元素价电子概念的狭义性与广义性

元素价电子概念的狭义性与广义性目录TOC\o"1-3"\h\z元素价电子概念的狭义性与广义性 3关于铝的一点看法 8缓冲溶液 13MgO在高温时的还原挥发现象 16追逐C60 19照相术的产生和化学原理 22自然生态系统中含硫气体的产生机理与归趋 24磷的应用 27锌与人体健康 30浅谈城市污水化学除磷 32共价键 35等离子体化学及其在无机合成和材料科学上的应用 38还我乡村美好环境 40金属钝化机理 42鲍林电价规则简介 44浅谈燃料电池 46烟气中还原SO2到单质硫的催化剂 48浅谈“酸碱与结构的关系” 52熔盐技术的应用 55化学在生活中 58天然石墨 60人类历史上的功勋元素——铜 62漫谈对影响化学平衡的因素的看法 67二氧化氯的生产和应用 69人类的公敌砷 71化学和化学应用 74电化学小议 77无机化合物颜色变化的规律 80氮及氮的氧化物 84无机化学论文——催化剂 86

元素价电子概念的狭义性与广义性01611班洪培琴摘要不同文献来源对元素价电子有不同的定义。本文讨论了造成这种情况的原因，提出了价电子的狭义概念和广义概念，对元素周期表的元素按主族、副族及镧系和锕系几个区域分别进行了讨论，对各区元素价电子的指定作出了建议。关键词价电子镧系元素锕系元素化学教育价电子(valenceelectrons)是化学中的重要概念之一。但是不同教材、参考书和手册中对这一概念的定义有所不同，从而导致对有些元素价电子数目的指定不同，这给人们理解这一概念带来了一些困惑。本文一方面对有关价电子的不同看法略作综述，另一方面力图从较深层次上寻求它们的统一，并提出广义价电子的概念。1、价电子的定义价电子是为了讨论原子在参加化学反应、形成分子的过程中核外电子的行为而提出的概念。一般而言，各文献对价电子的定义都包括了这样的意思：即价电子是指原子核外最外层的电子。对第一至第七主族元素而言，这包括了最外层所有的ns及np电子，不同文献对此的认识是一致的。但对下面几个问题不同文献的观点就很不一致了：(1)这些电子是否必须参加成键；(2)最外层是指最外壳层(K，L，M，N，等)，还是指最高能级组所包括的电子亚层；(3)对稀有气体、副族元素特别是镧系和锕系元素如何处理等等。表1汇列了几种文献对价电子的不同定义及进一步叙述，可作比较。作者在表中第二列中引用了一些文献原文，以便读者推敲它们的意义。表1文献对价电子的定义与描述价电子定义对价电子进一步的描述或定义原文文献最高主量子层的电子Theelectronsintheoutermostprincipalquantumlevelofanatom.1原子参加化学反应时能够用于成键的电子对IIIB-VIIB族来说指最外层s电子和次外层d电子2参与成键的最外层电子Theoutmostselectronsandallelectronsinpartiallyfilledsublevels.Fortransitionmetalstheyaretypicallyns2(n-1)dx,where0<x<10.3稀有气体或类稀有气体原子实之外的电子Anelectronoutsidethenoble-gasorpseudo-noble-gascore.Thepseudo-noble-gascoreisreferredasthenoble-gascoretogetherwith(n-1)d10.4闭壳层之外的最外层电子Theoutermostelectronssurroundingaclosedshell.5处于最高能级上的外层电子现在化学键理论中价电子不仅包括成键和反键电子，而且包括非键的孤对电子以及配位离子中的d电子6原子的价电子是指它在形成分子时积极参加成键的电子以及能量与这些电子相近的孤对电子对IA~VIIIA元素指ns及np电子；对IB~VIIIB族元素指ns及(n-1)d电子；对Ln(III)为3；对Eu(II)、Yb(II)为2；对Ce(IV)、Th(IV)、U(IV)和Pu(IV)为4；对U(VI)、Pu(VI)为67表1文献对价电子的定义与描述续表现对表中的定义及叙述略作讨论：(1)文献[1]中价电子只包括了以主量子数划分的最外层电子，显然不能包括那些d电子参加反应的过渡金属元素，因此这是个不完全的定义。(2)文献[2]与[3]中价电子只包括了成键电子，而没有把非键轨道的孤对电子包括在内。事实上文献[3]已指定(n-1)d电子为1~9时才是价电子。文献[4]把全填充的d轨道电子连同原子实的电子统称为类稀有气体原子实(pseudo-noble-gas)，其电子不计入价电子。如果把文献[5]定义中的“闭壳层”理解为全填充的亚层(s亚层除外)，则其也不包括全填充的(n-1)d电子，这一点与文献[2]和[3]一致。(3)相比之下文献[6]和[7]则包括了全填充的(n-1)d电子，而且在文献[7]中徐光宪曾明确指出Cu和Zn的价电子数分别是11和12。(4)关于稀有气体元素，文献[4]和[5]似不包括已全填充的np电子甚至ns电子(因已形成闭壳层)，这与传统上人们对惰性元素的看法相一致。而根据文献[7]则可把稀有元素的价电子数计为8，这也许是考虑了人们已合成出Xe和Kr的化合物的缘故吧。(5)对镧系和锕系元素的处理尚无定论，只有文献[7]列出了几种已知化合价元素的价电子数。2、价电子的内涵及其狭义性与广义性分析表1中几种文献对价电子的定义和描述，我们认为它们的不同之处主要在于其侧重点的不同。如有些只针对主族元素，或只考虑了常见化合物的情况；而另一些则考虑了那些虽不参加成键、但确可参与构筑配位键的电子，包括的面比较广。其次，人们对价电子的认识随着科学的发展而不断深入。例如60年代以前人们认为稀有气体元素化学性质稳定，不参加化学反应，因而被称作惰性元素。可是60年代后化学家们先后合成了氙和氪的化合物，这使得人们对这些元素的价电子的认识有了一个飞跃。那么究竟应当怎样理解价电子的内涵并给出合适的定义呢？笔者认为人们提出价电子概念的目的是要强调这些电子在决定化学反应、化合物(包括配合物)性质方面的重要性，即元素的价电子应是化学家们最感兴趣和最关心的那些电子。为了澄清不同文献来源对价电子的不同表述，我们提出狭义价电子与广义价电子的概念。前者可定义为那些只参与化学成键的电子(与文献[2]同)，此时可避而不谈那些较少见的例子如稀有气体化合物的情况。而广义价电子不但应包括参加化学成键的电子，而且应包括那些参与配位键形成和反应过渡态结构形成的电子，这样的定义较接近徐光宪在文献[7]中所给的定义。此外，笔者还认为价电子不应只是元素已知化学性质的简单集合，它还应包括那些有可能参与化合物或配合物构筑的电子。下面我们从广义的角度对元素周期表中的所有元素按s、p、d、f各区分别加以讨论。2.1、s和p区元素(主族元素，包括稀有气体元素)s区和p区元素的价电子是它们最外层ns电子和np电子的总和。特别需要指出的是稀有元素的价电子应为8(氦为2)。虽然历史上曾认为这些第VIII族的元素化学性质很稳定，但本世纪60年代以来人们陆续合成了Xe和Kr的化合物，如XeF6、XeF4、XeO4、KrF2等。在这一族中有些元素的化合物至今尚未被发现，但已有人预测它们可以形成诸如HeF2、CF3Ne+的分子或离子[8]。按照价电子的广义性原则，这些“有可能”参与成键、化学家们非常关心的电子也应被包括在价电子的行列。2.2、d区元素(过渡金属元素)d区元素的价电子是它们最外层ns电子和次外层(n-1)d电子的总和。在这一区中，常常引起争议的是IIB族元素，因为对于这一族元素，其(n-1)d亚层已经满壳层。但如果我们考察这些元素的配合物就可发现这些d电子也并不是旁观者。对于Zn，我们知道它可以作为中心原子(常常为中心离子Zn2+)与配体形成4、5和6配位的配合物[9]。相信在配体形成的过程中，d电子的能级会发生较大的变化，对配位键的稳定性产生影响。2.3、f区元素(镧系和锕系元素)f区元素的价电子是它们最外层ns电子、次外层(n-1)d电子和倒数第3层(n-2)f电子的总和。表1中文献[7]对几种镧系和锕系元素的价电子进行了指定，这是笔者所见到的唯一讨论f区元素价电子指认的文献。然而这样的指定有一定的局限性。建议f区价电子应包括所有(n-2)f.(n-1)d.ns电子是因为这些电子都是化学家们应当关心的电子，下面列出一些实验事实作为说明。(1)对于镧系元素4f轨道的成键性质争论仍然很多，有些认为4f轨道的贡献很小，有些则认为4f有重要的参与形成共价键的能力[10,11]，杨武、高锦章等还计算了配合物体系中4f电子的共价成分[11]。实验证实镧系元素的离子以+3价最稳定，然而多数镧系原子的基态不包括5d电子，因此在形成离子的过程中必定会有4f电子的丧失。考虑镧系元素形成配合物的情况，除放射性的钷外，已发现配位数高达10的所有镧系元素的配合物，发现配位数为11的镧系元素有La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Ho和Yb，发现配位数为12的镧系元素有La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd和Dy[12]，相信4f电子在形成这些配合物的过程中发挥有重要作用。此外，由于众多f电子和f轨道的参与，镧系元素的原子和离子有3万多条可观察到的光谱线[12]，这是光谱化学需要考虑的问题。(2)对于锕系元素，已发现的前五个元素(Ac,Th,Pa,U,Np)的最高价态分别是3、4、5、6和7，这实际上已包括了这五个元素的所有5f、6d和7s电子；其它元素的已发现氧化价态如Pu的7价和Am的6价要分别涉及5个和4个5f电子，Cm、Bk和Cf的4价以及Es、Fm、Md和No的3价也要涉及到一两个f电子[13]。关于锕系元素配合物的形成规律，有研究表明5f轨道参与了配位化合物中化学键的杂化和形成，加上一个7s轨道和一个6d轨道，总共有8~9个轨道参与了配位键的生成[14]；至于配合物的配位数，一般可达8~9，有些化合物还可高达12[13,14]。3、结束语原子的价电子可从狭义和广义两种角度进行定义。狭义价电子指那些只参与化学成键的电子。而广义的的价电子宜定义为：在原子形成分子时积极参加成键(共价键、离子键和配位键)的电子以及能量与其相近的电子。价电子应包括那些具有潜在成键能力的电子。对元素周期表中s、p、d和f各区元素，原子的价电子分别是ns、ns.np、(n-1)d.ns和(n-2)f.(n-1)d.ns轨道上的电子。参考文献[1]ZumdahlSS.ChemicalPrinciples.Toronto:D.C.HeathandCo.1992:510.[2]张学铭，耿守忠，刘冰等.化学小词典，科学技术文献出版社，1984：115.[3]D.W.Wertz.Chemistry,AMolecularScience.Cary(NC,USA):PattersonJonesInteractive.1999:Chapter3.[4]EbbingDD.GeneralChemistry(4thed).Boston:HoughtonMifflinCo.1993:300.[5]ShriverDF,AtkinsPWandLangfordCH.InorganicChemistry.Oxford:OxfordUniversityPress.1990:24.[6]南京大学化学系等，物理化学词典，北京：科学出版社，1988：220.[7]徐光宪徐光宪论文选集，北京：北京工业大学出版社，1995：24-37.[8]冯光熙，黄祥玉等.无机化学丛书(第一卷)：希有气体、氢、碱金属.北京：科学出版社，1984：140-142.[9]钟兴厚，吕云阳等.无机化学丛书(第六卷)：卤素、铜分族、锌分族.北京：科学出版社，1995：749-755.[10]高锦章，杨武等.溶液中镧系配合物光谱化学，成都：电子科技大学出版社，1995：278-282.[11]杨武，陈淼，高锦章等.光谱学与光谱分析，1999，19(3)：271-273.[12]黄春辉.稀土配位化学，北京：科学出版社，1997：4-16.[13]唐任寰，刘元方等.无机化学丛书(第六卷)：锕系、锕系后元素.北京：科学出版社，1990：7-30.[14]莫斯克文.锕系元素的配位化学，(苏杭，齐陶译)，北京：原子能出版社，1984：226-266.

