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化学物论文:浅谈无机化学及固体无机化学物的应用发展
摘 要:无机化学是化学学科里其它各分支学科的基础学科,固体无机化学是跨越无机化学、固体物理、材料科学等学科的交叉领域尤如一个以固无机物的"结构"、"物理性能"、"化学反应性能"及"材料"为顶点的四面体是当前无机化学学科十分活跃的新兴分支学科。
关键词:无机化学;现状;无机合成;制备化学研究
一、无机合成与制备化学研究进展
无机合成与制备在固体化学和材料化学研究中占有重要的地位,是化学和材料科学的基础学科。近年来无机合成与制备化学研究的新进展主要表现为以下几个方面:
1.1极端条件合成。在现代合成中愈来愈广泛地应用极端条件下的合成方法与技术来实现通常条件下无法进行的合成,并在这些极端条件下开拓多种多样的一般条件下无法得到的新化合物、新物相与物态。超临界流体反应之一的超临界水热合成就是无机合成化学的一个重要分支。
1.2软化学合成。与极端条件下的合成化学相对应的是在温和条件下功能无机材料的合成与晶化,即温和条件下的合成或软化学合成。由于苛刻条件对实验设备的依赖与技术上的不易控制性,减弱了材料合成的定向程度。而温和条件下的合成化学――即“软化学合成”,正是具有对实验设备要求简单和化学上的易控性和可操作性特点,因而在无机材料合成化学的研究领域中占有一席之地。
1.3缺陷与价态控制。缺陷与特定价态的控制是固体化学和固体物理重要的研究对象,也是决定和优化材料性能的主要因素。材料的许多性质如发光、导电、催化等都和缺陷与价态有关。晶体生长行为和材料的反应性与缺陷关系密切,因此,缺陷与价态在合成中的控制显然成为重要的科学题。缺陷与特定价态的生成和变化与材料最初生成条件有关,因此,可通过控制材料生成条件来控制材料中的缺陷和元素的价态。
1.4计算机辅助合成。计算机辅助合成是在对反应机理有了了解的基础上进行的理论模拟过程。国际上一般为建立与完善合成反应与结构的原始数据库,再在系统研究其合成反应与机理的基础上,应用神经网络系统并结合基因算法、退火、mon te2carlo 优化计算等建立有关的合成反应数学模型与能量分布模型,并进一步建立定向合成的专家决策系统。
1.5组合化学。组合化学是利用组合论的思想和理论,将构建单元通过有机/无机合成或化学法修饰,产生分子多样性的群体(库),并进行优化选择的科学。组合化学用于合成肽组合库,也称组合合成、组合库和自动合成法。组合方法同时用n 个单元与另外一组n′个单元反应,得到所有组合的混合物,即n+ n′个构建单元产生n×n′批产物。
1.6理想合成。理想合成是从易得的起始物开始,经过一步简单、安全、环境友好、反应快速、 产率获得目标产物。趋近理想合成策略之一是开发一步合成反应,如富勒烯及相关高级结构的合成,从易得的石墨出发,只需一步反应即得到目标产物,产率44%。趋近理想合成策略之二为单元操作。相对复杂的分子,如药物、天然产物的合成,需要多步反应完成。在自然界里,生物采取多级合成的策略,在众多酶的作用下,用前一步催化反应的产物作为后续反应的起始物,直至目的产物的生成。
二、固体无机化合物的制备及应用
2.1光学材料的研究。1983年苏勉曾等在系统研究氟卤化物的X-射线发光及紫外发光现象的过程中发现了BaFX:Eu2+晶体经X-射线辐射后着色的现象开始注意到晶体中色心生成并于1984年开始研究晶体的X-射线诱导的光激励发光现象及发光机理用光激励发光材料制成了图像板作为X-射线的面探测器。他们还设计制作了一台由光学精密机械和计算机组成的计算X-射线图像仪已可以获得清晰的X-射线透视图象和粉末晶体衍射图像。
2.2多孔晶体材料的研究。徐如人、庞文琴等在水热法合成各种类型分子筛的基础上发展了溶剂热合成法利用前驱体和模板剂制备了一系列水热技术无法合成的新型磷酸盐及砷酸盐微孔晶体所合成的JDF-20是目前世界上孔口较大的微孔磷酸铝;1989年徐如人、冯守华等首次报道了微孔硼铝酸盐的合成和性质之后又获得了一系列新型微孔硼铝氯氧化物。其中硼的配位数可取4也可取3但不会高于4;铝、镓、铟的配位数大多超过4有的甚至达到6。所有这些都突破了传统分子筛纯粹由四面体结构基元构成的概念为开发新型结构特征的微孔材料提供了丰富的实验依据。
2.3金属氢化物的研究。申泮文等设计了有特殊搅拌设备的固-液-气多相反应釜使“金属还原氢化反应”在400~500℃范围内进行;利用此类反应以新方法合成复合金属氢化物;以“共沉淀还原法”“置换扩散法”制备了钛铁系、镍基或镁基合金等储氢材料;创造了钕铁硼等永磁材料合成新工艺。
2.4 C60及其衍生物的研究。1990年底中国科学院化学研究所和北京大学开始C60团簇的合成实验研究尔后国内10余个单位相继开展了C60的研究取得了很好的结果如首先在国际上建立了重结晶分离C60和C70的方法;在国内首次获得了K3C60和Rb3C60超导体达到了当时的国际先进水平;发现在阴极中掺杂Y2O3可以大大提高阴极沉积物中等碳纳米管的含量;首先报道了直接氧化C60含氮化合物的研究成果等。
三、室温和低热固相化学反应
3.1固相反应机理与合成。忻新泉等近10年来对室温或近室温下的固相配位化学反应进行了系统的研究探讨了低。热温度固-固反应的机理提出并用实验证实了固相反应的四个阶段扩散-反应-成核-生长每步都有可能是反应速率的决定步骤;总结了固相反应遵循的特有的规律;利用固相化学反应原理合成了几百个新原子簇化合物、新配合物以及固配化合物。
3.2原子簇与非线性光学材料。非线性光学材料是目前材料科学中的热门课题。近10多年来人们对三阶非线性光学材料的研究主要集中在半导体、有机聚合物、C60以及酞菁类化合物上而对金属簇合物的非线性的研究几乎没有。忻新泉等在低热固相反应合成大量簇合物的基础上开展了探索研究发现Mo(WV)-Cu(Ag)-S(Se)簇合物具有比目前已知非线性光学材料更优越的三阶非线性光限制效应使我国在这一前沿领域的创新工作中占有一席之位。
3.3合成纳米材料新方法。纳米材料是当前固体物理、材料化学中的又一活跃领域。制备纳米材料的方法总体上可分为物理方法和化学方法两大类。贾殿赠、忻新泉等发现用低热或室温固相反应法可一步合成各种单组分纳米粉体,并进一步开拓了固相反应法制备纳米料这一崭新领域取得了令人耳目一新的成绩。如在深入探讨影响固相反应中产物粒子大小的因素的基础上实现了纳米粒子大小的可调变;利用纳米粒子的原位自组装制备了各种复合纳米粒子。该法不仅使合成工艺大为简化降低成本而且减少由中间步骤及高温固相反应引起的诸如产物不纯、粒子团聚、回收困难等不足为纳米材料的制备提供了一种价廉而又简易的新方法亦为低热固相反应在材料化学中找到了极有价值的应用。
3.4绿色化学。绿色化学是一门从源头上减少或消除污染的化学它解决的实质性问题是减少合成反应的污染或无污染。低热固相化学反应不使用溶剂对环境的友好及独特的节能、高效、无污染、工艺过程简单等优点使之成为绿色合成化学值得考虑的手段之一。近年来我们在这方面做了许多有益的尝试取得了许多有意义的结果如尝试在低热温度下用固体FeCl3?6H2O氧化苯偶铟类化合物成功地合成了相应的苯偶酰类化合物;尝试将低热固相反应合成方法用于芳醛、芳胺及过渡金属醋酸盐的原位缩合-配位反应高产率地合成了相应的Schiff碱配合物。有关固相反应在绿色化学中的应用潜力有待进一步发掘尤其是在合成工业绿色化方面需要更多的投入。
结语:在近年来取得较突出的进展,主要表现在固体材料化学、配位化学等方面。未来无机化学的发展特点是各学科交叉纵横相互渗透,用以解决工业生产与人民生活的实际问题。
化学物论文:浅议环境科学中化学物相分析的应用
【摘要】本篇文章首先对环境科学和化学物相分析的概念和作用作了简单介绍;随后就环境科学和化学物相分析两者之间的关系进行了探析和概括;结合实践,探讨并论述了化学物相分析在环境科学之中的应用,并对化学物相分析在土壤、水体沉积物以及工业废弃物三个方面的应用作了具体的分析和评价,以供相关同志参考和借鉴。
