化学论文范文10篇

时间:2023-04-02 13:39:26

化学论文

化学论文范文篇1

1.1选课学生的学习状态及存在问题分析

精细化学品化学是我校应化学生在大四第一学期开设的课程。在开课之前我们做过调查,提出三个问题让学生回答:一是,你为什么要选这门课?二是,你了解精细化学品吗?三是,你选这门课主要是想了解那些问题?学生在思考后,对于第一个问题,大部分同学的主要目的是为了拿学分,有的同学直接就说没有其他的科目可选而只能选该课,而对后两个问题回答的非常模糊,说不出所以然,只有个别同学表示虽然不能讲清精细化学品的概念,隐约认为和我们的生活非常相关,想通过精细化学品的学习来掌握一些配方技术。通过这几个问题的回答,可以看出虽然是学生自己选的课但是大部分学生学习目的不是十分明确,这就需要教师加以正确的引导。开课过程中,首先在绪论中主要讲授了精细化学品的定义,特点,作用,主要内容,发展趋势,通过这几方面问题的阐述,主要使同学解决了调查中的前两个疑惑。绪论讲授过程中引用大量的例子和数据,如涉及到洗涤剂、化妆品等日用化学品及一些前沿技术的应用如DNA测序用到的染料、液晶染料、防火涂料、变色龙涂料等功能性染料和涂料时,学生反响很大,表现出极大的兴趣。而随着课程的进行,具体到每一章节需要掌握理论性非常强的枯燥知识,如解释高性能颜料化合物结构和性能之间的联系时,学生的情绪明显的低落下来。我们又做了一次调查,就是让大家谈一下上课的感受,主要是指授课内容方面,很多同学表示理论的东西太枯燥,仅靠授课教师的叙述引不起很大的兴趣;另外,存在着个别学生请假或逃课的现象。我们分析造成这种现象的原因,一是大四的学生面临考研和就业的压力,有些同学认为逃课无关紧要,只要最后能拿到学分就行;二是,以教师为中心的注入式教学模式很难提起学生的学习热情。老师辛辛苦苦查资料、备课,学生没有接受多少。这就促使我们对课程上课的形式和内容作出适当调整。

1.2课程设置时间探索

由于精细化工产品的范围十分广泛,目前很难明确专业的学科领域,但从它们的研制、生产、应用三个方面来考虑,精细化工的基础是应用化学,其内容主要涉及无机化学、有机化学、分析化学以及物理化学的基本知识。而这四大化学我校应化专业学生在三年级的上半年已经全部开完。鉴于大四学生面临着考研的压力以及考研时方向的选择,可考虑将精细化学品课程安调整在大三第二学期开课开课。提前一个学期的开课为同学考研方向的选择提供了一定的参考;避免了就业压力的干扰,使学生可以安心学习,增加专业知识,以便就业时为自己提供就业便利。

1.3课程设置内容探索

精细化学品这门课涉及的内容非常之多,既包括染(颜)料、涂料、农药、表面活性剂、日用化学品、食品添加剂、饲料添加剂、水处理剂、塑料助剂、皮革化学品、纸用化学品等传统的精细化工产品,又包括电子化学品、医疗用化学品、IT行业用化学品等新型的精细化学品。高级“应用型”地方性人才是我校应用化学专业的人才培养目标。因此,学生基本理论、基本技能的培养是最重要,也是最基本的一个原则。精细化工课程做为应用化学专业的一门选修课,在教学的过程中就应该把握这一基本原则,把重点放在提高和加强学生的基本理论、基本知识及基本能力的培养上,着眼于学科发展来认识与理解精细化学品,这是我们的基本出发点,并以此来指导精细化学品化学课程内容的筛选,彰显课程的时代感、凸现课程的作用与地位。因此,在教学过程中我们从制定大纲开始,全面、准确的把握好知识结构和内容,认真备课,多了解精细化工行业的一些最新资讯。力求做到既全面涵盖,又突出重点;既有必要的基本理论,又有丰富的实用技能。针对精细化工课程内容多,知识涵盖面广,而学时少的特点,我们决定采取:

1.3.1在选用有关教材时,仍继续保留染料、颜料、荧光增白剂、涂料、香料、化妆品和农药等传统章节,光谱增感染料和彩色显影成色剂暂时舍去不讲。在教学过程中,对相关产品的分类、结构性质、合成方法、应用、发展现状及趋势等,都必须作尽可能全面、细致的讲授。

1.3.2对于研究性较强的高新技术知识,如感光材料;纳米材料;功能高分子材料;防水、防污、防火等功能性涂料。这些知识虽然专业性、前沿性较强,但针对我们的培养目标和地方特色,作为了解性知识较为适宜。在教学手段和方法上,由于存在着教材滞后问题。要想使学生真正达到学以致用的目的,了解精细化学品化学的前沿和发展方向,让学生参与课堂内容的讲授和进行课堂讨论,如讲到功能性染料和功能性涂料时,我们将以往由教师查新后再整理讲授的方式,改为让学生自己选题→查新→写论文→上台讲课,然后当场解答老师和其他同学提出的相关问题,最后由老师点评小结。论文作业的成绩是根据学生的论文、讲课和回答问题的质量来综合评定。一开始同学不是很适应,主动站到讲台上的很少而且很紧张,在授课教师的一再启发和鼓励下,同学们积极踊跃发言,由于是“同学讲,同学听”充分调动了学生的积极性。在答辩时,气氛活跃,课堂效果生动。大多数同学都欢迎这种讲课作业,认为不仅掌握了最新专业知识,而且对自己的表达能力、论文写作能力、知识的运用能力的提高颇有好处。如,很多同学之前根本不知道文献引用的顺序以及如何在适当的位置标注文献出处,经过这次亲自整理论文才把这些问题一一搞清楚。

1.3.3对于与专业基础课无机、有机、分析的有关内容,如光与色的关系,偶氮类染料制备中的重氮化和偶合反应等。这些是理解和掌握染料知识的基础,又都是学生学过的课程,教学过程中,可采用“信手拈来”的方式,同时也给学生“温故知新”的效果。

1.3.4对于那些和重点知识密切相关,同学较熟悉且又十分容易掌握的内容,如涂料的分类、用途、基本组成等,在经过染料、荧光增白剂、有机颜料的示范和讲授的基础上,给同学提纲采取让学生去图书馆查阅相关资料,学生自学和思考。下次课时,将这些问题作为课堂讨论的话题,学生分组交换意见后,各组可派一位同学上台论述。这种互动方法既可以提高学生的自学能力,又可以让学生在学习的过程中学会团队合作,增加自信心,提高综合素质。

1.4改变课程考试方式,培养学生综合素质

传统考试以闭卷为主,主要考查学生对课程基本知识的记忆和理解。而精细化学品的学习要求除了一些基本知识的掌握外,还有对一些学科前沿的理解。既然课程改革要兼顾知识传授和能力素质培养,那么成绩的考核就不能只看闭卷考试的卷面成绩,而应有多种形式的考核。因此,我们的做法是平时成绩占20%,期末闭卷考试成绩占40%,论文成绩占40%。考试方式的调整,克服了闭卷考试的某些局限,使学生不仅仅为考试而被动学习,能够在主动愉快的氛围中学好这门课程。

2结束语

化学论文范文篇2

论文关键词:化学教学智力因素非智力因素转化目标激励学习行为

学困生不是先天形成的。一个学生变成学困生,有他自身的因素,也存在外部因素。学困生经常遭到家长的斥责,老师的批评,使他们感到自卑,甚至绝望,从而萎靡不振,乃至不可救药。

一、学困生的心理特征

导致学困生“学业不振”或“学力不良”最主要的因素是非智力因素,如动机、兴趣、情感、意志、毅力,而不是智力因素,不是他们学不好而是他们不想学。

1.学习态度消极。由于学困生在学习上长期遭受挫折,对自己的能力失去信心,失去学习兴趣。同时也易和教师、同学发生冲突。在学习过程中学习积极性不高:缺乏自觉性,注意力涣散,情绪不稳定,缺乏毅力。

2.学习动机不明确,学习态度不端正。学困生学习无目的,无兴趣,没有人检查督促就不学习,内在动机作用不明显。在遇到困难的时候,大多采取逃避或抱怨的态度,而不去主动寻求解决办法。

3.独立思考能力差,不能及时复习巩固.学困生长久形成懒惰思想,认为自己就是差,上课不去独立思考,独立性差,学过的知识不及时地复习巩固。由此进入“差”的恶性循环,无法很好地在群体中摆正自己的位置。

4.学习计划性差。学困生对自己学习目的不明确,缺乏远大的理想和抱负。由于他们不能很好地协调学习系统中各环节之间的关系,导致学习没有计划,经常不知道应该去做什么,怎么去做。

5.自信心不足,自卑心理严重。学困生学习成绩差,一时无法改变刊鱿门在群体中的落后位置,家长埋怨,教师指责,同学歧视,导致他们自暴自弃,不思进取,形成一种“我不如人”的心理定势。由于长期生活在一种颓废,抑郁的氛围中,使他们思想包袱很重,情绪低落,意志消沉,对学习丧失了信心。

