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化学物质(Chemical substance)? chem sub001.JPG (7.5 KB) 被浏览 874 次 水和水蒸气都是同一化学物质的两种不同形式。 化学物质是一种具有明确化学成分的材料。这个概念建立于18世纪晚期,是由化学家普劳斯特(Joseph Proust)确定某个纯化合物的构成(譬如碳酸铜的基本组成)之后得到的。他推论:”一种化合物无论如何製得,其组成的元素间都有一定的质量比”。这就是”定组成定律”。后来随着化学合成技术的成长(特别是有机化学)和在分析化学领域中发现许多新的化学元素和新的技术(用来从化学物质中分离和纯化元素和化合物),建立现代化学,现在可从许多化学课本中发现这个定义。但是,关于这个定义仍有一些争论,主要因为在化学文献中有很多的化学物质仍须被确定。 化学物质最常见的例子是纯水;不管从河流或实验製造出的水,它有同样物性和相同的氢氧比例。如果不用化学反应,则无法将纯物质分解成其它的物质,而在自然中很少有纯物质存在。一些常见的纯物质如钻石、黄金、盐(氯化钠)和糖(蔗糖) 。通常,化学物质以三种状态存在-固相、液相或气相,可利用改变温度或压力改变物质的相态。 注:相的定义:物质以一种均匀状态存在(各部分的组成和密度均相同)成为相(phase) 定义(Defining) 化学物质(有时也被称为纯物质) 在多数化学教科书中经常被定义为具有一定的化学成分,根据这个定义化学物质可能是纯化学元素或纯化合物。但是,这个定义---一种纯物质有一定的组成及一定的性质的物质的形式---有例外,在CAS 出版的化学物质索引中有许多不确定的成分。特别是无机化学中的非计量化合物(Nonstoichiometric compounds)是违反定组成定律,因它有时很难清楚的从混合物和化合物中划分界线,例如钯氢化物。 元素(Elements) 元素是仅由一种原子所组成,无法经由化学反应再分割或变换成一个另外元素的化学物质,虽然元素可经由核反应转换成另外一种元素。也因为如此,同一元素的所有原子虽具有相同质子数,但它们可能是具有不同的中子数的同位素(isotopes)。 目前已知的元素大约有120个,其中大约有80个可稳定存在,即它们不会进行放射性衰变成其它元素。然而由元素所组成的纯物质之数量可超过120个,因为一些元素可能产生一种以上的化学物质(同素异形体allotropes),例如氧可产生氧气和臭氧(ozone)。大多数元素被分类为金属。这些是元素具有特性光泽(lustre),譬如铁、铜和金。金属具有良好的导电性和导热性、延展性(malleable and ductile),在类金属旁的元素(a dozen emements)中譬如碳、氮气和氧气为非金属。非金属缺乏如上面所述的金属性质,他们并且有高的电负度(electronegativity)和倾向于形成负离子称为阴离子。某些元素譬如硅有类似金属和类似非金属的性质,称为类金属(metalloids)。 化合物(Chemical compounds ) 由两种或两种以上的元素经由化学反应所组成的物质称为化合物。化合物的种类有分子或由不同的原子、分子、离子所组成的晶体。由碳原子和氢原子所形成的化合物称为有机化合物,而其他的则称为无机化合物。藉由碳和金属之间的形成键结的化合物称为有机金属的化合物。 利用共用电子对形成的化合物称为共价化合物。由异性电荷离子所组成的化合物称为离子化合物或盐。在有机化学中,同样的组成和分子量可能有超过一个以上的化合物。通常这些叫做异构物。异构物通常有极大不同的化学性质,且可以分离,并不会自发地转换成另外一个异构物。举一个常见的例子:葡萄糖对果糖,前是醛,后者是酮,经由酵素或酸硷催化剂可使之互相转换。然而,另外一种互变异构物(tautomers),它会自发地发生异构化,无法分离出互变异构物的纯物质。一个常见的例子是葡萄糖,其构成有开链和圆环两种形式,我们无法製造纯的开链式葡萄糖,因为葡萄糖会自发地合环成半缩醛(hemiacetal)形式。 纯物质Vs混合物(Substances versus mixtures ) 所有物质包括各种各样的元素和化合物,但这些经常混合在一起。混合物包含超过一种以上的纯物质,并且没有固定的构成。原则上,混合物可用一些物理方法来纯化分离出纯物质。黄油、土壤和木头是混合物常见的例子。 灰色铁金属和黄色硫磺是两个化学元素,这两者可一任何比率形成黄色灰色混合物。