化学；教学设计；教学过程

中图分类号：G633.8文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2016）17-083-1

教学过程

【引入提问】 这是一瓶普通的不能再普通的水。那么大家对这个普通的水有哪些了解呢？

【学生回答】 纯净的水是无色无味透明的液体。在1013KPa时，水的凝固点是0℃，沸点是100℃。水在0℃～4℃之间有反常膨胀现象（即热缩冷胀）。

【过渡】 看来大家对水还是非常了解的。那大家知道水是由哪些元素组成的吗？知道科学家是怎么发现水的组成的吗？

【板书】 4.3 水的组成

【讲述】 在很长一段时间里，人们都认为水是由一种元素组成的。一直到了1766年，对水的认识开始有了转机。

【讲述】 1766年，卡文迪许用锌或铁与稀硫酸或稀盐酸反应制得氢气。1774年，普利斯特里发现氧气。1781年某天，普利斯特里突发奇想，他将氢气通入一个含有空气的玻璃瓶中点燃。

【过渡】 大家知道发生了什么吗？下面我就来模拟一下这个实验，看看到底发生了什么？

【实验演示】 现在我利用卡文迪许发现的方法来制取氢气。

【提问】 已经有气泡产生，根据现象氢气有什么物理性质？

【学生回答】 无色无味的气体。

【讲述】 我在试管里留了装了一些水，然后再用排水法收集气体，这就像普利斯特里做的那样。

【提问】 能用排水法收集，说明氢气有什么性质？

【学生回答】 能溶于水，不与水反应？

【讲述】 我现在已经收集好了，我用大拇指堵住试管口，试管口朝下（因为氢气的密度小于空气）然后移向酒精灯火焰，松开大拇指，请大家注意听（发出尖锐的爆鸣声）。

……

【板书】 一、氢气的燃烧

【实验演示】 点燃氢气。

【讲解】 氢气燃烧火焰颜色实质上是淡蓝色的，但由于玻璃中成分的干扰，才显黄色。

【演示实验】 出示干燥的烧杯，把烧杯罩在火焰上方，出现水雾，说明反应生成了水，用手触摸烧杯外壁，发热，说明反应放热。

【提问】 写出反应文字表达式。根据该反应，水是由什么元素组成的？

【学生回答】 依据化学反应前后元素种类不变，水是由氢元素和氧元素组成的。

【讲述】 你怎么知道水就一定是氢气与氧气反应产生的，而不是与空气中的其它物质反应呢？氧气有阻燃性，这是老师告诉你的，对于当时的人们来说是不知道的。所以当时卡文迪也许有了这个疑问，他用纯氧代替空气，也得到了相同的现象，知道了的确是氧气在与氢气反应。

【过渡】 有人认为这些实验已经可以证明水不是由一种元素组成的，但也有人有不同的意见，一直到，1783年，我们伟大的化学家拉瓦锡才彻底解决了这个问题。他用一种逆向思维的过程，如果氢气和氧气能反应生成水，那是不是水也能反应生成氧气或氢气，或者两者都有呢？他设计了一个实验，让水蒸气通过一根烧红枪管，他得到了氢气。17年后，1800年，随着科技的发展，电出现了，尼科尔森和卡里斯特尔尝试着，将直流电的两个电极放到水中。大家知道发生了什么吗？

【板书】 二、水的电解

【讲述】 电解水时，我们选择的是正极和负极不会改变的直流电。我现在接通电源，大家看两个玻璃管刚开始时装满了水，为了增强水的导电性，要在里面加入氢氧化钠或硫酸或者硫酸钠。大家的左边电极与电源的负极相连，大家右边的电极与电源正极相连，请大家仔细观察现象。

【提问】 由实验现象可以知道两极产生的是什么气体？

【学生回答】 正极产生的气体可以使燃着的木条燃烧的更旺，说明正极产生的气体是氧气。负极产生的气体可以燃烧，说明负极产生的气体是氢气。

【交流讨论】 略。

【过渡】 经过漫长的时间人们终于认识了水的组成，是由氢氧两种元素组成的。随着科技的发展，到了现代，科学家不光从宏观方面研究物质是由什么元素组成的，还会从微观角度研究物质是由什么构成的。比如从宏观方面水是由氢氧元素组成，微观方面水是由水分子构成的。（展示模型）

【练习】 氧气、氢气的组成和构成情况。（展示模型）

【讲述】 水分解的微观解释：当水分子分解时，生成了氢原子和氧原子，2个氢原子结合成1个氢分子，很多氢分子聚集成氢气；2个氧原子结合成1个氧分子，很多氧分子聚集成氧气。

【过渡】 讨论：H2、O2、H2O属于纯净物还是混合物？

【讲述】 是的，它们都属于纯净物，只有纯净物才有固定的组成，才能用专门的化学符号来表示。

【提问】 H2、O2和H2O虽然都属于纯净物，但是它们在组成元素的种类上有什么不同？

【思考】 H2O、CO2、P2O5、SO2这四个物质的共同点？

【学生回答】 两种元素，一种是氧元素，化合物。

【讲解】 它们都是由两种元素组成，且其中一种元素为氧元素，这样的化合物称之为氧化物。

【思考】 下列物质哪些属于氧化物？O2 KMnO4 HCl H2O2 KClO3 Fe3O4

【提问】 展示分子模型，判断能否为氧化物。

化学组成 篇7

漳州市已列入酸雨控制区,研究漳州市降雨化学组成特征,为今后城市化的可持续发展提供科学数据,具有重要的研究意义。该研究根据漳州市环境监测站2010 - 2012 年的城市降雨监测数据,分析其化学成分组成及变化特征,为预防漳州市酸雨的产生提供参考依据。

1 研究区概况与研究方法

1. 1 研究区概况

漳州市区( 116°54' ~ 118°10'E,23°34' ~ 25°13'N) 地处九龙江下游的漳州平原,平均海拔高度6 ~ 10 m。属于南亚热带海洋性季风气候,暖热湿润,雨量集中,日照充足。年均降雨量1 453 ~ 1 612 mm,每年5 ~ 9 月天气炎热,多暴雨。市区常年主导风向为东南偏东,年平均风速1. 6 m·s－ 1,4 ~ 10 月为台风季节,最大风力为12 级。

1. 2 研究方法

1. 2. 1 采样方法

2010 - 2012 年期间,在漳州市环境监测站设立了降雨样品采集点位,通过雨水采集器对漳州市区的降雨样品进行采集,样品的采集方法参照 《环境监测技术规范》。逢雨必测,若一天中有多次降雨,则采集一个混合样品为测定样品,若连续几天降雨,则每隔24 h ( 每天8∶00 至次日8∶00) 采样一次,并记录降雨量。