关于铝的一点看法0161107李芳芳铝是地壳中含量丰富的元素，含量高达8.8%（质量分数），仅次于氧和硅，分布广泛，由于其具有价格低、能量密度高、导电性良好等优点，因而是阳极材料的首选物质，铝电池的研究已经成为近年来研究开发的热点课题之一。探讨铝在强碱性溶液中的溶解机理，对铝电池的研究和开发将有一定的理论指导意义。一．铝在氢氧化钠溶液中的电化学行为（一）实验部分1．仪器与试剂BAS-100A电化学系统（美国BAS仪器公司）；CS501型恒温槽；工作电极为直径是0.3mm的铂圆盘电极，参比电极是标准甘汞电极（SCE）。铝（99.99%），氢氧化钠为分析纯，水为二次蒸馏水，实验前一小时通高纯氮气除氧。2．实验方法在线性极化研究中，事先将电极在刚砂纸上磨擦，机械抛光，双馏水冲洗后放在反应容器中。在动电位研究中，为了获得恒电位的电流-电位曲线，电极事先在刚砂纸上摩擦，在6/0号抛光纸上抛光，用放有清洁剂的水冲洗，在1MOL/L氢氧化钠溶液中处理一分钟，然后用蒸馏水冲洗，在AL2O3镜面上抛光，双蒸水冲洗，最后插入反应池中。为了不让任何残留的氧气附在表面，每次实验前电极用-2V电化学处理30秒。温度控制在25摄氏度，电极旋转速度位2200RPM。（二）结果与讨论25摄氏度时，铝在不同浓度氢氧化钠溶液中的溶解度L（MA/L）140120（3）1MOL/L1008060（2）0。1MOL/L4020（1）0。01MOL/L0-2000-1750-1500-1000E（MV）图一铝在不同浓度氢氧化钠溶液中的溶解速度对比条件：25摄氏度，搅拌，扫速1MV/S图一是铝在25摄氏度2AL+2OH—+6H2O2AL（OH）—+3H2（1）包括下列二步过程：ALAL3++3e（2）