二、针对学困生心理,实施化学教学

(1)关心和爱护学困生

要转化学困生,就得从其感情立足点着手,一般的学困生,都曾遭受心灵的创伤,因此教师从情感上热爱他们,用温暖去医治他们心灵的创伤,用炽热的爱去点燃他们心灵的“三把火’,—自信心、自尊心和上进心。这样可消除他们的自卑、疑虑、隔阂、对抗等心理障碍,从而融合师生的感情,使他们能够乐意去改正自己的缺点,接受教师的教育。

(2)全方位培养学生学习的兴趣

现代心理学研究表明:兴趣能引起学生的求知欲,而求知欲可以打破原有的心理平衡促进心理活动的加速。为了培养学困生学习化学的兴趣,可以组织他们参观科技展览馆、实验室、工厂,给他们讲化学家发明、创造的故事,借以激发学困生的学习兴趣。

(3)实行分层次教学法,因材施教

在教学过程中,教师要全面了解学生的认识,将学生分为三个组,即学习困难生、中等生、尖子生,根据学生掌握的知识水平不同、学习能力特点的不同而设计不同层次的问题。

例如,原子结构与元素性质的各层教学目标是:(1)低层目标:了解原子核外电子的育豁及分布。(2)中层目标:用电子排布式表示常见元素原子外电子的排布。(3)高层目标:能说出元素电离能、电负性的涵义,能应用元素的电离能说明元素的某些性质。在课堂上,教师要根据不同层次的教学目标,让不同层次的学生都有机会来回答学习问题,对答的对的学生及时肯定和表扬,尽可能多地表扬有进步的学困生,使他们产生“我学会了”、“我也能学会”的良好心理状态,这样不但能调动学习的积极性,而且还能促进形成良好的学习心态。

(4)给学生以目标激励

目标激励是教师有目的地引导学生制订目标,确立走向,从而激励学困生消除偏颇的一种方法。

目标是一个人前进的驱动力,一个恰当的目标可以激励人去克服困难,不断进步。教师在引导学困生制定目标时,既不能过高,也不能过低,最优化的目标是“伸手弗得,跳之可获”,目标要明确、醒目,又鼓舞人心。

目标制定后,教师要定期督促、检查目标实施和完成情况。对实施、完成好的,要及时给予表扬和鼓励,使其产生成就感,使其上进心更强。对完成不够好的,帮助他适当调节目标,引导其自我努力,进行自我教育。

(5)塑造学生良好的学习行为,引导学生有效地学习

首先,教师要鼓励学困生带着问题去预习、听课和复习,教师可以根据教学内容事先布置好预习的任务,让学生提前做好上课的心理准备,使学生上课注意力更集中。

化学论文范文篇3

关键词:超分子化合物;主体客体;识别作用;配位

“超分子”一词早在20世纪30年代已经出现,但在科学界受到重视却是50年之后了.毕业论文超分子化学可定义为“超出分子的化学”,是关于若干化学物种通过分子间相互作用结合在一起所构成的,具有较高复杂性和一定组织性的整体的化学.在这个整体中各组分还保持某些固有的物理和化学性质,同时又因彼此间的相互影响或扰动而表现出某些整体功能[1].超分子体系的微观单元是由若干乃至许许多多个不同化合物的分子或离子或其他可单独存在的具有一定化学性质的微粒聚集而成.聚集数可以确定或不确定,这与一分子中原子个数严格确定具有本质区别,把多个组分的基本微观单元聚集成“超分子”的凝聚力是一些(相对于共价键)较弱的作用力.如范氏力(含氢键)、亲水或憎水作用等[2].

1超分子化合物的分类

1.1杂多酸类超分子化合物

杂多酸是一类金属一氧簇合物,一般呈笼型结构,是一类优良的受体分子,它可以与无机分子、离子等底物结合形成超分子化合物.作为一类新型电、磁、非线性光学材料极具开发价值[3],有关新型Keg-gin和Dawson型结构的多酸超分子化合物的合成及功能开发日益受到研究者的关注.杜丹等[4,5]合成了Dawson型磷钼杂多酸对苯二酚超分子膜及吡啶Dawson型磷钼多酸超分子膜修饰电极,发现该膜电极对抗坏血酸的催化峰电流与其浓度在0.35~0.50mol/L范围内呈良好的线性关系.靳素荣等[6]合成了9钨磷酸/结晶紫超分子化合物,并对其光致变色性质进行了探究,即合成化合物具有光敏性,漫反射日光即可使其变蓝.王升富等[7]合成了磷钼杂多酸-L-半胱氨酸自组装超分子膜电极,发现该膜电极对酸性溶液中的NO2-有明显的电催化还原作用.毕丽华等[8]合成了多酸超分子化合物,首次发现了杂多酸超分子化合物溶于适当有机溶剂中可表现出近晶相液晶行为.刘术侠等[9]以Dawson型砷钼酸、金刚烷胺为原料合成了超分子化合物(C10H18N)6As2Mo18O62·6CH3CN·8H2O,该化合物具有可逆的光致变色特性,并提出了一个可能变色机理.

1.2多胺类超分子化合物

由于二氧四胺体系可有效地稳定如Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)等过渡金属离子的高价氧化态,若二氧四胺与荧光基团相连,则光敏物质荧光的猝灭或增强就与相连的二氧四胺配合物与光敏物质间是否发生电子转移密切相关,即通过金属离子可以调节荧光的猝灭或开启,起到光开关的作用.苏循成等[10]合成了8羟基喹啉取代的二氧四胺大环配体,其中含有2个独立的螯合基团,在适当情况下能分别与金属离子配位.

大环冠醚由于其自组装性能及分子识别能力而引起人们广泛的重视.近来,冠醚又成为在超分子体系中用于建构主体分子的一种重要的建造单元.硕士论文李晖等[11]利用了冠醚分子的分子识别能力及蒽醌分子的光敏性,设计合成了一种新的氮杂冠醚取代蒽醌分子,并以该分子作为主体分子,以稀土离子作为客体构成超分子体系,并研究了超分子体系内的能量转移过程.

1.3卟啉类超分子化合物

卟啉及其金属配合物、类似物的超分子功能已应用于生物相关物质分析,展示了更加诱人的前景,并将推动超分子络合物在分析化学中应用的深入开展.

1.4树状超分子化合物

树状大分子(dendrimer)是20世纪80年代中期出现的一类较新的合成高分子.薄志山等[12]首次合成以阴离子卟啉作为树状分子的核,树状阳离子为外层,基于卟啉阴离子与树状阳离子之间静电作用力来组装树状超分子复合物.镧系金属离子(Ln3+)如Tb3+和Eu3+的发光具有长寿命(微秒级)、窄波长、对环境超灵敏性等特点,是一种优良的发光材料,但镧系金属离子在水溶液中只有很弱的发光.朱麟勇等[13]合成了聚醚型树枝体与聚丙烯酸线性聚合体的两亲杂化嵌段共聚物,研究表明聚醚树枝体通过对Tb3+能量传递,使Tb3+发光强度大幅度提高的“天线效应”.

1.5液晶类超分子化合物

侧链液晶聚合物具有小分子液晶和高分子材料的双重特性,晏华在《超分子液晶》[14]中详细讨论了超分子和液晶的内在联系,探讨了超分子液晶分子工程和超分子液晶热力学.李敏等[15]从分子设计的角度出发,合成了以对硝基偶氮苯为介晶基团的丙烯酸类液晶聚合物,液晶基元上作为电子受体的硝基和作为电子给体的烷氧基可与苯环、NN之间形成一个离域的π电子体系.初步的研究表明:电晕极化制备的该类聚合物的取向膜具有二阶非线性光学性质.堪东中等[16]用4,4′-二羧酸1,6二酚氧基正己烷与等摩尔的4,4′-联吡啶合成了“T”型超分子液晶,并观察到随构筑“T”型介晶基元分子结构的变化,组装超分子体系由单向性液晶向稳定的双向性液晶转变的规律性.

1.6酞菁类超分子化合物

田宏健等[17]合成了带负电荷取代基的中位四(4′-磺酸基苯基)卟啉及锌络合物和带正电荷取代基的2,9,16,23四[(4′-N,N,N三甲基)苯氧基]酞菁季铵碘盐及锌络合物,并用Job氏光度滴定的方法确定了它们的组成,为面对面的杂二聚体或三明治式的杂三聚体超分子排列.发现在超分子体系中卟啉与酞菁能互相猝灭各自的荧光,用纳秒级的激光闪光光解技术观察到卟啉的正离子在600~650nm和酞菁负离子自由基在550~600nm的瞬态吸收光谱.结果表明在超分子体系中存在分子间的光诱导电子转移过程.

2超分子化合物的合成

2.1分子自组装

近年来分子自组装作为一种新的化学合成方法倍受关注,医学论文尤其是分子尺寸在1~100nm的化合物,它们用常见的化学合成法一般很难得到.最近,Yan等[18]运用超分子自组装方法合成了长度达厘米级、直径达毫米级、管壁达400nm的管,成为超分子化学合成上的一个亮点.