1. 2. 2 方法分析

采用p HSJ - 5 型实验室p H计和DDS - 307 型电导仪分别测定降雨的p H值和电导率; 采用美国Dionex公司生产的ICS1100型的离子色谱仪测定NO3－、PO43－、NH4+、Ca2 +等阴、阳离子。

用雨量加权法对每次降雨监测的H+、SO42－、NO3－、Cl－、NH4+、Ca2 +、Na+、K+和Mg2 +浓度( 单位为mg/L) 进行计算,得到它们的加权平均值,计算公式如下:

式中:———第i种离子浓度均值

cij———第j次降雨中第i种离子的浓度

Qj———第j次降雨的降雨量

n———降雨总的次数

2 结果与分析

2. 1 降雨量和p H、电导率

漳州市2010 -2012 年的各季度降雨量和p H、电导率变化情况如图1 所示。由图1 可知: 漳州市降雨量随季节变化较大,雨量集中在夏季和秋季,这主要是受台风天气影响带来的大量降雨,降雨样品的p H存在一定的波动,波动范围为5. 65 ~6. 80,加权平均p H值为6. 43,且p H与降雨量呈正相关,随降雨量增大p H值接近7. 0,说明漳州市降雨中的酸性离子总含量相对稳定。

降雨样品的电导率为1. 82 ~ 8. 48 m S·m－ 1,加权平均值为3. 48 m S· m－ 1,电导率与降雨量、p H呈负相关,即降雨量、p H越大,电导率越低。这可能雨量大对降雨中离子浓度起到稀释作用,使得雨水中离子浓度较低,致使电导率也较低。

2. 2 降雨的主要化学组成及其相关性

漳州市2010 - 2012 年各季度降雨离子化学组成、其统计表及其相关性分别见表1、表2 和表3。降雨中的比值见图2,降雨中变化情况见图3。

由表1 和表2 数据分析可得: 2010 - 2012 年各季度降雨中水溶性离子含量依次为SO42－> Ca2 +> NH4+> NO3－> Cl－> Na+>K+> Mg2 +。SO42－、NO3－为主要水溶性阴离子,两者占总阴离子的72% ~ 94% ,Ca2 +和NH4+为主要的水溶性阳离子,两者浓度之和占总阳离子的41% ~ 89% 。其中( [NH4+]+[Ca2 +]) /( [SO42－]+[NO3－]) 远小于1( 约0. 12 ~ 0. 57) ,即降雨中主要酸性指标[SO42－]、[NO3－]之和,远大于主要碱性指标[NH4+]、[Ca2 +] 之和,说明降雨中主要致酸物质为[SO42－]、[NO3－]两种离子,而对降雨中酸性物质的中和作用的碱性离子除[NH4+]、[Ca2 +]外,还有其他阳离子,也占相当大的比例［5］。同时,降雨中阴离子总和远大于阳离子总和,部分原因是H+所致,故降雨的p H均小于7. 0,与图1 相符。

采用SPSS软件分析漳州市降雨各个化学组分之间的相关性,其分析结果见表3。由表3 可得,SO42－与NO3－离子间有很好的相关性,相关系数r = 0. 914,这是由于两者分别来自工矿企业燃煤燃油产生的SO2、NOx,其排放方式和传输途径均一致［6 － 7］; 据研究,海水中Na+与Cl－的浓度比为0. 86［8］,本研究中Na+与Cl－的相关系数分别为0. 959,相关性显著,但[Na+]/[Cl－]= 0. 42,远小于海水中二者的比例,说明漳州市大气中Na+与Cl－除受海洋影响,还受其他人为因素或自然因素影响。同时SO42－、NO3－与NH4+、Ca2 +离子间也存在一定的相关性,说明降雨中这些离子可能以Ca SO4、( NH4)2SO4、NH4NO3的形式存在［8 － 9］。大量文献显示: 降雨中Ca2 +、Mg2 +离子间相关性显著［10］,它们主要来源于岩石土壤风化,是典型的壳源成分; 但本研究中Ca2 +、Mg2 +离子间的相关性却不显著,这可能由于人为因素或海洋源等自然因素所造成的。

( mg·L- 1)

注: 表格中空白为数据缺失( 无测试数据) 。

( mg·L- 1)

注:表格中空白为数据缺失(无测试数据)。

中比值是分析衡量酸雨的一个重要数据,如表2 及图2 所示,除2010 年秋季( 有点异常) 外,中比值为2. 58 ~ 5. 71,且中比值的逐年降低,分析结果表明: 2010 - 2012 年各季度期间,漳州市降雨以硫酸型降雨为主,但降雨的类型正逐步发生转变,转变为硫酸型与硝酸型并重的局面［11］。这主要是由于石油燃料燃烧产生的SO2、NOx污染; 机动车尾气排放的NOx造成,且机动车尾气污染逐步加重,不容忽视。

由图3可知,在2010-2012年各季度降雨中,在总阴离子中的比例迅速增长,表明大气中NOx对降雨的贡献率不断升高,这与漳州市机动车辆迅速增长有着较大的关系。随着经济的发展,漳州市机动车保有量迅速提高,机动车尾气中NOx对漳州市酸雨的贡献率正在逐年增加。

3 结论

通过对漳州市2010 - 2012 年各季度降雨化学组成的综合分析,可以得出以下几点结论:

( 1) 漳州市降雨集中在夏季和秋季,降雨的p H平均值为6. 34,电导率为3. 48 m S·m－ 1,降雨中酸性离子成分比较稳定。

( 2) 漳州市降雨的所有组分中主要致酸的离子为SO42－和NO3－,二者呈显著相关性,它们主要来源于石油燃料的燃烧和汽车尾气的排放,且NO3－在总阴离子中的含量不断上升,降雨已初步出现硫酸型与硝酸型并重的局面。

景德镇外销青花瓷的化学组成特征 篇8

青花瓷可以说是中国陶瓷发展史上影响最大、成就最高的陶瓷品种之一,它是以钴料在生坯上绘画,上釉一次烧成后呈现白底蓝色彩饰的釉下彩瓷器,具有中国传统水墨画的效果。可以说青花瓷自其诞生就与外销有着密切的联系,它一经出现,又反过来促进了中外经济、技术、文化的进一步交流,尤其是在郑和下西洋以后,青花瓷大量外销,几乎遍及亚、非、欧和美各洲[1],其独特魅力为世人所珍爱。中国青花瓷器,尤其是景德镇外销青花瓷是中外技术、文化交流的结晶,在它身上闪烁着中外技术、文化交相辉映的异彩,在各种瓷器中它是中外技术、文化交流最明显的历史见证[2]。

