教學(xué)分析

本課題是在學(xué)習(xí)原子結(jié)構(gòu)和元素概念的基礎(chǔ)上,繼續(xù)學(xué)習(xí)原子核外電子排布、原子得失電子形成離子的過程。本課題難點比較集中,有微觀表征:電子的分層排布、離子的形成;有化學(xué)用語:原子結(jié)構(gòu)示意圖、離子符號;也有把宏觀與微觀架起橋梁的知識:元素最外層電子數(shù)與元素化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系。這些內(nèi)容是引領(lǐng)學(xué)生把學(xué)習(xí)注意力由宏觀世界轉(zhuǎn)到微觀研究的重要過渡,為學(xué)生探求宏觀物質(zhì)變化的奧秘打開了一個微觀領(lǐng)域的窗口,是引發(fā)學(xué)生對科學(xué)的好奇和向往,是培養(yǎng)學(xué)生對微觀世界學(xué)習(xí)興趣的一個很好的素材。

教學(xué)目標(biāo)

知識與能力目標(biāo):

1.知道原子核外電子是分層排布的。(難點)

2.了解離子的形成,初步認(rèn)識離子是構(gòu)成物質(zhì)的一種粒子。(重點)

摘要:離子色譜法是目前我國水質(zhì)、大氣、土壤等生態(tài)方面環(huán)境監(jiān)測中對離子和離子型化合物的主要分析方式。目前采用離子色譜法分析的主要是大氣和水質(zhì)，已經(jīng)成為環(huán)境監(jiān)測的重要手段。作為環(huán)境監(jiān)測中的重要檢測儀器，離子色譜儀的使用與保養(yǎng)以及其檢測物質(zhì)的處理等都對檢測結(jié)構(gòu)有一定的影響。為了更好的對我國環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，確保我國環(huán)保事業(yè)的有效進(jìn)行，文中就離子色譜在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用、儀器的使用與保養(yǎng)等進(jìn)行了簡要的論述。

關(guān)鍵詞:離子色譜;環(huán)境監(jiān)測;使用;保養(yǎng);處理

作為我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的重要組成部分，其監(jiān)控效果對于我國環(huán)境有著重要影響。污水處理作為我國工業(yè)企業(yè)環(huán)境監(jiān)測的重點，其監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實有效對于企業(yè)有著重要意義。一方面關(guān)系到企業(yè)污水處理等工程的運行與保養(yǎng)的指導(dǎo)，另一方面也關(guān)系到企業(yè)污水處理等工程是否達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。離子色譜法是水質(zhì)、大氣、土壤監(jiān)測的最佳檢驗方法，尤其在工業(yè)廢水監(jiān)測等方面，具有穩(wěn)定性好、重現(xiàn)性好、精密度好，其在水質(zhì)監(jiān)測有著廣泛的應(yīng)用。

一、離子色譜法概述

離子色譜是高效液相色譜的一種，故又稱高效離子色譜（HPIC）或現(xiàn)代離子色譜，其有別于傳統(tǒng)離子交換色譜柱色譜的主要是樹脂具有很高的交聯(lián)度和較低的交換容量，進(jìn)樣體積很小，用柱塞泵輸送淋洗液通常對淋出液進(jìn)行在線自動連續(xù)電導(dǎo)檢測。離子色譜法是高效液相色譜法中分離分析溶液中離子組分的方法。離子色譜中使用的固定相是離子交換樹脂。離子交換樹脂上分布有固定的帶電荷的基團(tuán)和能游動的配位離子。當(dāng)樣品加入離子交換色譜往后，如果用適當(dāng)?shù)娜芤合疵摚瑯悠冯x子即與樹脂上能游動的離子進(jìn)行交換，并且連續(xù)進(jìn)行可逆交換吸附和解吸，最后達(dá)到吸附平衡。食品制造行業(yè)、制藥業(yè)、紡織業(yè)等行業(yè)都有著離子色譜的應(yīng)用?，F(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展更為離子色譜的應(yīng)用提供了良好的發(fā)展空間，越來越簡便的操作、更加精準(zhǔn)的監(jiān)測結(jié)果都為離子色譜的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

二、離子色譜在環(huán)境監(jiān)測的應(yīng)用分析

摘要：鉀離子通道是植物鉀離子吸收的重要途徑之一。近年來，已從多種植物或同種植物的不同組織器官中分離到多種鉀離子通道基因，包括內(nèi)向整流型鉀離子通道基因(如OsAKT1，DKT1，Ktrrl，KIll，KZM1，ZMK2等)和外向整流型鉀離子通道基因(如CORK，PTORK，STORK等)。文章分別從結(jié)構(gòu)、功能以及相關(guān)基因等三方面綜述了關(guān)于植物鉀離子通道的分子生物學(xué)研究進(jìn)展，并對應(yīng)用生物工程技術(shù)改良植物的鉀營養(yǎng)性狀進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：鉀離子通道；結(jié)構(gòu)；基因