【关键词】环境科学;化学物相分析;土壤;水体沉积物;工业废弃物;应用
化学物相分析是一种对物质所具有的化学性质进行分析和评价的方法,它是物相分析方法的其中一种,与物理物相分析相对。早期,化学物相分析被广泛应用于科学研究和工业生产之中,随着经济社会的不断发展,全民环境保护意识的不断提高,在当前,化学物相也开始涉猎并逐渐被实践和应用于环境科学,并且在环境检测、环境评价以及环境管理等多项工作中发挥着重要的作用。
1.环境科学和化学物相分析
环境科学是一门集物理、化学、生物、地理等多学科为一体的跨学科专业,它所研究的内容主要包括物理、生物和化学三个部分。概括来说,环境科学是一门研究人类活动对环境的影响,以及人类活动发展和环境演化规律之间的相互关系的学科。它的研究目的是为了寻求一条人类和环境和谐共生、共同进步的可持续发展途径。
化学物相分析是一种物相分析方法,它在环境科学中又被称为“化学形态分析”。一般而言,化学物相分析的实践范围大多属于科学研究和工业生产,尤其是在矿产资源利用,即矿质检测和冶金等学科中所发挥的作用较大。化学物相分析的理论基础是根据各种物质(矿物和化合物)在化学溶剂中的溶解能力和溶解速度的不同,通过选择不同的溶解方法来测定所检测样品中某一元素呈化学形式存在的不同含量。化学物相分析与物理物相分析相对,它是依靠检测化合物或矿物的化学性质而存在的一种物质分析方法,而物理物相分析则是检测矿物的物理性质。现阶段,化学物相分析在环境科学中的应用已经十分广泛,并且经过多年的发展,化学物相分析已经和其他先进的科学技术相互结合,所得到的分析和评价结果比以前更加、,在环境检测和环境治理、污染控制中起着不可忽视的作用。
2.土壤的分析与评价
环境科学是一门研究环境和人类发展的学科,它所研究的具体对象是人类活动对环境的影响。植物作为地球环境中最为重要的一个组成部分,其也应该是环境科学所研究的重点对象。
众所周知,植物所需要的养分和水分,大部分都是来自于土壤的,植物的根系从深扎在土壤之中,并在生长发育期间从土壤土层中汲取其生长所需要的水分和营养物质。在植物根系所汲取的养分之中,包含着不同的元素,如Cu、Mn、Zn、Pb、Hg等,这些元素有的可能对植物的生长有用,有的可能没用,甚至还有可能会对植物生长造成危害。当然,这并不是我们所关心的主要问题,我们所关心的是植物所在的这一条食物链的最末端,即人类对植物的摄取是否是健康的,植物在土壤中所汲取的有毒性元素是否会对人类的健康产生影响。为了搞清楚这个问题,我们有必要利用化学物相分析对土壤中所存在的化学元素含量及其性质作相关分析,并通过土壤检测和分析为环境污染治理提供重要依据。
元素都是以物理化学形式所存在的,其形态极为复杂,土壤中常见的金属元素也是如此。一般来说,土壤中金属元素的物理化学形态主要包括以下几种:1)以离子交换态附着于颗粒物的表面;2)吸附在颗粒物的表面;3)同无定型态的铁锰氧化物共沉淀;4)以沉淀物存在;5)被包裹而存在;6)和有机物形成络合物;7)在土壤矿物晶格中存在。这些金属元素所呈现出的物理化学形态在不同化学溶剂中的溶解速度和溶解性质不尽相同,因此在对其进行测定时,我们多采用化学物相分析法,将其元素从化学形态中分离出来,然后对分离出来的元素含量和性质进行相关分析和测定。
采用化学物相分析进行分离,包括了两种具体方法:一步提取法与分级提取法。一步提取法,其作用机理在于元素通过不同形态存在土壤组分中,我们可以利用不同的存在形式与溶解能力,采用不同的溶剂提取出来。
3.水体沉积物的分析与评价
这些年,全球工厂与生活废水排量逐渐增加,大量重金属元素被带入了水体中,这对于环境构成了严重的威胁。这些污染物往往会与底层及水生生物之间产生物理、化学反应等,一些会产生沉淀物质沉积在底层,从而长期污染水源;同时,一些沉积物在特定条件下会发生释放作用,尤其是重金属元素,释放之后将会加剧水体的污染。因此,为了评价水体中重金属及相关物质的污染程度,若只采用一般的分析方法分析重金属元素含量是无法达到目的的,还应对沉积物的形态及分布进行研究与分析,而这就需要化学物相分析的介入。
对于水体沉积物中重金属元素的形态分析,一般采用的是五步提取法或者三步提取法。比如对长江、太湖、西湖、湘江、黄河等主要水资源进行考察与研究时,相关研究人员利用连续浸提技术对黄河中的污染元素进行了探析,分析了Cu、Fe、Mn等元素在不同沉积物中的分布及形态,并且比较了它们的聚集能力,从而给黄河治理带来了十分重要的数据。
4.工业废弃物的分析与评价
现代工业化发展不断深入,工业所产生的固体废弃物也越来越多,比如说矿山在开采之后往往会留下尾矿,冶炼厂则会产生大量的烟尘与废渣等。这些工业产生的“废物”往往是重金属最主要的“源泉”,并且某些“废物”中重金属的含量极高,产生的危害不言而喻。我们知道,重金属拥有不可降解性,因此其将长期存在并一直危害环境及人类。为了有效规避这些物质,就需要将其进行分离,这就有必要采用化学物相分析,从而为工业废弃物的处理提供科学的依据。
5.结语
化学物相分析在土壤、水体沉积物及工业废弃物中的分析与评价虽然取得了一定的成果,但是依然存在着一些问题,比如说化学物相分析采用的是理论化的方式,其溶解过程在某种程度上与自然界发生的方式并不相同,因此对于某些现象依然没有科学的解释。总之,工业化促进了人类的进步,但同时也带来了日趋恶化的环境问题,为了解决这个难题,全世界都应高度重视该问题,团结在一起,加大化学物相分析的研究与应用,从而为科学制定环境污染控制与治理策略提供科学的依据。
化学物论文:无机化学及固体无机化学物的应用发展
摘要;无机化学是化学学科里其它各分支学科的基础学科,固体无机化学是跨越无机化学、固体物理、材料科学等学科的交叉领域尤如一个以固无机物的“结构”、“物理性能”、“化学反应性能”及“材料”为顶点的四面体是当前无机化学学科十分活跃的新兴分支学科。
关键词:无机化学;现状;无机合成;制备化学研究
一、无机合成与制备化学研究进展
无机合成与制备在固体化学和材料化学研究中占有重要的地位,是化学和材料科学的基础学科。近年来无机合成与制备化学研究的新进展主要表现为以下几个方面:
1.1极端条件合成。在现代合成中愈来愈广泛地应用极端条件下的合成方法与技术来实现通常条件下无法进行的合成,并在这些极端条件下开拓多种多样的一般条件下无法得到的新化合物、新物相与物态。超临界流体反应之一的超临界水热合成就是无机合成化学的一个重要分支。
1.2软化学合成。与极端条件下的合成化学相对应的是在温和条件下功能无机材料的合成与晶化,即温和条件下的合成或软化学合成。由于苛刻条件对实验设备的依赖与技术上的不易控制性,减弱了材料合成的定向程度。而温和条件下的合成化学――即“软化学合成”,正是具有对实验设备要求简单和化学上的易控性和可操作性特点,因而在无机材料合成化学的研究领域中占有一席之地。
1.3缺陷与价态控制。缺陷与特定价态的控制是固体化学和固体物理重要的研究对象,也是决定和优化材料性能的主要因素。材料的许多性质如发光、导电、催化等都和缺陷与价态有关。晶体生长行为和材料的反应性与缺陷关系密切,因此,缺陷与价态在合成中的控制显然成为重要的科学题。缺陷与特定价态的生成和变化与材料最初生成条件有关,因此,可通过控制材料生成条件来控制材料中的缺陷和元素的价态。
1.4计算机辅助合成。计算机辅助合成是在对反应机理有了了解的基础上进行的理论模拟过程。国际上一般为建立与完善合成反应与结构的原始数据库,再在系统研究其合成反应与机理的基础上,应用神经网络系统并结合基因算法、退火、mon te2carlo 优化计算等建立有关的合成反应数学模型与能量分布模型,并进一步建立定向合成的专家决策系统。
1.5组合化学。组合化学是利用组合论的思想和理论,将构建单元通过有机/无机合成或化学法修饰,产生分子多样性的群体(库),并进行优化选择的科学。组合化学用于合成肽组合库,也称组合合成、组合库和自动合成法。组合方法同时用n 个单元与另外一组n′个单元反应,得到所有组合的混合物,即n+ n′个构建单元产生n×n′批产物。
