蝈蝈虫
鹦鹉奇缘《踏青》：闲阶桃花次第开，昨日踏青小约未应乖。付嘱东邻女伴少待莫相催，着得凤头鞋子即当来。 
摘 要：人类的生活离不开衣、食、住、行，衣、食、住、行离不开物质，任何物质与化学都有着千丝万缕的联系，因此化学与人类生活的关系十分密切，化学在人类的生活中发挥着不可估量的作用。认识和探究化学与人类生活的关系，明确人类对化学在农业、食品、能源、材料和医药等方面的有效利用，是更好地驾驭生活，提高生活质量，实现人类社会可持续发展的重要科学文化基础。关键词：化学与人类生活、密切关系、认识和探究中国科学院院长、著名化学家白春礼院士指出：“化学是研究物质的结构、性能和转化过程的科学，是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一。对人类物质生活质量的不断改善发挥了不可替代的作用。”作为一门历史悠久而又富有活力的学科，化学与人类的生活有着直接而密切的关系，影响到我们生活的方方面面。充分认识这些关系，对于人类利用化学改造客观世界，创造美好生活，促进社会物质文化生活的可持续发展意义非凡。本文仅从一下几个方面认识和探究化学与人类生活的密切关系。 一、化学与农业的关系 人类对化学的认识和利用始于农业。两千多年前，人类就能够通过腐殖或燃烧植物获得肥料，通过用石灰对酸性土壤的改良，争取粮食的丰产丰收。20世纪初，人类发明了合成肥料，而后又创造了各种农药、高效饲料、肥料添加剂。特别是20世纪中叶，以土壤为基础，以植物营养为中心，以肥料为手段综合研究三者之间关系的农业化学的出现，将盆栽试验、田间试验、农业化学分析、作物营养诊断、同位素技术、仪器分析技术等化学技术应用于农业，开辟了农业生产的新天地。无论在任何时候，农业都离不开化学的支持。比如：要使农作物优质高产，就必须防治病虫害，防治病虫害在目前的条件下首选就是使用农药，而研制高效低残毒的农药必须应用化学知识。为了使农作物的果实色泽、大小、品质、风味及抗逆能力符合人们的要求，就必须对作物的生长发育过程实施人工调控，而植物生长调控剂的研究也需要化学。随着人们对生活品质的要求越来越高，对农产品的深加工，提高其附加值，便于人们对其营养成分的吸收，更是化学的功劳。 二、化学与食品的关系 食品中的三大主要营养素是糖、脂肪和蛋白质。在人体内，糖被氧气氧化后，产生足够的热量，供人们进行各种活动的需要；脂肪供给人体热量以维持体温；蛋白质是人类细胞原生质的组成部分，能够促进人体组织的生长和修补。除此之外，食品还含有多种维生素、纤维素、矿物质和微量元素，使人体得到均衡发展，增强抵抗力，抵御各种传染病。为了增强食品的营养成分，改善食品的品质，延长食品的保存期，人们往往要通过化学的手段，达到既定的目的。比如：生柿子含有鞣质，不仅涩口，还对胃肠有刺激。我们就可以把生柿子密闭在一个室内，增加室内二氧化碳的浓度，降低氧气的浓度。使生柿子在缺氧呼吸的条件下，内部产生乙醛、丙酮等有机物。而这些有机物能将溶解于水的鞣质变成难以溶解于水的物质，于是柿子吃起来没有涩味，又香又甜。在我们的生活中，制作糕点、馒头等的面团一般都要添加酵母或发醇粉进行发酵，使制成的糕点、面包疏松可口。这实质是在食品制做中应用了化学反应。酵母中的酶促进面粉中原含有的微量蔗糖以及新产生的麦芽糖发生水解；发酵粉受热时就产生出二氧化碳气体，使面制品成为疏松、多孔的海绵状。