对于我国早期外销青花瓷,国内学者从20世纪上半叶就开始给予关注,相继发表了一些有关外销青花瓷研究的论文、著作,并几度掀起研究的高潮[3,4,5]。但由于受考古发掘进展和资料、早期相关技术条件的限制等原因,有关景德镇外销瓷的研究内容,尤其是采用现代科技手段,从陶瓷材料学的角度,对这一时期外销青花瓷的研究相对较少。因此,实验有针对性地选择了26件景德镇万历和康熙时期外销青花瓷样品,并分别对其胎、釉、青花的化学组成进行测试和分析,初步探明了万历和康熙时期景德镇外销青花瓷的时代特征,为完善和丰富景德镇青花瓷的断源断代元素组成数据库提供了科学依据。

1 实验

采用美国EDAX公司生产的Eagle-Ⅲ型能量色散X荧光分析仪对26件景德镇外销青花瓷,其中包括7件万历时期和19件康熙时期外销青花瓷进行了胎、釉和青花的化学组成分析,研究结果将为探明景德镇外销青花瓷的时代、地域特征,为外销青花瓷的断源断代,及青花瓷的断源断代提供科学基础。实验结果如表1-3。

2 结果分析与讨论

2.1 景德镇外销青花瓷胎的化学组成特征

根据表1中景德镇外销青花瓷胎的元素组成测试结果,计算得出了其Si O2/Al2O3摩尔比和碱(土)金属元素RO(R2O)的摩尔含量,并将计算结果进行统计分析,所得结果如图1。图1结果表明,万历外销青花瓷胎的元素组成基本处在高硅高熔剂区域,而康熙外销青花瓷除10号(即kx-wx-03)样品外,胎的元素组成可分为两类:一类分布在高硅高熔剂区;一类分布在低硅低熔剂区。此外,万历外销青花瓷胎的元素组成分布较为分散,而康熙外销青花瓷虽然分处在两个区域,但各区域内相对较为集中。从万历时期外销青花瓷胎元素组成特征也可看出,部分样品的Al2O3含量和RO(R2O)含量已经接近于康熙时期的第二类区域,呈现出了一种向清初过渡的趋势,表明胎用原料中高岭土用量的不断增加。这就说明景德镇外销青花瓷胎配方的演变规律和以前古陶瓷研究专家提出的景德镇历代瓷胎配方的变化规律是相同的。

注:图1-3中,1-7为万历外销青花瓷样品,编号对应为wl-wx-01…wl-wx-07;8-26为康熙外销青花瓷样品,编号对应为kx-wx-01…kx-wx-19

2.2 景德镇外销青花瓷釉的化学组成特征

景德镇万历和康熙时期外销青花瓷釉的元素组成,及根据组成结果计算Si O2、Al2O3和RO(R2O)的摩尔量所得结果,均列于表2。从表中数据可以看出,万历外销青花瓷釉中Ca O的含量明显高于康熙时期,而当时釉中Ca O主要来自釉灰,可见,明代万历外销青花瓷釉中所用釉灰量要大于康熙时期。

根据表2数据,进行数据处理分析,所得景德镇外销青花瓷釉组成分布如图2所示。从图2可看出,除8号样品外,景德镇万历和康熙时期外销青花瓷釉可明显区分为两类,万历时期外销青花瓷主要分布在高熔剂低硅区域,而康熙时期外销青花瓷则主要分布在低熔剂高硅区域。表明,康熙时期外销青花瓷釉的成熟温度已较万历时期有所提高,这与康熙时期瓷胎中氧化铝含量普遍提高,而熔剂原料普遍降低,将会提高胎体的成熟温度是相对应的。可见,古代陶瓷匠工为了更好地适应胎体烧成温度的提高,得到质量更加精美的陶瓷制品,也适当地对釉料的组成配方进行了相应的调整。

2.3 景德镇外销青花瓷青花的化学组成特征

景德镇万历和康熙时期外销青花瓷样品青花的元素组成,如表3所示。根据测试结果,计算得出了Mn O/Co O、Fe2O3/Co O摩尔比和RO(R2O)的摩尔含量,所得结果也列于表3。

图3表明,万历外销青花瓷青花的组成分布较为分散,尤其是MnO/CoO、Fe2O3/CoO摩尔比波动较大,但普遍RO(R2O)的含量明显高于康熙时期。而康熙时期的外销青花瓷中除个别样品(8,11号)外,青花元素组成分布非常集中,其中MnO/CoO在2.57-3.59之间、Fe2O3/CoO在0.85-2.57之间。与国产钴土矿化学成分对比,发现康熙时期青花组成与浙江钴土矿较为接近[6],这一点也证实了唐英在《陶冶图编次》中有关“瓷器青花,霁青大釉悉籍青料,出浙江绍兴、金华二府所属诸山……”的记载。

3 结论

1)万历外销青花瓷胎组成比较分散,主要处在高硅高熔剂区域,而康熙外销青花瓷胎的元素组成可分为两类:一类分布在高硅高熔剂区;另一类分布在低硅低熔剂区。

2)景德镇外销青花瓷胎、釉用配方的演变规律和景德镇其他瓷器相类似,康熙时期样品胎体所用高岭土较万历时期有所增加,而釉则为了适应胎体因配方改变烧成温度提高,也相应地减少了熔剂含量,提高了Al2O3的含量,从而提高釉的成熟温度。

3)康熙外销青花瓷组成和国产各地钴土矿组成比较分析后,得出康熙外销青花瓷应该是采用了浙江地区出土的钴土矿为原料。

参考文献

[1]中国硅酸盐学会主编.中国陶瓷史.北京:文物出版社,1997,411

[2]王文强.中国青花瓷器与外来文化.景德镇陶瓷.2004,12(3):55-58

[3]熊寰.克拉克瓷研究.故宫博物院院刊.2006,3,113-122

[4]马文宽.中国青花瓷与伊斯兰青花陶.中国历史文物,2003,1,62-71

[5]徐禹.异域艺术对元代青花瓷装饰的影响.中国陶瓷,2006,42(5):62-64

化学组成 篇9

颜色釉在中国陶瓷工艺史上占极重要的地位, 釉色是我国古陶瓷装饰工艺重要手段之一, 我国古代通常也以不同釉色来区分、命名不同品种的陶瓷器物。宋元以前, 在我国南北各地众多的窑场中, 主要陶瓷产品的釉色为青釉、釉和白釉[1,2,3], 这些釉色一般来自釉原料本身的呈色, 制作中没有添加特别的色料。而最初通过添加色料呈色的釉彩可能是战国陶器上的釉彩[4], 其中就有绿釉彩。从存世实物和我国考古收获看, 至汉代, 绿釉陶的制作已经成熟, 但在我国北方一直作为陪葬品;至唐代, 绿釉彩成为“唐三彩”、长沙窑彩瓷的主要色彩组成之一;宋代, 南北方都有一些窑口生产少量的绿釉瓷;金元时期, 磁州窑创烧了呈色明亮的“孔雀绿釉”;元及明清时期, 颜色釉品种及彩瓷得到了飞速发展, 明清时期景德镇绿釉瓷有了更多新品, 如“瓜皮绿”、“松黄绿”、“松石绿”等, 因此, 从历史发展的可以看出, 绿釉及绿釉彩在中国古陶瓷技术与艺术史上, 占据了重要的一席。