離子通道(ionchanne1)是跨膜蛋白，每個蛋白分子能以高達(dá)l08個／秒的速度進(jìn)行離子的被動跨膜運輸，離子在跨膜電化學(xué)勢梯度的作用下進(jìn)行的運輸，不需要加入任何的自由能。一般來講，離子通道具有兩個顯著特征：

一是離子通道是門控的，即離子通道的活性由通道開或關(guān)兩種構(gòu)象所調(diào)節(jié)，并通過開關(guān)應(yīng)答相應(yīng)的信號。根據(jù)門控機(jī)制，離子通道可分為電壓門控、配體門控、壓力激活離子通道。

二是通道對離子的選擇性，離子通道對被轉(zhuǎn)運離子的大小與電荷都有高度的選擇性。根據(jù)通道可通過的不同離子，可將離子通道分為鉀離子(potassiumion，K)通道、鈉離子(natriumion，Na)通道、鈣離子(calciumion，Ca2)通道等。其中，K通道是種類最多、家族最為多樣化的離子通道，根據(jù)其對電勢依賴性及離子流方向的不同，可把K通道分為兩類：①內(nèi)向整流型K通道(inwardrectifierKchannel；Kin)，②外向整流型K通道(outwardrectifierKhannel；Kout)。K是植物細(xì)胞中含量最為豐富的陽離子，也是植物生長發(fā)育所必需的唯一的一價陽離子，它在植物生長發(fā)育過程中起著重要的作用，具有重要的生理功能。植物中可能存在K通道，這一點早在20世紀(jì)6o年代植物營養(yǎng)學(xué)界就有人提出，而一直到80年代才被Schroeder等人[23證實，他們利用膜片鉗(patchchmp)技術(shù)，首先在蠶豆(V／c／afaba)的保衛(wèi)細(xì)胞中檢測出了K通道鉀離子通道的結(jié)構(gòu)單個鉀離子通道是同源四聚體，4個亞基(subunit)對稱的圍成一個傳導(dǎo)離子的中央孔道(pore)，恰好讓單個K通過。對于不同的家族，4"亞基有不同數(shù)目的跨膜鏈(membrane。span。ningelement)組成。兩個跨膜鏈與它們之間的P回環(huán)(porehelixloop)是K通道結(jié)構(gòu)的標(biāo)志2TM／P)，不同家族的K通道都有這樣一個結(jié)目前從植物體中發(fā)現(xiàn)的K通道幾乎全是電壓門控型的，如保衛(wèi)細(xì)胞中的K外向整流通道等，其結(jié)構(gòu)模型如圖2一a所示。離子通透過程中離子的選擇性主要發(fā)生在狹窄的選擇性過濾器(selectivityfilter)中(圖2一b)，X射線晶體學(xué)顯示選擇性過濾器長1．2nIll，孔徑約nIll，K鉀離子通道的作用.有關(guān)K通道在植物體內(nèi)的作用研究并不多。

從目前的結(jié)果來看，認(rèn)為主要是與K吸收和細(xì)胞中的信號傳遞(尤其是保衛(wèi)細(xì)胞)有關(guān)。小麥根細(xì)胞中過極化激活的選擇性內(nèi)流K通道的表觀平衡常數(shù)Km值為8．8mmol／L，與通常的低親和吸收系統(tǒng)Km值相似[。近年來，大量K通道基因的研究表明，K通道是植物吸收轉(zhuǎn)運鉀離子的重要途徑之一。保衛(wèi)細(xì)胞中氣孔的開閉與其液泡中的K濃度有密切關(guān)系。質(zhì)膜去極化激活的K外向整流通道引起K外流，胞質(zhì)膨壓降低，導(dǎo)致氣孔的關(guān)閉。相反，質(zhì)膜上H．ATPase激活的超極化(hyperpolarization)促使內(nèi)向整流鉀離子通道(Kin)的打開，引起K的內(nèi)流，最終導(dǎo)致氣孔的張開鉀離子通道相關(guān)基因及其功能特征迄今，已從多種植物或同種植物的不同組織器官中分離得到多種K通道基因(圖3)，根據(jù)對其結(jié)構(gòu)功能和DNA序列的分析，可以把它們分為5個大組：工，Ⅱ，Ⅳ組基因?qū)儆趦?nèi)向整流型通道；m組屬于弱內(nèi)向整流型通道(weaklyinwardAKT1ArabidopsisKTransporter1)是第一個克隆到的植物K通道基因，采用酵母雙突變體互補法從擬南芥cDNA文庫中篩選出來cDNA序列分析表明，AKT1長2649bp，其中的閱讀框為2517bp，編碼838個氨基酸殘基組成的多肽，相對分子質(zhì)量約為95400Da。AKT1編碼的K通道，對K有極高的選擇性，其選擇性依次是K>Rb>>Na>Li。

