化学实验不再就是服务于炼丹术等封建迷信与宗教神学的婢女,不再就是从属于观察的附带的东西,而就是一种独立的化学科学实践、重要的化学科学认识方法。
2.建立与发展了化学实验方法论
波义耳与拉瓦锡有关化学实验的思想与主张,对化学实验方法论的建立起到了重要的奠基作用。此后,许多化学家又创立了一系列化学实验方法,丰富与发展了化学实验方法论。正就是这些先进的方法论思想,提供了近代化学科学发展的思想条件。 3.发明与研制了较先进的实验仪器与装置
如精密天平、伏打电堆、光谱分析仪、“弹式”量热计、磨口滴定管等等。这些先进的实验仪器与装置把化学科学研究带入了一个又一个崭新的领域,为近代化学科学的发展奠定了先决的物质基础。
现代化学实验 19世纪末20世纪初,以震惊整个自然科学的电子、X射线与放射性等三大发现为标志,化学实验进入了现代发展阶段。同近代化学实验相比,现代化学实验具有如下特点。
一 实验内容以结构测定与化学合成实验为主 1.结构测定实验
结构测定实验源于人们对阴极放电现象微观本质的探讨。
电子、放射性与元素蜕变理论奠定了化学结构测定实验的理论基础。 2.化学合成实验
化学合成实验就是现代化学实验的一个非常活跃的领域。随着现代化学实验仪器、设备与方法的飞速发展,人们创造了很多过去根本无法创设的实验条件,合成了大量结构复杂的化学物质。
1965年,我国科学家第一次实现了具有生物活性的结晶牛胰岛素蛋白质的人工合成,这对揭示生命奥秘具有重要意义。1981年我国科学家又实现了具有生物活性的酵母丙氨酸tRNA的首次全合成,取得了又一突破。
现代化学实验除上述两方面以外,还在溶液理论的发展与化学反应动力学的建立等方面发挥了重要作用。
二 化学实验手段的现代化
化学实验手段就是制约化学科学研究的非常重要的方面。虽然在19世纪化学实验手段已经有了相当的水平,形成了一套相对比较完整的化学常规仪器(包括各种玻璃仪器在内)与设备,但这些仪器与设备的质量还不高,种类还不够齐全,精度也不够灵敏与
准确。为克服这些不足,人们在对原有的化学实验手段加以改进的同时,积极吸收现代各种科学技术的新成果,创造与发明了一大批现代化的实验仪器与设备。
在18—19世纪,天平曾就是使化学实验定量化的重要实验手段,借助于天平,人们取得了一系列重要实验成果。但当时的天平还比较粗糙,灵敏度一般只能达到0、1克—0、01克左右。为了满足现代化学科学研究的需要,人们对天平进行了改进与完善,制造了一些灵敏度更高、操作更方便的天平。如现代的分析天平,从称量范围来瞧,有常量分析天平(范围:0、1毫克—100克)、微量分析天平(范围:0、001毫克—20克)与介于二者之间的半微量分析天平;从种类来瞧,有等臂式天平与悬臂式超微量天平(灵敏度可达0、01微克,最大载重为1毫克)。这些天平具有灵敏、准确与操作方便(如应用光学、电学原理制造的电光天平)等特点。
现代化学的许多重大突破都与化学实验手段的改进、发明与创造紧密相关。1919年J、J、汤姆生的助手阿斯顿(F、W、Aston,1877—1945)改进了磁分离器,制成了第一台质谱仪,从而把人类研究微观粒子的手段向前大大推进了一步。阿斯顿利用质谱仪发现了氖、氩、氪、氙、氯等元素都有同位素存在;在71种元素中,她发现了天然存在的287种核素中的212种。为表彰阿斯顿在研制质谱仪与发现众多核素方面的卓越贡献,她于1922年获得了诺贝尔化学奖。
现代化学实验使用了很多灵敏、精确与快速的实验手段,表现出仪器化的特点,红外光谱、核磁共振、顺磁共振与质谱等实验手段已被广泛使用。在微量分析与痕量杂质分析方面,出现了原子吸收光谱、库仑分析以及萃取、离子交换分离、色谱、电泳层析等新的分析、分离技术与手段;在化学元素或组分的分析测定、微观分子结构、晶体结构、表面化学结构等的分析测定方面,出现了X射线、荧光光谱、光电子能谱、扫描电镜、电子探针、拉曼激光光谱、分子束、四圆衍射仪、低能电子衍射、中子衍射、皮秒激光光谱等现代化的实验技术与手段。运用这些实验手段,能够更精确地进行化学定量检测,达到微(10-6)米、纳(10-9)米、甚至皮(10-12)米数量级,从而大大促进了化学实验手段的精密化。
随着现代化学科学研究领域的不断扩展与深入,以及现代科学技术与现代工业的迅速发展,化学实验方法日趋现代化。