刘雅娟等[19]利用一对互补的分子组分5(4十二烷氧基苯乙烯基2,4,6(1H,3H)嘧啶三酮和4胺基2,6二十二烷基胺基1,3,5三嗪的自组装过程构筑了一种直径约为5μm的超分子纳米管.变温傅里叶红外光谱研究表明,在纳米管的形成过程中,氢键、π-π相互作用和范德华力等非共价键相互作用导致了超分子纳米管的形成.Reinhoudt等报道了最多具有47个钯配合物的有机金属树状分子,准弹性光散射实验(QELS)、原子力显微镜(AFM)和透射电镜(TEM)表明聚集体为直径200nm的圆球,Puddephatt合成了直到第4代的树状铂配合物(28个配位中心).

2.2模板合成

1992年Mobil公司的科研人员首次利用阳离子型表面活性剂的超分子液晶模板,合成了有介孔结构的氧化硅和铝硅酸盐,其中最具有代表性的是有六方排列介孔孔道的MCM-41[20].

以环糊精(α-CD,β-CD,γ-CD)作为环的轮烷的合成及性能研究尤其引人注目.环糊精边缘是亲水的,内腔是疏水的,环糊精作为主体与疏水客体分子自我识别可形成轮烷.刘育[21]在以环糊精为受体的分子识别和组装方面做了深入的研究.Isnin等成功地合成了不对称的轮烷.分子一端为二甲基(二茂铁甲基)铵盐,另一端为萘2磺酸盐.Stoddart等用聚乙烯醇与α-CD作用,端基为2,4二硝基苯时,得到了含有20~23个α-CD的珍珠项链型轮烷.Stoddart等在室温下合成一系列的索烃.在室温下以二苯34冠10(BPP34CI0)作为模板得到了索烃,收率高达70%[22].

2.3其他方法

最近,赵朴素等运用密度泛涵B3LYP方法,在6-31G*水平上设计优化了丁二酮肟与苯甲酸通过四重氢键构筑的异三体超分子,职称论文显示形成三聚体的反应可自发进行,实验合成出相关异三聚体[23].

赵士龙等[24]在水热条件下,合成了新型超分子化合物(bipyH2)2(H2P2Mo5O23).H2O,研究表明,杂多阴离子与质子化的4,4′-bipy和水分子通过氢键连成无限二维网状结构,形成超分子化合物.栾国有等[25]利用中温水热方法合成了化合物(H3NCH2CH2NH3)2[(HPO4)2Mo5O15],并确定其构型为5个MoO6八面体通过共边和共角连接形成1个五元环,其环平面的上下两侧各有一组HPO4四面体通过共用3个O原子与Mo—O簇键合,并且[H2P2Mo5O23]4-与H3NCH2CH2NH3通过强的氢键作用,形成一种新型的有机无机超分子杂化材料.

3超分子化合物的应用

3.1在光化学上的应用

Lehn等设计了专门用于光释放碱金属离子的穴醚,他们利用2硝基苄基醚充当一个大环的桥键,紫外光照可使此键断裂,形成单环化合物,后者对碱金属离子的络合能力大大下降.张海容等[26]发现在微量环已烷存在下,BCD可诱导BNS发射强的RTP.尹伟等[27]用Eu2+与邻菲咯啉(Phen)、2噻吩甲酰三氟丙酮(TTA)和联吡啶(Dpy)形成的四元、三元和二元系列配合物与上述2种分子筛组装成新的系列超分子纳米发光材料,并对它们的发光性能进行了比较.陈彰评[28]合成了卟啉冠醚4,4二甲基联吡啶超分子模型化合物.研究发现4,4二甲基联吡啶能很好地配合到卟啉与冠醚形成的空穴中去,在光照条件下,生成的卟啉激发态分子能很好地进行电子转移,形成了一个很好的光开关模型.

2在压电化学传感器的应用

超分子化学的主客体适应原理,在压电化学传感器中得到广泛的应用.超分子用作压电化学传感器的敏感涂层,利用超分子的特殊空间结构,通过分子间的协同作用,对目标分子进行分子识别.留学生论文符合空间结构的分析物被选择性地吸附,可以明显提高压电化学传感器的选择性.利用多种冠醚衍生物作为QCM涂层测定有机蒸气,如传感器阵列、模式识别等,在二元、三元、四元有机蒸气混合物中识别,预测结果较好,并用于定量分析.利用单苯15冠5(B15C5)、单苯18冠6(B18C6)、二苯30冠10(DB30C10)涂于TSM化学传感器电极表面,可对39种有机蒸气进行分析,其中B15C5(涂载量12mg)对甲酸的检出限为20.1μg/L,并具有很宽的线性范围.

Dickert等用涂BCD的QCM和SAW测定四氯乙烯,测定下限可达几个10-6(Y).以后,他们又用交联BCD作为QCM的涂层测定氯苯,大量的二乙醚存在时(二乙醚-氯苯的体积比为50000∶1),不干扰测定,线性范围10×10-6~500×10-6(Y),并用于监测Grignard反应终点.Nelli等用间苯二酚杯芳烃衍生物作QCM敏感涂层,对硝基苯有较高的选择性,在相对湿度高达90%和有H2,H2S,NO,SO2,CH4,n-C4H1O共存时不干扰测定.Dermody等用多种杯芳烃衍生物,在SAW石英表面分子自组装成双分子层,测定苯、氯苯、甲苯等.Pinalli等用间苯二酚杯芳烃衍生物,测定气相中酒精的含量,线性范围1×10-3~4×10-3(Y),重现性好.Malitesta等用分子印迹电合成聚合制备仿生QCM传感器.姚守拙等用咖啡因(CAF)作模板分子制成BAW传感器,对CAF的响应范围为5.0×10-9~1.0×10-4

mol/L,在pH8.0时检出限5.0×10-9mol/L,回收率96.1%~105.6%[29].

3.3超分子化合物的识别作用

所谓分子识别就是主体(或受体)对客体(或底物)选择性结合并产生某种特定功能的过程,是组装及组装功能的基础,是酶和受体选择性的根基.互补性(complementarity)及预组织(preorganization)是决定分子识别过程的2个关键原则,前者决定识别过程的选择性,后者决定识别过程的键和能力.

对羧酸根、磷酸根的识别研究目的主要在于探讨主体分子对氨基酸、肽、核苷酸等的识别,进而研究对肽、核酸的催化水解反应.大环多胺及其金属配合物能很好地识别羧酸根、磷酸根的主体分子.带吖啶基团的配合物,通过Zn2+配合物的超分子自组装可对对二甲酸进行选择性识别.如果在大环多胺环外还有可以配位的氨基,则它与Cu(Ⅱ)能形成更加稳定的配合物.化合物(结构见图1)与Co(Ⅲ)形成的配合物与PO4

3-能形成相当坚固的配合物.因为分子识别的目的,这是系统可以作为一个能使磷酸键合位置移动的新摸型[30].

3.4超分子化合物作为分子器件方面的研究

分子器件是一种由分子元件组装的体系(即超分子结构),它被设计成为在电子、离子或光子作用下能完成特定功能的体系.刘祁涛[31]用对苯二甲酸terph为配体,合成了[Cu2(bpy)2(terph)]Cl2·4H2O晶体,其中bpy为2,2′联吡啶.英语论文应用苯三甲酸(TMA)为配体可以合成[Cu3(TMA)(H2O)3]n配位超分子晶体,为由配体超分子的途径制造纳米级的孔材料、实现纳米反应器的设想提供了可能.8羟基喹啉、邻菲咯啉的许多金属配合物都具有荧光,且配合物稳定.把8羟基喹啉或邻菲咯啉引入大环,由于两者都具有独立的配位功能,可以形成稳定的超分子化合物,并进一步发展为光化学器件.

3.5超分子化合物在色谱和光谱上的应用

顾玉宗等[32]利用LB技术,以二十碳酸作辅助成膜材料,在疏水处理的P-Si上分别制备了2,4,6,10和20层聚乙烯咔唑(PVK)超分子膜.对这种体系的表面光电压谱(SPS)研究结果表明,表面光电压随PVK膜层数的增加而增强,在紫外区增强较为明显,随着膜层数的增加,表面光电压有趋于饱和的趋势.膜对基底的敏化主要是由于PVK的光导电性引起的.杨扬等[33]成功地用高效液相色谱法分离了某些超分子化合物合成过程中间产物富电子对苯二酚聚醚链(HQ)系列产品.

3.6超分子催化及模拟酶的分析应用

超分子的反应性和催化性,与酶对底物的识别和催化底物参加反应极相似.工作总结以模仿天然酶对底物的分子识别和高效催化活性为目的的模拟酶(或称人工酶)研究近十多年来是生物化学和有机化学的重要课题.其中对过氧化物模拟酶的分析应用研究特别突出.慈云祥等将氨基酸、蛋白质、核酸,对某些金属卟啉的模拟酶活性的影响加以应用,并结合免疫分析技术,建立模拟酶作示踪物的酶免疫分析方法,或以模拟酶作非放射性探针标记物建立核酸序列分析方法[34].

3.7在分析化学上的应用

Shinkai等在研究硼酸衍生化卟啉的分子组装行为,并用于测定糖分子构型方面取得了许多成果.例如:四(4硼酸基苯基)卟啉(TBPP)在水溶液中和糖分子存在下由π-π堆积成的聚集体,圆二色谱(CD)的激子偶合带(ECB)符号,对糖分子的绝对构型有专一性,可检测糖分子的绝对构型等等[34].