可以说没有化学就没有现代食品的色香味俱全。 三、化学与能源的关系 能源问题关系到一个国家、一个民族的长远发展。随着社会经济规模的不断扩大，以煤、石油、天然气为主的化石能源需求持续增加，给人类带来了巨大的能源压力，化学则提供了一些解决能源问题的途径。一是通过化学手段提高能源的利用率。包括：①提高石油的利用率。西德汉堡大学卡密斯库教授发现的一种新型石油化工催化剂——由钴化物和铝氧烷络合而成的固相钴催化剂，具有活性高、能迅速形成大聚合物链、可将丙烯或高级α—烯烃生成高分子量的无规聚合物、与淀粉或纤维素以及其他填料生成均匀聚烯烃复合材料、寿命长、易长期保存等优点，提高了石油化工装置的经济效益。②带动了新型煤化工。煤的直接液化是煤化工领域的高新技术。该技术是将煤在450 ℃高温和10～30MPa高压下催化加氢，获得液化油，并进一步加工成汽油、柴油及其它化工产品。也可以对煤间接液化。将煤气化并制得合成气(CO、H2) ，然后通过F - T 合成，得到发动机燃料油和其它化工产品。二是通过化学手段发掘新能源。包括：①燃料电池。将储存于燃料(H2、甲醇等) 中的化学能转化为电能。②开发金属氢化物中以原子形式存储的氢。③研制单晶硅、多晶硅和非晶硅系列太阳能电池。 四、化学与材料的关系 材料与粮食一样，是人类赖以生存和发展的物质基础。化学是新材料的“源泉”，每一种新材料的出现，都是人类文明的一件大事，也是化学学科的一件大事。早在2500年前，文明的祖先就开始了金属合金的研究，1965年在湖北望山一号楚墓出土的越王勾践的宝剑和青铜编钟，表明当时的铜合金技术已经达到非常成熟的境界。盛行于唐宋时期的唐三彩体现了化学工艺在陶瓷烧结中的高超造诣。现代工业中的钢铁冶炼技术，应用了化学中的氧化还原反应原理；金属防腐技术，运用了化学中的置换反应原理。20世纪中期科学家在电子信息材料的基础上实现了电子元件的大型集成化，为电子产品的微型化、智能化、低耗能、高品质创造了条件。21世纪，人类进入了纳米材料时代，比如由6%的光肽纤维、2%的竹纤维、37%的纳米硒纤维、2%的纯棉纤维科学配置成的纳米服饰就是化学在服装领域应用的新成果。这种纳米服饰抗菌、阻挡紫外线，还含有人体必需的、体内不能生成的以纳米硒为主体的多种微量元素，具有保肝护肝、预防多种疾病的功能。化学还广泛应用于现代建筑材料的研究，08年北京奥运会的“水立方”外层覆盖的蓝膜就是材质为“ETFE”（即“乙烯-四氟乙烯共聚物”）的环保节能透明膜。这种材料耐腐蚀性、保温性俱佳，自清洁能力强，抗压能力强，且能起到遮光、降温的作用。 五、化学与医药的关系 化学是医药健康的基础。在中国，2000多年前人们就知道了在发生汞、铂、铬等重金属中毒时，利用牛奶、生鸡蛋白、豆浆等食物中丰富的蛋白质与重金属离子作用，减轻人体器官和血液的蛋白质发生沉淀，缓解中毒的毒性（《神农本草》）。现代医药（无论是中药还是西药）的研究几乎都离不开化学，化学遍及与医药相关的所有领域。许多医疗器材的工作原理与化学密切相关，供氧器就是利用过氧化钠与二氧化碳反应来制氧；大多数医疗习惯与化学有关，最常见的就是用酒精杀毒、灭菌。化学在医药领域最具影响力的莫过于青霉素的发明。当常规消炎药物对葡萄球菌感染束手无策时，英国细菌学家弗莱明培养这种霉菌进行了多次试验，发明了葡萄球菌的克星—青霉素。生物化学家钱恩、弗罗里、瓦尔特深化了青霉菌的培养和青霉素的分离、提纯和强化，使其抗菌力提高了几千倍同，并大规模生产出实用的青霉素。