本書從科普的角度,選擇自然、社會、科技發(fā)展成就中與化學(xué)有關(guān)的熱點問題,分18個專題,分別詳細(xì)介紹了元素起源理論模型,元素發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用,物質(zhì)分子的熱運動,有機物分子組成、結(jié)構(gòu)波譜分析方法,元素化合物與人類關(guān)系的研究新發(fā)現(xiàn)和新進展,光合作用,植物世界化學(xué)信息的傳輸和利用,營養(yǎng)物質(zhì)的攝取和利用,酒的飲用和工業(yè)酒精的生產(chǎn)利用,食品添加劑濫用、亂用問題,增塑劑與塑料制品的安全使用,白色污染、溫室效應(yīng)及其治理等內(nèi)容。
社會的進步、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,使人們的生活和科學(xué)技術(shù)的聯(lián)系日益緊密。作為21世紀(jì)的中心科學(xué)的化學(xué)科學(xué),已經(jīng)滲透到日常生產(chǎn)和生活的方方面面,人們的衣食住行不涉及種種化學(xué)問題。幫助讀者運用化學(xué)基礎(chǔ)知識、基本觀念、基本方法正確認(rèn)識自然、生產(chǎn)、生活中的化學(xué)問題,是普及化學(xué)科學(xué)知識的重要任務(wù)。
生活在當(dāng)代社會,人們在實際生產(chǎn)、生活中要接觸、使用多種多樣的自然界原已存在的物質(zhì)和人工制造的化學(xué)品;要面對紛繁復(fù)雜的化學(xué)現(xiàn)象;也會聽到、讀到各種各樣甚至是互相矛盾的有關(guān)化學(xué)現(xiàn)象的信息;瘜W(xué)科學(xué)的普及(包括中學(xué)的化學(xué)教育)應(yīng)該幫助現(xiàn)代公民學(xué)會運用化學(xué)基本觀念、基本方法,聯(lián)系相關(guān)學(xué)科的知識來分析、思考、看待和處理與化學(xué)有關(guān)的生產(chǎn)、生活問題,辨別真?zhèn)巍⑹欠,提高科學(xué)素養(yǎng)。
基于這一點,在多年的中學(xué)化學(xué)教學(xué)和教學(xué)研究工作中,在與同行的業(yè)務(wù)研修活動中,筆者陸陸續(xù)續(xù)搜集了自然界、社會生產(chǎn)、生活和科技發(fā)展中的一些現(xiàn)實化學(xué)問題,嘗試運用最基礎(chǔ)的化學(xué)知識、技能和方法,聯(lián)系相關(guān)的生物、物理等學(xué)科知識,從化學(xué)視角做分析、思考。囿于筆者本身的專業(yè)水平,思考、分析十分粗淺,甚至可能有錯誤,但是在學(xué)習(xí)和思考過程中得到了許多教益,獲得了不少啟迪和感悟,和青少年學(xué)生、教師同行一起體會到了化學(xué)世界的奧妙,領(lǐng)略了化學(xué)世界的魅力,由衷地贊賞化學(xué)科學(xué)的價值。同時,也更深刻地理解了化學(xué)科學(xué)的觀念、思想、方法,認(rèn)識到化學(xué)科學(xué)是在探索、認(rèn)識物質(zhì)世界的過程中發(fā)展,在探索合理利用物質(zhì)資源、保護生態(tài)環(huán)境的過程中獲得限的生命力和創(chuàng)造力。
在化學(xué)工業(yè)出版社的支持和指導(dǎo)下,筆者有了把累積的部分學(xué)習(xí)筆記和資料整理、結(jié)集出版的機會。書稿的整理、編寫從科學(xué)普及、提高公民科學(xué)素養(yǎng)的目標(biāo)出發(fā),力圖能突破化學(xué)科普書籍偏重于對化學(xué)應(yīng)用做常識性介紹的模式,注意吸取優(yōu)秀科普作家和中學(xué)化學(xué)教師結(jié)合化學(xué)課程對未來公民進行化學(xué)教育的寶貴經(jīng)驗,注重引領(lǐng)讀者在鮮活的生活和社會熱點問題情景中,運用化學(xué)基本觀點和方法,從化學(xué)科學(xué)的視角認(rèn)識自然和社會中的化學(xué)現(xiàn)象,從而了解化學(xué)科學(xué)的研究內(nèi)容和方向,增進對化學(xué)科學(xué)的理解和興趣,認(rèn)識化學(xué)科學(xué)的本質(zhì)和價值。
筆者在資料的收集、整理過程中,閱讀、學(xué)習(xí)和引用了許多國內(nèi)外專家學(xué)者的研究成果和文獻資料,在書稿編寫過程中,出版社編輯給予了熱情支持和悉心指導(dǎo)。在此,向有關(guān)的專家、學(xué)者和編輯表示深深的敬意和由衷的感謝!