由于存世绿釉整器和可供科学研究的残片非常稀见珍贵, 因此对古代绿釉的科学分析也一直鲜见报道。20世纪八、九十年代, 英国维多利亚与阿尔伯特博物馆、中国科学院上海硅酸盐研究所等在对低温色釉研究中, 用取样分析的方法对零星几件低温釉陶和三彩器上的绿釉作了化学组成检测[5,6,7];对唐代铜官窑出土的绿釉残片做了分析[9];近年来, 上海博物馆、北京大学等利用无损分析技术对古代的“孔雀绿釉”做了研究[10,11];还有几家科研院所分析了绿釉陶、绿釉琉璃的腐蚀产物[12,13]等, 但一直缺乏对我国古陶瓷绿釉的总体科学研究, 这导致了一些对绿釉认识的局限性和不确定性[14]。我国古代的绿釉是否都是低温釉?不同历史时期的绿釉制作方法是否发生变化?绿釉的新品种与传统绿釉存在什么样的差异?为了对我国古代绿釉有一个系统的认识, 本文将综合已有的不同时期绿釉 (包括部分绿釉彩) 的化学组成数据, 结合我们对部分绿釉的测试分析, 对绿釉的呈色元素、釉料特征以及新品种的材料变化等作一综合探讨。

1 不同时期陶瓷器绿釉的化学组成

本文表1列出的数据分别收集自早期陶瓷器, 样品分别是3件东汉时期的陶器, 3件唐三彩, 3件长沙窑绿釉器, 2件宋绿釉陶, 1件北宋永福窑绿釉瓷, 2件辽三彩, 1件元代暗绿釉, 1件元代孔雀绿釉, 部分样品注明了产地, 少量引用样品的产地不明确, 可参阅本文参考文献。

明清时期, 由于我国绿釉瓷器大部分出自景德镇, 表2所列样品除故宫琉璃瓦外, 均为景德镇烧制的样品, 数据收集自明代2件绿釉建材、4件孔雀绿釉以及清代3件孔雀绿釉、2件瓜绿釉和松石绿釉、松黄绿釉、郎窑绿釉瓷样品各1件, 另有2件相关绿釉 (翠绿釉和绿釉斑点器物) 供比较。测试的完整器样品均为上海博物馆藏品, 采集的残片样品经热释光年代测定辅助确认。

样品数据的测试方法分别在表下端标注, 采用的分析设备为TN-Spectrace公司的Quan-X型能量色散X射线荧光光谱仪 (EDXRF, 上海博物馆) 、JEOL公司JXA-8900R型电子探针 (EPMA, 美国史密森研究院, 国家自然历史博物馆) ;引用样品数据的检测方法参阅本文参考文献。

2 分析与讨论

从表1和表2可以看出, 根据釉的化学成分体系不同, 我国不同时期的绿釉大致属于三个不同的类型 (见图1) :一类是以Pb O-Si O2为主体成分的绿釉, 属于铅釉, 釉料中Pb O的含量大部分超过了40%, 由于熔剂Pb O的高含量, 这种釉料的熔融温度很低, 也称为低温釉。这类绿釉包括早期汉代陶器上的绿釉和唐、宋、辽三彩器上的绿釉彩, 以及明清时期瓷器上不同色彩的绿釉;第二类绿釉, 是以Si O2- (KNa) 2O-Pb O或Si O2- (KNa) 2O为主体, 属于碱金属釉, 主要以K2O为熔剂, 含少量或不含Na2O和Pb O, 这类绿釉主要是元代及以后的孔雀绿釉;第三类绿釉, 为我国传统的Ca O (Mg O) - (KNa) 2O-Al2O3-Si O2高温釉系统, 完全不含Pb O, 以Ca O为主要熔剂, 属于钙釉, 这类釉很少发现, 目前发现的仅有唐代长沙窑及北宋广西永福窑等很少产品。即依据釉料化学组成中熔剂的特性, 绿釉可分为铅釉、碱金属釉和石灰釉。以下分别就这三种不同性质的绿釉进行分析讨论。

2.1 低温绿釉

a:完整器测试, 采用Quan-X能谱仪无损半定量测定;b.JXA-8900R型电子探针定量分析, 每个样品取5个测量点, 数据取平均值。

虽然中国的低温釉最早可能出现在战国时期的陶器上, 但相关的文献报道提到的是蓝色釉彩而不是绿色釉彩, 直至汉代, 绿釉陶器才开始流行。由表1、2中列出的不同时代低温绿釉化学组成可以看出, 我国历代低温绿釉陶瓷器都含有大量的氧化铅, 所以这种釉料熔融温度低, 通常也称为低温釉;铜是添加的着色原料。含铜的铅釉有很强的毒性, 可能中国古人在实践中很早就认识到这一点, 所以早期低温釉的陶器大都作为陪葬器 (冥器) 、建筑材料和祭器而非实用炊器。低温色釉的大范围应用是从举世闻名的唐三彩开始, 继而有辽三彩、宋三彩, 铜绿釉是其中最重要的装饰釉彩, 这些多彩的陶器也大都作为陪葬器, 很少制成实用品。在元、明、清时期, 低温绿釉除了大量使用于建筑材料, 也用来装饰一些实用的瓷器, 但大部分仅限于用作外釉装饰 (图2~5) 。

表1列出了2件汉代绿釉的化学组成, 绿釉以Pb O-Si O2为主要釉料组成, 以Cu为呈色元素, 均含有一定量的Al2O3。东汉鼎的绿釉中加入了熔剂Ba O, 可能受到当时铅钡玻璃制作技术的影响, 但这种配方在以后各个时期没有出现。唐三彩、辽三彩、宋三彩的绿釉同样以Pb O-Si O2为主要釉料成分, 二者Pb O、Si O2的使用比例也相当, 推测釉料的配釉方式是非常接近的。