AL3++4OHAL（OH）4—（3）AL（OH）4—AL（OH）3+OH—（4）二．铝的污染及毒性效应铝在自然界中多以硅铝酸盐的形式存在于矿物、岩石、黏土、和土壤中。在生物体内铝的含量很少，被称为微量元素。过去很长的时间里认为铝是无毒的元素，铝对环境的污染，对人类的健康的影响一直未被引起注意，但随着近代对铝矿的开采，炼铝工业的发展，铝及铝的合金和化合物，已遍及国防、科研、工农业生产的各个部门，并已进入千家万户。这一方面给人类带来现代化的舒适和方便，但也给人类带来了一定的危害。长期以来，铝一直被认为是无毒的元素，铝制烹调器、含铝膨松剂、发酵粉、净水剂的使用也均未发现铝的直接毒性。大量剂的口服含铝药物也无显著的毒性反应，也就是说铝无直接的毒性效应。但是近几年的研究表明，铝可扰乱生物体的代谢作用，造成长期的缓慢的对人类健康的危害。1.铝对土壤及植物体的毒性效应土壤中的铝多以硅铝酸盐的形式存在。随着污水处理的污泥及改良肥料被用于农田施肥的日益增加，致使土壤中铝含量升高。而近年来由于酸雾酸雨的频繁，加上酸性化肥的施用，使土壤过度酸化，使大量的AL3+释放出来，根据理论推导土壤中AL3+浓度与PH值有下列关系：P[AL3+]=—5。7+3PHP[AL3+]为铝离子浓度的负对数，—5。7为通常情况下的常数，此关系说明AL3+的浓度受H+浓度的影响。当土壤H+浓度增大，溶出的AL3+再转化形成AL（OH）3和不溶性的偏铝的盐（ALO2-）胶体等，这种胶体会堵塞植物的根部传输管道，影响植物的吸收作用，进而阻碍其生长，从而导致植物出现铝害。黏土不适合植物生长，主要是因为土壤的团粒结构不易形成，另一原因是黏土中含铝较多，酸性或碱性都能使AL3+溶出而影响作物的生长。出现铝中毒的植物，症状非常明显，根部的根毛会消失，根尖园突后枯萎，最后使整个根细胞死亡，同时发生针尖叶黄化和脱落。对铝敏感的植物即使在２５０µg／Ｌ铝的环境中生长，其根部的Ｃa2+和Mg2+离子分别减少50%和60%。可见铝对植物的毒害主要使阻碍植物对磷、钙、镁等的吸收和消化，使这些营养素的含量长期处在平衡水平之下。2．铝对水体的污染及对水生生物的毒性效应水生生物因其所处环境特殊，铝毒的程度完全依赖于地表水体中活性铝的浓度。由于AL（OH）3的不溶性，天然水中AL3+的浓度很低，但由于AL（OH）3是两性物质，酸雨的降落或酸性废水的排出，水中H+的浓度增加，会使AL（OH）3溶解，AL3+溶出。反应方程式如下：AL(OH)3+H+=AL(OH)2++H2OAL(OH)2++H+=AL(OH)2++H2OAL(OH)2++H+=AL3++H2O另外酸雨和酸性排水，还可以使碳酸钙的沉淀转化为可溶性的碳酸氢根离子，碳酸氢根离子也可以使氢氧化铝沉淀中的AL3+溶出，而进入表层水中。反应方程式如下：AL（OH）3+3HCO3—=AL3++3CO32—+3H2O有文献报道，水中铝含量高于0。2——0。5MG/L即可使鲑鱼致死。铝对鲑鱼鱼苗的毒性可能主要来于铝的无机态化合物，用柠檬酸与铝盐反应能大大的降低铝的毒性；在PH值8——9条件下，水中的铝酸根离子浓度高于0。5MG/L时也会使鲑鱼致死，沉淀的氢氧化铝不会使鲑鱼急性中毒；另有研究表明，草鱼仔鱼在PH5。0的软水中铝致死浓度为0。1MG/L，在硬水中当铝的浓度为2MG/L以上时，就会产生絮凝作用，此时，仔鱼在高铝浓度（16MG/L）中4D以上也未出现死亡。因此，铝的毒性除鱼浓度、价态有关外，还取决于水的PH值与硬度（Ca2+还量）。3．铝对人体的毒性效应Ⅰ铝进入人体的渠道（1）铝净水剂的使用自19世纪末叶美国首先将硫酸铝用于给水处理以来，一直被广泛应用，在最早时中国人也有用明矾净水的习惯。目前世界各国水厂多采用用铝盐（如硫酸铝、明矾、聚硫酸铝、聚氯化铝）对饮水进行净化，这些可溶性酸性的水（用漂白粉或氯气消毒的自然水）更易使AL3+溶出随饮用水进入人体。（2）铝膨松剂的作用目前常用的膨松剂有明矾和磷酸铝钠，在制作油条、粉丝等膨化食品时加入，随食用AL3+进入人体（3）制炊具的不当使用在使用铝制炊具时接触酸、碱、盐等也可以使大量AL3+溶出进入食物中。又如我们习惯用铝锅烧开水，此水中铝含量大于216µg/L，最高可达4631µg/L，比自然水和铁锅煮水高出9—190倍。（4）茶及含铝药剂的使用饮茶虽有利健康，但多种茶叶中含铝量也很高，如绿茶含403。31µg/L，红茶已含485。79µg/L，花茶含319。06µg/L，在茶叶的泡制过程中AL3+会溶出进入人体。血液透析时透析液含铝多，也可引起铝在体内的滞留；长期使用氢氧化铝胃药也会造成铝在人体内的蓄积，但这不是主要的。Ⅱ铝对人体的毒性效应正常人体含铝量50—100mg，人体摄入的铝99。7%来自食品、饮料和饮水，每天从饮食中摄取铝平均45mg左右。进入胃肠道的铝吸收率为0。1%，大部分随粪便排除体外，少量的铝经肠道吸收入人体。近10年来人们发现了铝的毒性，并引起了重视。普遍认为铝的毒性主要表现为对中枢神经系统的损害，临床上铝中毒的表现主要有铝性脑病、铝性胃病和铝性贫血等，老年性痴呆症的发生增多就于铝在体内的积累有关，医学研究发现该病的病人脑组织中含有高浓度的铝。将ALCL3注入猫脑等动物实验也证实了着一点。原因时神经元吸收铝后，铝进入神经核内，改变了细胞的骨架，导致痴呆病的发生。铝在人体内还能干扰磷的代谢，铝在肠道内课可于磷酸盐形成不溶性的ALPO4，阻止肠道对磷的吸收，从而使血液中和其他组织内磷的总量减少，磷在生物体内起着很重要的作用，磷的缺少会引起机体的代谢紊乱，也会影响机体对钙的吸收，造成机体脱钙的现象，最终导致骨软化症。另外，AL3+能取代重要酶及生物分子上的Mg2+，与生物配体形成比Mg2+更稳定的化合物，抑制Mg2+依赖酶活性的。Mg2+对神经系统有抑制作用，低镁时神经肌肉兴奋性增强，因此，一旦AL3+取代Mg2+，将引起机体代谢的不平衡，造成神经系统等各个方面的疾患。总之，铝在人体中引起的毒性时缓慢的，长期的，不易察觉的，但是一旦发生代谢紊乱的毒性反应，则后果时严重的时不可恢复的。4．总结迄今为止，自来水工业普遍采用铝盐净化饮用水，国内现有生产方法制得饮用水含量比原水一般高出1-2倍，这对人体可能构成一定的不良影响，因此水的净化处理技术有待进一步改进。少施或不施酸性化肥如硫铵、氯化铵等，降低土壤的酸度，使AL3+尽量少的释放出来，以免影响作物的生长。我国在这方面也有改进，多生产尿素，炭铵等中性肥料和腐植酸类肥料。铝对环境的污染与酸雨有关，我国南方等地酸雨现象比较突出，酸雨可使工业含铝泥和土壤中的铝转变为可溶性铝，从而给作物带来毒害及水体污染。我国正发展排烟脱硫的化学方法，控制SO2的排放，以便减少酸雨的降落。改良不合理的的饮食习惯，尽量减少AL3+的入口渠道，丢掉传统油条膨送剂的使用，治疗胃病的药物尽量避开AL（OH）3D的制剂，改用胃动力药。