由于筆者專業(yè)水平和學(xué)識有限,書中一定存在某些問題和不當(dāng)之處。希望讀者、專家不吝指教,給予批評、指正。謝謝!
王云生
2017年2月
王云生,,福建師大基礎(chǔ)課程中心研究員,福建師大化學(xué)學(xué)院兼職教授,福建省中學(xué)特級教師,福建教育學(xué)院化學(xué)學(xué)科顧問。擔(dān)任福建師大教育碩士研究生教學(xué)和指導(dǎo)工作。任福建省名師培養(yǎng)工作委員會委員。曾任福建省化學(xué)教育研究會理事長,教育部“國培計劃”專家?guī)焓着诉x名單。在2011年、2015-2016年先后參加初搞中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂工作。2011、2013年任福建高考化學(xué)命題組、審題組組長。
長期從事中學(xué)化學(xué)教學(xué)和教科究工作。應(yīng)聘擔(dān)任教育部基礎(chǔ)教育課程改革初高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)研制組核心成員。參加九年義務(wù)教育、普通高中《化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》研制編寫、《初(高)中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)解讀》、初中化學(xué)新課程實驗教科書(上海教育出版社出版)編寫,任新課程高中化學(xué)實驗教科書(江蘇教育出版社出版)副主編。應(yīng)聘擔(dān)任教育部組織的《全國zhu名特級教師教學(xué)思想錄(化學(xué))》撰稿人。
在教學(xué)工作之余在《中國教育報》《基礎(chǔ)教育課程》《化學(xué)教育》、《化學(xué)教學(xué)》、《福建基礎(chǔ)教育》等報刊發(fā)表教育、教學(xué)研究文章和經(jīng)驗總結(jié)數(shù)十篇。主編或參加編寫出版了多種中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考書、化學(xué)新課程教師讀物、化學(xué)科普讀物。如《高考力測試標(biāo)準(zhǔn)(化學(xué))》《實驗與思考》《化學(xué)新課程教與學(xué)》(初中、高中版)《王云生的化學(xué)教學(xué)主張》等著作。
1化學(xué)元素的誕生/1
1.1地球上的物質(zhì)都是由化學(xué)元素組成的/1
1.2上帝不是造物主,元素才是萬物之源/2
1.3宇宙起源于宇宙大爆炸/3
1.4元素產(chǎn)生于宇宙大爆炸和恒星演化過程/4
2元素是構(gòu)成人體的基石/9
2.1構(gòu)成人體的化學(xué)元素/9
2.2人體中的重要化學(xué)物質(zhì)/15
3氟元素和碳元素的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用/25
3.1單質(zhì)氟的制備研究/25
3.2碳元素的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用/29
4從皇家走進平民生活的鋁/37
4.1鋁遲遲才進入社會生活的原因/38
4.2為什么鋁元素具有廣泛的用途/40
4.3警惕鋁對人體健康的潛在危害/44
4.4古羅馬鉛廣泛應(yīng)用的教訓(xùn)/45
5氫、氧元素二三事(上)/47
5.1氫、氧元素的存在和發(fā)現(xiàn)/47
5.2氫氣應(yīng)用的開發(fā)和擴展/49
5.3氫氣是未來最理想的能源/51
5.4新興的氫氣生物醫(yī)學(xué)研究/61
6氫、氧元素二三事(下)/63
6.1人體血液中溶解的氧氣能滿足人體的需要嗎/63