1.6理想合成。理想合成是从易得的起始物开始,经过一步简单、安全、环境友好、反应快速、 产率获得目标产物。趋近理想合成策略之一是开发一步合成反应,如富勒烯及相关高级结构的合成,从易得的石墨出发,只需一步反应即得到目标产物,产率44%。趋近理想合成策略之二为单元操作。相对复杂的分子,如药物、天然产物的合成,需要多步反应完成。在自然界里,生物采取多级合成的策略,在众多酶的作用下,用前一步催化反应的产物作为后续反应的起始物,直至目的产物的生成。
二、固体无机化合物的制备及应用
2.1光学材料的研究。1983年苏勉曾等在系统研究氟卤化物的X-射线发光及紫外发光现象的过程中发现了BaFX:Eu2+晶体经X-射线辐射后着色的现象开始注意到晶体中色心生成并于1984年开始研究晶体的X-射线诱导的光激励发光现象及发光机理用光激励发光材料制成了图像板作为X-射线的面探测器。他们还设计制作了一台由光学精密机械和计算机组成的计算X-射线图像仪已可以获得清晰的X-射线透视图象和粉末晶体衍射图像。
2.2多孔晶体材料的研究。徐如人、庞文琴等在水热法合成各种类型分子筛的基础上发展了溶剂热合成法利用前驱体和模板剂制备了一系列水热技术无法合成的新型磷酸盐及砷酸盐微孔晶体所合成的JDF-20是目前世界上孔口较大的微孔磷酸铝;1989年徐如人、冯守华等首次报道了微孔硼铝酸盐的合成和性质之后又获得了一系列新型微孔硼铝氯氧化物。其中硼的配位数可取4也可取3但不会高于4;铝、镓、铟的配位数大多超过4有的甚至达到6。所有这些都突破了传统分子筛纯粹由四面体结构基元构成的概念为开发新型结构特征的微孔材料提供了丰富的实验依据。
2.3金属氢化物的研究。申泮文等设计了有特殊搅拌设备的固-液-气多相反应釜使“金属还原氢化反应”在400~500℃范围内进行;利用此类反应以新方法合成复合金属氢化物;以“共沉淀还原法”“置换扩散法”制备了钛铁系、镍基或镁基合金等储氢材料;创造了钕铁硼等永磁材料合成新工艺。
2.4 C60及其衍生物的研究。1990年底中国科学院化学研究所和北京大学开始C60团簇的合成实验研究尔后国内10余个单位相继开展了C60的研究取得了很好的结果如首先在国际上建立了重结晶分离C60和C70的方法;在国内首次获得了K3C60和Rb3C60超导体达到了当时的国际先进水平;发现在阴极中掺杂Y2O3可以大大提高阴极沉积物中等碳纳米管的含量;首先报道了直接氧化C60含氮化合物的研究成果等。
三、室温和低热固相化学反应
3.1固相反应机理与合成。忻新泉等近10年来对室温或近室温下的固相配位化学反应进行了系统的研究探讨了低。热温度固-固反应的机理提出并用实验证实了固相反应的四个阶段扩散-反应-成核-生长每步都有可能是反应速率的决定步骤;总结了固相反应遵循的特有的规律;利用固相化学反应原理合成了几百个新原子簇化合物、新配合物以及固配化合物。
3.2原子簇与非线性光学材料。非线性光学材料是目前材料科学中的热门课题。近10多年来人们对三阶非线性光学材料的研究主要集中在半导体、有机聚合物、C60以及酞菁类化合物上而对金属簇合物的非线性的研究几乎没有。忻新泉等在低热固相反应合成大量簇合物的基础上开展了探索研究发现Mo(WV)-Cu(Ag)-S(Se)簇合物具有比目前已知非线性光学材料更优越的三阶非线性光限制效应使我国在这一前沿领域的创新工作中占有一席之位。
3.3合成纳米材料新方法。纳米材料是当前固体物理、材料化学中的又一活跃领域。制备纳米材料的方法总体上可分为物理方法和化学方法两大类。贾殿赠、忻新泉等发现用低热或室温固相反应法可一步合成各种单组分纳米粉体,并进一步开拓了固相反应法制备纳米料这一崭新领域取得了令人耳目一新的成绩。如在深入探讨影响固相反应中产物粒子大小的因素的基础上实现了纳米粒子大小的可调变;利用纳米粒子的原位自组装制备了各种复合纳米粒子。该法不仅使合成工艺大为简化降低成本而且减少由中间步骤及高温固相反应引起的诸如产物不纯、粒子团聚、回收困难等不足为纳米材料的制备提供了一种价廉而又简易的新方法亦为低热固相反应在材料化学中找到了极有价值的应用。
3.4绿色化学。绿色化学是一门从源头上减少或消除污染的化学它解决的实质性问题是减少合成反应的污染或无污染。低热固相化学反应不使用溶剂对环境的友好及独特的节能、高效、无污染、工艺过程简单等优点使之成为绿色合成化学值得考虑的手段之一。近年来我们在这方面做了许多有益的尝试取得了许多有意义的结果如尝试在低热温度下用固体FeCl3・6H2O氧化苯偶铟类化合物成功地合成了相应的苯偶酰类化合物;尝试将低热固相反应合成方法用于芳醛、芳胺及过渡金属醋酸盐的原位缩合-配位反应高产率地合成了相应的Schiff碱配合物。有关固相反应在绿色化学中的应用潜力有待进一步发掘尤其是在合成工业绿色化方面需要更多的投入。
结语:在近年来取得较突出的进展,主要表现在固体材料化学、配位化学等方面。未来无机化学的发展特点是各学科交叉纵横相互渗透,用以解决工业生产与人民生活的实际问题。
化学物论文:浅议环境科学中化学物相分析的应用
摘 要:随着科学技术的不断发展,环境科学领域中出现了越来越多的高新科学技术,其中具有代表性的化学物相分析方法,其最早被应用在选矿和冶金等学科的研究中,而随着环境科学的的内涵不断的发展,才使得化学物相方法在环境科学领域中得到了广泛的引用。化学物相分析方法一种化学形态分析的方法,已经成为了当前环境监测部门中常用的一种重要手段。针对环境科学中化学物相分析方法的应用的相关问题进行简单的探讨。
关键词:环境科学 化学物相分析 应用
在化学科学中,不同的化学元素有着不同的存在形态,其在化学行为、物理学等方面都存在着较大的差异,正是由于这种差异的存在,使得很多物质中存在的不同化学元素的状态和价态,而对这些具有差异性的在状态和价态进行不断的迁移和转化,便能够形成不同的化学物相,在化学科学中,正是由于这些不同的物相而形成了一个综合的体系,对化学物相的分析也是进行化学形态分析的基础,通过不同的溶剂和溶解方法,能够将物质中存在的元素含量进行测定,这样便能够获得不同元素的存在形态。近些年来,化学物相分析方法在环境监测领域受到了越来越多的应用。
1化学物相分析的发展
化学物相分析方法是在研究物质组成的过程中形成和发展起来的,早在1931年,德国化学家W·库兰茨便提出的物相的概念,并且将其运用到矿物分析工作中,在这之后的几十年,英国、法国、日本等国家也先后发表了关于物相分析的研究成果。但是直到上世纪40年代,物相分析才被作为一门独立的学科获得广泛的关注。物相化学在我国的研究历史始于建国初期。近些年来,随着科学技术的不断发展,关于化学物相的研究也逐渐的增加,而在相关的研究手段和研究方法方面,也更为先进,与此同时,各种各样的现代化手段也开始进入到辅助研究领域中,为自然科学和环境科学等学科的研究与发展提供了更多的参考依据。
2化学物相分析在环境领域中的应用
化学物相分析方法在环境科学中有着广泛的运用,其在土壤、水质、工业废渣、大气监测等领域都有着重要的应用,笔者则主要针对化学物相分析对于水体沉积物的研究中的运用进行分析。本文研究的水体,指的是包括海洋、湖泊、江河等水体的总称。
2.1土壤分析与评价
土壤是人类生存和植物生长不可或缺的供给资源,植物在生长的过程中,需要从土壤中吸取不同的元素作为养分,来实现快速生长。受到污染的土壤中含有大量的有害微量元素,对于植物的生长会产生严重的影响。不同的微量元素有着不同的存在形态,对植物产生的毒害作用也不尽相同,人们关注的重点也不尽相同,对于Cu、Mn、Zn等营养元素,人们更多的关注其在土壤中的总含量和分布形态,是否能够满足植物生长的需要;而对于Cd、Pb、Cr等有毒元素,人们更多的关注他们的存在形态以及对植物生长产生的影响,以及通过食物链对人体健康产生的危害。所以,利用化学物相分析法对土壤中元素的存在形态或赋存状态及其迁移转化规律,为土壤环境监测和污染治理提供了一种重要的手段。我国从20世纪80年代以来开始重视土壤中元素的形态分析研究工作,从方法上讲,大部分都是沿用Tessier提取法和BCR三步提取法。