一、離子篩分材料的發(fā)展過程

1850年，Thompon等，最早系統(tǒng)地研究了土壤中Ca2+、Na2+與水中NH+、K+的離子交換現(xiàn)象。其中具有交換性能的物質(zhì)后來被鑒定為粘土、海綠石沸石分子篩和腐植酸。一般認(rèn)為，這是離子篩分材料的最初發(fā)現(xiàn)。20世紀(jì)初，Harms等合成了硅酸鋁凝膠作為離子交換材料應(yīng)用于水的軟化。但其選擇性篩分性能較差，耐酸性也不好，性能易變。上世紀(jì)60年代，ClearfieldA等，發(fā)現(xiàn)磷酸鋯可以結(jié)晶，這為離子篩分材料的發(fā)展指明了一個全新的方向。結(jié)晶使得這些磷酸鋯的多晶結(jié)構(gòu)得以測定，宏觀的離子篩分和交換行為能夠從微觀結(jié)構(gòu)的角度加以解釋。到80年代以后，Kenta，QiFeng等合成出了結(jié)晶石結(jié)構(gòu)的鋰錳氧化物L(fēng)iMn2O4，該物質(zhì)對鋰離子具有特殊的選擇吸附性能。

二、我國鹽湖鹵水的提鋰前景

我國鹽湖資源相當(dāng)豐富，集中分布于青海、西藏、新疆和內(nèi)蒙古四個省區(qū)。鋰資源儲量大，含量高的鹽湖鹵水多集中在青海省的柴達(dá)木盆地，如：臺吉乃爾鹽湖、一里坪鹽湖、察爾汗鹽湖和大柴旦鹽湖等，都具有極高的開采價值。西藏的扎布耶湖是世界上鋰含量超過百萬噸級的三大鹽湖之一。因此，建立和發(fā)展我國的鹽湖鋰工業(yè)不僅可以將資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，而且可以促進(jìn)和發(fā)展我國西部的經(jīng)濟(jì)，并為二十一世紀(jì)高科技的發(fā)展提供理想的材料。

三、從鹽湖鹵水提取鋰的方法

目前，鋰資源的開發(fā)及利用主要集中在鹽湖鹵水提鋰的方法上。鹽湖鹵水提鋰的方法有蒸發(fā)結(jié)晶分離法，沉淀法、浮選法、溶劑萃取法和離子交換法等。蒸發(fā)結(jié)晶分離法大量使用燒堿和純堿，致使鋰鹽產(chǎn)品成本較高；沉淀法和溶劑萃取法費時費力；浮選法工藝流程復(fù)雜；而離子交換法成本低，工藝簡單，應(yīng)用廣泛。因此，研究開發(fā)高效、高選擇性的新型無機(jī)離子吸附劑成為當(dāng)今分離技術(shù)的發(fā)展方向。尖晶石結(jié)構(gòu)的錳氧化物，不僅對Li+具有很高的選擇性和較大的交換吸附容量，且具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的特點，從而成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點。

摘要：某醫(yī)院利用質(zhì)子和重離子技術(shù)專業(yè)治療腫瘤，是具有世界領(lǐng)先技術(shù)的?？菩葬t(yī)院。醫(yī)院的質(zhì)子重離子區(qū)域?qū)鋮s水溫度、壓力的控制精度有極高的要求，它是直接影響到質(zhì)子重離子區(qū)域醫(yī)療設(shè)備能否正常運行的關(guān)鍵條件。通過對某醫(yī)院冷卻水系統(tǒng)溫度及壓力控制的充分研究及詳細(xì)設(shè)計，整套系統(tǒng)安全穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，全面保障質(zhì)子重離子區(qū)域的直線加速器等醫(yī)療設(shè)備的正常運行。