表2列出的2件明代建筑材料和清代2件瓜绿釉和松石绿釉、松黄绿釉、郎窑绿釉瓷样品都采用了高铅含量的釉料, 除了延续我国传统的Pb O-Si O2低温釉、铜元素呈色的釉料特征外, 部分绿釉产品发生了变化:明代的建筑材料中发现有 (KNa) 2O-Pb O-Al2O3-Si O2系琉璃釉 (样品编号7) , 这是釉料中添加了 (KNa) 2O成分部分代替Pb O;清代的绿釉彩很多用于装饰用瓷, 讲究色彩的变化 (图2~5) , 形成了一些新的品种, 所以配方的变化比较大, 有些加入了西方引入的一些颜料, 如松石绿釉中加入锡黄Sn O2、松石绿釉中加入了砷白As2O3, 但釉料仍是以Pb O-Al2O3-Si O2为主体成分。

低温绿釉中, Cu为主要呈色元素, Cu O含量范围大致在1.2~5%之间。除了Cu以外, 我国早期的低温绿釉中也含有一定量的Fe2O3, 含量大都在1%以上, 最高为2.3% (Fe2O3含量高会使釉色绿中泛黄) ;明、清时期, 低温绿釉中的Fe2O3明显降低, Fe2O3含量大都在0.3%以下, 由此可以推测釉料的配方发生了变化。已有的一些研究分析了Si/Al的结果, 表明唐三彩、辽三彩都采用了制胎的粘土配釉[8], 而至少在明清, 我国景德镇的一些低温釉彩已经采用石末配釉[5]。由于粘土 (特别是北方粘土) 中Fe2O3含量较高, 而石末主要成分为Si O2, Fe2O3含量低, 因此采用石末配料可以使绿釉的颜色更加纯净。早期的绿釉中都含有微量元素Sn, 推测可能配釉时直接采用冶炼青铜 (含有Sn成分) 时所产生的氧化铜渣皮作为配料有关, 而清代时由于青铜生产已由黄铜和紫铜取代, 黄铜和紫铜冶炼时产生的渣皮主要是氧化铜, 不含锡, 所以清代的各品种低温绿釉中没有发现锡。

2.2 孔雀绿釉

孔雀绿釉是介于蓝绿色之间的一种明亮色釉 (见图6) , 这种青翠亮丽的釉色也是铜元素呈色, 但条件是大量二价铜离子熔融于碱金属釉料中[10]。在孔雀绿釉成熟以前, 我国的绿釉一直呈深暗青绿色, 而这种蓝绿色调则是属于西亚地区的传统釉色, 在唐宋期间, 我国与阿拉伯、伊斯兰的商贸往来, 使西亚传统的孔雀绿釉陶器进入中国, 在我国唐代遗址中时常发现这种孔雀绿釉陶。虽然我国唐代可能已经有少量的孔雀绿釉出现[21], 但可能直至宋、金时期, 磁州窑才开始批量制作。元、明以后, 北方窑场大量烧制用孔雀绿釉装饰的琉璃瓦、并用于法华器, 使孔雀绿釉开始流行。到明中期及清代, 景德镇官窑制作的孔雀绿釉用于瓷器装饰, 成为一种特别的颜色釉。

表1、2中列出我国元明清时期10件孔雀绿釉的化学组成, 可以看出, 我国的孔雀绿釉均以Si O2- (KNa) 2O为主体釉料成分, 为碱金属釉。我国有丰富的硝 (K2NO3) 资源, 因此釉中都采用了氧化钾 (K2O) 为主要的助熔剂, 含量一般为8~15%, 但也有高达26%。高含量的K2O是我国的孔雀绿釉区别与西亚釉的本质原因。由于K2O高温粘度低, 可以使釉玻化程度高而显得更透亮。孔雀绿釉以Cu为呈色元素, Cu O的含量一般在3~9%范围内, 孔雀绿釉虽然呈色偏蓝, 但没有加入钴料。

表1所列的元代磁州窑2件孔雀绿釉的化学组成并不统一, 釉料分别以Si O2- (KNa) 2O-Pb O和Si O2-K2O-Na2O为主要成分, 元磁州窑暗绿釉壶 (编号19) 的釉中虽然已经有了9.4%的熔剂K2O, 但同时也含有11%的Pb O, 因此这件器物也未呈现青翠亮丽的孔雀色, 这种釉料配方可能是受到我国传统低温制釉技术的影响。也有另一种可能, 即工匠在传统的低温釉 (Si O2-Pb O系列) 中逐渐加入硝代替部分铅原料以制作釉彩, 从而生产出艳丽明亮的孔雀绿釉。

a:完整器测试, 采用Quan-X能谱仪无损半定量测定

明代孔雀绿釉的Pb O含量已很低, 化学组成主要以Si O2-K2O-Na2O为主体, K2O含量普遍较高, 在10%以上。清代景德镇的孔雀绿釉不含Pb O, 釉料一般也是Si O2-K2O-Na2O系统的碱金属釉料, 有时也有Si O2-K2O系统, 不含Na2O。清代孔雀绿釉中的Cu O的含量范围普遍较高 (编号32的清代孔雀绿釉Cu O含量为9%) , 铜含量高有助于釉色愈加青翠, 但有些绿釉表面会析出有明显金黄色泽的金属铜。

2.3 高温绿釉

如前所述, 我国古代大部分的暗绿色釉, 是属于低温铅釉系统。但唐代湖南长沙 (铜官窑) 、宋代广西永福 (永福窑) 等地发现的少量产品, 呈色与低温铅绿釉接近 (见图7) , 这种铜绿釉彩不含铅, 采用钙釉配方, 应该是在高温 (超过1250℃) 下烧制的。高温绿釉在我国很少出现, 清代景德镇烧制有高温绿釉, 但目前尚没有科学分析数据。

表1中列出了唐代湖南长沙铜官窑、宋代广西永福窑2件绿釉的化学组成, 可以看出, 釉料基体是我国传统的Ca O (Mg O) - (KNa) 2O-Al2O3-Si O2系统, 以Ca O为主要熔剂, Ca O含量高达18%以上, 体现了我国早期通常采用的高钙釉特点, 呈色铜元素Cu O含量在1.25~3.78%之间。表2列出一件清代豇豆红样品上绿釉斑的数据, 釉料中Ca O含量为13.34%, Cu O含量为1.85%, 延续了高温铜绿釉的特点:高钙釉、铜含量较高。在同一产品上出现铜绿、铜红两种色彩, 不仅与窑内烧成气氛的变化, 同时也取决于铜含量的高低, 铜绿釉中的铜含量远高于铜红釉[22]。