缓冲溶液01611许晓敏一个耐人寻味的实验现象如果往0.1升纯水里滴入0.1毫升1M的稀盐酸，用pH试纸测得溶液pH值从7变成了3，[H+]增大到原来的一万倍；如果往0.1升纯水里滴入0.1毫升1MnaOH溶液，那么测得溶液的pH值从7变成了11，[H+]是纯水的万分致意。这两个实验说明，即使少量的酸或碱，对纯水的先看看下面两个实验。在两个同样盛铀.1升0.1M醋酸和0.1M醋酸钠混合溶液的烧杯里，同样加入甲基橙指示剂后，溶液都呈黄色；如果pH试纸测定他们的pH值，都小于5。然后再往这两个烧杯分别加入0.1毫升1M的稀盐酸和0.1毫升1MnaOH溶液，发现两边溶液的颜色都没有明显的变化，如果pH试纸测定它们的这种现象应怎样解释呢？原来，在加入强酸或强碱以前，混和溶液里的离子和分子间意见存在一种暂时的平衡状态，醋酸钠是完全电离的，因此[Ac—]大于0。1M醋酸溶液里的[Ac—]。同时，由于同离子效应，[HAc]也增大了。也就是说，在醋酸和醋酸钠的混合溶液里，存在大量醋酸分子和醋酸根离子。这时候往混和溶液里加入少量强酸，强酸电离主力的氢离子就会使溶液里的[H+]增大，打破了溶液原来的电力平衡，使电离平衡想生成醋酸分子的方向移动。这样，新加入的氢离子由于和溶液存在的醋酸根离子结合，就几乎被完全消耗掉了，所以溶液里的[H+]也就不会发生明显的变化。再看看往混和溶液里加入少量强碱时候的情况。强碱电离出来的氢氧根离子和溶液里的氢离子结合，生成难电离的水分子，使得溶液里的[H+]减小，结果，溶液的电离平衡就向生成氢离子的方向移动。因为被氢氧根离子消耗的氢离子不断由醋酸分子的电离而得到补充，所以溶液里的[OH]也不会有明显的变化。同样，其他由弱酸和弱酸盐所组成的混和溶液（如HF—NH4F）或由弱碱和弱减眼所组成的混和溶液（如NH3·H2O—NH4Cl缓冲溶液通过大量实验，说明各种弱酸和它们的盐或是弱碱和它们的盐所组成的混和溶液都具有抵抗少量外来强酸或强碱对它们施加影响的能力。这种能够抵抗少量强酸或强碱因此能够保持溶液的[H+]pH只基本上不变的溶液，叫做缓冲溶液，这种左右，叫做缓冲作用。在这里，要特别注意“少量强酸或强碱”几个字！如果加入的是大量的强酸或强碱，溶液的缓冲作用就会受到破坏，甚至完全失去缓冲作用。缓冲溶液不仅能抵抗少量强酸和强碱，而且还能抵抗稀释。也就是说，把缓冲溶液在一定范围里稀释的时候，溶液的[H+]或pH值仍然保持不变。这是因为加水稀释的时候，弱酸和弱酸盐的浓度或者弱碱和弱碱盐溶液的浓度同时按比例减小，它们的比值不变，所以不影响溶液的pH值但是如果过分稀释，由于弱酸或弱碱的电离度等回受到影响，因此引起弱酸和弱酸盐或弱碱和弱碱盐浓度比值的变化，也就会对pH值有影响。同样，当弱酸和弱酸盐或弱碱和弱碱盐溶液里的水分有少量的蒸发，溶液变浓的时候，由于同样的原因，溶液的pH值也不会改变缓冲溶液的组成缓冲溶液所以具有抵抗少量外来酸、碱、的作用，是因为溶液里汉语“抗酸成分”和“抗碱成分”组成的缓冲对。根据缓冲对组成的不同，缓冲溶液一般有以下三种类型：一种类型是有弱酸和弱酸盐组成，例如：弱酸（抗碱成分）弱酸盐（抗酸成分）CH3COOHCH3COONaH2CO3NaHCO3H3BO3NA2B4O7另一种类型是有弱碱和弱碱盐组成，例如：弱碱（抗酸成分）弱碱盐（抗碱成分）NH3·H2ONH4Cl还有一种类型是由两种不同酸度的酸式盐组成，例如：酸式盐（抗碱成分）对应的次级盐（抗酸成分）NaHCO3Na2CO3NaH2PO4Na2HPO4缓冲溶液的应用缓冲溶液在生理上，在科学研究和工农业生产上都有广泛的应用。例如，人体血液的pH值能经常保持在7.4左右，就是由于人体的血液里含有H2CO3—NaHCO3等弱酸和它们的盐形成的缓冲溶液，使血液具有缓冲作用因此即使想血液里注射入少量的碱性药物或酸性药物，血液也能自行调节pH值。在一般情况下，人体经过某种运动，特别使在剧烈的运动以后，身体里往往会产生酸（主要使乳酸），它必然使血液里的酸性增强，pH值降低，这都会损害细胞提。这时候，由于 H2CO3—NaHCO3的缓冲对存在，就发生了下面的反映：H++HCO3—=H2CO3，因此可以除去多余的氢离子，维持了人体的正常酸碱度。当有过量的碱性物质进入血液的时候，H2CO3—NaHCO3缓冲对有会发生下面的反应：OH—+H2CO3=H2O+HCO3—，就又除去了多余的氢氧根离子。可见，人体血液的pH值正是通过上面的缓冲作用维持在7.4左右的。有的人在剧烈运动以后会感到头晕，甚至手脚发生抽搐，这是因为剧烈的运动使人体呼吸速度加快，吸入的氧气增多，血液里的二氧化碳被大量赶出体外，因此二氧化碳和碳酸暂时不足而引起的。土壤里也存在着缓冲溶液，主要起作用的使KH2PO4和K2HPO4组成的缓冲对，当过量的氢离子进入土壤的时候，可以通过以下反应被除去：H++HPO42—=H2PO4—。当有过量的氢氧根离子进入土壤的时候，又可以由以下反应降低氢氧根离子进入土壤的时候，由可以由以下反应降低氢氧根离子的浓度：OH—+H2PO4—=H2O+HPO42—。这就防止了外界酸性或碱性物质进入土壤引起土壤的pH值的剧烈变化，也就使农作物避免了“烧死”的危险。

MgO在高温时的还原挥发现象01611沈莹摘要：通过对MgO+C和MgO+CO体系的热力学分析，表明MgO在高温、低Pco下被碳或CO还原。变温热重实验证实，MgO在1300oC几乎不失重，碳粉在1300oC的平均失重率为1.05%,MgO+C在1300oC的平静失重率为2.24%。恒温热重和高气流速度下的恒温热重实验中，都产生絮状MgO晶体，证明MgO在高温下确定能与碳或CO反映，产生还原挥发现象。关键词：硼镁铁矿、热重、MgO、还原挥发、热力学分析引言：硼镁铁矿是我国特有的多元素共生矿床，经过我国科技工作者的多年研究，用火法或水法冶金可将其中的铁和硼分离出来，并开发铁和硼的系列产品。硼镁铁矿中MgO质量分数为14%~25%，远比一般铁矿中MgO质量分数（0。32%~2。28%），高涞源钢厂100m高炉多年冶炼MgO质量分数7。85%。硼镁铁矿的生产实践和河北冶金研究所在15m3小高炉中冶炼MgO15.13%的涞源矿时发现，炉料中的MgO存在收支不平衡问题。按配料计算，渣中MgO质量分数应为29%~30%，实测渣中MgO只有24%~26%,因此认为MgO在炉内可能存在挥发富集现象。更为引人注意的是，镁总是以其氧化物的形式在炉身上部的炉瘤附近被发现，由宣钢炉瘤成分分析表明，炉瘤中MgO含量远大于烧结矿中MgO含量。有研究者认为，MgO可能被碳或CO还原为镁蒸汽，气态镁在上升过程中与SiO2发生置换反应，但缺乏实验事实。鉴于硼镁铁矿如此高的MgO含量，本文通过热力学分析和还原热重实验，探讨了MgO1热力学分析硼镁铁矿中的铁，以氧化物的形式与MgO和B2O3等形成复合氧化物，在高炉冶炼过程中，铁氧化物被逐级还原为金属铁MgO除与FeO和SiO2等酸性氧化物造渣外，有可能与碳或CO坟茔生成气态镁，起反应方程式如下：{MgO+C=Mg(g)+COG1=614.627-0.28T(KJ/mol){MgO+CO=Mg+CO2G2=448.221-0.119T(KJ/mol)在标准状态下两个反应的起始温度分别为2195K和3726K，似乎不可能发生。假设高炉内CO的平均分压为30Kpa，CO2的平均分压为8Kpa，在1200oC以上，设PMg分别为1*10-2、1*10-4和1*10，Kpa计算了两个反应的自由能变化，列于表，由表中数据可以看出在1200~1400oC，低PMg条件下，MgO的还原是可能的。另外，镁是极其活泼的金属，在炉内氧势高的部位肯定被再氧化，使镁的分压进一步降低，分压值几乎趋于零，因而有利于镁还原挥发。2实验结果与讨论MgO为分析纯试剂，实验前经1200oC灼烧4h，还原剂碳为光谱纯石墨粉，粒度为180~200um，实验前在真空碳管内经1650oC灼烧4h。CO由瓶装CO2加木碳在1000~1050oC制得，盛样品容器为刚玉坩埚，实验前竟1500oC灼烧2h。2．1恒温热中实验（1）CO还原MgOCO还原MgO实验在MoSi2炉中进行，CO分压为100Kpa流量120ml/min，还原时间1h。由实验结果得，随着温度增加失重量增加，在1500oC平均失重率达到3。2%。（2）碳粉还原MgO与石墨（1：2）混合物得刚玉坩埚放入MoSi2炉，由炉得底部通入流量为120ml/min得氩气，还原1h后取出称量，由实验结果得：碳粉比CO还原MgO失重量明显增加， 且随温度升高而增大，并在坩埚壁发现絮状白色晶体，X射线分析表明这些晶体是MgO，产生这些晶体得最可能原因是，MgO被碳粉还原为气态镁，气态镁随氮气上升时被氧化，部分回落到样品表面和坩埚壁上。絮状MgO晶体得出现足以证明MgO得还原挥发。2．2变温热重实验采用Seteram特高温热天平，在氮气氛下（流量80ml/min）测定了上粉（光谱纯180！~200um，实验前在真空碳管炉内1650oC灼烧4h）、MgO粉（分析纯，实验前1200oC灼烧4h）及MgO+C（1：2）在室温~1300oC得失重，升温速度为20oC/min，在1300oC恒温1h，由实验结果可以看出，碳粉在1300oC得平均失重率为1。05%，MgO几乎不失重，MgO+C为2。24%。2．3高气流速度下得恒温热重实验高炉内煤气流动得平均线速度为10。5m/s，为尽量接近高炉软熔带和滴落带得条件，利用MoSi2炉在1100~1400oC，考察了气流速度对碳粉还原MgO的影响，还原时间为1h，气氛为Ar+4~5%H2流量为1~4L/min，折合成MoSi2炉管内线速度为0.5~2m/s。由实验结果得，MgO得失重量随温度升高而增加，当温度一定时，失重量随气流速度增大而增大，但在3L/min以后增长不大。这种规律说明，在气流速度较小（流量《3L/min）时，反应过程受气膜扩散控制，当气流速度足够大（流量>3L/min）时，反应过程受界面化学反应控制实现重出现了明显得絮状MgO晶体，说明在高气流速度下，MgO的还原挥发时不可避免的。3结论：热力学分析表明，MgO在高温、低Pco下由可能被碳或CO还原。用碳粉做还原剂，MgO的失重量明显高于用CO做还原剂时的MgO失重量。MgO失重量随温度和气流速度的增加而增加，当气体流量>3L/min时，失重量增大不明显，此时反应过程受界面化学反应控制。变温热重分析表明，MgO在1300oC下几乎不失重，碳粉的失重率为1。05%，MgO+C的失重率为2.24%。MgO+C在高温、高气流速度下产生的絮状MgO晶体，说明高炉冶炼含高MgO铁矿石时，MgO的还原挥发时不可避免的。