4结语

目前,超分子化学的理论和方法正发挥着越来越重要的作用,该学科的研究将更加紧密地与各化学分支相结合.可以预见,作为超分子化学起源的主客体化学将与有机合成化学、配位化学和生物化学互相促进,为生命科学、能源科学等共同做出巨大贡献;超分子化学方法在无机化学中的应用,留学生论文将使人们获得多种具特定功能的配合物、晶体、陶瓷等材料;物理化学则要改变当前超分子化学的定性科学现状,从微观和宏观上把选择性分子间力、分子识别、分子自组装等过程用适当的变量进行定量描述,从而提高人们对超分子化学的认识和预测、控制能力,最终要寻求解释超分子体系内在运动规律和预言此类体系整体功能的理论工具[2].

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[8]毕丽华,黄如丹,王恩波,等.多酸超分子化合物的合成及液晶性质[J].高等学校化学学报,1999,20(9):1352-1353.

[9]刘术侠,王春梅,李德惠,等.一个新的超分子化合物(C10H18N)As2Mo18O62·6CH3CN·8H2O的合成、结构及性质[J].化学学报,2004,62(14):1305-1310.

[10]苏循成,周志芬,林华宽,等.功能取代二氧四胺大环超分子配合物的溶液热力学性质研究[J].南开大学学报(自然科学版),2000,33(4):57-61.

[11]李晖,许慧君,周庆复.冠醚取代蒽醌超分子体系的设计与合成及分子的能量转移的研究[J].感光科学与光化学,2002,18(1):58-62.

[12]薄志山,张希,杨梅林.基于静电吸引的自组装树状超分子复合物[J].高等学校化学学报,1997,18(2):326-328.

[13]朱麟勇,童晓峰,李妙贞,等.嵌段共聚物PAANa2DendrPE聚集体超分子结构中树枝体对铽离子发光增强的天线效应研究[J].感光科学与光化学,2000,18(2):188-192.

[14]晏华.超分子液晶[M].北京:科学出版社,2000.1-230.

[15]李敏,周恩乐,徐纪平.含对硝基偶氮苯侧基的丙烯酸酯类液晶聚合物的超分子结构[J].高等学校化学学报,1995,16(4):635-638.

[16]堪东中,万雷,方江邻,等.二元羧酸与4,4′联吡啶氢键缔合组装主链型超分子液晶[J].高分子学报,2002,(6):734-737.

[17]田宏健,周庆复,沈淑引.酞菁卟啉超分子的形成及光致电子转移过程[J].物理化学学报,1996,12(1):44-48.

[18]YANDe2yue,ZHOUYong2feng,YOUJian.Supramolecularself-assemblyofmacroscopictubes[J].Science,2004,303(2):65-67.

化学论文范文篇4

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,通过实验网络平台完成预习、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

化学论文范文篇5

关键词:超分子化合物;主体客体;识别作用;配位

“超分子”一词早在20世纪30年代已经出现,但在科学界受到重视却是50年之后了.毕业论文超分子化学可定义为“超出分子的化学”,是关于若干化学物种通过分子间相互作用结合在一起所构成的,具有较高复杂性和一定组织性的整体的化学.在这个整体中各组分还保持某些固有的物理和化学性质,同时又因彼此间的相互影响或扰动而表现出某些整体功能[1].超分子体系的微观单元是由若干乃至许许多多个不同化合物的分子或离子或其他可单独存在的具有一定化学性质的微粒聚集而成.聚集数可以确定或不确定,这与一分子中原子个数严格确定具有本质区别,把多个组分的基本微观单元聚集成“超分子”的凝聚力是一些(相对于共价键)较弱的作用力.如范氏力(含氢键)、亲水或憎水作用等[2].

1超分子化合物的分类

1.1杂多酸类超分子化合物

杂多酸是一类金属一氧簇合物,一般呈笼型结构,是一类优良的受体分子,它可以与无机分子、离子等底物结合形成超分子化合物.作为一类新型电、磁、非线性光学材料极具开发价值[3],有关新型Keg-gin和Dawson型结构的多酸超分子化合物的合成及功能开发日益受到研究者的关注.杜丹等[4,5]合成了Dawson型磷钼杂多酸对苯二酚超分子膜及吡啶Dawson型磷钼多酸超分子膜修饰电极,发现该膜电极对抗坏血酸的催化峰电流与其浓度在0.35~0.50mol/L范围内呈良好的线性关系.靳素荣等[6]合成了9钨磷酸/结晶紫超分子化合物,并对其光致变色性质进行了探究,即合成化合物具有光敏性,漫反射日光即可使其变蓝.王升富等[7]合成了磷钼杂多酸-L-半胱氨酸自组装超分子膜电极,发现该膜电极对酸性溶液中的NO2-有明显的电催化还原作用.毕丽华等[8]合成了多酸超分子化合物,首次发现了杂多酸超分子化合物溶于适当有机溶剂中可表现出近晶相液晶行为.刘术侠等[9]以Dawson型砷钼酸、金刚烷胺为原料合成了超分子化合物(C10H18N)6As2Mo18O62·6CH3CN·8H2O,该化合物具有可逆的光致变色特性,并提出了一个可能变色机理.

1.2多胺类超分子化合物

由于二氧四胺体系可有效地稳定如Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)等过渡金属离子的高价氧化态,若二氧四胺与荧光基团相连,则光敏物质荧光的猝灭或增强就与相连的二氧四胺配合物与光敏物质间是否发生电子转移密切相关,即通过金属离子可以调节荧光的猝灭或开启,起到光开关的作用.苏循成等[10]合成了8羟基喹啉取代的二氧四胺大环配体,其中含有2个独立的螯合基团,在适当情况下能分别与金属离子配位.

大环冠醚由于其自组装性能及分子识别能力而引起人们广泛的重视.近来,冠醚又成为在超分子体系中用于建构主体分子的一种重要的建造单元.硕士论文李晖等[11]利用了冠醚分子的分子识别能力及蒽醌分子的光敏性,设计合成了一种新的氮杂冠醚取代蒽醌分子,并以该分子作为主体分子,以稀土离子作为客体构成超分子体系,并研究了超分子体系内的能量转移过程.

1.3卟啉类超分子化合物

卟啉及其金属配合物、类似物的超分子功能已应用于生物相关物质分析,展示了更加诱人的前景,并将推动超分子络合物在分析化学中应用的深入开展.

1.4树状超分子化合物

树状大分子(dendrimer)是20世纪80年代中期出现的一类较新的合成高分子.薄志山等[12]首次合成以阴离子卟啉作为树状分子的核,树状阳离子为外层,基于卟啉阴离子与树状阳离子之间静电作用力来组装树状超分子复合物.镧系金属离子(Ln3+)如Tb3+和Eu3+的发光具有长寿命(微秒级)、窄波长、对环境超灵敏性等特点,是一种优良的发光材料,但镧系金属离子在水溶液中只有很弱的发光.朱麟勇等[13]合成了聚醚型树枝体与聚丙烯酸线性聚合体的两亲杂化嵌段共聚物,研究表明聚醚树枝体通过对Tb3+能量传递,使Tb3+发光强度大幅度提高的“天线效应”.

1.5液晶类超分子化合物

侧链液晶聚合物具有小分子液晶和高分子材料的双重特性,晏华在《超分子液晶》[14]中详细讨论了超分子和液晶的内在联系,探讨了超分子液晶分子工程和超分子液晶热力学.李敏等[15]从分子设计的角度出发,合成了以对硝基偶氮苯为介晶基团的丙烯酸类液晶聚合物,液晶基元上作为电子受体的硝基和作为电子给体的烷氧基可与苯环、NN之间形成一个离域的π电子体系.初步的研究表明:电晕极化制备的该类聚合物的取向膜具有二阶非线性光学性质.堪东中等[16]用4,4′-二羧酸1,6二酚氧基正己烷与等摩尔的4,4′-联吡啶合成了“T”型超分子液晶,并观察到随构筑“T”型介晶基元分子结构的变化,组装超分子体系由单向性液晶向稳定的双向性液晶转变的规律性.

1.6酞菁类超分子化合物

田宏健等[17]合成了带负电荷取代基的中位四(4′-磺酸基苯基)卟啉及锌络合物和带正电荷取代基的2,9,16,23四[(4′-N,N,N三甲基)苯氧基]酞菁季铵碘盐及锌络合物,并用Job氏光度滴定的方法确定了它们的组成,为面对面的杂二聚体或三明治式的杂三聚体超分子排列.发现在超分子体系中卟啉与酞菁能互相猝灭各自的荧光,用纳秒级的激光闪光光解技术观察到卟啉的正离子在600~650nm和酞菁负离子自由基在550~600nm的瞬态吸收光谱.结果表明在超分子体系中存在分子间的光诱导电子转移过程.

2超分子化合物的合成

2.1分子自组装

近年来分子自组装作为一种新的化学合成方法倍受关注,医学论文尤其是分子尺寸在1~100nm的化合物,它们用常见的化学合成法一般很难得到.最近,Yan等[18]运用超分子自组装方法合成了长度达厘米级、直径达毫米级、管壁达400nm的管,成为超分子化学合成上的一个亮点.

