教學分析

本課題是在學習原子結構和元素概念的基礎上,繼續學習原子核外電子排布、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;有化學用語:原子結構示意圖、離子符號;也有把宏觀與微觀架起橋梁的知識:元素最外層電子數與元素化學性質的關系。這些內容是引領學生把學習注意力由宏觀世界轉到微觀研究的重要過渡,為學生探求宏觀物質變化的奧秘打開了一個微觀領域的窗口,是引發學生對科學的好奇和向往,是培養學生對微觀世界學習興趣的一個很好的素材。

教學目標

知識與能力目標:

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,初步認識離子是構成物質的一種粒子。(重點)

摘要:離子色譜法是目前我國水質、大氣、土壤等生態方面環境監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，已經成為環境監測的重要手段。作為環境監測中的重要檢測儀器，離子色譜儀的使用與保養以及其檢測物質的處理等都對檢測結構有一定的影響。為了更好的對我國環境進行監測，確保我國環保事業的有效進行，文中就離子色譜在環境監測中的應用、儀器的使用與保養等進行了簡要的論述。

關鍵詞:離子色譜;環境監測;使用;保養;處理

作為我國可持續發展戰略中的重要組成部分，其監控效果對于我國環境有著重要影響。污水處理作為我國工業企業環境監測的重點，其監測數據的真實有效對于企業有著重要意義。一方面關系到企業污水處理等工程的運行與保養的指導，另一方面也關系到企業污水處理等工程是否達到國家標準。離子色譜法是水質、大氣、土壤監測的最佳檢驗方法，尤其在工業廢水監測等方面，具有穩定性好、重現性好、精密度好，其在水質監測有著廣泛的應用。

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）或現代離子色譜，其有別于傳統離子交換色譜柱色譜的主要是樹脂具有很高的交聯度和較低的交換容量，進樣體積很小，用柱塞泵輸送淋洗液通常對淋出液進行在線自動連續電導檢測。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和能游動的配位離子。當樣品加入離子交換色譜往后，如果用適當的溶液洗脫，樣品離子即與樹脂上能游動的離子進行交換，并且連續進行可逆交換吸附和解吸，最后達到吸附平衡。食品制造行業、制藥業、紡織業等行業都有著離子色譜的應用。現代技術的發展更為離子色譜的應用提供了良好的發展空間，越來越簡便的操作、更加精準的監測結果都為離子色譜的應用提供了基礎。

二、離子色譜在環境監測的應用分析

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)。文章分別從結構、功能以及相關基因等三方面綜述了關于植物鉀離子通道的分子生物學研究進展，并對應用生物工程技術改良植物的鉀營養性狀進行了討論。

關鍵詞：鉀離子通道；結構；基因

離子通道(ionchanne1)是跨膜蛋白，每個蛋白分子能以高達l08個／秒的速度進行離子的被動跨膜運輸，離子在跨膜電化學勢梯度的作用下進行的運輸，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兩種構象所調節，并通過開關應答相應的信號。根據門控機制，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，離子通道對被轉運離子的大小與電荷都有高度的選擇性。根據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是植物細胞中含量最為豐富的陽離子，也是植物生長發育所必需的唯一的一價陽離子，它在植物生長發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6o年代植物營養學界就有人提出，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，首先在蠶豆(V／c／afaba)的保衛細胞中檢測出了K通道鉀離子通道的結構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"亞基有不同數目的跨膜鏈(membrane。span。ningelement)組成。兩個跨膜鏈與它們之間的P回環(porehelixloop)是K通道結構的標志2TM／P)，不同家族的K通道都有這樣一個結目前從植物體中發現的K通道幾乎全是電壓門控型的，如保衛細胞中的K外向整流通道等，其結構模型如圖2一a所示。離子通透過程中離子的選擇性主要發生在狹窄的選擇性過濾器(selectivityfilter)中(圖2一b)，X射線晶體學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K通道在植物體內的作用研究并不多。

從目前的結果來看，認為主要是與K吸收和細胞中的信號傳遞(尤其是保衛細胞)有關。小麥根細胞中過極化激活的選擇性內流K通道的表觀平衡常數Km值為8．8mmol／L，與通常的低親和吸收系統Km值相似[。近年來，大量K通道基因的研究表明，K通道是植物吸收轉運鉀離子的重要途徑之一。保衛細胞中氣孔的開閉與其液泡中的K濃度有密切關系。質膜去極化激活的K外向整流通道引起K外流，胞質膨壓降低，導致氣孔的關閉。相反，質膜上H．ATPase激活的超極化(hyperpolarization)促使內向整流鉀離子通道(Kin)的打開，引起K的內流，最終導致氣孔的張開鉀離子通道相關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)，根據對其結構功能和DNA序列的分析，可以把它們分為5個大組：工，Ⅱ，Ⅳ組基因屬于內向整流型通道；m組屬于弱內向整流型通道(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、離子篩分材料的發展過程