追逐C6001611姚云燕一、C60的结构特征及物理特征人们运用飞行时间质谱（70F--MS）、13C—核磁共振谱（NMR），RAMA光谱。FI红外光谱，透射电子显微镜（TEM），X衍射等当代最新的物理检测手段，从各个不同的角度确认，C60是一个由60个碳原子组成的，每个碳原子通过SP2.28杂化，与其他相邻的三个C以上Ó键相连,其中两个键较长近乎单键，另一个较短，近乎双键，由此而构成笼状的碳原子族分子。它系截角二十面体，属IH点群。它是由二十个六元环和十二个五元环组成的，结构极为对称，稳定性极高，形似足球的空心分子。由于热运动的存在，C60晶体分子间相互作用不足以束缚住各个分子，致使常温下C60分子可以每秒有万次的速度自旋。由每个碳原子提供严格P2电子，在球面内外构成一个Л非平面三锥共轭体系。单晶X射线实验，在室温下，C60晶体为面心立方结构，晶格常数为1.42nm.。两最近分子间距为1NM，这是一种典型的分子晶体。熔点》700。C；C60不溶于水，但可溶于甲苯和CS2。经色谱分离得到的纯C60为深黄色固体，薄膜加厚时转变为棕色，在有机溶剂中则成红色。C60的密度为1.65g/cm3+-0.05g/cm3,它能在不裂解情况下升华。C60晶体的生成焓为：△Hf(c)=2280kj/mol。电离势7.61ev+-0.02ev.电子亲和势为2.6—2.8ev.拒报道当向固态C60施加1520Gpa时，就产生绝缘态C60。当快速施加20GPA的额压力时，大量的C60即刻转变为多晶金刚石。二、C60的化学性质1、C60和金属的反应C60和金属的反应有两种，一种是金属包含于C60笼内部；一种是和C60在球外表起反应，用符号HYPERLINKmailto:Mx@CnMx@Cn表示笼内包含物。现在制备金属富勒稀广泛采用的是电弧技术和电阻加热技术：把金属或金属氧化物、石墨粉黏合剂填塞到石墨棒中，高温处理后，在标准富勒烯反应器上作电极放电，可得到宏观量的多种金属富勒烯包含物。如包含碱金属、碱土金属以及稀土金属。2、C60的氧化还原反应将OSO4对稀烃的氧化反应运用到C60分子中，得到了C60的饿酸脂，改变C60同OSO4的摩尔比，可得到氧程度不同的产物。采用氧饱和和的C60碳笼的苯溶液通过石英在室温下照射18小时可以成功制得C60碳笼的环氧化物C60。C60可以和强还原剂锂的氨水溶液发生Birch还原反应生成加氢C60H36和C60H18。这反应了C60强的新电子性。HV（CH3）3COOC(CH3)32(CH3)3CO甲苯25OCPHCH3+(CH3)3COPHCH2+(CH3)3COHC60+nphCH2C60(CH2ph)nRC60C60R====2RCC60还可以在适当的条件下与NO2、RSiH3等物质经自由基反应生成C60（NO2）、HNC60（RSiH3）n等.3、C60的加成反应C60的加成反应包括C60的亲核加成和亲电加成，C60可以很容易地与中性亲核试剂如：胺类（二乙胺、丙胺等）生成加合物，也可以磷化物，磷酸盐反应：C60+10t—BuMgBr+10CH3IC60(t--Bu)10Me10将cl在250OC下通入装有C60的热S反应5小时后，C60变为C60CL24，用液氨与C60作用，生成C60Cl2。将氯化物加热到55OC或者用三苯基磷处理均可以脱去氯而重新得到C60。C60于室温下同纯溴反应，可以得到不同产物（C60Br2,C60Br4）等。C60还可以进行甲氧基化反应，生成能溶于水的醚类和酸类。4、C60的聚合反应。使用激光蒸发C60膜加上氦气冷却方式，可以成功在气相中实现了5个C60合成一个巨富勒烯分子。三、C60的应用前景。1、超导方面在C60中掺入金属，具有超导性，而且电子可在任意方向移动比CU--O有更多的优点。2、火箭材料C60可承受20GPA静压力，当它以6700M/S速度打到不锈钢板上，C60能完好无损地反弹回来。也许可用于承受最大压力的火箭推助器，将C60形成晶体使旋转方向相同就可以造出高精度陀螺仪。3、三维光学电脑开关C60具有非线性光学性质，随着光强的不同，对入射光的折射方向也发生变化。4、磁性根据磁性和光学性质，C60有可能制成光电子计算机信息存储的元器件材料。5、合成新物种C60与苯具有相似之处。苯是一种相当简单的六碳环分子，但具有无数的化合物的31体。而C60比苯大十倍，且结构奇特。6、润滑剂C60是球型，是圆型分子晶体，分子晶体作用力小，并且高速旋转，且球体具有较好的弹性，而且C60耐压比金刚石大能被卤化生成C60F60其实这里只不过是一小部分而已，C60还有许多的秘密等待我们去发现，所以我们应该努力的去认之它不为人知的一面。

照相术的产生和化学原理01611嵇月萍当我们烦恼、疲倦时，翻开家里珍藏的影集，看着自己小时候可爱的笑容，父母慈爱的微笑，外出时美丽的风景，烦恼、疲倦会马上消失。这都是照相术的功劳，为我们留下了那美丽的一瞬间。现在，照相术是一门为许多人所知，但又知之不多的技术，这不能不说是一种遗憾。为此，本文将尽力介绍有关照相术的知识。有的技术在彻底了解其原理之前就发展的很完善，照相术便是个好例子。1727年，德国医生J.H.Schulze发现一团糊状的白垩与AgNO3被阳光弄黑了，于是他利用模板制出了黑色的影像。到18世纪末，又有两个利用透镜在以AgNO3处理过的纸和皮革上形成了影像，并制出相片，可惜很快褪了色。第一张耐久的影像是由法国地主J.N.Niepce制成的。他用的是涂有沥青的锡铅合金（曝光几小时后沥青硬化，然后可用松节油溶解掉没曝光的部分）。此后他又改进过，这种方法一经1839年宣布便受到格外热烈的欢迎，只有一个严重缺陷——每次只有一张相片，不能复制。实现相片复制的是1841年英国地主W.H.FoxTalbot获专利的“光力照相”法，它使用经AgI处理过的半透明纸并用没食子酸作“显影剂”。这样制得一张“底片”，然后由它可以得到任意数量的“相片”。Talbot的创新方法便于进一步改善，为现在我们了解的照相术铺平了道路。JohnHerschel爵士首先造了“照相术”、“底片”、“相片”这些术语，他提出用海波“定影”。其间，苏格兰物理学家ClerkMaxwell于1861年认识到卤化银的感光性在整个光谱区并不均匀，他提出了三色照相制版术，这种方法是让各张底片通过红、绿、蓝滤色镜曝光，为此后发展彩色摄影奠定了基础。实际上，卤化银在光谱的蓝色端感光性最强，这曾严重影响了早期所有的相片。在德国人H.W.Vogel发现某些染料混到照相感光乳剂中可以使感光性范围扩大以后，这一问题才得以解决。现在“光谱敏化”技术将感光性不仅扩大到整个可见光范围而且扩展到红外区。所谓相片，是在感光表面上形成的一种永久影像。制得相片的原理和基本步骤如下：获得感光表面在现代照相术中，感光表面是一层涂在适当透明软片或材料上的胶质卤化银“乳剂”。卤化银经过仔细地沉淀，以便产生小而均匀的结晶(直径小于1μm，约含有1012个银原子)，或者形成通常称之为卤化银的“颗粒”。使用哪种卤化银取决于所要求的感光性，但在软片上常用AgBr，AgI多用于需要快速曝光的软片，在感光乳剂中还混进AgCl及某些有机染料。曝光而产生“潜影”要了解照相化学，了解这一步是必不可少的。感光乳剂曝光时，具有一定能量的光子撞在AgX颗粒上，卤素离子受到激发并将其电子投入导带而到达颗粒表面，并在颗粒表面游离出银原子：X-+hvX+e-Ag++e-Ag这些过程原则上可逆，但是实际上却不可逆。因为银原子游离之处很明显是在晶体的位错或缺陷处，或者是在不纯物的位置（如Ag2S就能提供这种位置）上。这些地方全能使电子的能量减少而被“俘获”。染料敏化剂的作用是将卤化银乳剂的感光性扩大到整个可见光谱，它吸收特定频率的光，提供一种进程使能量传递给X-,从而激发其电子。投射到卤化银颗粒上的光子愈多，所产生的银原子也就愈多。在一个卤化银颗粒上只需要集合几个银原子（特别敏感时只要有4到6个银檐子，较普遍的是这个数的10倍），由此形成的“斑点”小得看不见，但是有斑点的卤化银颗粒的浓度在整个胶片上按照入射光的强度不同而变化，因此同时形成的X原子结合成X2分子并被胶质吸收。显影以得到“底片”从化学角度看，显影是一种还原现象。从还原银的数量看，显影所还原的银量比潜影微斑的银量要大几百万倍，于是，不可见的潜影变成了可见的影像。具体地为，“显影”或潜像的强化是由弱还原剂完成的。这种还原剂的作用是有选择地还原那些有银斑点卤化银颗粒，保留没曝光的卤化银颗粒。最后，必须细致地控制温度、浓度这些因素，并在未曝光的卤化银颗粒手影响之前就停止还原。在使用上，用来使已曝过光的卤化银感光材料进行显影作用的物品是一种含有多种化合物的水溶液，称为显影剂。显影剂有无机化合物和有机化合物两大类，但常用的显影剂为有机化合物，像苯二酚。使影像耐久即“定影”。显影之后将所有剩余下来的银盐溶解掉，以免其进一步还原，着就是将底片上的影像“定影”。为此需要一种合适的配位剂，硫代硫酸钠是常用的一种。Na2S2O3与卤化银分三步完成：Na2S2O3+2AgXAg2S2O3++2NaXAgS2O3+Na2S2O3Ag2S2O3•Na2S2O3Ag2S2O3•Na2S2O3+Na2S2O3Ag2S2O3•2Na2S2O3Ag2S2O3难溶于水，且不稳定；Ag2S2O3•Na2S2O3稍溶于水，无色；Ag2S2O3•2Na2S2O3易溶于水，对空气和光都稳定，要生成这最后一步的化合物，定影才算完成。由底片制得“相片”。相片上的像与底片上的相反，它是另光线通过底片，并用印相纸代替透明胶片重复上述步骤而得到的。