刘雅娟等[19]利用一对互补的分子组分5(4十二烷氧基苯乙烯基2,4,6(1H,3H)嘧啶三酮和4胺基2,6二十二烷基胺基1,3,5三嗪的自组装过程构筑了一种直径约为5μm的超分子纳米管.变温傅里叶红外光谱研究表明,在纳米管的形成过程中,氢键、π-π相互作用和范德华力等非共价键相互作用导致了超分子纳米管的形成.Reinhoudt等报道了最多具有47个钯配合物的有机金属树状分子,准弹性光散射实验(QELS)、原子力显微镜(AFM)和透射电镜(TEM)表明聚集体为直径200nm的圆球,Puddephatt合成了直到第4代的树状铂配合物(28个配位中心).

2.2模板合成

1992年Mobil公司的科研人员首次利用阳离子型表面活性剂的超分子液晶模板,合成了有介孔结构的氧化硅和铝硅酸盐,其中最具有代表性的是有六方排列介孔孔道的MCM-41[20].

以环糊精(α-CD,β-CD,γ-CD)作为环的轮烷的合成及性能研究尤其引人注目.环糊精边缘是亲水的,内腔是疏水的,环糊精作为主体与疏水客体分子自我识别可形成轮烷.刘育[21]在以环糊精为受体的分子识别和组装方面做了深入的研究.Isnin等成功地合成了不对称的轮烷.分子一端为二甲基(二茂铁甲基)铵盐,另一端为萘2磺酸盐.Stoddart等用聚乙烯醇与α-CD作用,端基为2,4二硝基苯时,得到了含有20~23个α-CD的珍珠项链型轮烷.Stoddart等在室温下合成一系列的索烃.在室温下以二苯34冠10(BPP34CI0)作为模板得到了索烃,收率高达70%[22].

2.3其他方法

最近,赵朴素等运用密度泛涵B3LYP方法,在6-31G*水平上设计优化了丁二酮肟与苯甲酸通过四重氢键构筑的异三体超分子,职称论文显示形成三聚体的反应可自发进行,实验合成出相关异三聚体[23].

赵士龙等[24]在水热条件下,合成了新型超分子化合物(bipyH2)2(H2P2Mo5O23).H2O,研究表明,杂多阴离子与质子化的4,4′-bipy和水分子通过氢键连成无限二维网状结构,形成超分子化合物.栾国有等[25]利用中温水热方法合成了化合物(H3NCH2CH2NH3)2[(HPO4)2Mo5O15],并确定其构型为5个MoO6八面体通过共边和共角连接形成1个五元环,其环平面的上下两侧各有一组HPO4四面体通过共用3个O原子与Mo—O簇键合,并且[H2P2Mo5O23]4-与H3NCH2CH2NH3通过强的氢键作用,形成一种新型的有机无机超分子杂化材料.

3超分子化合物的应用

3.1在光化学上的应用

Lehn等设计了专门用于光释放碱金属离子的穴醚,他们利用2硝基苄基醚充当一个大环的桥键,紫外光照可使此键断裂,形成单环化合物,后者对碱金属离子的络合能力大大下降.张海容等[26]发现在微量环已烷存在下,BCD可诱导BNS发射强的RTP.尹伟等[27]用Eu2+与邻菲咯啉(Phen)、2噻吩甲酰三氟丙酮(TTA)和联吡啶(Dpy)形成的四元、三元和二元系列配合物与上述2种分子筛组装成新的系列超分子纳米发光材料,并对它们的发光性能进行了比较.陈彰评[28]合成了卟啉冠醚4,4二甲基联吡啶超分子模型化合物.研究发现4,4二甲基联吡啶能很好地配合到卟啉与冠醚形成的空穴中去,在光照条件下,生成的卟啉激发态分子能很好地进行电子转移,形成了一个很好的光开关模型.

3.2在压电化学传感器的应用

超分子化学的主客体适应原理,在压电化学传感器中得到广泛的应用.超分子用作压电化学传感器的敏感涂层,利用超分子的特殊空间结构,通过分子间的协同作用,对目标分子进行分子识别.留学生论文符合空间结构的分析物被选择性地吸附,可以明显提高压电化学传感器的选择性.利用多种冠醚衍生物作为QCM涂层测定有机蒸气,如传感器阵列、模式识别等,在二元、三元、四元有机蒸气混合物中识别,预测结果较好,并用于定量分析.利用单苯15冠5(B15C5)、单苯18冠6(B18C6)、二苯30冠10(DB30C10)涂于TSM化学传感器电极表面,可对39种有机蒸气进行分析,其中B15C5(涂载量12mg)对甲酸的检出限为20.1μg/L,并具有很宽的线性范围.

Dickert等用涂BCD的QCM和SAW测定四氯乙烯,测定下限可达几个10-6(Y).以后,他们又用交联BCD作为QCM的涂层测定氯苯,大量的二乙醚存在时(二乙醚-氯苯的体积比为50000∶1),不干扰测定,线性范围10×10-6~500×10-6(Y),并用于监测Grignard反应终点.Nelli等用间苯二酚杯芳烃衍生物作QCM敏感涂层,对硝基苯有较高的选择性,在相对湿度高达90%和有H2,H2S,NO,SO2,CH4,n-C4H1O共存时不干扰测定.Dermody等用多种杯芳烃衍生物,在SAW石英表面分子自组装成双分子层,测定苯、氯苯、甲苯等.Pinalli等用间苯二酚杯芳烃衍生物,测定气相中酒精的含量,线性范围1×10-3~4×10-3(Y),重现性好.Malitesta等用分子印迹电合成聚合制备仿生QCM传感器.姚守拙等用咖啡因(CAF)作模板分子制成BAW传感器,对CAF的响应范围为5.0×10-9~1.0×10-4

mol/L,在pH8.0时检出限5.0×10-9mol/L,回收率96.1%~105.6%[29].

3.3超分子化合物的识别作用

所谓分子识别就是主体(或受体)对客体(或底物)选择性结合并产生某种特定功能的过程,是组装及组装功能的基础,是酶和受体选择性的根基.互补性(complementarity)及预组织(preorganization)是决定分子识别过程的2个关键原则,前者决定识别过程的选择性,后者决定识别过程的键和能力.

对羧酸根、磷酸根的识别研究目的主要在于探讨主体分子对氨基酸、肽、核苷酸等的识别,进而研究对肽、核酸的催化水解反应.大环多胺及其金属配合物能很好地识别羧酸根、磷酸根的主体分子.带吖啶基团的配合物,通过Zn2+配合物的超分子自组装可对对二甲酸进行选择性识别.如果在大环多胺环外还有可以配位的氨基,则它与Cu(Ⅱ)能形成更加稳定的配合物.化合物(结构见图1)与Co(Ⅲ)形成的配合物与PO4

3-能形成相当坚固的配合物.因为分子识别的目的,这是系统可以作为一个能使磷酸键合位置移动的新摸型[30].

3.4超分子化合物作为分子器件方面的研究

分子器件是一种由分子元件组装的体系(即超分子结构),它被设计成为在电子、离子或光子作用下能完成特定功能的体系.刘祁涛[31]用对苯二甲酸terph为配体,合成了[Cu2(bpy)2(terph)]Cl2·4H2O晶体,其中bpy为2,2′联吡啶.英语论文应用苯三甲酸(TMA)为配体可以合成[Cu3(TMA)(H2O)3]n配位超分子晶体,为由配体超分子的途径制造纳米级的孔材料、实现纳米反应器的设想提供了可能.8羟基喹啉、邻菲咯啉的许多金属配合物都具有荧光,且配合物稳定.把8羟基喹啉或邻菲咯啉引入大环,由于两者都具有独立的配位功能,可以形成稳定的超分子化合物,并进一步发展为光化学器件.

3.5超分子化合物在色谱和光谱上的应用

顾玉宗等[32]利用LB技术,以二十碳酸作辅助成膜材料,在疏水处理的P-Si上分别制备了2,4,6,10和20层聚乙烯咔唑(PVK)超分子膜.对这种体系的表面光电压谱(SPS)研究结果表明,表面光电压随PVK膜层数的增加而增强,在紫外区增强较为明显,随着膜层数的增加,表面光电压有趋于饱和的趋势.膜对基底的敏化主要是由于PVK的光导电性引起的.杨扬等[33]成功地用高效液相色谱法分离了某些超分子化合物合成过程中间产物富电子对苯二酚聚醚链(HQ)系列产品.

3.6超分子催化及模拟酶的分析应用

超分子的反应性和催化性,与酶对底物的识别和催化底物参加反应极相似.工作总结以模仿天然酶对底物的分子识别和高效催化活性为目的的模拟酶(或称人工酶)研究近十多年来是生物化学和有机化学的重要课题.其中对过氧化物模拟酶的分析应用研究特别突出.慈云祥等将氨基酸、蛋白质、核酸,对某些金属卟啉的模拟酶活性的影响加以应用,并结合免疫分析技术,建立模拟酶作示踪物的酶免疫分析方法,或以模拟酶作非放射性探针标记物建立核酸序列分析方法[34].