2.2水体分析与评价
近些年来,工业生产规模的扩大所产生的工业废水以及人们日常生活中产生的生活污水共同流入江河中,便会导致各种金属元素也大量的进入到水体中,对水体环境造成了严重的污染,这些进入到水体中的金属元素,与水中生物和其他物质会发生一系列的物理反应和化学反应,其中一部分生成物就会在河流的两岸以及近海区发生沉积。当遇到一定的外部因素影响,这些沉积在水体中的金属元素又会重新释放到水体中,促使水体污染的负荷不断增加。因此,为了对这些沉积的金属元素的污染程度进行正确的分析和评价,就需要对金属的分布形态进行综合的研究,才能够为科学的治理措施提供必要的参考依据。
针对水体沉积物中的金属形态进行分析,通常采用的是五步提取法或者是三步提取法。我国对化学物相分析方法的重视,是从上世纪80年代开始的。为了提高对环境质量评价的性和科学性,在实际的工作中,将化学物相分析与生物暴露试验相结合也是当前一种常见的应用方式。通过二者的有效结合,能够对不同金属物质的水溶态进行区别,以此来判断水体中的金属属性和含量。
对于水体中汞含量的检测,可以利用测汞仪。进行测量前,需要对测汞仪进行预热1-2h,确保仪器性能处于状态。预热完成后,将采集的水体样本配置的汞标准使用液2.0,4.0,8.0,10.0g/mL分别放置在不同的汞蒸气发生器的还原瓶中,然后加入1.0mL还原剂氯化亚锡,并迅速将瓶盖盖紧,便可以看到溶液中产生气泡。这时从仪器读数显示的较高点进行测量并且记录其吸收值,利用一次线性回归方程对吸光值与汞质量的关系进行求解。计算公式为:X1=(m1-m2)(V1-V2)*1000/(m3*1000)。
2.3工业废弃物分析与评价
现代工业的快速发展,产生了大量的固体废弃物,尤其是矿山开采产生的尾矿、冶炼生产产生的废渣和废弃等,都是造成环境污染严重的因素。在工业废渣中含有大量重金属,这也是工业污染中最为严重的污染成分。含有大量重金属的物质,不仅其本身具有不可降解性,同时也会对其周围的环境造成巨大的潜在危险,对人和其他的生物都产生重要的影响。工业废渣对环境产生的影响,不仅仅是与其重金属含量有关,同时也与其中包含的各种有害因素之间的转化和迁移有着密切的关系。因此,化学无相分析方法的运用,能够对工业废渣中有害元素的存在形态进行分析,为工业废物的处理提供一定的理论基础。当前,在工业生产中产生最为严重的污染物是在煤矿开发过程中产生的煤矸石,当其遇到雨水和地表水的作用,便会从将大量的有害微量元素溶解,并且进入到土体和水体环境中,造成水体质量下降、土体环境遭到破坏等,周围的生物无法生存,对人体健康也产生巨大的威胁。因此,利用化学物相分析方法,在在静态模拟试验的基础上,对于有害元素从煤矸石中浸出的浓度与其在煤矸石中的含量和赋存状态的关系进行深入的研究,并以此为依据,制定出科学的治理和开发方案。
3需要注意的问题
(1)从理论的角度出发,化学物相分析方法在溶解过程方面与自然界存在的世界的生长过程存在着一定的差异性,因为在自然界中的生物反应过程,是弱提取和慢动力的反应过程,但是在在化学物相分析方法中所使用的很多操作程序,确显示出较快的速度,而且整个操作过程的完成并不是在热力学平衡状态下完成的,因此在某一特殊的物相进行浸取时,很可能会对另一种物相造成破坏,所以很多化学物相分析方法所获得数据结果无法得到有效的解释。(2)在进行分级提取操作时,需要保障被检测的样本中存在着能够被单独提取的化学相,但是在实际的自然环境中,水质或者是空气中的沉积物并不能保障化学或者是物理相的存在,因此该测定结果很容易受到人为因素的影响。从整体来看,我国在化学物相分析方法的研究工作方面还较为滞后,仍然需要不断的进行研究与探索,促进我国环境科学的持续发展。
4结束语
随着人类工业生产的不断发展,对自然环境造成的影响也日趋严重,环境问题已经成为了全球面临的一个重点课题。化学物相分析方法的运用,为环境监测和评价工作提供了重要的技术手段,关于化学物相的多种研究成果也为环境科学的发展提供了更有力的技术职称,而随着科学技术的不断进步,化学物相分析方法也会不断的进步,并且取得新的研究进展,在环境科学领域也将发挥越来越重要的作用。
化学物论文:塑料食品包装材料化学物迁移的分析方法发展动态探索
【摘要】塑料食品包装材料与食品通过长时间的接触,能逐渐迁移到食品中引起食品安全问题。我国对塑料食品包装材料中的化学物迁移量的分析测定略显落后,建立先进的分析方法与分析体系对我国食品行业的发展有重要作用。
【关键词】食品包装材料;化学物迁移;分析方法
一、引言
近年来,食品安全问题逐渐被重视,美国FDA限定了各种食品包装材料中化学物迁移到食品中的总浓度要低于0.5ppm,欧盟在89/109/EEC中对食品直接接触的包装材料也做了具体的要求。据欧盟食品安全局检查与统计的数据表明,2012年有10%左右的中国出口食品因安全问题而被禁止入境,其中因包装材料中的化学物迁移到食品中的比例占50%左右。一方面是我国对包装材料中化学物迁移的认证、法规等存在一定的问题,另一方面也因为我国对于食品包装材料中的化学物迁移量的检测方法与欧美国家不一致,进而检测到的迁移物残留量不同。塑料包装薄膜中在和食品接触能够迁移的化学物多是小分子的、流动性强的添加物(抗氧化剂、阻燃剂、紫外线吸收剂等),与食品长时间接触后能通过扩散、溶解、吸收等作用逐渐进入食品中,污染食品并对人类的健康产生危害。
二、包装材料化学物迁移分析方法
(一)傅立叶变换红外光谱法
傅立叶变换红外光谱法(FTIR),是应用与研究的较早的一种分析PVC包装材料中化学物迁移量的方法。做傅立叶变换红外光谱法的前期处理用的时间稍长,至少要十天左右,根据各种食品用途的PVC材料而决定。常使用的方法是在乙醇和橄榄油的萃取条件下,保持40℃的恒温,浸泡PVC试验样品10-15天。在浸泡过程中需要每天对浸泡的实验样品与食品模拟物进行分析测定,通过统计的数据分析出样品和模拟物的质量变化随时间推移的规律。实验中还要结合原子吸收光谱(AAS)、傅立叶变换红外光谱法(FTIR)研究PVC材料中添加的金属脂肪酸盐与环氧化合物的迁移情况。其中萃取溶剂根据不同的包装材料、分析物质、国家或者地区标准选取,3%的醋酸、蒸馏水、橄榄油也是常用的萃取溶剂。
(二)放射化学测定
放射化学测定是用来分析塑料包装材料中金属元素常用的一种方法,部分的金属元素(如:铅、铬、镉、锡、锑等)为了使塑料具有特定的用途、稳定的物理化学性质,被添加到塑料中。分析金属元素一般常用的就是放射化学测定的方法,包括紫外辐射(UV-radiation)、诱导电感藕合等离子体原子反射光谱(ICP-AES)两种方法结合。在进行放射化学元素分析前,需要对包装材料进行一定的处理,使塑料分解,金属元素析出达到能测定的程度。一般的处理方法是:用微波长时间处理使塑料消解,或者使用浓硝酸、浓硫酸、双氧水、四氟硼酸等强酸性、强氧化性的化学试剂结合加热的方式对塑料进行湿法消解,消解后对溶液进行痕量分析测定。
(三)高效液相色谱联用法
高效液相色谱法一般用来检测塑料中的有机添加成分(抗氧化剂、阻燃剂、塑料稳定剂等),主要包括:米嗤酮、二乙胺-二苯甲酮、双酚A、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯而甲酸二(2-乙基己基)酯、二苯甲酮等。高效液相色谱在应用前要对塑料中的各种添加物萃取,常常与别的实验仪器联用。现在常用的操作简单的两种仪器联用的检测方法包括:微波萃取仪-高效液相色谱联用、高效液相色谱-紫外检测联用、高效液相色谱-质谱联用。微波萃取仪是利用塑料包装材料的不同成分介电常数的差异,不同的成分在微波场中吸收微波能力不同,进而加热被萃取物,使其从包装材料中快速分离至萃取液中。微波萃取仪一高效液相色谱(MAE-LC)联用后能够大量缩减对迁移物分析的工作量与分析时间,是目前常用的高效分析方法,大量的实验证明微波萃取仪的作用与传统的条件模拟所分析的结果相差很小。高效液相色谱一紫外检测联用(HPLC-UV),这种方法能够模拟紫外线的环境,对最外层的塑料包装(食用油、食醋、酱油等的塑料桶)迁移与稳定研究有较好的应用。通过紫外检测后,用高效液相色谱测定液体食品中各个部位残留的化学物的量,进而构建出模型评估不同的温度、不同的存储条件下、不同的接触时间等包装用塑料材料对食品的污染情况。高效液相色谱-质谱联用,以液相色谱作为分裂系统质谱仪作为检测系统,在各方面的应用很广,能检测多种包装塑料中的有机添加剂。