自然生态系统中含硫气体的产生机理与归趋01611-13朱海英含硫气体及其衍生物是大气中的微量组分，又叫痕量气体。但正是这种痕量气体变化却产生严重的环境问题——酸沉降加剧、能见度降低、辐射平衡破坏、阳伞效应等等；这些问题引起人们对大气硫源的不断重视，大气硫源已明确分为自然硫源与人为硫源两部分。人为硫源含硫气体的产生机理主要是通过化石燃料的燃烧产生大量的氧化态硫气体——SO2。而自然源含硫气体的产生机理相比而言却复杂的多，这和自然源释放的含硫气体与生物活动有关，并具有低氧化态和高挥发性，故称为生物硫、还原性硫、挥发性硫，这进一步表明自然硫释放机制牵涉因素之多，复杂程度之高。1还原性含硫气体的产生机理虽然硫以还原态释放到大气中，但却借助干、湿沉降以氧化态（如SO2、H2SO4MSA（甲磺酸）返回到陆地生物圈。能将氧化态硫还原的生物过程是在生物圈与大气圈间进行生化硫循环的动力。由于还原性硫气体的产生受微生物和植物（包括藻类）生长的影响，因此任何控制它们生长的理化因素都可以间接影响含硫气体的产生速度。还原性含硫气体的产生机理相当复杂，很多反映过程仅仅是推测。下面介绍还原性硫的几个还原途径。1．1微生物作用下的硫还原微生物通过两种代谢途径产生还原性含硫气体：（1）利用氧化态硫作为呼吸作用的电子接受体，即异化还原；（2）由同化还原形成的还原性含硫气物质的降解。1．2植物和谷物中硫的还原与微生物一样，活的植物也能释放大量还原性含硫气体。硫的还原和释放模式可能取决与：（1）与植物本身和其生理相关的因素包括：植物的种类、植物体的不同部位、营养条件、固定CO2的光化学合成作用等；（2）环境因素包括：大气SO2浓度、光照强度、湿度、温度等。还原性含硫气体的释放常被认为是平衡植物的不同部位硫平衡的一个调节步骤，取决与其生理需求，随机体生长而不同。从各树种中释放出的含硫气体主要是DMS。树木释放含硫气体主要是受光合同化作用的影响。对于某些植物，在长期供给过剩硫的情况下，H2S的释放量很高。植物叶面产生H2S取决与光照强度：在光照时释放量很高，无光照时则微乎其微。H2S的释放还受其它一些因素的影响如植物生长阶段、根际破坏、大气中SO2的浓度、土壤和水中硫酸盐、亚硫酸氢盐的浓度等。有些时候，植物生长阶段对硫的释放行为起重要的决定作用。例如，云杉树在发芽前及发芽阶段H2S的释放量很高并伴有明显的CS2的释放，反过来在一年里的其他时间云杉树却能吸附这些含硫气体。当幼年云杉树的数枝受到伤害或脱离树干时或暴露在中等浓度的SO2中时会刺激SO2的释放。1．3海洋生物性含硫气体的产生海洋目前仍是自然硫释放的主要部分。海洋表面释放的挥发性含硫气体包括DMS、CS2和COS以及少量CH3SH和DMDS。这些挥发性气体主要来源与海水中的藻类等浮游生物。表面海水中的挥发性含硫化合物通过分子扩散和喘流扩散的综合作用进入大气。海洋与大气之间硫化合物通过与海气间硫的浓度差成正比，符合拉乌尔定律。DMS是海洋大气中含硫气体的主要成分。它的释放与浮游生物有关。CS2气体主要在沿海海水中生成。最早在海水中观测到CS2的存在。由于它在海水中常常是过饱和存在的，海水-大气界面上CS2的通量是由它在海水中浓度所决定。COS气体是有机硫化合物光氧化反应的产物。COS的形成速度依赖于海水中溶解性有机硫的浓度。至于CH3SH在厌氧海洋沉积物中、藻类降解过程中和海湾水中都有发现。在开阔的深海表面还没有检测到。浮游生物细胞的厌样分解可产生CH3SH和DMS。2挥发性含硫气体的环境归趋2.1硫化氢的氧化硫化氢（H2S）的氧化是由OH自由基和臭氧触发的，主要反应过程是：H2S+OH=SH+H2O反应生成的SH可能继续反应，最终生成SO2和SO3，与氧分子的反应是一条可能的途径：SH+O2=OH+SO另外，H2S与O3和O的反应是：H2S+O=SH+OHH2S+O3=SO2+H2O在实际大气中，以上两个反应的重要性都有待于进一步研究。2．2二氧化硫的氧化SO2在大气氧化转化成硫酸和硫酸盐对大气降水的酸度有重要影响。SO2在大气中的氧化过程有以下途径：光氧化、自由基反应与非均相化学过程。SO2有三个重要吸收带，即0.40-0.34微米，0.33-0.24微米，0.24-0.21微米光谱范围。在低沉大气中SO2的光氧化主要是由0.33-0.24微米光谱范围的辐射吸收激发的。实验室研究发现，在有氧气存在时，用0.33-0.24微米的辐射照射SO2气体样品会导致SO3产生，在有水汽存时会观察到硫酸微滴。在有烃类化合物存在时，电激态SO2分子可能与这些烃类化合物反应直接生成颗粒状态物质。例如，与链烷的反应可能生成气溶胶粒子：SO2+RH=HSO2+R式中：R代表大分子链烷基，电激态SO2与乙烯和丙烯之类的碳氢化合物也能发生反应，最终生成气溶胶粒子和一氧化碳。除了发生化学氧化外，大气SO2也可大气中的自由基发生反应，当大气中的其他光化学过程产生足够的O（3P）原子时，下面的反应是SO2氧化的另一个途径：SO2+O+M=SO3+M2．3还原性硫气体沉降理论与熟知的植物释放硫气体理论相反，Taylor等提出了相反的理论即：植物能吸收大气中的还原性硫气体。他们的研究显示：在可控制的实验条件下，植物表面能吸附去处空气中的还原性硫气体。这种吸附去处机理，尽管对于大多数含硫气体并不明显，但对于COS而言，却是一种主要的吸沉降返回陆地生态系统的解释。草地硫释放通量野外测定数据显示：植物对COS的吸收与蒸发作用有密切关系。COS的交换存在着平衡补偿点即吸收=释放。该平衡补偿点取决于多中环境因素如气体的大气浓度、光照强度、湿度、植物发育阶段和土壤类型。考虑到自然硫循环对大气理化性质及气候的密切影响，准确评估挥发性含硫气体与植物系统的相互作用显的极为迫切。尽管我们在自然源含硫气体的产生释放机理方面取得了明显的进展，但要确切、全面系统、深入描述自然硫发生机制的目的还远未实现，因此仍需确定一系列的合理途径来把握自然硫气体发生的机制和规律。