3.7在分析化学上的应用

Shinkai等在研究硼酸衍生化卟啉的分子组装行为,并用于测定糖分子构型方面取得了许多成果.例如:四(4硼酸基苯基)卟啉(TBPP)在水溶液中和糖分子存在下由π-π堆积成的聚集体,圆二色谱(CD)的激子偶合带(ECB)符号,对糖分子的绝对构型有专一性,可检测糖分子的绝对构型等等[34].

4结语

目前,超分子化学的理论和方法正发挥着越来越重要的作用,该学科的研究将更加紧密地与各化学分支相结合.可以预见,作为超分子化学起源的主客体化学将与有机合成化学、配位化学和生物化学互相促进,为生命科学、能源科学等共同做出巨大贡献;超分子化学方法在无机化学中的应用,留学生论文将使人们获得多种具特定功能的配合物、晶体、陶瓷等材料;物理化学则要改变当前超分子化学的定性科学现状,从微观和宏观上把选择性分子间力、分子识别、分子自组装等过程用适当的变量进行定量描述,从而提高人们对超分子化学的认识和预测、控制能力,最终要寻求解释超分子体系内在运动规律和预言此类体系整体功能的理论工具[2].

参考文献:

[1]吴世康.超分子光化学前景[J].感光化学与光化学,1994,12(4):332-341.

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[17]田宏健,周庆复,沈淑引.酞菁卟啉超分子的形成及光致电子转移过程[J].物理化学学报,1996,12(1):44-48.

[18]YANDe2yue,ZHOUYong2feng,YOUJian.Supramolecularself-assemblyofmacroscopictubes[J].Science,2004,303(2):65-67.

化学论文范文篇6

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:

化学论文范文篇7

14年来,我校学生在省级以上化学竞赛共获奖162个,其中省级一等奖81个,二等奖38个,三等奖22个;部级一等奖14个,二等奖1个,特别是从1993年至1997年5年中,共有6人参加国际化学奥赛,获金牌4块,银牌2块。我校成为我国中学生参加国际化学奥赛获奖牌最多的学校之一。

这些成绩充分显示了我校在培训化学竞赛选手上取得的丰硕成果,也显示了我校化学教学质量达到了一个较高水平。

在全面推进素质教育的今天,广泛地开展化学竞赛活动,能够有效地大面积提高教育质量,它是常规教育的有益补充,更是教学改革的深化和提高。

一、化学竞赛有利于全面提高学生的素质

在由应试教育向素质教育转轨的时期,教育的目的是提高学生的素质。

抓化学竞赛培训,对全面提高学生的科学素质、心理素质、政治思想素质,也是重要的途径之一。

1.提高了学生的科学素质

科学素质是一个人成才的基础,而科学素质的提高是后天勤奋努力和培养的结果。

兴趣是培养学生科学素质的前提。化学竞赛具有兴趣性、竞争性和创造性的特点,符合中学生的好奇、好胜心理。参加化学竞赛是学生的自主选择,因而他们以极大的兴趣和爱好自觉地参与。兴趣与主动性、与热情同在,兴之所致,甚至废寝忘食。据调查,参加化学竞赛的学生都主动地阅读过课外化学读物,做过一定量的化学竞赛题,参加过化学课外活动,这对于变“要我学”为“我要学”,变厌学为乐学,培养学生的自学能力和勤奋上进的优良品质都很有好处。

化学竞赛活动具有良好的激励功能,每一次活动都是竞赛选手个人价值的自我发现和自我体现的机会,也是他们经受磨炼、提高能力的过程。学生在参赛过程中经常研究一些富有挑战性的问题,在思考这些问题的同时既提高了抽象思维能力,也提高了形象思维能力,同时还培养了创造思维能力和自学能力。在激烈的竞赛环境里,每一个选手都面临着强手的挑战,面对众多的强手,要想在竞争中取胜,就必须善于独立思考,要有较强的综合、推理、分析、判断、评价的能力。因此,通过竞赛这把钥匙,可以打开参赛学生的智力闸门,使他们的各种能力如一泻千里的洪流,得到充分地发挥。虽然许多竞赛选手将来并不以研究化学为职业,但他们从化学竞赛的文化熏陶中所获得的洞察力和创造力将受益终生。

例如1994年我校高中毕业的一位同学,曾获省化学竞赛一等奖,通过参加化学竞赛,他的自学能力和思维能力得到了极大地提高。他被保送上湖南师范大学化学系后,一年级英语通过了四级,二年级英语通过了六级,而且他的各科成绩在系里名列前茅,系里决定他提前一年毕业,并以第一名的总分考取吉林大学化学系硕士研究生。他在写给老师的信中说:“在师大附中三年的学习给我最大的益处是自学能力的培养和思维能力的提高……有了这两种能力,在学习中可以立于不败之地,我在大学里所取得的成绩就说明了这个问题”。化学竞赛活动为学生提供了在课堂教学之外获取新的知识信息的机会,与在课堂上获取的知识信息相比,这种新的知识信息拓宽了学生的知识面,开阔了学生的视野,因而具有发展型和探究型两大特征。

发展型知识结构是知识信息的时代特征。化学竞赛活动的内容不再封闭在传统的教学之中。现代化学的内容经过化学教育专家之手,用通俗易懂的语言、文字再现在中学生的面前,使中学生及时地受到现代化学思想与方法的启迪。甚至于有些化学家苦心研究的最新成果,以很快的速度,就到达中学生的手中。例如C60是美国科学家在1985年通过实验得到的碳的同素异形体,在1992年1月全国化学竞赛时就出一道有关C60的试题,这道试题对每个中学生来说是全新的。这种传播方式使学生的知识结构中渗透了现代化学的内容,为学生知识结构的进步更新与发展奠定了良好的基础。

探究型知识结构是科学人才的突出特征。化学竞赛内容不再是以传授知识为主的模仿型。与课本上的常规题不同,高层次的化学竞赛题大多是非常规题,所谓“规无定规、法无定法”,就是说没有现成的解题模式,是需要自己去探究问题的解法,解题的途径需要经过自己的思考独辟蹊径。学生通过这种训练,养成了独立钻研的习惯,学会了独立解题的方法。

2.造就了学生良好的心理素质

化学竞赛活动造就了学生追求科学发现的百折不挠的心理品质。化学竞赛活动的经验告诉我们:竞赛要有强烈的好奇心,旺盛的求知欲,自觉的学习动力;竞赛要有坚强的意志,冷静的头脑,灵活的应变能力;竞赛要有强烈的竞争意识,有不服输的精神,必须好强而不呈强;竞赛要有很强的自信心,而不是夜郎自大,盲目乐观,善于调整竞技状态,抑制临考前的紧张情绪,相信天下的事都可以做好,因而要从点滴做起,持之以恒,直至成功。化学竞赛活动给予学生的上述经验,为学生未来的发展和攀登科学高峰奠定了良好的心理基础。

3.有利于提高学生的政治思想素质

在化学竞赛活动中,教师不仅给学生知识,还要教他们做人,教师在教学中注重教材的思想性,对学生进行正面教育,经常通过介绍科学家的生平事迹,进行爱国主义教育和勤奋求实、献身科学的教育。

侯德榜是我国著名的化学家,是我国制碱工业的先驱和奠基人。他潜心研究制碱技术,打破了帝国主义对制碱技术的垄断,我们应该发扬他那种不屈不挠、勇于拼搏的精神,学习他那艰苦朴素、勇于实践、不断进娶无私奉献、执着爱国的高贵品德。

作为竞赛的参与者,他们有激情,有光荣感、使命感和责任感。他们把个人竞赛的优劣与集体荣誉紧密地结合在一起,每一次竞赛都是一次生动的集体主义、爱国主义教育。将他们参加竞赛的激情转化为对社会、对祖国的责任感,从而提高学生的政治思想素质。

二、化学竞赛锻炼和培养了一批化学教师

化学竞赛是基础教育阶段的高水平的智力竞赛,不是一两个教师能胜任和承担得了的,需要一批甘为人梯、富有理想、乐于奉献、事业心强、勤学好钻、勇于带领学生去拼搏的教师队伍。要适应化学竞赛培训的要求,培养出高水平的学生,就要求教师进一步加强自身的学习,加速知识更新,不断提高自身的素质。有的教师,为了辅导好学生,除重新深入钻研中学化学教学大纲和教材外,还要重新阅读一些有关的大学教材,同时还要经常关注化学课外书籍及报刊杂志的最新化学研究课题,拓宽知识面、研究大量的化学竞赛试题,进一步充实和丰富自己的知识储备,在培养学生的同时,又提高了自己。我校化学教研组共12名教师,其中有7名教师,均能参加指导竞赛培训。在这些教师中,尤其一批年轻教师是在化学竞赛中成长的,他们努力钻研,勤于思考,不但能教好高中的化学课,还利用假期到湖南师大化学系去进修提高,读函授研究生,从而使自己能胜任大学的无机化学、有机化学的教学,促进了我校化学竞赛活动的顺利进行。