(四)气相色谱联用法
气液相色谱是应用较早的测试方法,主要适合对各种挥发性物质(如:挥发性含硫化合物、邻苯二甲酸二甲酯、4-苯基环己烷、三溴苯酚、三氯苯酚等)。目前随着测试技术的进步,已经很少单独应用气象色谱进行测试,大多情况下是与质谱联用(GC-MS)。选取的塑料包装样品经过气相色谱分解后,直接用质谱仪进行测试,测试的结果经电脑处理后直接显示,能方便快捷的测试各种塑料包装中化学物残留。GC-MS是目前很多有机实验室都广泛应用的技术,能够定性定量的分析,是分析复杂的多种有机混合物的主要手段,能分析出壬基酚、辛基酚、苯乙酮、三甲基二苯甲烷等20多种有机物。
三、结语
食品安全是食品行业不可忽视的最重要问题,严格的安全法规与检测手段是食品安全最有利的保障。我国目前对食品塑料包装中化学物对食品污染迁移测试比欧美的国家略显落后,加强对各种食品包装材料中化学物迁移的认识,能使生产食品包装材料的企业严格控制有害添加物的量。通过对食品包装材料中化学物迁移量的检测,并探讨化学物的迁移规律,改善化学物的分析测试方法。成功建立简单有效的分析体系,能提高我国食品包装材料的安全性能,对人民的身体健康与经济发展都有巨大的现实意义。
化学物论文:浅议环境科学中化学物相分析的应用
【摘 要】本文探讨了化学物相分析在环境科学中的应用,主要介绍了化学物相分析在土壤、水体沉积物及工业废弃物三个方面的分析与评价应用,希望对相关行业有所借鉴。
【关键词】环境科学;化学物相分析;应用
在环境科学中,化学物相分析又叫做化学形态分析,指的是利用化学物相分析的相关原理,通过选择性溶剂选择合理科学的溶解方法,从而分离样品及测量样品中各相的含量。在化学物相分析刚出现的时候,其主要应用在地质、冶金及选矿等学科中,但如今已经广泛应用在了环境科学中,并且成为了环境监测部门最为重要的一种研究方式。目前,经过了大约70多年的发展,化学物相分析已经取得了非常可观的成效,并且与其他技术相互结合,使得分析与评价的效果更加与。
1.土壤的分析与评价
植物所需养分几乎全部来自于土壤,其在生长期间摄取不同的元素作为养分,而其中有一些毒性元素也会影响植物的生长。土壤中的元素形态不同,其生物效应与毒性也各不相同,比如Cu、Mn、Zn等,人们关心的是含量能否满足植物所需,而对Pb、Hg等毒性元素,则关心的是其影响植物的生长及其是否会进入食物链而影响人类健康。因此,利用化学物相分析土壤中的元素的存在状态及移动转化规律,能够为土壤的监测及相关污染治理提供必要的依据。
土壤中常见的金属元素的物理化学形态十分复杂,一般情况下可以分为以下七种状态:1)以离子交换态附着于颗粒物的表面;2)吸附在颗粒物的表面;3)同无定型态的铁锰氧化物共沉淀;4)以沉淀物存在;5)被包裹而存在;6)和有机物形成络合物;7)在土壤矿物晶格中存在。由于这些形态在溶剂中有着不同的溶解性,因此利用化学物相分析便能将它们分离出来,并能进行相关的测定。
采用化学物相分析进行分离,包括了两种具体方法:一步提取法与分级提取法。一步提取法,其作用机理在于元素通过不同形态存在土壤组分中,我们可以利用不同的存在形式与溶解能力,采用不同的溶剂提取出来。目前已经使用的提取剂大概分为四类:1)水。用于提取水溶态的元素。2)酸提取剂。比如HCL、H3PO4等,模拟植物根系微酸环境来提取元素。3)主要组分为无机盐的提取剂,比如CaCl2与NH4Ac等,提取的元素一般为可交换态的金属元素。4)有机络合物类提取剂,比如DTPA与EDTA等。分级提取法则指的是利用选择性的浸提剂,对那些和土壤中固相结合的元素进行逐级提取。总的来说,分级提取法中提取剂使用有一定的顺序,一般为从弱到强,比如先水后强酸。
这些年,我国在这方面的应用也比较普遍,比如有研究者将我国25种不同类型的自然土壤进行了相关化学物相分析,这不仅为我国相关研究提供了大量的数据,同时也为我国土壤改良做了很大的贡献。比如说吴昆明等人在研究中,利用化学物相分析提取土壤的腐殖酸(具体采用的是NaOH浸提腐殖酸),在取得了腐殖酸的同时,也能将与之结合在一起的金属元素提取出来。
2.水体沉积物的分析与评价
这些年,全球工厂与生活废水排量逐渐增加,大量重金属元素被带入了水体(这里主要指的是江河、海洋、运河、天然及人工湖泊等)中,这对于环境构成了严重的威胁。这些污染物往往会与底层及水生生物之间产生物理、化学反应等,一些会产生沉淀物质沉积在底层,从而长期污染水源;同时,一些沉积物在特定条件下会发生释放作用,尤其是重金属元素,释放之后将会加剧水体的污染。因此,为了评价水体中重金属及相关物质的污染程度,若只采用一般的分析方法分析重金属元素含量是无法达到目的的,还应对沉积物的形态及分布进行研究与分析,而这就需要化学物相分析的介入。
对于水体沉积物中重金属元素的形态分析,一般采用的是五步提取法或者三步提取法。我国从上个世纪开始,也加强了化学物相分析在水体沉积物分析中的应用。相关环保工作者与研究者在水体分析中进行了大量的工作,比如说对长江、太湖、西湖、湘江、黄河等主要水资源进行了考察与研究,其中杨宏伟等人就利用连续浸提技术对黄河中的污染元素进行了探析,分析了Cu、Fe、Mn等元素在不同沉积物中的分布及形态,并且比较了它们的聚集能力,从而给黄河治理带来了十分重要的数据。又比如,有人用污泥厌氧消化中硫酸盐对Ni、Cu等金属化学形态的变化所起的作用,得到了硫酸盐能促使污泥中的重金属转化为硫化态的结论,而硫化态比较稳定,对于污水厂处理污水有着十分重要的作用。此外,为了更加有效地进行环境质量评估,一般还将化学物相分析与生物暴露实验结合起来研究水体中的沉积物。
3.工业废弃物的分析与评价
现代工业化发展不断深入,工业所产生的固体废弃物也越来越多,比如说矿山在开采之后往往会留下尾矿,冶炼厂则会产生大量的烟尘与废渣等。这些工业产生的“废物”往往是重金属最主要的“源泉”,并且某些“废物”中重金属的含量极高,产生的危害不言而喻。我们知道,重金属拥有不可降解性,因此其将长期存在并一直危害环境及人类。为了有效规避这些物质,就需要将其进行分离,这就有必要采用化学物相分析,从而为工业废弃物的处理提供科学的依据。
在我国煤矿开采中,产生的主要固体废弃物为煤矸石,其在雨水或者地表水的溶解之下,其中一些有害元素就会进入水体与土壤中,从而污染水体与土壤,影响生态系统的平衡,危害着人类的健康。为了解决这种现状,冯军会等人采用化学物相分析法,并结合了NP、AP、TEM及X射线衍射等方法,对我国淮南某地煤矿产生的煤矸石进行了研究,分析了有害元素的赋存状态及含量,从而为该地复垦发展提供了方向与对策。
4.结语
化学物相分析在土壤、水体沉积物及工业废弃物中的分析与评价虽然取得了一定的成果,但是依然存在着一些问题,比如说化学物相分析采用的是理论化的方式,其溶解过程在某种程度上与自然界发生的方式并不相同,因此对于某些现象依然没有科学的解释;此外,就目前而言,化学物相分析在环境标准样品方面的研究依然比较滞后,在我国的投入几乎没有,因此还需加大这方面的研究。总之,工业化促进了人类的进步,但同时也带来了日趋恶化的环境问题,为了解决这个难题,全世界都应高度重视该问题,团结在一起,加大化学物相分析的研究与应用,从而为科学制定环境污染控制与治理策略提供科学的依据。
化学物论文:外源化学物致癌作用浅析
【摘要】 外源化学物进入体内后,通过一系列酶的作用,最终导致体内某些细胞的癌变,或者在外界某些因素的作用下,激活体内的原癌基因,最终导致癌变。致癌物各种各样,并有很多致癌机制。本文主要研究外源化学物的致癌机制。