磷的应用01611郑忠琴磷做为主族元素中的主要一员，它在很多方面都得到了应用。如在农业、生活、工业等方面都有重要贡献。增加粮、油和经济作物的产量有两大措施：大量施用化学肥料和及时使用杀虫、治病（杀菌）和除草的化学药剂，进行“植物保护”。植物保护剂就是大家常说的农药。但目前，各种砷、汞、铅等的杀虫剂越来越不受欢迎，甚至有被遗弃的可能。这是因为它们的毒性会比较长时间地残留在谷物、牧草及其他作物上，最后进入人体，危害人们的健康。自近年各国对“环境污染”问题提出后，也很受非难。在消除公害的呼声中，杀虫剂受到的冲击最大，杀菌剂、除草剂次之。由于世界所产粮食仍大量被病、虫害夺去，故不能因噎废食，问题在于如何选用高效、低残留量、不造成环境污染的品种。某些有机磷就可以满足这些要求。所谓有机磷农药，是一类用于防治作物病、虫害的含磷有机化合物。它们大都是用黄磷加工制成的氯化磷和硫化磷，以及三氯氧磷、三氯硫磷为人工合成的。有机磷农药，开始生产的是杀虫剂：特普、对硫磷（即1605）。近年来又出现了有机磷的杀菌剂和除草剂。有机磷农药的药效大都很高，目前在各国广泛使用。它是人们谋求生存斗争中发现的最富成果的一类化合物。防治瘟疫病，以前多用汞剂，现在研究成功的有机磷品种，如克瘟散、乙苯稻瘟净等都可以代替含汞杀菌剂，用于叶面喷洒。因为这些有机磷杀虫剂施用后，经过代谢，变为对生物生理不活泼的物质，显不出有害作用（无残害），无二次药害，对环境不会造成污染。有机磷杀虫剂除用于农业以外，某些低毒品也用于环境卫生及消灭牲畜寄生虫，如用敌百虫、敌敌畏杀灭蚊、蝇、虱子、跳蚤、臭虫，用敌百虫消灭牲畜寄生虫。磷在人们的生活方面也有很大的用处：磷是生产火柴的原料，磷化合物是制造发酵粉和洗涤剂的一种主要成分。也可加在洗涤用水中以减少肥皂的用量，还能用来精致食糖、充作饲料等等。发酵粉

面包行业每年要用大量的高纯度磷酸盐做烘粉或发酵粉。利用酵母细胞繁殖来发酵的方法，一直沿用到十九世纪。1842年人们才找到了化学发酵剂。最初是用酒石酸、酒石酸钾和明矾的混合物，今日则多用磷酸盐了。化学发酵较用酵母更为迅速均匀，可得到预期的二氧化碳气体量，且质量稳定。以面食为主的国家，发酵剂的生产也是化学工业部门的一件大事。化学发酵剂能够发面的原因，一是它的某些成分发生热分解产生二氧化碳；一是其中所含的酸性成分与碳酸氢钠（小苏打）发生化学反应，放出二氧化碳。这样，就能使面团产生许多窝蜂细孔。因此构成发酵剂的二个重要因素是：二氧化碳的来源和酸的来源。至于发酵剂的卫生价值，那就决定于烤出的面包或蒸出的馒头里有没有任何有害的残留物质。比如，碳酸氢铵可提供二氧化碳和氨气，另外不需要酸即可发酵；它在蒸烤过程中产生大量气体（CO2和NH3），蒸烤后并不残留任何有害杂质，所以是一种理想的发面剂。但是，国内的工业品碳酸氢铵是小氮肥厂以肥料为目的的而大量生产的，其中含有杂质，不适合食用。假如CO2来源于磷酸二氢钙，那么就有磷酸钙及磷酸二氢钠残留在面包或馒头里。这两种盐吃到胃里可产生“钙片”的作用，对人体是有益的。此外，尚有酒石酸类型和硫酸铝类型的商品发酵剂。现代的磷酸盐焙粉，是以磷酸二氢钙或酸性焦磷酸钙为酸的来源，以碳酸氢钠为二氧化碳的来源，适用于油炸食品、蛋糕和装听饼干。节约肥皂的好方法

我们在用肥皂洗衣服时，常常见到水里有一片片白絮状的漂浮物体。这是因为洗涤用水是硬性的（硬水），它能使肥皂与水中的钙和镁反应，生成不溶解的脂肪酸钙、脂肪酸镁。这些固体物质没有洗涤作用，把肥皂白白损失了；同时，它们粘付在衣服上，形成斑痕。如果加以磷酸钠，则可使硬水软化，钙和镁变成磷酸盐沉淀而得到分离，不使钙、镁和肥皂发生作用，就不会发生酪状脂肪酸盐沉积物了。肥皂的最好添加剂是四聚偏磷酸钠、六聚偏磷酸钠或三聚偏磷酸钠，它们优先于磷酸钠。如把偏磷酸钠类加到肥皂里，它们即能除去硬水中的杂质，又能把沉淀出来的钙、镁溶解掉，所以是良好的添加剂。其添加量可多达洗衣粉重量的50—60%。另有一种洗衣粉，是由肥皂粉、磷酸钠和硅酸钠配制成的，这种混合物不结块，并由乳化作用。多聚磷酸盐也是水中天然植物的滋养料，它能助长藻的生长，使单细胞绿藻繁殖很快，污染河流，引起公害。所以，国外研究采用苯多烃酸来代替这类磷酸盐作为洗涤剂的添加剂。用苯多烃酸的洗涤效能，与用多聚磷酸盐相差无几，且有使水软化的作用。也有人建议使用氮川三乙酸钠或使用含有衣种改性淀粉做为代用品。这类改性淀粉使由廉价淀粉与其他聚合物作用而成的，它比三聚磷酸钠和氮川三乙酸钠的洗涤作用还好。为了提高合成洗涤剂的洗涤效果，常在其中加入焦磷酸钠；特别当使用海水洗衣物时，效果尤为显著。因为它即能使水软化，又能使洗涤剂乳化，从而提高去垢能力。

精制食糖磷酸盐（可溶性的或难溶性的）在精制糖的过程中，获得了广泛的使用。加入磷酸盐能中和糖汁里的有机酸，并生成沉淀物而分离出来。在过滤机上洗涤糖的晶体时，若在水中加入少量的磷酸盐，可以提高糖的光洁程度。在甘蔗田里施入磷肥，可使糖汁中的五氧化二磷含量增多，增高甘蔗的糖分，也便于糖汁的精制。以上使磷在农业和生活方面的广泛应用，它在工业战线上也又重要的用途：如做为高分子化合物的增塑剂；还有它可以做软水剂，可以避免锅炉的腐蚀和脆裂，磷酸氢二钠和磷酸钠就是最常用的软化剂。