三、化学竞赛有力地促进了化学教育教学的改革

化学竞赛活动激发了广大青少年学习科学的兴趣与爱好,培养了他们的全面素质与能力,同时也有力地推动和促进了化学教育教学的改革。

1.推动了课堂教学的改革

传统的课堂教学以“传道、授业”为己任,大多采用被动式的灌输方式,即遵循“学习、复习、再复习”的模式,这种模式使知识在原有的框架内重复出现,是一种再现性思维的模式。它是思维的低级形式,它忽视了学生的学习主体性,忽视了学生思维的能动作用。而化学竞赛活动则从一个新的角度来培养学生的创造性思维,那就是要贯彻“学习、学习、创造”的新教学模式,它十分强调学习过程的主体作用,要求教师“引而发之”,像放鞭炮一样,教师点着引线,使学生内在潜力迸发出来。如教师在课堂上讲一个例题,学生学习、模仿,称为学习阶段,那么给学生留下的课后习题,就不应是例题的简单重复,而是让学生看书、钻研教材后才能解出的题型,学生通过这一过程,又有了新的见解,称为第二个学习阶段,然后在此基础上独立地判断题型,解题,称为创造阶段。这时学生可突破原有的知识构型,超出教师的思维模式,甚至达到一种新的知识境界。几年来,我校在竞赛中能取得这样突出的成绩,这也是重要的原因之一。化学竞赛活动,实际上也有一定的导向、启发作用,促进了我校课堂教学方法的改革。

2.丰富了第二课堂活动的内容

化学竞赛是化学科技活动的一种形式。化学竞赛活动包括竞赛培训和经常性的化学科技活动的全过程。化学竞赛活动通过化学讲座、化学课外兴趣小组、化学小论文撰写、化学竞赛培训、化学魔术表演、举办化学游艺会、办化学小报、组织参观工厂等的深入广泛的开展,成为学校教育改革的重要组成部分,弥补了课内教学的不足,使学生在课外获得大量的知识信息,激发了兴趣爱好,发展了个性能力,陶冶了情操,锻炼了意志品质,形成特长,提高了学生的全面素质。

近几年来,我们请专家来校进行讲学。请他们讲化学的最新成果、化学的发展现状及其未来、化学与现代化建设、化学与生活、化学教育与人才培养以及国际化学奥林匹克发展概况等。通过化学讲座拓宽了学生的科学视野,激发了他们的求知欲和对科学的浓厚兴趣,因而受到了广大学生的欢迎。

组织学有潜力的学生参加课外兴趣小组,兴趣小组的主要活动方式是在自学基础上的集体讨论,通过讨论,相互启发,得到新的思路,引出新的设想。特别是那些各抒己见的争论,对于激发参与者的灵感和培养他们思维的批判性和独创性大有裨益。课外兴趣小组是学生的一种自我教育、自我成长的有效途径。

为了培养同学们的创造性思维,丰富第二课堂的内容,我们还经常组织同学撰写化学论文,并进行评选活动。小论文从搜集信息到提炼主题,从谋篇构思到行文表达,都有赖于科学而周密的思维活动。好的文章还推荐到有关杂志发表,这样做的目的就在于让学生感到自己智慧的力量,使他们觉得在化学领域一旦自己的能力智慧得到老师的承认,甚至还能在杂志上发表的话,更会迸发出学习的热情,从而爱好化学、探索化学、献身于化学。

根据教材内容,贯彻理论联系实际的原则,组织学生参观与化学化工有关的工厂,学习了解化学在社会中的地位。不仅扩大了学生知识的领域,同时也使他们对工人师傅的辛勤劳动和技术改革的日新月异有了新的感受,从而提高了同学们学习化学的兴趣。

通过这些丰富多彩的课外活动,开发了学生的智力,培养了能力,吸引了广大中学生参加,因而大大丰富了第二课堂活动的内容。

化学论文范文篇8

论文摘要玉米田化学除草可根据玉米的生长期分为3个阶段:玉米播后苗前进行封闭处理、玉米苗后早期进行茎叶处理、玉米中期封行以前定向处理,根据田间杂草分布、栽培技术及天气情况,选择合适的除草剂品种是解决玉米田杂草危害的关键。

近些年来,随着除草剂品种的增多及化学防除技术在农业生产中的推广应用,化学除草已广泛应用于玉米生长的各个时期。而根据田间杂草分布、栽培技术及天气情况,选择合适的除草剂品种是解决玉米田杂草危害的关键,不但会降低农户的劳动强度与时间,而且会降低耕种成本,达到增产的目的。玉米田化学除草可根据玉米的生长期分为3个阶段。

1玉米播后苗前进行封闭处理

在这一阶段主要是小麦收割后或地表进行整理完毕,杂草出土较少或未出土,已经进行玉米播种后可采用封闭处理。应用的除草剂以酰胺类、均三氮苯类除草剂为主,比如乙草胺、异丙草胺与阿特拉津的混剂。目前市场上表现较好的除草剂有惜玉、棒米笑等,其作用机理是通过地表喷雾,让药液在地表表面形成1层厚1cm的药土层,在杂草出土时碰到药土层,经幼芽或幼茎吸收,达到杀死杂草的目的。因此,应用以上产品进行杂草防除时要求在较长一段时间内不要破坏地表,喷药时应倒退行走,做到喷洒均匀;否则可能影响药效。

玉米田苗前除草受天气、土质、地表情况、使用技术及用量等因素影响较大,经常药效表现不稳定。但是玉米做封闭处理对于玉米的生长起关键作用,作物前期与杂草争肥争水的能力弱,需要一个相对良好的环境才能得到有效成长,同时更大程度上限制了杂草的出土,为后期杂草防除效果提供有力保障。但有些杂草在玉米播后苗前已有小部分出土,此时可以配合天闪(200g/L水剂)进行综合除草(即封杀结合),可以控制出土和未出土的杂草,但需要注意的是天闪应在玉米播种后立即使用。

2玉米苗后早期进行茎叶处理

如果由于农时或天气原因等影响了前期用药,或者因为天气、麦茬等原因造成封闭不好,在玉米苗后早期出土的一些杂草,也能够进行化学防除,从而控制早期的田间杂草,比如烟嘧磺隆系列产品。具体品种有玉农乐、金玉老、玉米见草杀、玉之盾等,同时根据田间杂草情况也可与盾隆(氯氟吡氧乙酸)等产品混用扩大杂草谱,防治阔叶杂草。

由于玉米田间杂草品种的不同,以及各品种的农药针对的标靶杂草不同,所以需要选择合适的除草剂品种。

如烟嘧磺隆对香附子与禾本科杂草效果理想,而对阔叶杂草效果较差;盾隆对阔叶杂草效果好,对禾本科杂草效果差,要根据田间杂草情况选择合适产品来进行杂草防除。

在玉米苗后茎叶处理全田喷雾时,首先要注意的是用药安全。进行苗后用药因用药不当会出现药害现象,如白化、矮化、卷心等症状出现(首先需分辨是否是因病虫害引起的)。发生药害的原因一般有以下几点:一是增大用药量;二是在高湿、高温环境下用药;三是与其他产品混用;四是用药时间不对或玉米品种受限制。以烟嘧磺隆为例,施用时期为玉米苗后二至七叶期,不能用于甜玉米、制种田玉米等,不能与有机磷类农药混用,用药前后7d内不能使用有机磷类农药等,所以在使用玉米苗后产品时,在向经销商询问的同时,应用时更需要阅读产品标签的内容,以确保能正确用药。相对苗前封闭性除草来说,苗后用药受环境影响较小,是未来玉米田除草的方向。

在农业生产实践中,苗后除草剂的使用可以采用顺垄喷雾,这是一个比较成熟的使用技术。在国内很多地方都有比较成功的范例。主要的好处有以下几点:首先玉米田苗后顺垄喷雾能最大限度地降低除草剂对较为幼嫩的玉米叶片的伤害;其次除草靶标是生长在田间的杂草,田间漫喷,玉米的着药面积更大,不仅浪费药液,更重要的可能会降低防除效果,顺垄施药能够解决这个问题,从而提升除草效果。

3玉米中期封行以前定向处理

因前期用药不理想或雨水过多新生杂草又产生危害,此时仍可以使用天闪或玉米见草杀、金玉老等产品进行定向喷雾,这时玉米已经较高(60~80cm高),采用行间定向喷雾,既可保护作物,又能除掉所有杂草,天闪(200g/L水剂)属灭生性除草剂,在应用中需注意不要将产品喷到作物上,在使用时应加喷雾防除罩。影响天闪药效的主要原因是产品在配制时用水的清洁度问题。为了提高药效需要用纯净的水配药,不要使用河水、井水等含杂质较多的水,应使用自来水,在阳光充足的条件下,天闪见效迅速,几个小时即可看到杂草死亡。

4参考文献

化学论文范文篇9

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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化学论文范文篇10

论文关键词:建构主叉;顺应;认知结构;重组

一、皮亚杰学说的基本观点

在学习理论的发展历史上,瑞士心理学家让·皮亚杰占有杰出的地位,他的认识论被称之为建构主义理论。他的基本观点是,人的知识既不是客观的东西,也不是主观的东西。而是个体与环境交互作用的过程中逐渐建构的结果。历来人们对学生的发展问题的认识存在三种主要的观点,其一是认为学生的发展主要是受先天因素制约的(遗传说),其二是认为学生的发展主要是受后天的经验所决定的(环境说),其三则认为学生的发展要从遗传和环境的交互作用中求得制约的因素(相互作用说),皮亚杰则是第三种观点的代表。这样看来,学习过程并不是简单的信息输入、存储和提取,“信息输入”包含着新旧经验之间双向的相互作用过程,包含着外部信息的重新编码和意义建构过程。所有的知识都是在个体与外部的相互作用中,通过个与经验世界的对话而建构起来的。皮亚杰的发生认识论,是一种研究认知的结构、发生、发展过程,以及心理起源的学说。它主要研究的内容是知识的起源、知识的形成以及知识构成的心理机制。