青釉是我国最常见的古陶瓷器品种, 一般指不加色料情况下自然呈色的高温釉瓷。但有些品种的命名中, “青釉”和“绿釉”有时会纠结在一起, 如“翠绿釉” (图8) , 表3列出了清代一件翠绿釉的化学组成数据, 可以看出, 釉料基体是我国传统的Ca O (Mg O) - (KNa) 2O-Al2O3-Si O2系统, 铁元素呈色, 不含铜, 属于我国传统的青釉。

3 结语

我国古代的绿釉品种非常丰富, 既有含铅量很高的低温釉, 也有属于钙釉性质的高温釉, 而呈色明亮的孔雀绿釉是一种碱金属釉, 因此, 虽然这三类绿釉都以铜为主要呈色元素, 但制作工艺和烧制温度都是完全不同的。

低温铅绿釉是我国最早、最主要的绿釉陶瓷品种, 历代都以Pb O-Si O2为主体成分, Pb O的含量很高, 大都超过了40%, 至明清时期, 通过改变釉料配方, 降低Fe2O3的含量或添加一些其他色料成分如Sn O2、As2O3, 形成了如“瓜皮绿”、“松黄绿”、“松石绿”等新的品种;高温铜绿釉的产品在我国比较少见, 以我国传统的Ca O (Mg O) - (KNa) 2O-Al2O3-Si O2系统为釉料主体, 目前分析的绿釉都有较高含量的钙和铜;孔雀绿釉则属于碱金属釉, 流行于元代及以后, 以Si O2- (KNa) 2O-Pb O或Si O2- (KNa) 2O为釉料主体, 早期孔雀绿釉釉料中含有铅, 清代釉料中已经没有铅。现代陶瓷釉料中已经禁止了有毒金属元素铅的使用, 目前, 一些无铅的、稀土元素呈色的绿釉已经研制并应用于现代陶瓷的装饰[23,24]。

我国古代绿釉的不同特性充分反映了古陶瓷釉彩制作技术的发展历史, 是我国古陶瓷制作技术与艺术结合的真实再现, 表达了古代窑工对釉色完美的不懈追求, 从而使绿釉成为我国陶瓷史上最重要的颜色釉之一。

摘要：绿釉是我国陶瓷史上重要的颜色釉。通过对我国不同时期绿釉化学组成的分析发现, 虽然绿釉都以铜元素呈色, 但绿釉的基础化学成分体系不尽相同, 大致分为三种体系:即属于铅釉体系的低温绿釉、属于钙釉体系的高温绿釉、以及属于碱金属釉体系的孔雀绿釉, 同时揭示了不同时期绿釉的化学组成变化。三类不同特性绿釉的发展, 充分反映了我国古代绿釉彩制作技术历史。

化学组成 篇10

生物化学是研究人体的化学组成及生命过程中变化规律的科学。对于医学院校的学生来说,生物化学涉及到了许多与疾病相关的问题,如镰刀型细胞贫血症、疯牛病、白化病、苯丙酮尿症等,与临床联系密切,因此它是医学生的一门专业必修课。本文以《酶的组成、分类与特点》这一节为例进行说课设计。

一、说教材

1. 课程在教材中的地位和作用

《酶的组成、分类与特点》是人民卫生出版社出版的《正常人体功能》第三章第一节的内容,共安排两个学时。在学习这一章节内容之前,学生在绪论中已经学习了新陈代谢的相关知识,他们已经知道了新陈代谢包含着生物体的各种化学反应,而这些化学反应能够在生物体内有序、高效地进行,就离不开生物催化剂—酶。因此,了解酶的组成、分类和特点,为理解细胞中复杂的代谢过程井然有序地进行、理解生物化学的重点———三大营养物质代谢奠定了基础。

2. 教学目标

( 1) 知识目标。掌握酶催化作用的特点,熟悉酶的化学本质、分类及组成,维生素概念,维生素的体内活性形式及缺乏症。

( 2) 能力目标。通过课前预习,培养学生自主学习的能力,利用酶活性的不稳定性及蛋白质变性之间的联系来培养学生的知识迁移能力。

( 3) 素质目标。激发学生对生物科学的兴趣和热爱,调动学生学习的主观能动性,端正学习态度。

3. 教学重难点

本课程的授课对象为助产专业一年级的学生,他们尚未建立一定的专业理论体系,而且大多为文科生,可以说基础很薄弱。针对学生的特点,为了达到以上教学目标,将本次课的重点定为酶促反应的特点,这部分知识不仅仅是酶这一章的关键内容,而且涉及前面学过的蛋白质这一章的相关内容,也是后面学习三大营养物质代谢的基础。教学难点是维生素的体内活性形式及缺乏症,文科背景的学生受已有知识的限制,化学结构及化合物的名称是他们的薄弱环节,而且维生素种类众多,不好记忆且容易混淆。

二、说教法

为了完成教学目标,行之有效的教学方法非常关键。本次课采用多媒体教学,以讲授法为主,以举例法、启发式教学、比较法为辅。在教学实施的过程中应做到以下几点:

( 1) 突出重点,剖析难点,在重点难点处应适当板书以突出并帮助理解。

( 2) 语言与图文相结合,理论联系实际案例,培养学生分析问题解决问题的能力。

( 3) 在课堂上应多与学生交流,调动其积极性。

三、说学法

教学过程是教师的“教”和学生的“学”的一个互动过程,只有方法适当,才能得到最好的教学效果。对学生而言,找到一种适合自身的学习方法对提高学习效率是至关重要的。针对本次课内容推荐学生以课下查阅资料,课上思考、观察、交流、提问、归纳总结的方式进行学习。

四、说教学设计

1. 导入新课

向学生展示馒头图片,提问: 为什么吃馒头时嚼着嚼着就有甜味,引出酶的存在、什么是酶。然后,用一张幻灯片展示课程标准,让学生在一上课就明白这节课的重点是什么,需要掌握什么。

2. 新课教学

本次课的第一部分《酶的本质与分类》主要通过讲授法讲解。简单讲述酶的发现,引起学生兴趣。学生预习后告诉老师酶的本质是什么,联系蛋白质这一章内容让学生思考讨论: 蛋白质都是酶吗? 酶都是蛋白质吗?教师揭示答案,学生恍然大悟。最后详细讲述酶的分类及辅酶、辅基的区别。