青霉素的开发成功，挽救了数以亿计人的生命。因此，弗莱明、钱恩、弗罗里、瓦尔特四人一起获得1945年的诺贝尔医学奖。目前，无数的化学家正在为人类和动物的健康从事药物化学研究，以化学为武器向癌症、艾滋病等不治之症发起冲锋。 当然，我们必须认识到，与如何事物一样，化学在人类生活中也表现出其双刃剑的属性。化学发展带来的最突出问题是对环境的污染和破坏，主要包括大气污染、水污染、土壤污染、食品污染等。这些污染造成的恶果，关系到人类的延续和发展。我们应当认真研究化学这门科学，以环境保护和对人体安全无害为标准，选用无公害原料，采用无污染工艺，使化学更好地为我们的生产和生活服务。 参考文献： [1]王承静 把化学和生活联系在一起《中国教育发展研究杂志》2009年 第12期 [2]汪家全 浅谈化学知识与生活《成才之路·教育教学版》2011年第03期 [3]白春礼 化学创造美好生活——写在化学年百年纪念《知识就是力量》2011年
化学研究性学习课题申报单 班级： 研究小组负责人姓名： 研究小组成员名单： 申报课题代号： 申报课题名称：生活中的氧化还原反应 一、氧化还原反应的含义 氧化还原反应是在反应前后元素的化合价具有相应的升降变化的化学反应。在反应过程中有元素化合价变化的化学反应叫做氧化还原反应。这种反应可以理解成由两个半反应构成，即氧化反应和还原反应。此类反应都遵守电荷守恒。在氧化还原反应里，氧化与还原必然以等量同时进行。两者可以比喻为阴阳之间相互依靠、转化、消长且互相对立的关系。有机化学中也存在氧化还原反应。因为氧化还原反应中会发生电子转移，也就是元素的化合价会发生变化，可以得知： 大多数复分解反应都不是氧化还原反应，特例有离子型氢化物与水、酸的反应（如NaH+H2O==NaOH+H2）。 置换反应一定是氧化还原反应 化合和分解反应不一定是氧化还原反应 有单质参加的化合反应大部分是氧化还原反应（有例外，例如石墨在一定条件下变成金刚石，还包括其他同素异形体之间的转换。） 有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应。 对于不属于上述四种基本反应类型的化学反应，有属于氧化还原反应的（例如碳还原氧化铜），也有不属于氧化还原反应的（例如氧气在一定条件下反应变成臭氧） 归中反应，歧化反应可以看作是特殊的氧化还原反应。 反应的本质是电子有转移(或电子偏移)，其特征为化合价的升降。化合价升高，即失电子的半反应是氧化反应；化合价降低，得电子的反应是还原反应。 二、生活环境随处可见生命维续少不了它 氧化还原反应是最重要的化学反应。在任何这一类化学反应中，有某一物质被还原，即有另一物质被氧化。环顾我们所生存的环境，大至整个地球中生命现象的维续，小至日常生活中的枝枝节节，都可以看到这个最基本的化学反应的痕迹。 任何一种化学反应的过程中，新生成物必随反应物的逐渐消耗而产生。在此一转变的过程里，反应物分子内部的化学键必然要经过一番重新组合，才能产生适当的生成物分子，这就要涉及分子内部电子分布情形的改变。氧化还原反应是化学反应中最重要的一类，其反应过程中，分子或原子（离子）间电子的转移更显而易见。某一原子（或离子）氧化状态的改变，必有另一原子（或离子）氧化状态相对应的改变；换句话说，某一物质被氧化，就必然有另一物质被还原，这两者之间是相辅相成的。