【关键词】 外源化学物;致癌作用;基因;化学致癌物
外源化学物(xenobiotics)是在人类生活的外界环境中存在、可能与机体接触并进入机体,在体内呈现一定的生物学作用的一些化学物质,又称为“外源生物活性物质”。 它既包括在食品生产、加工中人类使用的物质,也包括食物本身生长中存在物质。致癌因素是指能使人群或实验动物群体中恶性肿瘤发病率显著增加的物质或因素。
1 化学致癌机制
化学致癌物是凡能引起动物和人类肿瘤、增加其发病率或死亡率的化合物。化学致癌作用是化学致癌物在体内引起肿瘤的过程。
60年代中期,世界卫生组织(WHO)提出了人类肿瘤与环境中化学致癌物有关。80年代初癌基因的发现,似乎问题解决在望,但不久即发现,决定肿瘤发生与发展不单取决于癌基因,肿瘤的形成与发展需要有原癌基因的激活与肿瘤抑制癌基因的灭活,二者同时存在。一些细胞生长因子、生长信号传递系统等一系列与重要生命功能有密切关系的基因出现突变,才使肿瘤细胞得以形成和发展。代谢激活是绝大多数化学致癌物致癌作用的重要一步。化学致癌物经代谢激活后,可形成亲电子终末致癌物(electrophilic ultimatecarcinogens),后者能不同程度地且无区分地与 DNA 的、RNA 的或蛋白质的一些亲核部位(nucleophilic sites)作用,并导致肿瘤发生。终未致癌物的强亲电子特性,是与致癌作用的遗传性机制和外遗传性机制相一致的。近年对于多基因、多因素参与人类致癌过程问题,大致有以下几个方面认识
1.1 致癌过程有多个与癌肿有关的基因参与。就目前所知有关的基因可分为四类:及时类是前癌基因,包括生长与增殖基因、各种转录因子或信号传递功能的基因;第二类是肿瘤抑制基因;第三类是程序性死亡有关的基因;第四类是新近发现的如肿瘤易感基因,见于乳腺癌患者家属。这几类基因是相互作用的。
1.2 不同器官来源、不同组织类型、临床阶段以至同一种肿瘤在不同地区所见的遗传变化是不同的。例如K—ras突变常见于胰腺癌、结肠癌,但是乳腺癌及肝癌则少见。K—ras癌基因(编码酪氨酸激酶受体)在硬化型胃腺癌、图章戒指型胃癌出现扩增,而在肠型腺癌则不见有。在50%食管癌与15%乳腺癌见HSlrl与INl2基因扩增。在胃癌从未见有。同属肝癌在AFB1高度污染区与低度污染区所见p53基因突变类型不一[2]。
1.3 多种环境致癌物、致癌因子或条件可协同作用。人类接触致癌物、致癌因子或条件都不可能是单一的。例如接受环境致癌物的同时会接受到内源性致癌因素的作用。又如体内氧化过程产生的各种活性氧可导致DNA损伤并引起突变。这些遗传改变亦可能参与致癌过程。感染亦在某些肿瘤发展中起着重要作用。以肝炎C型病毒(HCV)感染为例,它一方面使肝细胞死亡,继而使之出现代偿性再生。肝细胞通过多次细胞分裂,可使已有遗传改变逐渐积累扩大,同时形成局部老化。正常成人肝细胞很少分裂,可能最多是一年一次。若HCV感染后出现30次分裂,这就意味着比正常人老化速度快30倍[3]。
1.4 个体的不同遗传背景对肿瘤的发生发展有重要影响。高癌家族现象已为人所熟知。近年对于着色性干皮病(XP)、家族性多发性肠道息肉、Wilm瘤以及视网膜母细胞瘤的遗传学及有关基因已基本弄清楚。DNA正确修复能力与突变发生有直接关系,而DNA修复能力缺陷者往往对肿瘤有易感倾向。因此多种DNA修复缺陷与肿瘤敏感性关系已愈来愈受到重视。
2 化学致癌过程
目前较公认的学说是化学致癌作用至少包括3个阶段:引发阶段、促长阶段和进展阶。该学说已在动物实验模型中得到证实。
2.1 引发阶段:为化学致癌作用的及时步骤。它通常是一相对迅速的过程,化学致癌物对靶细胞DNA产生损伤作用,经细胞分裂增殖固定下来,造成单个或少量细胞发生长期性不可逆转的遗传性改变,成为启动细胞。这就是引发阶段。具有引发作用的化学物质,称为引发剂。
2.2 促长阶段:为化学致癌作用的第二阶段,该阶段有如下特点:1)引发物作用之后,促癌物的作用是长期、慢性,才能引起肿瘤。2)引发物单独作用一般不会引起肿瘤。3)只有促癌物的慢性作用而没有引发物的作用也不会引起肿瘤;4)引发物与促癌物的作用先后次序十分重要引发必须发生在促长之前;5)引发产生作用是不可逆改变,促长在早期阶段的改变是可逆的。具有促长作用的化学物质,称为促长剂。
2.3 进展阶段:为化学致癌作用的第三阶段,指在肿瘤形成过程中,在促进之中或之后,细胞表现出不可逆的遗传学改变,其标志为遗传不稳定性增加和恶化表现,在形态或功能代谢和行为方面逐渐表现出肿瘤的特征改变。
3 观察化学毒物致癌作用的基本方法
人类所接触到的化学物质数以十万计且类别繁多,其中哪些可能具有致癌作用,哪些可能是人类肿瘤的致病因子,需要有适当的判别系统加以判别。目前所使用的系统大致可分为三大类:短期试验、动物诱癌试验、人类流行病学现象。它们在判别化学物质致癌性方面各有其长短处,往往需要互为补充才能作出的结论。
作者简介:王欣,女,(1988-),学士,天津科技大学生物工程学院制药工程 生物制药专业,研究方向:生物制药
化学物论文:钼矿石的化学物相分析
摘 要:钼在地壳中的含量很低,但是钼作为一种稀有金属,在我们生活的各个方面都起着不可替代的作用。然而怎样才能更大限度的从钼矿石中分离出金属钼是当今研究的重要问题。本文主要讲述了笔者根据多年的工作经验,通过对河南钼矿和贵州钼矿物的组成所做的考察,运用不同的实验,把钼矿石中的各个成分的钼元素分离出来并测定其含量,建立了钼矿石中钼的物相分析方法,为以后钼元素的提取提供了方便可行的方法,更为选冶工艺条件提供指导作用。
关键词:钼矿石 辉钼矿 铁钼华 钼华 钼钨钙矿 钼酸铅矿 应用
钼在地壳中含量很低仅约为0.001%,自然界中也不是以天然元素状态单一出现。钼的主要矿物是辉钼矿(MoS2),其次是钼华矿(MoO3),此外还有钼酸铅矿(PbMoO4)、钼钨钙矿[Ca(Mo,W)O4]和铁钼华矿(Fe2O3·3MoO3·7H2O)等。在通常选冶过程中,钼矿石的物相分析只做氧化矿物和硫化矿物的测定。但是,对于复杂的钼矿石还需要将钼华或铁钼华、钨钼钙矿及辉钼矿进行分相测定。故在对钼矿物进行物相分析时,首先要了解钼矿石的大致组成,以便确定分析项目和选择分析流程。
1 金属钼的含量与测定
1.1 辉钼矿中钼的含量
称取钼矿石试样0.3g~0.6g,放入250mL的锥形瓶中,加入配置好的1∶3盐酸50mL,让试样全部浸在溶液中,轻轻摇动锥形瓶使试样分散,把该器皿放在沸水浴上加热1小时,并不断的用玻璃棒搅拌,加热至锥形瓶内蒸发冒烟至瓶口,取下,冷却至室温。把锥形瓶中的混合物用致密滤纸过滤,滤渣用盐酸微酸化的热水洗涤。滤液中加入1∶1硫酸5mL,蒸发至冒三氧化硫白烟,冷却。加50mL水,加热至盐类溶解。加15%氢氧化钾溶液,用石蕊试纸测试呈碱性反应后,加几滴过氧化氢,煮沸。冷却至室温,把锥形瓶中的物质移入100mL容量瓶中,用2%氢氧化钾溶液稀释至刻度,摇匀。取部分清液,用比色法测定钼,为氧化钼矿物中的含量。过滤出不溶残渣,把该残渣置于铁坩埚中加热灰化,用过氧化钠熔融,按一般方法测定辉钼矿中钼的含量。选用此方法的原因是:当用1:3的盐酸浸提试样时,钼华、钼钨钙矿及铁钼华等氧化矿转入溶液,而辉钼矿则不溶解。这样就把辉钼矿中钼的含量测定出来了。
1.2 铁钼华矿中钼的含量
称取钼矿石试样0.3g~0.6g,放入250mL的锥形瓶中,加入已配置的15%碳酸钠溶液100mL,让试样全部浸在溶液中,轻轻摇动锥形瓶使试样分散,把该器皿放在沸水浴上加热2小时,并不断的用玻璃棒搅拌,加热至锥形瓶内蒸发冒烟至瓶口,取下,冷却至室温。把瓶中混合物用致密滤纸过滤,用热水洗涤数次。最终的滤液用1∶1盐酸中和,滴入酚酞试剂,直至酚酞变色,滴入硫酸为止。用比色法测定氧化钼中钼的含量。过滤出不溶残渣的处理方法与盐酸法的处理方式一样,滤出的不溶残渣是铁钼华。选用此方法的原因是:15%碳酸钠溶液可以浸出氧化钼中的钼,但铁钼华不溶解。这样就把铁钼华矿中钼的含量测定出来了。