1850年，Thompon等，最早系統地研究了土壤中Ca2+、Na2+與水中NH+、K+的離子交換現象。其中具有交換性能的物質后來被鑒定為粘土、海綠石沸石分子篩和腐植酸。一般認為，這是離子篩分材料的最初發現。20世紀初，Harms等合成了硅酸鋁凝膠作為離子交換材料應用于水的軟化。但其選擇性篩分性能較差，耐酸性也不好，性能易變。上世紀60年代，ClearfieldA等，發現磷酸鋯可以結晶，這為離子篩分材料的發展指明了一個全新的方向。結晶使得這些磷酸鋯的多晶結構得以測定，宏觀的離子篩分和交換行為能夠從微觀結構的角度加以解釋。到80年代以后，Kenta，QiFeng等合成出了結晶石結構的鋰錳氧化物LiMn2O4，該物質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

我國鹽湖資源相當豐富，集中分布于青海、西藏、新疆和內蒙古四個省區。鋰資源儲量大，含量高的鹽湖鹵水多集中在青海省的柴達木盆地，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，建立和發展我國的鹽湖鋰工業不僅可以將資源優勢轉化為經濟優勢，而且可以促進和發展我國西部的經濟，并為二十一世紀高科技的發展提供理想的材料。

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結晶分離法，沉淀法、浮選法、溶劑萃取法和離子交換法等。蒸發結晶分離法大量使用燒堿和純堿，致使鋰鹽產品成本較高；沉淀法和溶劑萃取法費時費力；浮選法工藝流程復雜；而離子交換法成本低，工藝簡單，應用廣泛。因此，研究開發高效、高選擇性的新型無機離子吸附劑成為當今分離技術的發展方向。尖晶石結構的錳氧化物，不僅對Li+具有很高的選擇性和較大的交換吸附容量，且具有經濟、環保的特點，從而成為國內外學者研究的熱點。

摘要：某醫院利用質子和重離子技術專業治療腫瘤，是具有世界領先技術的專科性醫院。醫院的質子重離子區域對冷卻水溫度、壓力的控制精度有極高的要求，它是直接影響到質子重離子區域醫療設備能否正常運行的關鍵條件。通過對某醫院冷卻水系統溫度及壓力控制的充分研究及詳細設計，整套系統安全穩定運轉，全面保障質子重離子區域的直線加速器等醫療設備的正常運行。

關鍵詞：PT（質子重離子醫療）；冷卻水；溫度；壓力

上海某醫院主要利用高能射線治療腫瘤，在日常的醫療活動中，需要防護輻射，減少輻射帶來的危害。如何利用智能化技術手段實時監視、自動控制、統一管理PT（質子重離子醫療）區內的各種機電設備，從而保證各種設備的正常運行，是智能化系統建設的重要任務。PT區域是全院的核心所在，PT區域配套保障系統及醫院常規智能化系統分別是醫院正常運營的核心部分和基礎部分。醫院常規智能化系統的建設和實施的目的是為醫院正常開展工作提供基礎保障平臺。PT區域的冷卻水溫度壓力控制系統為醫院直線加速器等專業醫療設備的正常運行提供支撐和保障。如何利用智能化技術對PT區域的冷卻水溫度和壓力做出精準控制則是本項目的技術重點和技術難點。PT區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到的測量值。在這個溫度壓力允許范圍內，通過調節冷卻水的閥門、泵和電熱器的制熱比例等各種控制手段，最終達到接口溫度和水流壓力的恒定。

1工藝冷卻水的系統劃分及技術要求

1.1一次冷卻水系統

一次冷卻水系統分為直線加速器系統、直線及離子源房系統、同步輻射冷卻水系統三部分，其技術參數和要求見表1。需要注意的是，每個Header（冷卻水前端裝置）的水冷負荷已包括安全余量，實際運行時整個工藝冷卻水系統的總冷負荷不大于3500kW。

(一)知識目標

1、掌握離子反應的發生條件。

2、能熟練書寫離子反應方程式。

3、會由離子反應方程式改寫成化學方程式。

4、會判斷溶液中離子能否大量共存。

(二)能力目標

教學目標

知識目標

使學生了解強電解質和弱電解質的含義；

使學生了解離子反應和離子反應方程式的含義；

使學生了解離子反應發生的條件和離子反應方程式的書寫方法。

能力目標

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

關鍵詞：低溫等離子體；協同作用；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重的環境污染。低濃度有害氣態污染物（如SO2、NOx、VOCs、H2S等）廣泛地產生于能源轉化、交通運輸、工業生產等過程中。國際條例加強了對這些有害廢氣的限制。傳統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到國際排放標準[1]。