6.2高壓氧有醫(yī)療作用嗎/65
6.3臭氧是魔鬼還是保護神/66
7奇異的水/73
7.1水的分子結(jié)構(gòu)決定了它的特性/73
7.2為什么說沒有水就沒有生命/75
7.3液態(tài)水和固態(tài)水的結(jié)構(gòu)之謎/76
7.4“小分子團水”的結(jié)構(gòu)之謎/77
7.5溫度較高的水凍結(jié)的速度為什么要快于溫度較低的水/79
7.6科學(xué)家對《水知道答案》的批駁/81
8你了解分子的熱運動嗎/83
8.1不可小覷的分子熱運動/83
8.2分子運動的形式/86
8.3分子熱運動現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)/87
8.4擴散現(xiàn)象探析/89
8.5溫室氣體如何引發(fā)溫室效應(yīng)/90
8.6從分子熱運動獲取分子結(jié)構(gòu)信息/92
9核磁共振與分子的組成結(jié)構(gòu)/95
9.1電磁波和電磁輻射/96
9.2電磁輻射對物質(zhì)微粒的作用/97
9.3核磁共振氫譜(1HNMR)如何分析分子結(jié)構(gòu)/98
10認(rèn)識自然界中最神奇的化學(xué)反應(yīng)/103
10.1為什么說光合作用是重要而神奇的化學(xué)反應(yīng)/103
10.2人類探索光合作用的歷程/105
10.3光合作用發(fā)生的場所/107
10.4光合作用的機理/110
10.5研究光合作用的意義/113
11植物世界里的化學(xué)/115
11.1綠色植物是太陽能轉(zhuǎn)化和貯存的高手/115
11.2植物是化學(xué)信息利用的高手/117
11.3植物為人類提供寶貴的藥物/118
11.4植物是消除大氣和土壤污染的能手/121
11.5植物為人類提供豐富的環(huán)境信息/122
11.6植物是人類科技發(fā)明的啟迪者/123
12化學(xué)反應(yīng)與營養(yǎng)物質(zhì)的攝取/125
12.1糖類的攝取和利用/126
12.2脂類的攝取和營養(yǎng)作用/127
12.3蛋白質(zhì)在體內(nèi)的轉(zhuǎn)化/131
12.4三類營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收和利用/133
13飲用酒與工業(yè)酒精/135
13.1正確認(rèn)識和使用飲用酒/136
13.2飲用酒的制造/138
13.3快速測試乙醇在血液中濃度(BAC)的方法/141
13.4工業(yè)酒精的生產(chǎn)和利用/143
14人體體質(zhì)和食物有酸堿性嗎/147
14.1酸性和堿性/148
14.2人體血液的pH/148
14.3食物的酸堿性/149
15食品添加劑問題的癥結(jié)所在/151
15.1食品添加劑怎么會成為問題/151
15.2正確認(rèn)識食品添加劑對人類健康的影響/153
15.3食品添加劑的安全使用/156
16增塑劑與塑料制品的使用/159
16.1增塑劑引發(fā)的兩起食品安全事件/159
16.2增塑劑的成分與作用/160
16.3聚碳酸酯(PC)塑料與雙酚A/162
16.4塑料容器和保鮮膜的選擇使用/164
17關(guān)于白色污染及其治理的討論/169
17.1深刻認(rèn)識白色污染的危害/170
17.2廢棄塑料制品回收再利用的研究/172
17.3研究和生產(chǎn)環(huán)保塑料袋和可降解塑料/175
18化學(xué)科學(xué)與溫室效應(yīng)的扼制/179
18.1全球氣候變暖的趨勢與危害/179
18.2二氧化碳濃度持續(xù)增長對氣候和生態(tài)的影響/180
18.3實施低碳排放的措施/186
18.4遏制大氣層中二氧化碳濃度升高的研究成果/187
參考文獻/192