锌与人体健康01611江玉琴锌是人体必需的微量金属元素之一，重要性仅略逊于铁。人体含有百分之三十三的锌，一个体重60公斤的人，全身总共只有2克不到的锌，还不够做一节小号干电池的壳皮。然而人们对于锌的生物化学却了解得比较晚，原因是它既无颜色又无磁性，不象铁、铜那样引起注意。直到1940年才首次从哺乳动物的红细胞来历分离出了碳酸酐酶，同时揭示出在该蛋白质中含0.33%的锌。1955年又认识了另一种含锌酶——羧酞酶。此后，陆续报道了八、九十种含锌酶。其中大约有20种经过了比较深入的研究。这些微不足道的锌作为人体蛋白酶的核心组成部分，它们在生命活动过程中起着转运物质和交换能量的“生命齿轮”作用。人体中的锌大约有1/4-1/3储存在皮肤和骨骼里。如果把放射性65Zn从静脉注入体内，很快就可以在皮肤和骨骼里找到它们。血液中的锌，有12-20%在血浆里，有75-80%在红细胞里，有3%在白细胞里。红细胞中的锌主要结合在碳酸酐酶里。每一个红细胞里的含锌量虽然是一个白细胞的25倍以上，但由于白细胞的总数比红细胞少得多，所以白细胞里的锌只占一小部分。其余的锌主要分布在胰和眼等器官里。牙齿含锌0.02%，精液中含锌0.2%，眼球里含锌竟高达4%。锌是人体内微量元素含量较多的一种，日需要量和铁一样，每个成人13毫克。由于缺锌，影响胃黏膜的修补，引起食欲减退，吸收障碍综合症，肠胃性肢皮炎，皮肤粗糙以至角质化皮炎，久而久之，发育滞缓甚至贫血。60年代初在伊朗发生因缺锌而引起的青春侏儒症。还证明锌具有促进体内淋巴细胞增值，维持上皮和黏膜组织正常的作用。缺锌尤以老年人和孕妇较多。人体缺锌时伤口不易愈合，皮肤易生痤疮，皮肤黏膜长水泡、溃疡、味觉失灵、嗅觉迟钝等。锌还是制造精液需大量消耗的元素。鱼类产卵期间，体内的锌大部分转移到鱼卵里。所以生殖、发育缺锌不可。长期缺锌酿成性功能衰退，以致不育。因此，国外有人把锌称为“夫妻和谐素”。但是，人们不必担心缺锌。锌普遍存在于食物中，只要不偏食，饮食里的锌供应量是足够的。青菜、豆荚、黄豆等黄绿色蔬菜里含锌较多，瘦肉、鱼类也含有不少的锌。即使我们的主食——米、面里含锌量也足够用。据分析，每公斤糙米含锌17.2毫克，全麦面含22.8毫克，白萝卜含33.1毫克，黄豆含3506毫克，大白菜含42.2毫克，牡蛎含1200毫克。只有“食不厌精”的，非精白而不入口，非棉白糖不吃，米要吃精白米，油要吃纯黄油的人，才有可能严重缺锌。而一般饮食每天供十多毫克的锌是完全没有问题的。值得注意的是老人、孕妇由于进食不足，支支出邃增，有可能患缺锌症。对于小孩莫要太娇宠了，如一点粗粮、蔬菜也不吃，很可能由于缺锌而导致发育缓慢，严重的造成缺锌侏儒症。国外有人把因精食而缺锌患的病，戏称为“现代文明症”，我们不可不提防啊！如果因为缺锌引起食欲衰退或性功能衰弱，建议常吃一点牡蛎、海蟹之类，可见功效，多吃蔬菜也有补益。当然，过多的锌对人体也食有害的。进入人体的锌量大了，会引起头晕、呕吐和腹泻。用兔子做实验，半致死量为每公斤体重2.0克。锌熔化时其蒸气在空气中迅速氧化成氧化锌的烟雾，人们吸入氧化锌烟雾4—8小时后会发病。首先自觉全身无力，肌肉酸痛，头痛，头晕，出现咳嗽，气急，口内金属味，随后发烧达38—39、5度，持续几小时后出汗而退热。发烧是白细胞增多，可有一时性蛋白质、精尿，此即所谓“铸造热”。它是一种短暂的急性中毒，整个病程在24小时内消失。可见，合理饮食对人体健康是至关重要的。

浅谈城市污水化学除磷01611邱清华引言：社会的进步和工业化的发展，使人类的生活方式发生很大的改变，但其中也有我们不愿看到的一面——环境污染，水体“富营养花”即为一个很好的佐证。现在城市的污水问题日趋严重，而城市污水必须考虑脱氯初磷问题。从水体中藻类对氮磷的需要关系来看，对于内陆水体，磷是水体富营养化的主要限制因素，一般认为磷也是温带海湾以及大多数海域富营养化的限制因素。因此控制磷的浓度尤为重要。为控制水体富营养化，污水厂出水中的磷的含量必须达到一定的标准。我国《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级标准为磷酸盐（P计≤0.5mg/L，二级标准磷酸盐（以P计）≤1.0mg/L。所以今后大多数污水处理厂都要考虑生物或化学除磷，以控制出水中的TP的浓度。除磷工艺的目的都是将可溶性磷转化为悬浮性磷，以便将其滞留。现代污水除磷技术是利用磷的循环转化过程，使废水中的磷转化为不溶性的磷酸盐沉淀，或利用细胞合成，将磷吸收到污泥细胞中的过程。前者称为化学法除磷，后者称为生物法除磷。国内外的实际经验表明，一般采用生物除磷工艺很难满足出水含磷低于1.0mg/L的排放要求，污水处理厂实际运行中常通过化学法来进一步除磷。另一方面，生物除磷工艺过程不稳定，需要通过附加化学沉淀来改善。因此，对于高浓度污水（BOD5在200mg/L左右及以上），采用生物除磷及脱氮工艺是比较合适的选择，但对于低浓度（BOD5为120mg/L左右）和超低浓度（BOD5为60mg/L左右）污水，生物除磷处理往往难以满足处理要求，需要增加化学除磷处理。1．城市污水化学除磷的概况1762年发现的化学沉淀，1870年就已在英国成为一种确凿的污水处理方法。19世纪后期，英美等国广泛采用化学沉淀法处理污水，但不久即被生物处理所取代。到了20世纪80年代，为进一步提高污水中的有机物和磷的去除程度，又开始重新重视化学沉淀。采用化学预沉淀技术，其BOD的去除可在较低的费用下达到与常规生物处理相同或更好的处理效果，而且磷的去除率高达90%以上，它也可用于解决常生物处理厂的超负荷问题。2．污水化学除磷原理化学除磷的基本原理是通过投加化学药剂形成不溶性磷酸盐沉淀物，然后通过固液分离从污水中去除。磷的化学沉淀分为四个步骤：沉淀反应、凝聚作用、絮凝作用、固液分离。按工艺流程中药学药剂投加法的不同，磷酸盐沉淀工艺有前置沉淀、协同沉淀和后置沉淀三种类型。可用于化学除磷的金属盐有三种：钙盐、铁盐、和铝盐。最常用的是石灰、硫酸铝和铝酸钠、三氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁和氯化亚铁。一般认为磷酸盐沉淀是配位基参与竞争的电性中和沉淀，即通过PO43-与铝离子、铁离子或钙离子的化学沉淀作用加以去除。以石灰、硫酸铝和氯化铁为例，金属盐与水中的磷酸盐、碱度的反应可用以下反应式表示：石灰：主反应：Ca(OH)2+HCO3-CaCO3+OH-+H2O副反应：5Ca2++3PO43-+OH-Ca5(OH)(PO4)3氯化铁：主反应：FeCl3+PO43-FePO4+3Cl-副反应：2FeCl3+3Ca(HCO3)22Fe(OH)3+3CaCl2+6CO2硫酸铁：主反应：Al2(SO4)3.14H2O+2PO43-2AlPO4+3SO42-+14H2O副反应：Al2(SO4)3.14H2O+6HCO3-2Al(OH)3+3SO42-+6CO2+14H2O磷酸盐沉淀常带有伴生反应，产物具有絮凝作用。磷酸盐沉淀中化学剂的水解产物可与磷酸盐发生化学吸附并进行络合反应形成络合物共同沉淀，在一定条件下，磷酸盐沉淀可能是化学络合起主要作用，而不是以电性中和为主。研究表明，磷的吸附和去除主要是一种特殊作用力下的络合反应的结果。3．污水化学除磷的特点①．除磷效果化学法的除磷效率较高，将高于生物除磷，可达75—85%，且稳定可靠。一般情况下出水TP含量可满足1mg/L的排放要求；当化学法结合后续生物处理时，出水的TP含量可望满足0.5mg/L的排放要求；在化学法后增加出水过滤，出水TP可达到0.2mg/L。②．pH值磷酸钙类沉淀物的溶解度曲线和大量石灰法化学除磷实践表明pH值必须调节较高值（通常为10.5左右）才能使残留的溶解磷浓度降到较低的水平。故经过石灰法后置沉淀除磷的污水必须调节pH才能满足排放要求。③．投加金属盐药剂量石灰法除磷所需的石灰投加量基本上取决于污水的碱度而不是污水的含磷量；对于投加铁盐、铝盐的化学除磷，从化学反应的观点来看，三价金属离子和磷酸离子是以等摩尔进行反应，所以药剂的投加量应取决于磷的存在量。但是化学药剂的实际投加量总是大于根据化学计量关系预测的药剂投加量。这是因为污水中的氢氧根离子与药剂反应而生成氢氧化物，耗去了相当数量的药剂。磷酸盐前置沉淀可降低后续生物处理的负荷，但为提高有机物和磷的去除率而加大投量，往往会导致后续工艺中炭磷比例失调，生物性受到破