自制碳酸饮料 趣味化学实验一
背景资料: 碳酸饮料就是在液体饮料中充入二氧化碳做成的,其主要成分为糖、色素、香料等,除热量外,没有任何营养。碳酸饮料就是人们日常生活中必不可少的食品。在炎热夏季,人们常用来消暑解热,在餐桌上也就是必备之品。因它们口感甜美而深受大众欢迎。碳酸饮料含有大量的糖分、防腐剂、色素、香精。碳酸饮料中还含有极少量的维生素、矿物质;并且含有碳酸、磷酸等化学成分。碳酸饮料的最主要成分就是水,饮用后可补充身体因运动与进行生命活动所消耗掉的水分与一部分糖、矿物质,对维持体内的水液电解质平衡有一定作用。 碳酸饮料营养分析: 碳酸饮料因含有二氧化碳,能起到杀菌、抑菌的作用,还能通过蒸发带走体内热量,起到降温作用。但就是,靠喝碳酸饮料解渴就是不正确的。碳酸饮料中含有大量的色素、添加剂、防腐剂等物质,这些成分在体内代谢时反而需要大量水分,而且可乐含有咖啡因也有利尿作用,会促进水分排出,所以碳酸饮料会越喝越渴。另外,大多数人外出旅行时饮食都不太规律,如果再喝很多碳酸饮料就会使人体消化功能受到影响,大量的二氧化碳在抑制饮料中细菌的同时,对人体内的有益菌也会产生抑制作用,容易引起腹胀,影响食欲,甚至造成肠胃功能紊乱。此外,碳酸饮料一般含有约10%左右的糖分,一小瓶热量就达到一二百千卡,容易使人发胖。对于旅行中的人来说,其中的糖分虽然可以补充一定的能量,但也会给肾脏带来很大负担,非但不能提神,反倒容易造成疲劳、嗜睡等不良反应。
教学目标:1、通过操作活动,激发对科学活动的兴趣,体验成功的喜悦。 2、通过实际动手操作,培养实验操作及观察能力。
3、解碳酸饮料里有柠檬酸才会有酸味,认识碳酸饮料的制作过程及方法。
教学方式:学生准备实验仪器、药品,小组合作探究,教师指点。 基本组织形式:分小组合作探究。
活动探究:
思考问题:1、您知道的碳酸饮料有哪些？说说味道就是怎样的？ 2、就是什么物质让碳酸饮料具有甜味与酸的？ 自制碳酸饮料实验
实验器材:糖、凉开水、各种味道不同颜色的果汁粉、小苏打与柠檬酸 玻璃杯(200ml---500ml)、小勺子 实验步骤:
1、在玻璃杯中加入凉开水、糖、一种果汁粉、小苏打与柠檬酸后进行搅拌。 (小苏打与柠檬酸的量要少)可根据个人口味酌情加入糖、果汁粉、小苏打 与柠檬酸。
2、记录加入各种物质的大约质量比。
物质 用量 凉开水 糖 果汁粉 小苏打 柠檬酸 相互交流:
1、小组内相互品尝,瞧谁的饮料最好与。
2、谈一谈:您的碳酸饮料的味道如何、配制时心情怎样、就是如何配制的？ 3、小苏打与柠檬酸在水中结合产生气泡,这一串串的气泡就就是什么气体？ 阅读链接: 碳酸饮料知识解读
碳酸饮料释放出的二氧化碳很容易引起腹胀,并会影响食欲,甚至造成肠胃功能紊乱。同时,饮料中含有的大量糖分除有损牙齿健康外,还因为过多的糖分被人体吸收后会产生大量热量,长期饮用非常容易引起肥胖。
1升装的大瓶可乐饮料中含糖超过80克,其热量相当于儿童一日三餐的总与,饮料带走的不仅就是孩子们的胃口,还会破坏正常代谢,诱发胃肠道疾病,并把钙、铁、铜等营养物质统统给“冲”走。研究表明,偏爱碳酸饮料的儿童中,约六成因缺钙而影响正常发育。特别就是可乐型饮料,因磷含量过高,过量饮用会导致体内钙、磷比例失调,造成发育迟缓。因此,青少年最好少喝碳酸饮料。
碳酸饮料适合人群: 一般人群均可饮用。
但就是不宜多饮,也不宜天天饮用。处于更年期者、儿童、老人、糖尿病患者更不宜多饮。
碳酸饮料做法指导: 吃饭前后,用餐中都不宜喝碳酸饮料。
碳酸饮料中往往含有磷酸等成分,它们进入人体后会与钙发生反应,对牙齿、骨骼有重要影响。所以不宜多饮,也不宜天天饮用。处于更年期者、儿童、老人、糖尿病患者更不宜多饮。
碳酸饮料中的化学成分对人的生殖功能不利,过多饮用可能会导致不孕、不育,并可能致使男性精子质量下降。
过多饮用这类饮品会增加心肾负胆,使人产生心慌、乏力、尿频等不适,同时胃液的消化、杀菌力也因此而降低,容易造成胃肠疾病。
这类饮品也不要同酒一起饮用,以免加速人体对酒精的吸收,对胃、肝、肾造成严重损害。
气泡饮料不仅就是青少年的最爱,好多婴幼儿对其也就是情有独钟。调查显示,带气
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