1.3 钼华中钼的含量
称取0.3g~0.6g试样,置于250mL锥形瓶中,加入氢氧化铵溶液50mL,并用带有约50cm长玻璃管的橡皮塞塞上,在沸水浴上浸取4h,并随时摇动。用致密定量滤纸过滤,以微氨性热水洗涤4~5次。滤液稀释至一定体积,取部分溶液测定钼,为钼华中钼的含量。
1.4 钼钨钙矿中钼的含量
浸取钼华后的残渣放入原锥形瓶中,加4%酒石酸溶液50mL,在50°~60°浸取1.5小时,并随时摇动。用致密定量滤纸过滤,用热水洗涤4~5次。滤液稀释至一定体积,取部分溶液测定钼,为钼钨钙矿中钼的含量。
1.5 钼酸铅矿钼的含量
浸取钼钨钙矿后的残渣,移入原锥形瓶中,加入15%碳酸钠溶液70mL,在沸水浴上浸取1小时,随时摇动。用致密定量滤纸过滤,用热水洗涤4~5次。滤液稀释至一定体积,取部分溶液测定钼,为钼酸铅矿钼的含量。
由3,4,5步操作可知,在测定钼华中钼的含量,钼钨钙矿中钼的含量,钼酸铅矿钼的含量的测定方法也都类似于辉钼矿中钼的含量的测定,把的残渣放在铁坩埚中加热,灰化,用过氧化钠熔融,逐个测定各种钼矿中钼的含量。
2 钼矿石的分相流程
3 钼矿研究的重要意义
金属钼有着有着熔点高,抗腐蚀性强,高强度等优点,在工业,冶炼方面有着广泛的应用。但在现阶段勘探过程中,钼的开发量远远低于生活中的需求,一方面是还有很多的资源没有开采出,另一方面也是最重要的是对钼矿石中的钼的提取率不高,导致可使用的钼的含量较少,所以我们在今后的工作中,要不断加强对钼矿石的物相分析,选择更好的方法,较大限度的把可用的金属钼提取出来,推进我国的工业及冶炼技术的发展。
化学物论文:植物化学物:食物中的抗癌功臣
研究发现,不健康的膳食或食物中的有害成分会促使癌症的发生。如薰肉中的苯并(a)芘、烤肉中杂环胺、霉变大米中的黄曲霉毒素等,以及高脂肪、低纤维等膳食模式均与癌症高发密切相关。但是,膳食中也含有大量的保护因素,尤其是水果、蔬菜、粗粮等植物性食物中数以万计的植物化学物,有的具有较好的防癌和抑癌作用。因此,若能在每日膳食中,适当摄入一些富含植物化学物的食物,建立食物抗癌屏障,加固抗癌防线,将对预防癌症能起到积极的作用。
1多酚黄酮类物质:常见的多酚黄酮类化合物有槲皮素、山萘酚、芹黄素、杨梅黄酮、木犀草素、白藜芦醇、原花青素、姜黄素、儿茶素、大豆异黄酮等。植物多酚可以保护基因免受致癌物或致癌因素的“毒害”,提高细胞免疫力,抑制肿瘤细胞生长。如姜黄素,有抗肿瘤、抗突变的功效。茶多酚(绿茶)和茶色素(红茶),对动物的皮肤、肺、口腔、食道、胃、小肠、结肠、胰腺、乳腺等多个部位的肿瘤均具有明显的抑制作用。葡萄及葡萄酒中的原花青素、白藜芦醇,可抑制乳腺癌、前列腺癌、结肠癌等肿瘤细胞的生长。大豆中的异黄酮,因其特有的类雌激素效应,对乳腺癌、卵巢癌、子宫内膜癌有良好的预防作用。
水果中,多酚黄酮类物质含量最为丰富的是石榴、山楂、红提,其次为草莓、巨峰葡萄、芒果、猕猴桃、龙眼。
蔬菜中,以百合科葱属蔬菜(如大葱、韭菜、蒜苗、大蒜、洋葱)、十字花科蔬菜(西兰花、花菜、羽衣甘蓝、萝卜缨)和绿叶菜类蔬菜含多酚黄酮类物质较为丰富。
多酚类物质并不稳定,容易因果蔬的碰伤、久贮或削皮后被氧化损失,也可能因长时间的高温烹调而被破坏。因此,要选择完整、新鲜的果蔬,生吃或作简单快速的烹调后立即食用,可更好地保障植物化学物的摄取。
每天饮茶3~6克,有较好的防癌保健功效。但不宜饮用过浓或隔夜茶,也不宜在餐后或酒后大量饮茶。
2有机硫化物:民间有“蒜不离口,百病不愁”、“萝卜进了城,药铺关了门”之说,这些食物的营养保健作用离不开其中的有机硫化物。研究发现,大蒜能明显降低胃癌、结肠癌的发病风险;十字花科蔬菜,能明显降低前列腺癌、膀胱癌的发病风险。此外,有机硫化物还可通过抗菌杀虫、调节免疫等功效,间接发挥抑癌效应。
食物中的有机硫化物主要来自西兰花、卷心菜、菜花、甘蓝、荠菜、萝卜等十字花科蔬菜中的异硫氰酸盐。简单快速的烹调有助于异硫氰酸盐的生成,而长时间的浸泡和高温烹调则会失活。
葱、蒜要在蒜酶的作用下分解为具有刺激性气味的大蒜素才具有真正的抗癌与保健功效。葱、蒜切碎后放上一刻钟后直接食用,或加入到即将起锅的菜肴中为佳。直接高温煎炸会使蒜酶失活和挥发,失去应有的保健功效。
3植物甾醇:这是一类广泛存在于各种植物油、坚果、植物种子及水果蔬菜中,结构与动物胆固醇类似,但功能不同的一类植物化学物。植物甾醇除显著降低胆固醇、预防心脑血管疾病外,还具有阻断致癌物诱发细胞癌变,降低乳腺癌、结肠癌、胃癌、肺癌、皮肤癌、宫颈癌的发病风险。
植物甾醇在植物油中含量较高,由高到低依次排列为玉米胚芽油、芝麻油和菜籽油、大豆油、花生油。
蔬菜中植物甾醇含量高的是菜花、西兰花、油麦菜等;水果中含量较高的是橙子、橘子、山楂等。
面粉中植物甾醇含量比大米高5倍,建议以大米为主食者,一日三餐中至少有一餐应改为面食类,并增加杂粮摄入。
食物在精加工(如植物油精炼,精米精面加工)过程中植物甾醇损失较多,直接食用坚果如花生、大豆及其制品、瓜子和杂粮、糙米或面,能更有效地保障植物甾醇的摄入。
4皂苷与萜类化合物:食物中最为常见的皂苷当属大豆皂苷,大豆皂苷对肝癌、结肠癌及急性粒细胞白血病细胞有明显的抑制作用。食物中萜类化合物,不仅具有抗肿瘤和维生素A活性,还是一种天然抗氧化剂,可降低食管癌、胃癌、结肠癌和直肠癌等消化道肿瘤的发病率。红色成熟水果中的番茄红素,有很强的抗氧化活性,能降低前列腺癌等发病率。
萜类化合物富含于深色(黄、橙、红、紫)蔬菜水果及藻类中(如胡萝卜、甘蓝、莴苣尤其是莴苣叶、苋菜、南瓜、红辣椒、芒果,以及螺旋藻等)。番茄红素富含于红色成熟水果(番石榴、西瓜、番茄尤其是番茄皮等)中。
皂苷与萜类化合物,对紫外线、氧、高温比较敏感,加工烹调时需要注意。皂苷具有一定的水溶性,长时间浸泡、水煮容易流失。萜类化合物如类胡萝卜素和番茄红素为脂溶性,需要加油烹调才有助于人体吸收,生吃吸收率明显降低。
特别提醒:
美国卫生总署国家癌症中心历时数年对40多种食品的防癌效应进行了初步排位,排在前五位的是大蒜、卷心菜、甘蓝、大豆、姜。当然,这些研究还有待更为严密的流行病学调查证实,但对于果蔬及豆类摄入量较低的人来说,及时补充无疑是具有积极意义的。中国营养学会建议,成年人每天摄入蔬菜300~500克,水果200~400克,好是不同种类的果蔬搭配起来,通过不同植物化学物间的协同作用,可望发挥更好的防癌抗癌功效。
化学物论文:10万种化学物包围你
每天一睁眼就被化学物包围
在《华盛顿邮报》的专栏作家兰德尔・菲茨杰拉德眼中,“我们每天都被看不见的化学物所包围,人的身体就像海绵一样吸收着它们。”你睡觉用的床垫,在出厂时就涂上了阻燃化学物,它会释放出微量的甲醛气体;你穿上刚刚干洗过的衣服,会让自己接触到三氯乙烯和正己烷的气体或残留物;你走进厨房,给自己倒一碗荞麦早餐,其中含有十几种合成化学食物添加剂,包括阿斯巴甜;汉堡中让你大快朵颐的牛肉,则来自巨型养牛场,成千上万的牛挤在一起,吃的是生长激素、开胃剂、抗生素和镇静剂……虽然,这些描述看上去有些夸张,但它真实地提醒着我们,要重新认识身边的衣食住行产品。
一生最易中毒的五个阶段
及时阶段:胎儿时期。大部分化学物质对胎儿的危害都是成人的3倍〜10倍。胎儿在妈妈腹中就要接受一系列的化学挑战。空气污染:多种多样的空气污染物,包括来自住宅的杀虫剂和汽车尾气等。家庭化学物:母亲如果在怀孕期间频繁使用以化学物质为基础的日用品,那么胎儿出生后患哮喘的概率更大。这些产品包括消毒剂、漂白剂、气雾剂、空气净化剂、窗户干洗液和杀虫剂等,其中主要的化学元凶是甲醛。
第二阶段:童年时期。一旦离开了子宫,你就面临化学威胁的包围。食品添加剂:它们以合成色素、调味剂和防腐剂的形式出现,存在于所有加工食品中。婴儿食品:婴儿的身体尚不足以吸收合成化学物,这是过敏症发生的首要原因。食品包装:防污剂被用于数百种产品表面,在食品包装中尤其普遍。