若纯从能量的观点来看，在任何自发的氧化还原反应中，阳电性元素趋向失去电子（氧化），也就是氧化数趋向正值，而阴电性元素则趋向获得电子（还原），氧化数趋向负值。 在我们周围的环境里，氧化还原反应确实占了极大的分量，可以说是推动整个生物圈的原动力，任何生命的持续过程都少不了它。所谓的生物圈是指地球上所有生命的部分，其中包含着各种不同的化合物，主要是由碳、氧、氮、氢四种元素所组成。这些化合物在自然界中不断的生成、消耗及互相转变，永远保持着一种连绵不绝的循环状态，使得生物圈本身就像是一个巨大的循环系统，由能量的同化与异化作用，和涉及上述四种元素的种种氧化还原反应，构成了整个的生命现象。此外，在我们日常生活的许多小事里，也都可以看到这类最基本的化学反应。 在碳的循环过程里，大气中或溶解在水里的二氧化碳，经由光合作用转变为植物或浮游生物体内的还原态含碳化合物，并释放出氧气。光合作用与呼吸作用是两类最重要的氧化还原反应，正好说明了氧化还原的过程和我们的生存有多么密切的关系。在光合作用中，陆地或海洋的植物吸收了日光能，将二氧化碳与水转化为细胞生活所需的碳水化合物和氧——呼吸作用所需氧气的主要来源。光合作用可以下列通式表示： 光＋6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2 所谓的呼吸作用，就是在动植物体内消耗氧及碳水化合物以产生能量及二氧化碳和水的反应，以式表示为 C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O＋能量 在人体中的呼吸作用还包括肺叶中氧与二氧化碳的交换。而细胞中食物养分（葡萄糖）氧化所产生的能量，即用来推动身体的各项机能。 由此可见，光合作用与呼吸作用恰是相反的两项反应：阳光的能量可经由光合作用储存在葡萄糖中；必要时葡萄糖经由呼吸作用而氧化，又释出能量供生物运用。由于CO2中的碳为正4价，而葡萄糖中的碳为零价，可见具有正氧化态的元素，常可利用其零价的状态储存能量，当其再氧化成原来的正氧化态时，即可将能量释出。换句话说，还原态的物质多是富含能量的。 三、生活中的氧化还原反应 皮肤的黑白与皮肤中黑色素的多少有关，饮食的调整能减少黑色素的合成，有助于皮肤变白。 （1）多摄入富含维生素C的食物。化学实验证明：黑色素形成的一系列反应多为氧化反应，但当加入维生素C（具有还原性）时，则可阻断黑色素的形成。因此，应多吃富含维生素C的食物。如：酸枣、番茄、猕猴桃、柑橘、新鲜绿叶蔬菜等。 （2）多摄入富含维生素E的食物。现代科学研究证明：维生素E在人体内是一种抗氧化剂，特别是脂肪的抗氧化剂，能抑制不饱和脂肪酸及其他一些不稳定化合物的过氧化。而人体内的脂褐素是不饱和脂肪酸的过氧化物，维生素E则具有抑制它们的过氧化作用，从而有效地抑制了脂褐素在皮肤上的沉积，使皮肤保持白皙，富含维生素E的食物：卷心菜、菜花、芝麻、葵花籽、菜子油等。 染发与氧化反应，头发中的黑色素可被某些氧化剂氧化而破坏，生成一种无色的新物质。依靠这个反应，可将头发染白或染色。漂白头发常用的氧化剂是过氧化氢，为迅速而有效地漂白头发，可在过氧化氢中加入一些氨水作催化剂，同时使用热风或热蒸汽可加速黑色素的氧化过程。使用过氧化氢作为氧化剂的最大好处就是反应产物是水，因而不会造成任何伤害。常用的长久性染发剂是化学成分是苯二胺类化合物。染发时用过氧化氢作氧化剂，氨基被氧化成硝基，呈现出所需要的颜色，硝基化合物渗入头发内部，可以让头发保持较长时间不退色。 通过这次研究性学习，我们收获了很多，感受到了与人合作的快乐，锻炼了自己的合作能力。但是，我们毕竟还是懂的太少，但我们的脚步并不会停止。我们相信，在不久的将来，当我们有足够的知识时，我们仍会有这份热情重回该课题的土地，去耕耘一片美丽的田野。 以上是我们几人的研究性学习，不足之处请老师指正。