關(guān)鍵詞：PT（質(zhì)子重離子醫(yī)療）；冷卻水；溫度；壓力

上海某醫(yī)院主要利用高能射線治療腫瘤，在日常的醫(yī)療活動中，需要防護(hù)輻射，減少輻射帶來的危害。如何利用智能化技術(shù)手段實時監(jiān)視、自動控制、統(tǒng)一管理PT（質(zhì)子重離子醫(yī)療）區(qū)內(nèi)的各種機(jī)電設(shè)備，從而保證各種設(shè)備的正常運行，是智能化系統(tǒng)建設(shè)的重要任務(wù)。PT區(qū)域是全院的核心所在，PT區(qū)域配套保障系統(tǒng)及醫(yī)院常規(guī)智能化系統(tǒng)分別是醫(yī)院正常運營的核心部分和基礎(chǔ)部分。醫(yī)院常規(guī)智能化系統(tǒng)的建設(shè)和實施的目的是為醫(yī)院正常開展工作提供基礎(chǔ)保障平臺。PT區(qū)域的冷卻水溫度壓力控制系統(tǒng)為醫(yī)院直線加速器等專業(yè)醫(yī)療設(shè)備的正常運行提供支撐和保障。如何利用智能化技術(shù)對PT區(qū)域的冷卻水溫度和壓力做出精準(zhǔn)控制則是本項目的技術(shù)重點和技術(shù)難點。PT區(qū)域的冷卻水溫度的控制要求在±0.5℃和±1℃之間，各水管接口的溫度壓力均有要求達(dá)到的測量值。在這個溫度壓力允許范圍內(nèi)，通過調(diào)節(jié)冷卻水的閥門、泵和電熱器的制熱比例等各種控制手段，最終達(dá)到接口溫度和水流壓力的恒定。

1工藝?yán)鋮s水的系統(tǒng)劃分及技術(shù)要求

1.1一次冷卻水系統(tǒng)

一次冷卻水系統(tǒng)分為直線加速器系統(tǒng)、直線及離子源房系統(tǒng)、同步輻射冷卻水系統(tǒng)三部分，其技術(shù)參數(shù)和要求見表1。需要注意的是，每個Header（冷卻水前端裝置）的水冷負(fù)荷已包括安全余量，實際運行時整個工藝?yán)鋮s水系統(tǒng)的總冷負(fù)荷不大于3500kW。

(一)知識目標(biāo)

1、掌握離子反應(yīng)的發(fā)生條件。

2、能熟練書寫離子反應(yīng)方程式。

3、會由離子反應(yīng)方程式改寫成化學(xué)方程式。

4、會判斷溶液中離子能否大量共存。

(二)能力目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)

知識目標(biāo)

使學(xué)生了解強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的含義；

使學(xué)生了解離子反應(yīng)和離子反應(yīng)方程式的含義；

使學(xué)生了解離子反應(yīng)發(fā)生的條件和離子反應(yīng)方程式的書寫方法。

能力目標(biāo)

摘要：低溫等離子體-催化協(xié)同凈化技術(shù)是一項全新的處理技術(shù)，具有能耗低，處理效率高等優(yōu)點，在處理VOCs、氮氧化物、機(jī)動車尾氣方面都有著廣闊的發(fā)展前景，但實際應(yīng)用還很不成熟，需要加大力量進(jìn)行更加深入的理論和實踐研究，低溫等離子體協(xié)同催化凈化技術(shù)將在廢氣治理領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。

關(guān)鍵詞：低溫等離子體；協(xié)同作用；大氣污染控制

Abstract：Asanewprocesstechnology,Catalysis-assistednon-thermalplasmatechniquehasitsadvantages,suchaslessenergyconsumption,higherremovalefficiency,etc.ThetechniqueintreatingVOCs，NOxandengineoff-gaseshavelargedevelopmentprospects.Becauseoftheimmaturepracticalapplication,itneedtoincreaseeffortstoconductmorein-depththeoreticalandpracticalresearch.Catalysis-assistednon-thermalplasmatechniquewillbeabletoplaytheimportantroleinthetreatmentofwastegases.