皮亚杰对认知发展的看法,来自于他对某些有机体生物学上发展的分析。他对软件动物的研究表明,有机体的某些发生论上的变化,既不完全是由遗传决定的,也不完全是环境事件变化的结果。例如,他发现一些软体动物,从平静的水面迁徒到水流湍急的地方后,外型会变得短一些。这种建构对这些软体动物在水流湍急的地方生存下去是十分必需的。而且,这种生物学上的变化,软体动物会一代一代地遗传下去。这是因为长时期环境的作用而导致的遗传物质变化的结果。皮亚杰由此得出结论:有机体在发生、发展过程中并不是消极被动的,生物适应环境,从而幸存下来,是有机体与环境之间相互作用的过程。有机体在对变化了的环境条件下作出反应的过程中,建构了它所需要的特定的生物学上的结构。

从生物学研究转向心理学研究的皮亚杰,力图把生物学与认识论两者沟通起来。在他看来,心理学是沟通生物学与认识论的最好桥梁。他的基本观点是,不能把认识的发展与智慧的成长割裂开来。他认为,前面对生物发展的描述,也揭示了人类智慧发展的实质。智慧就像其它有生命力的系统一样,也是适应环境的过程。同样,认知结构也像生物学上的结构一样,既不是事先就在头脑中,也不是外部世界所赋予的,个体的智慧和认识是通过与环境相互作用而得到生长和发展的。其中,个体与环境(包括外部环境中的其他人)的相互作用(互动)是学习得以发生的客观基础:个体在内部通过一系列心智操作,完成新旧经验的相互作用,从而建构起新的知识和理解,在内部建构起调节行为的心理结构的过程,是学习发生的内在机制:个体的行为变化或对环境的适应性行为。是学习发生的外在表现。

总之,学习本质上是知识的主动建构过程,是个体与外部世界的相互作用过程中,以一定的社会交往、社会规范、社会文化产品为背景,在已有经验和知识的基础上,建构自己新的知识和理解的过程,是意义的生成过程。

二、皮亚杰的认知发展理论

皮亚杰认为“智慧就是适应”,适应就是有机体与环境取得平衡,而这种平衡则依赖于有机体的同化与顺应两种机能的协调。他认为认知结构有四个基本的要素,就是图式、同化、顺应和平衡。“图式”是指个体世界的知觉、理解和思考的方式。我们可以把图式看作是心理活动的框架或组织结构。在皮亚杰看来,图式可以说是认知结构的起点和核心,或者说是人类认识事物的基础。婴儿出生后头脑中就有着本能的图式,是遗传性的图式,个体之所以能对刺激作出某种反应,是由于个体具有能够同化这种刺激的某种图式。因此,图式的形式和变化是认知发展的实质。

“同化”原本是一个生物学的概念,它是指有机体把外部要素整合进自己结构中去的过程。在认知发展理论中,同化是指个体对刺激输入的过滤或改变的过程。也就是说,个体在感受到信息刺激时,会把信息纳入头脑中原有的图式之中,使其成为自身的一部分,就像消化系统将营养物质吸收一样。所不同的只是涉及的变化不是生理性的,而是机能性的,此时只能引起图式的量的变化。在这种学习中,已有的知识与经验迁移到新知识学习中,成为新知识学习的重要支撑和基础,从而促成了新知识的学习。这种在原有知识基础上的建构,属于已有知识与经验促进新知识学习的正迁移。随着个体认知的发展,同化会经历下列三种形式:①再现性同化,即基于学生对出现的某一刺激作出相同的重复反应;②再认性同化,即基于学生辩别物体之间的差异借以作出不同反应的能力;③概括性同化,即基于学生知觉物体之间的相似性并把它们归于不同类别的能力。

“顺应”则是指“有机体调节自己的内部结构以适应特定刺激情境的过程”。顺应是与同化伴随而行的。当个体遇到不能用原有的图式来同化新的刺激时,便要对原有的图式加以修改或重建,以适应环境。在这种概念转变学习中,需要清晰地对已有的概念结构进行重组。要经过顺应的过程,学习者才能建构起新的知识。这是已有的知识与经验在新知识学习中的负迁移。可见就本质而言,同化主要是指个体对环境的作用,顺应则主要是指环境对个体的作用。显然,在我们的教学中,学生接受信息如果只有同化,而没有顺应,就不可能引起图式质的变化,那就谈不上发展。对于重组和改造个体内部的认知结构来说,顺应应比同化占有更重要的地位。因此,学习是个体主动建构的过程,学习者不是被动的刺激接受者,他要对外部信息做主动的加工、选择和批判。而且,知识或意义也不是简单由外部信息单方面决定的,意义是学习者在已有知识和经验的基础上,通过新旧知识经验间反复的、双向的相互作用过程而建构起来的。其中,每个学习者都以自己原有的知识和经验系统(图式)为基础对新的信息进行编码,建构自己的理解,同时使原有的知识与经验系统有所增长(同化)或发生调整和改变(顺应)。因此,学习不是仅仅指简单的信息积累和增长(扩大性学习),而同时包含由于新旧经验的冲突而引发的观念转变和结构重组(概念转变学习)。

笔者认为,对于个体的成长来说,极为重要的就是个体内部的认知结构的形成和变化,而一旦形成了认知结构,则个体的发展主要决定于它的认知结构的改造、重组和调整。尽管人的认知发展水平的高低,决定了这种同化和顺应的双向建构的深化程度,决定于这种双向结构的发展,决定于这种结构的不断扩展和螺旋式上升的建构,但顺应始终应处于比同化更重要的地位,因为顺应追求的是个体图式的质变。学校的学科教育担负着促进学生认知成熟的特殊使命,在化学教学中,教师有责任不断求得学生的认知结构循环的同化与顺应的不断的平衡,但平衡是相对的,不平衡是绝对的,旧的平衡向新的平衡转化的关键,是个体旧有图式的改造,使其发生质的变化,是学生认知结构的重组与调整。由此皮亚杰的建构主义学习观为我们提供了考察学习本质和了解学习过程的一种新思路,我们正应该这样来认识皮亚杰理论的精萃。

三、重视学生认知结构的改造与重组是改进化学教学的重要问题

皮亚杰的学习理论给予我们的重要启示是我们必须在学生的学习过程中正确把握和处理好同化、顺应和平衡三者之间的关系。平衡是相对的,暂时的,不平衡才能促进学生的发展,而发展才是我们所追求的根本目的,从这个意义上来说,顺应比同化更重要,更应占先。中学生就年龄来说,他们已处于形式运演的认知发展阶段,已经形成了各自的认知结构,继续促进学生的发展,就意味着要不断地通过同化顺应、平衡的循环,促使学生的认知结构发生质的变化,这种质的变化就是认知结构的改造、重组和调整,而其抓手显然应该是“顺应”。我们要采取各种教学手段促使学生发生顺应的过程,这样才能在学习中不断促使学生的认知结构发生质的变化,才能不断地提高我们的化学课堂教学的质量和效益。

举例来说,在化学教学中,我们常常遇到这样的问题,即怎样进行化学知识的系统复习?这也是每一位化学教师面临的一个高三总复习的教学策略问题。如果第一轮复习只进行简单的机械重复(这对于基础知识和基本技能较差的学生来讲很有必要),这轮复习很少有学生认知结构的改造和重组。如果第二轮复习在必要重复的基础上进行认真的分块、归类和分析(即把高中化学内容分为六大块)并进行深入地讨论和教学,显然改造、重组和调整认知结构的份量会有所增加。如果第三轮复习在必要的重复加分块、归类和分析外,能精选例题作练习讲解,则改造、重组认知结构的量会更大。一般的化学教师在系统复习过程中大致只做了如上三件事,因此改造、重组认知结构的的量也就达到了顶点,很难再有新的突破,接着就是漫无目的地搞题海战术,使学生就像一台做题目的机器,企盼用大运动量的训练,来达到复习巩固的目的。这种做法充其量不过是利用练习把学生学习情景的新鲜变为陈旧,以降低学生的学习水平层次,以应付高考,这种低效的、意义不大的机械学习,其知识意义自主建构过程基本消失,没有在不断促使学生的认知结构发生新的质的变化上下功夫。一般来讲,高考化学总复致可分为以下三轮,第一轮应以知识分块、系统归纳和分析知识为主,第二轮以练习配合讲评、讨论为主,第三轮应该以思维训练和方法指导为主,也即应以充分有力的新情境、新思路、新方法来提高学生的思维能力、迁移能力和分析问题、解决问题的能力,促进学生认知结构的改造、重组和调整。但由于缺少资料和方法,第三轮复习的思维训练和方法指导色彩不浓,改组学生的认知结构、促进学生新的顺应的外界刺激,不新颖、无力度。因此,学生往往感到收获不够大,效益不够高。