第二部分《酶促反应的特点》是重点。“酶的高效性”可通过演示实验,引导学生分析比较过氧化氢酶与二氧化锰对过氧化氢分解反应的催化活性,让学生自己得出酶的高效性这个特点。另外,酶能发挥高效性的原因是它可以降低活化能,但是每年考试都有一部分的学生回答成提高活化能,可见他们并不理解。这部分可以打个比方,假如清华大学的录取分数线是680,可能河南省通过的人数只有100个左右,如果把标准降低到600,那么通过的人数可能是几万个,类似的酶是通过降低反应活化能使得活化分子的数目大大增加。“酶的专一性”这块内容采用多媒体课件动态演示酶与底物结合的过程,阐明酶的催化机理,并详细讲解“锁钥模型”及“诱导契合模型”。另外,关于绝对特异性、相对特异性及立体异构特应性可以用“手套和手”的比喻来帮助理解,让学生自己思考哪一种特异性对底物的选择更为严格。“酶活性的不稳定性”这块内容可联系第二章蛋白质的变性的相关内容来帮助理解,这样既讲了新课又回顾了上次课内容,温故而知新。“酶活性的可调节性”这部分不会详细讲解,在讲到后面三大营养物质代谢时可举例说明。

第三部分《辅酶与维生素》,这部分可穿插大量图片。比如,在讲到维生素来源的时候可以插入一些食物的图片,在讲到维生素缺乏症的时候可以插入一些病症的图片从而引起学生兴趣,最后可让学生自己列表总结维生素的体内活性形式及其缺乏症以加强记忆。

3. 归纳总结,课堂练习

本次课教学部分结束,教师展示重要知识点,引导学生回忆并回答,全员互动。另外,可通过课堂反馈练习来检验教学效果,巩固知识点。

综上,本章节说课是根据教学内容和学生特点,采用多种教学方法,对《酶的组成、分类与特点》进行了教学设计,力求使学生在积极、愉快的课堂气氛中提高自己的认识水平,从而达到预期的教学效果。

摘要：说课是设计教学活动的一种手段,生物化学是医学生的一门专业必修课。针对助产专业生物化学《酶的组成、分类与特点》这一节教学内容,从说教材、说教法、说学法、说教学设计四个方面进行说课方案设计,有利于提高教学水平。

化学组成 篇11

目前, 随着拉萨市经济建设的飞速发展, 交通工具的数量剧增和汽车轴载日益重型化;另一方面, 拉萨市处于青藏高原高寒环境下, 受西伯利亚寒流、多年冻土的影响, 干旱少雨, 紫外线照射剧烈, 日夜温差较大, 年平均气温较低, 在这种恶劣的气候环境条件下, 加剧了混凝土的破损。拉萨市混凝土路面结构受到干湿循环、冻融循环、风蚀等多种自然条件因素的作用, 降低了混凝土的强度, 道路表面极易产生开裂、麻面、沉陷、露骨、破碎、接缝料损坏等路面损坏, 影响了道路的使用, 面临着修复工作。国内外很多研究表明, 粉煤灰掺入到混凝土中能够很好的改善混凝土的工作性能, 而且可以充分利用工业生产的废料, 起到环保的作用。结合拉萨路面实际状况, 通过理论及试验分析, 归纳总结出粉煤灰化学组成对高寒地区混凝土强度的影响。

2 拉萨市混凝土道路破损状况

2.1 麻面、露骨

由于混凝土施工时遭遇雨水, 致使混凝土表面结合料磨失, 成片或者成段的地呈现出过渡的粗糙现象, 这种现象叫做麻面。混凝土表面灰浆不足, 泌水提浆造成混凝土路面表面强度降低, 致使路面混凝土保护层脱落形成的骨料裸露现象, 这种现象称为露骨, 如图1、图2所示。拉萨市混凝土道路由于车载负荷较大和夏季雨水较多、温差较大等原因每条道路出现了多处麻面和露骨的破损现象。

2.2 接缝料损坏

由于填缝料脆裂、老化、挤出及板边脱离造成接缝内无填料, 这种现象叫做填缝料损坏, 包括填料破损、缝内混杂砂石。质量较差的填缝料, 在短时间内比较容易发生填缝料损坏现象。拉萨市道路因为部分混凝土空隙较大, 导致混凝土较疏松, 容易发生接缝料损坏, 如图3所示。

2.3 裂缝

混凝土路面由于混凝土所承受的强度小于路面板内应力而容易出现的横向和纵向断裂裂缝, 如图4、图5所示。荷载越重, 面板越薄, 板产生的弯拉应力就越大, 当弯拉应力超过混凝土的极限抗弯拉强度时, 混凝土板便产生裂缝。裂缝的出现使得路面板结构的整体性遭到破坏, 致使路面板丧失了部分以至全部承载能力。

由于拉萨市所处的青藏高原单日昼夜温差最高可达30℃以上, 日温差也在10℃以上, 日温差变化幅度较大, 温度变化不均匀[1], 混凝土材料具有热涨冷缩的性质, 热涨引起压缩变形, 冷缩引起拉伸变形, 都容易引起混凝土道路的开裂。由于拉萨市昼夜温差较大, 产生热胀冷缩的效应, 产生较大的拉应力, 拉力超过混凝土的极限抗拉强度时, 就会产生横向或纵向裂缝。

混凝土由于存在着强度高、成本低、使用寿命长、易于维护等优点, 在我国建筑行业中尤其是道路中, 是当今用量最大的建筑材料, 由于拉萨道路长期的超负荷以及高寒环境的影响, 使得拉萨市路面出现了多种形式的破损情况, 破损和混凝土的强度有着密切的关系, 这将影响着拉萨的市容市貌及交通安全, 因此需要着重改善混凝土强度性能。

3 粉煤灰对混凝土强度影响的微观化学机理分析

3.1 掺加粉煤灰提高混凝土密实度

粉煤灰含大量Si O250.12%~50.47%) 、Al2O3 (31.07%~32.94%) 等化学成分能与水泥的组分反应产生凝胶的活性物质, 它们在粉煤灰中以球形玻璃体的形状存在, 比较稳定且表面密实, 不易水化, 能与水泥水化生成的Ca (OH) 2发生二次水化反应, 生成水化硅酸钙和水化铝酸钙, 填充于水泥水化产物的孔隙中, 起到细化孔径的作用, 使混凝土更加密实。粉煤灰的颗粒越细, 微小玻璃球形颗粒越多, 比表面积也越大, 粉煤灰中的活性成分也就越容易和水泥中的Ca (OH) 2化合, 其活性就越高。化学方程式如下[2]:

由于粉煤灰的活性较弱, 需要一定的碱度才能激发其活性, 因此早期并未参与水泥的水化, 龄期大约7d左右, 才由于介质中Ca (OH) 2浓度加大和向孔隙的渗进能力增强, 能与粉煤灰颗粒开始频繁地接触和进行水化反应, 所生成的C-S-H凝胶类产物和水泥熟料水化生成物, 共同增进混凝土的强度[3]。28d龄期时, 粉煤灰的水化程度有限, 此时的粉煤灰混凝土仍未达到充分的成熟度, 其强度未充分发展起来, 而90~180d龄期的后期强度还可提高20%~30%。[4]

3.2 掺入粉煤灰可以提高混凝土抗冻性能

抗冻性是评价高寒地区混凝土结构强度性能的重要指标。混凝土遭受冻融侵蚀是一个较为复杂的物理劣化过程, 包含渗透扩散、冻融循环、开裂破坏等次生过程。由冻融侵蚀过程分析可知, 三个主要的次生过程——渗透扩散、冻融循环、开裂破坏, 均与混凝土孔结构密切相关。[5]因此内部孔结构是影响混凝土受冻破坏的关键因素。水在毛细孔中的结冰温度和毛细孔径有关, 毛细孔越细, 冰点下降越多。“这是因为粉煤灰活性掺合料颗粒很小, 很容易进入到水泥颗粒的孔隙中, 堵塞混凝土内部毛细孔和大孔, 并将大毛细孔分割成若干微细孔, 使毛细孔数量减少, 孔隙孔径变小, 水泥石中的孔体积含冰毛细孔扩散而引起的渗透压。”[6]采用粉煤灰部分置换水泥后, 一方面, 由于减少了水泥用量, 也减少了Ca (OH) 2的生成量, 由于粉煤灰的二次水化, 增加C-S-H和AFt, 减少了结晶Ca (OH) 2的数量和尺寸, 降低了混凝土与集料界面过渡层的孔隙率;另一方面, 粉煤灰的细微颗粒均匀分散到水泥浆体中时, 会成为大量水化物沉积的核心, 随着水化龄期的进展, 这些细微颗粒及其水化产物填充水泥石孔隙, 改善了混凝土的孔结构。

4 粉煤灰对混凝土强度影响的实验分析

在混凝土中加入煤粉灰掺合料, 一方面可以改善混凝土的各项性能 (强度性能最为突出) 外, 另一方面通过充分利用废物从而达到节约资源的目的, 最终实现混凝土行业的可持续发展。因此在混凝土中合理加入粉煤灰掺合料, 既可以降低成本, 又可以提高混凝土的强度。

4.1 试验方案设计

⑴水泥。水泥为拉萨水泥厂生产的425#普通硅酸盐水泥, 水泥的物理性能和化学成分符合现行国家标准的相关要求。

⑵粉煤灰。粉煤灰为拉萨电厂生产的粉煤灰, 检验结果表明, 拉萨电厂的粉煤灰的品质满足《用于水泥和混凝土中粉煤灰》 (GB1596-91) 粉煤灰的要求。

⑶骨料。试验所用的骨料均是从拉萨河采集的, 小石子的粒径为 (5~26) mm;大石子的粒径为 (27~49) mm, 砂子的细度模数为2.268。

在灰、砂、石、水 (其中灰的质量是水泥和粉煤灰质量之和) 配合比不变的前提下, 用不同比例的粉煤灰替代等质量水泥配制混凝土, 进行强度对比试验, 如表1所示。配合比设计思路是把粉煤灰作为混凝土的一种基本组成材料, 使用粉煤灰等量取代水泥法, 即粉煤灰取代相应的水泥。[7]根据粉煤灰取代水泥的百分量分为A、B、C、D、E六组, 粉煤灰掺量分别为为0、10%、20%、30%、40%。

4.3 实验结果分析

粉煤灰掺量对混凝土强度的影响曲线图如图6所示。

通过图6可以看出, 在青藏高原这种高寒地区环境下, 掺加粉煤灰的混凝土其强度高于不掺粉煤灰时的混凝土强度, 说明粉煤灰对改善混凝土的强度有明显的作用。7d时的混凝土强度低于28天时的混凝土强度, 即粉煤灰混凝土的早期强度较低, 但是随着龄期的增加, 粉煤灰混凝土的力学性能会逐渐提高并超过普通水泥混凝土。[8]粉煤灰掺量从10%~40%变化时, 混凝土强度具有随着粉煤灰掺量的增加而先升高后降低的趋势, 其中在20%时强度达到最大, 说明在混凝土配比重中粉煤灰的掺量达到20%时最为适宜。这说明在青藏高原这种高寒背景下, 通过试验验证了, 粉煤灰的加入一方面增加了混凝土的密实度, 另一方面提高了混凝土的抗冻性, 从而整体上提高了混凝土在高寒环境下的强度。实验和微观化学机理分析具有一致性。

掺入粉煤灰的混凝土强度之所以得到较大改善, 除了与粉煤灰的微型球形颗粒状态有关之外, 最主要的是与分粉煤灰的化学成分有关, 粉煤灰含大量Si O2、Al2O3等能反应产生凝胶的活性物质, 填充于水泥水化产物的孔隙中, 起到细化孔的作用, 使水泥石更加密实, 粉煤灰微小颗粒使得混凝土空隙变小, 降低冰点, 从而也可以提高混凝土的强度。

5 结论

⑴在高寒地区背景下, 混凝土中掺加粉煤灰可以实现废物利用节约成本的目的。煤灰是混凝土中最常用的较廉价的掺合料, 粉煤灰来源广泛、价格低廉, 是废物得到再一次利用的典型代表, 粉煤灰成为国际市场上引人注目的资源丰富、价格低廉, 兴利除害的新兴建材原料和化工产品的原料, 受到人们的青睐。粉煤灰使用的优点在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料, 减少了用水量。

⑵在高寒地区背景下, 混凝土中掺加粉煤灰可以实现提高混凝土强度的作用。通过粉煤灰混凝土的实验与微观机理分析, 我们可以推断出粉煤灰对改善混凝土的强度有明显的贡献。在混凝土中可以掺入20%的粉煤灰, 使混凝土更加紧密, 那么混凝土的强度更高;粉煤灰很容易进入到水泥颗粒的孔隙中, 堵塞混凝土内部毛细孔和大孔, 并将大毛细孔分割成若干微细孔, 使毛细孔数量减少, 孔隙孔径变小, 大大降低混凝土的冰点, 提高混凝土的强度。因此在混凝土中掺入适量的粉煤灰可以提高混凝土的强度, 从而改善拉萨市混凝土道路的麻面、露骨、接缝料损坏、裂缝破损状况。

参考文献

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