第三阶段:少年时期。这个时期容易出现如下问题。在外就餐:年轻人爱吃炸薯条和快餐,淀粉在油炸中会产生一种致癌物质。滥用抗生素:青少年过度使用抗生素,会削弱免疫系统机能。个人护理品:包括洗发香波、化妆品和抗菌香皂,从中你平均会接触200种新合成的化学物。有些成分被称为“内分泌扰乱素”,会影响激素水平,导致情绪变化或影响行为和大脑敏锐度。
第四阶段:成年时期。这时你体内的毒素又增加了些“新品种”。职业危险:农民接触杀虫剂,焊接工接触锰气体,他们患帕金森症的平均概率更高。车上的隐患:新车的内饰、塑料和车漆等产生的气体,可能会让你感觉到头晕、恶心或喉咙刺痛,这是因为有害物质被吸入。
第五阶段:老年时期。你体内化学物的总负荷会在老年时达到一个临界值。处方药:至少有55种常用的药品(比如抗生素和抗组胺剂)能造成方向感的丧失,削弱老年人的记忆力和认知力。自来水中的生物积累:饮用水中摄入并吸收的氟化物形成了生物积累,并使骨头更加脆弱。
(摘自《生命时报》)
化学物论文:植物化学物
目前已经证实人类需要的营养素有40多种,它们分布在各种食物中,包括蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质(包括常量元素和微量元素)、维生素(包括脂溶性和水溶性),以及其他膳食成分等。
近年来国内外营养学家经过多项研究和调查后得出结论:植物化学物也是人体必需的营养物。这些营养素是过去没有意识到或关注不够的,它们来源于植物,对人体健康极为重要,特别是有预防慢性病的作用,这些植物化学物包括萜类化合物、有机硫化舍物、类黄酮、植物多糖等。
萜类化合物:主要存在于柑橘类水果伞形和茄科蔬菜、中草药、果皮精油、香料、食品调料、橄榄油、米糠油和黄豆中。所含保健物质有:类黄酮、单萜、香豆素、类胡萝卜素、类丙醇、吖啶酮、甘油糖脂质等。萜类化合物的主要功能是镇静中枢神经,能减轻人们的应激效果,使人消除疲劳,同时对肿瘤有抑制作用。
有机硫化合物:主要存在于西兰花、甘蓝、菜花、卷心菜等十字花科蔬菜以及葱、蒜中,它们中所合的芳香性异硫氰酸酯等是以糖苷形式存在的主要抑癌成分。大量的流行病研究发现,常食用西兰花、甘蓝、菜花、卷心菜,胃癌、食管癌和肺癌的发病率较低。
类黄酮:主要存在于柑橘类、苹果、梨、红葡萄、樱桃、黑莓、桃、杏等水果和胡萝卜、芹菜、西红柿、菠幕、洋葱、西兰花、莴苣、黄瓜等蔬菜中,而谷物、豆类、红薯、茶叶、葡萄酒、咖啡豆和可可豆中也含量丰富。大量研究表明,类黄酮类化合物有抗氧化、抗过敏、消炎等作用,有利刊防治心血管疾病。
植物多糖:可分为香菇多糖、银耳多糖、甘薯多糖、枸杞多糖等,菌、藻类也含有较多植物多糖。许多植物多糖具有生物活性,具有包括免疫调节、抗肿瘤、降血糖、降血脂、抗辐射、抗菌抗病毒、保护肝脏等保健作用。例如,植物多糖的调节作用主要是通过激活巨噬细胞、T细胞和B淋巴细胞、网状内皮系统、补体和促进干扰素、白细胞介素生成来完成的 植物多糖的抗癌作用主要是通过增强机体的免疫功能来杀伤肿瘤细胞的。
植物化学物具有抗氧化作用、调节人体免疫力、抑制肿瘤、抗感染、降低胆固醇、延缓衰老等。它们的总体功能是维护人体健康,预防多种慢性病,如心脑血管病和种种癌症等。
化学物论文:环境化学物的生殖毒性研究进展
提要: 迄今为止,已有大约5万―6万种化合物进入我们的日常生活,其中许多种化学物的职业性或环境性接触会影响人类的生殖功能,使人类的生育能力特别是精子的质量和数量发生显著改变。本文通过对邻苯二甲酸酯类和双酚A等内分泌干扰物、有机磷和有机氯农药、常用有机溶剂以及常见金属(如铅、镉、汞、锰)的生殖毒性研究的综述,发现它们均在不同程度上造成对实验动物的生殖毒性、妊娠毒性以及对子代的毒性影响,其中部分在人群流行病学研究上得到证实。但是由于人群流行病学研究资料相对较少,且在许多方面尚无肯定的结论,目前环境化学物对人类生殖系统的毒性评价研究仍存在不少亟待解决的问题。建议:①加强现场流行病学调查力度,积累主要环境化学物的生殖毒性的人群资料;②关注环境化学物对非职业接触人群生殖健康状况的影响;③进一步研究、探讨并建立环境化学物生殖毒性评价的模型。
关键词: 环境化学物;生殖毒性;人群流行病学
化学物论文:烹饪时别烧毁了食物中的植物化学物
人体每天从混合膳食中摄入约1.5克植物化学物
植物化学物是植物进化过程中保护自身和提高环境适应能力的一大类微量的生物活性成分,是植物特有的次生代谢产物。近来人们惊奇地发现,植物化学物虽然不是人体必需的营养素,但对于维系人类的健康同样功不可没。人体每天从混合膳食中摄入约1.5克植物化学物,素食者更高。这些植物化学物在人体内发挥着抗菌驱虫、养容驻颜、降脂抗癌、保肝护肾、降糖降压、增强免疫等非常广泛作用。正因为如此,植物化学物被认为是人类新的健康宝库和植物给予人类的特殊礼物。
植物化学物有哪些
植物化学物或是植物天然的抗菌剂、杀虫剂、抗氧化剂、生长调节剂,或赋予了植物缤纷色彩和特有芬芳(诱引昆虫授粉),或具有苦涩味道、难闻气味(阻止动物采食)。植物化学物究竟有多少种,至今尚无定论,推测有6万~10万种之多。常见的有多酚黄酮类(如银杏黄酮、茶多酚)、皂甙类(如人参皂甙)、有机硫化物(如大蒜素)、活性低聚糖与多糖(如灵芝多糖)、植物雌激素(如大豆异黄酮)等。
植物化学物的不稳定性赋予人类良好的预防保健作用
尽管植物化学物具有重要的生物活性,但大多数理化性质不稳定。例如,具有良好抗氧化活性的植物多酚、番茄红素等,能与人体自由基的快速反应而生成较为稳定的复合物,以阻止有害代谢产物对机体的损害。与此同时,植物化学物自身也迅速被氧化而逐步丧失抗氧化功能。事实上,正是植物化学活跃的抗氧化、抗炎等特性,才赋予其对糖尿病、心脑血管疾病、高血压等慢性病的良好预防保健作用。
烹饪对植物化学物具有双重影响
烹饪导致了植物结构的解体,促进了其中的营养成分和植物化学物的释放,从而有利于消化吸收和生物功效的发挥。例如,大蒜切碎后,释放的蒜氨酸酶催化蒜氨酸转化为具有真正生物活性的大蒜素。也就是说,生大蒜宜拍碎室温放置10分钟后食用,而不宜直接煮熟后食用。又如,烹饪灭活了新鲜水果蔬菜中的多酚氧化酶,从而防止多酚氧化降解。我们经常看到苹果、莲藕、香蕉等削皮或拨开后颜色迅速变深,就是因为此时组织结构的破坏导致多酚和多酚氧化酶的直接接触而发生的生化反应,这也是蔬菜水果不新鲜时营养价值明显下降的一个重要原因。如果此时迅速将切开的莲藕用开水烫几秒种,就可以有效地防止莲藕多酚的褐变降解。
然而,不当的烹调也容易导致植物化学物的大量破坏或流失。比如,开水烫漂可以灭活多酚氧化酶而减轻多酚的褐变降解,但是,烫漂时间过长,植物化学物可能会大量溶出流失。溶出的植物化学物和维生素等失去了原有组织结构的保护,更加容易受到破坏。所以说,新鲜蔬菜不宜久泡和反复漂洗(尤其是切后再洗)、不宜在火锅中久煮。有经验表明,植物化学物在烹调中的损失与其颜色的褪变有着明显的对应关系。
烹调温度和时间是影响植物化学物稳定性的重要因素
在高温条件下,植物化学物极易发生降解、变性、聚合或与其他食物成分发生作用而被破坏。烹调温度越高,尤其是高温烹调时间越长,植物化学物的破坏就越严重。因为此时接触空气(氧)、阳光(紫外线)、金属离子(铜、铁),会进一步加剧其破坏程度。比如,即使是热稳定性较好的类胡萝卜素,在常规蒸煮时保留率为达90%;长时间炖煮时保留率仍有80%~90%;油炸时保留率仅70%,而当油温超过250℃时,保留率不足30%。苹果多酚、花青素等水溶性抗氧化植物化学物更是如此,高温油炸后可能损失殆尽。此外,像大蒜素、柑橘油中的柠檬烯、香菜中的香芹酮等,还可因为高温烹调而导致直接挥发损失。
学会正确烹饪
为了较好地保留食物中的植物化学物,专家建议,食物选购时要求时令新鲜。能够生吃的水果蔬菜不宜烹调。烹调时先洗后切、随切随炒、炒后即食。烹调炒、烩、熘等相对温和、快速的方式,其次是蒸、煮,少用熏、烤、煎、炸等方式。炒时旺火热油快炒,尽量缩短高温烹调时间。炖煮时间适当缩短,如油炸时挂糊勾芡,适当降低油温,这些都有利于植物化学物的保留。