近年來興起的低溫等離子體催化（non-thermalplasmacatalysis）技術解決了傳統的凈化方法所不能解決的問題。用該項技術處理有機廢氣具有以下優點：①能耗低，可在室溫下與催化劑反應，無需加熱，極大地節約了能源；②使用便利，設計時可以根據風量變化以及現場條件進行調節；③不產生副產物，催化劑可選擇性地降解等離子體反應中所產生的副產物；④不產生放射物；⑤尤其適于處理有氣味及低濃度大風量的氣體。但以下兩方面還有待改進：①對水蒸氣比較敏感，當水蒸氣含量高于5%時，處理效率及效果將受到影響；②初始設備投資較高。該項技術在環境污染物處理方面引起了人們的極大關注，被認為是環境污染物處理領域中很有發展前途的高新技術之一。本文將探討其與污染氣體的作用過程及兩者協同作用機理，并概述這一技術在廢氣治理方面的進展。

礦產資源的嚴重短缺正在演變為經濟發展的制約因素，而找礦難度日益增大。如果能夠實現礦產勘查，讓礦產資源高效循環利用，將會為我國國民經濟健康快速協調發展做出重要的貢獻。水中部分金屬離子提取法是根據在人工電場的作用下，電子導體電極與離子溶液界面之間的電化學反應原理進行工作的。

1工作原理

水中部分金屬離子提取法是根據在人工電場的作用下，電子導體電極與離子溶液界面之間的電化學反應原理進行工作的。當外電場加于放在水中的兩個石墨電極時，水中帶負電的離子和膠體朝正極移動。在離子遷移的途中，放置一種選擇性吸附劑，將需要檢測的成礦元素和伴生元素吸附住。隨著電流的流動，所需元素在吸附劑上不斷聚集；當通電一段時間后，吸附劑上的金屬量足以滿足分析方法的需要時，取下吸附劑，并將它密封包裝，送實驗室檢測待測的金屬組分。最后根據吸附劑中金屬組分的異常特征，預測其深部是否有隱伏礦存在。在水溶液中，金屬離子一般為陽離子，理應富集在電極的負極上。無數試驗已經證明，在陽極上同樣有金屬離子聚集。這可能是帶負電的膠體在水中吸附了金屬離子的緣故。其詳細機理尚不十分清楚，但將正負電極上的金屬離子合并在一起，其測量結果更具有代表性，地質效果也較好。在陰極上，電極反應有：水分解反應和反應電位低于水化離子放電電位的金屬離子的放電。大多數金屬離子與氫氧離子結合，形成難溶于水的化合物。在陽極上，電極反應的主要產物是用于制造電極材料的離子。此外，在該電極上還形成水化氫離子和氧。在某些情況下，負離子也能放電，并形成相應的氣體(如鹵素、硫氣體等)。

2水中部分金屬離子提取的電極裝置

水中部分金屬提取的電極裝置必須滿足下列條件：不能因電極本身的電解，成為多種金屬的污染源。因此，要求電極的材料是高純度的石墨材料制成。若用金屬材料制作，會造成金屬材料的電解，其電解的金屬量大大高于地下水中與隱伏礦有關的金屬組分，將導致試驗完全失敗。此外，供電的導線，特別是導線與電極的連接點，絕不能與水接觸，否則，其后果和金屬電極相同。導線中的金屬材料不能直接與水接觸。所有隨電流流動的離子必須全部通過選擇吸附劑，并被吸附劑所吸附，并不再溶于水。電極間的距離必須保持固定不變。為了滿足上述要求，我們設計了電極裝置。兩個電極固定在電極架上，保持兩個電極間的距離一定和不容易短路。電極的外面用一多孔帽蓋上，可防止電極和吸附劑直接與泥土接觸。多孔帽蓋可以自由拆卸。吸附劑置于石墨電極和多孔帽蓋之間，可確保吸附劑不容易被玷污，同時也能確保隨電流流動的金屬離子必須經過吸附劑。

3恒流電源

玻璃離子水門汀（GlassIonomerCement簡稱GIC）于1972年Willson發明以來，由于該材料對牙齒有較好的化學粘結作用，且對牙髓刺激性小等諸多優點，已被口腔科臨床廣泛用于充填、粘結、洞基襯，牙本質過敏的治療及窩溝封閉等。其最主要的特點是生產過程中作為基質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，抑制齲病的發生，發展，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粉而制成的[1]。其中氟化物在生產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，研究GIC粉末中氟水平對于闡明GIC釋放氟機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的干涉的作用。不能簡單地應用氟電極直接測定，理論上應和微量擴散方法使GIC中氟與其分離后才能夠使用氟離子電極直接測定。佐久間惠子等應用微量擴散方法對牙科水門汀氟水平進行測定，發現GIC粉末中含氟量在6.1-12.5%[2]。但是GIC粉末中氟與鈣、鋁結合形成較為復雜和緊密，影響微量擴散方法氟釋放液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的微量擴散方法，有影響微量擴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。因此準確定量GIC粉末中氟的分析尚需進一步研究。

二、氟化物在GIC固化反應中的作用

生產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合，延遲反應過程。因此氟化物能夠延遲膠化過程，延長固化時間，形成的絡合物有促進離子的釋放作用，使GIC調和物PH降低，也能夠延遲PH依賴的膠化反應，另外氟化物在GIC粉末中含量與其固化體透明性相關聯，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釋放氟機理