《不同方法脱除茶叶中咖啡碱的效用比较研究》国内外茶叶脱咖啡碱方法主要有热水浸提法、有机溶剂萃取法、膜分离法、沉淀法、柱层析法等方法。普遍使用氯仿或者二氯甲烷萃取。但是二者皆有很大的毒性，操作不当可能会有危险。如果不能用有机溶剂的话，最理想的溶剂就是水了，茶叶中的咖啡碱在热水中的溶解度比其他物质要大，但是需要准确测定提取出了多少咖啡碱。升华法：咖啡因在120℃以上开始升华，到180℃大量升华，冷却后成针状结晶．利用该性质进行提取．目前国内高校多采用升华法进行教学，控温182～185℃，升华15 min，冷却后得到5～6 mm 长结晶，结晶呈白色针状，即纯咖啡因．另外比较简单的还有热水浸提法，根据咖啡碱易溶于80℃以上热水的性质， 国内外一些研究人员从茶叶初制工艺入手， 探讨在茶叶初制过程中采用水浸提法去除咖啡碱的可行性 津志田腾二郎等研究发现， 无论是茶鲜叶、蒸青叶还是萎凋叶直接浸入85℃的热水中， 大约1min 后， 咖啡碱迅速被溶出， 溶出率达71% ， 浸泡3min 后， 咖啡碱的溶出率达83% 而当热水温度为60℃时， 从茶鲜叶及蒸青叶中溶出的咖啡碱则很少， 说明咖啡碱的溶出受热水温度的制约。吴小崇研究表明， 浸提温度从80℃上升到90℃， 咖啡碱的浸出率可从51% 提高到26% ， 但5min 以后咖啡碱浸出率的差异不明显溶剂提取法：是用极性溶剂从茶叶中浸取，然后把浸取液进行液-液萃取分离，最后浓缩并得到产品。目前工业化生产主要采用此法。产品收率为5% ～10%，产品的纯度约为80％～98%，所用有机溶剂如：丙酮、乙醚、甲醇、己烷以及三氯甲烷等。该方法使用多种有机溶剂，生产成本高，有些有毒物质的有机浴剂使产品和操作不尽安全，且易造成环境污染。离子沉淀法：离子沉淀法是利用金属能够沉淀而使其与咖啡碱分离，如铜盐、铅盐或三氯化铝。该方法使用了对人体有毒的重金属作沉淀剂，影响制品安全。柱分离制备法：柱分离制备法有凝胶柱，吸附柱和离子交换柱。近年来注重提高纯度的研究，为此以层析柱分离的研究较多，此项技术的关键是柱填充料和淋洗研究表明，采用柱分离制备法纯度可达1％，如用凝胶柱分离可高度脱咖啡碱，其残留量仅为1%。但柱填充料如吸附型树脂，亲脂凝胶等非常昂贵，且淋洗时要用多种，大量有机溶剂，显然对工业化生产是不合宜的。膜法提取技术：茶汁中加入01%左右果胶酶，在50℃下保温4小时，以分解果胶酶，从而可提高超滤时的透过速度。再用截留相对分子质量40000~50000的超滤膜进行分离，约12%茶多酚被截留，而咖啡碱不为膜所截留。透过液再用反渗透进行浓缩。比用蒸馏法的得率高18%以上。浓缩液再进行干燥后可得产品。综上几种方法，前两种设备需求小，无毒害作用，但产量低，适合教学或实验之用；后三种使用的化学剂对人体有明显的毒害作用，适合工业用生产；膜法提取技术应是未来发展的方向，但还需进一步降低超滤膜的生产成本。