Keywords：non-thermalplasma；synergisticeffect；airpollutioncontrol

目前，各種有毒有害氣體的排放已造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。低濃度有害氣態(tài)污染物（如SO2、NOx、VOCs、H2S等）廣泛地產(chǎn)生于能源轉(zhuǎn)化、交通運輸、工業(yè)生產(chǎn)等過程中。國際條例加強(qiáng)了對這些有害廢氣的限制。傳統(tǒng)的治理方法如液體吸收法、活性炭吸附法、焚燒和催化氧化等已很難達(dá)到國際排放標(biāo)準(zhǔn)[1]。

近年來興起的低溫等離子體催化（non-thermalplasmacatalysis）技術(shù)解決了傳統(tǒng)的凈化方法所不能解決的問題。用該項技術(shù)處理有機(jī)廢氣具有以下優(yōu)點：①能耗低，可在室溫下與催化劑反應(yīng)，無需加熱，極大地節(jié)約了能源；②使用便利，設(shè)計時可以根據(jù)風(fēng)量變化以及現(xiàn)場條件進(jìn)行調(diào)節(jié)；③不產(chǎn)生副產(chǎn)物，催化劑可選擇性地降解等離子體反應(yīng)中所產(chǎn)生的副產(chǎn)物；④不產(chǎn)生放射物；⑤尤其適于處理有氣味及低濃度大風(fēng)量的氣體。但以下兩方面還有待改進(jìn)：①對水蒸氣比較敏感，當(dāng)水蒸氣含量高于5%時，處理效率及效果將受到影響；②初始設(shè)備投資較高。該項技術(shù)在環(huán)境污染物處理方面引起了人們的極大關(guān)注，被認(rèn)為是環(huán)境污染物處理領(lǐng)域中很有發(fā)展前途的高新技術(shù)之一。本文將探討其與污染氣體的作用過程及兩者協(xié)同作用機(jī)理，并概述這一技術(shù)在廢氣治理方面的進(jìn)展。

玻璃離子水門?。℅lassIonomerCement簡稱GIC）于1972年Willson發(fā)明以來，由于該材料對牙齒有較好的化學(xué)粘結(jié)作用，且對牙髓刺激性小等諸多優(yōu)點，已被口腔科臨床廣泛用于充填、粘結(jié)、洞基襯，牙本質(zhì)過敏的治療及窩溝封閉等。其最主要的特點是生產(chǎn)過程中作為基質(zhì)添加著大量的氟化物，氟化物能夠長期釋放氟離子，提高牙齒的抗酸性，改變充填體周圍牙菌斑的性狀，抑制齲病的發(fā)生，發(fā)展，以防治齲病方面有極其重要的作用，本文就近十年來含氟GIC的研究進(jìn)展予以綜述。

一、GIC粉末氟水平

GIC粉末是由主要成分SiO2、Al2O3與CaF2、Na3AlF3、NaF、ALPO4等混合加熱至1000-1500攝氏度融化，急劇冷卻并研磨成細(xì)粉而制成的[1]。其中氟化物在生產(chǎn)工藝過程中起熔融作用。GIC粉末中含有氟是其固化體釋放氟的基礎(chǔ)，研究GIC粉末中氟水平對于闡明GIC釋放氟機(jī)理有極其重要的意義，由于GIC粉末中除氟化物外，還含有大量的鈣、鋁等金屬離子，這些離子對氟離子選擇電極有極強(qiáng)的干涉的作用。不能簡單地應(yīng)用氟電極直接測定，理論上應(yīng)和微量擴(kuò)散方法使GIC中氟與其分離后才能夠使用氟離子電極直接測定。佐久間惠子等應(yīng)用微量擴(kuò)散方法對牙科水門汀氟水平進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)GIC粉末中含氟量在6.1-12.5%[2]。但是GIC粉末中氟與鈣、鋁結(jié)合形成較為復(fù)雜和緊密，影響微量擴(kuò)散方法氟釋放液HCLO4以氟釋放，其次GIC粉末中含氟量較高，對于為測定食品中微量氟而開發(fā)的微量擴(kuò)散方法，有影響微量擴(kuò)散方法對氟回收率的可能性，所以不得不減少測定粉末量到1mg，秤取粉末量過少，也影響秤取的精度。因此準(zhǔn)確定量GIC粉末中氟的分析尚需進(jìn)一步研究。

二、氟化物在GIC固化反應(yīng)中的作用

生產(chǎn)過程中加入氟化物能夠改善GIC臨床操作性能，其加入氟化物量會對臨床操作性能帶來很大的影響。氟化物的存在、特別是F離子與被溶出的金屬離子形成化合物，如CaF+、ALF+2、ALF++，阻礙了金屬離子與聚丙烯酸的絡(luò)合，延遲反應(yīng)過程。因此氟化物能夠延遲膠化過程，延長固化時間，形成的絡(luò)合物有促進(jìn)離子的釋放作用，使GIC調(diào)和物PH降低，也能夠延遲PH依賴的膠化反應(yīng)，另外氟化物在GIC粉末中含量與其固化體透明性相關(guān)聯(lián)，降低氟化物含量使固化時間縮短，但能提高GIC固化體的透明體[1]。

三、GIC釋放氟機(jī)理