没有发生任何化学反应,而此可定义为混合物,我们可利用物理方法来分离硫磺和铁,譬如使用磁铁从硫磺中吸引铁。 相反的,如果铁和硫磺在某一比率(56克(1 mol) 铁对32克(1 mol)硫磺)加热,则会发生一个化学反应并且产生一种新物质,硫化铁,化学式FeS。而这个化合物有化学物质的所有性质,不是混合物。硫化铁有它自己的物性,譬如熔点和可溶性,并且二个元素无法用物理方法分离;磁铁无法恢复铁,因为在化合物中没有金属铁。 化学药品VS化学物质(Chemicals versus Chemical substances) 化学物质(chemical substance)是专业化学家经常使用技术术语;化学药品(chemicals)这个字则广泛被应用在製药产业、政府和社会中。化学药品这个字包括许多化学物质的混合物,且经常发现应用在许多职业中,并且是最常用在人为或被处理的物质,譬如化工业的产品。 命名和索引(Naming and Indexing ) 每个化学物质有一个或更多的系统命名,通常命名是根据IUPAC(国际纯粹及应用化学联合会International Union of Pure and Applied Chemistry) 规则来命名。是美国化学文摘社(CAS) 使用一个供选择的系统。 许多化合物具有俗名、简名,大部分都用系统命名。例如,常见的糖,葡萄糖系统命名为6-(羟甲基)噁烷-2,3,4,5-四醇(6-(hydroxymethyl)oxane-2,3,4,5-tetrol)。天然物和配药也常具有俗名,例如温和的止痛药拿百疼Naproxen为(S)-6-甲氧基-α-甲基-2-奈乙酸化合物((S)-6-methoxy-α-methyl-2-naphthaleneacetic acid)的俗名。 化学家频繁地使用化学式或化合物的分子结构来表示化合物。全世界专业的化学家报告在科学文献中,合成(或分离)出的化合物数量有逐渐增加的现象。利用已知的化学元素组成的化合物非常多。最后计算出来,大约有三千万个已知的化合物。许多这些化合物的名字通常是很重要的,因此非常不容易準确地记住或索引。在文献中很难找到它的规律。几个国际组织像IUPAC 和美国化学文摘社(CAS) 有逐步的步骤使这样任务更加容易。提供化学文献的摘要服务部的CAS, 提供一个数字标识符,对每一个被报告了在化学文献的各化学物质(例如化学学报和专利)给予不同的CAS编号(CAS registry number)。这资讯被编写作为资料库和普遍地为人所知如同化学物质索引。其它善于使用电脑的系统也开发了物质资讯,如:SMILES、国际化学认证(International Chemical Identifier)或InChI 。 chem sub002.JPG (33.26 KB) 被浏览 254 次 分离、纯化、描述特性和证明 (Isolation, purification, characterisation and identification) 通常一种纯物质需要从一个混合物{例如从一个自然物质(样品经常包含许多化学物质) 或在经过化学反应(通常是化学物质的混合物)后的物质}分离出来所需的步骤。 查看更多
太阳热能(Solar Thermal Energy)? 太阳热能 STE(Solar Thermal Energy)是利用太阳能作为热能的一种科技。根据美国能量资讯局(USA Energy Information Administration)的标準,太阳热能集热器(Solar thermal collectors)分为低、中、高温三种。低温集热器是一些平面面板,通常用来加热游泳池;中温集热器也是些平面面板,用来加热产生热水给住家或商业用;高温集热器则是利用透镜等聚光设备汇聚阳光,用来生产电力。不同于直接将阳光转换成电流的光电池科技(PV),太阳热能(STE)是利用太阳光的热能或利用其热能来间接发电。 在美国,加热、通风与空调设备系统上所消耗的能源,约佔了商业用电的1/4,住家用电的一半。若利用太阳科技在加热、冷却与通风系统上,可补偿这一部分的能量。在美国两百万平方公尺的太阳热能集热器中,有3/4是低温集热器,它们利用空气或水做为传热介质。例如太阳能烟囱(Solar Chimney)是一种被动式的太阳能通风系统,它是由一种中空的吸热物质(Thermal Mass)所构成,用来连接室内外的空气。当太阳能烟囱受热时,里面空气温度升高,就形成一股上升气流将室内空气带出室外,造成空气流通现象,这种系统在罗马时代就使用过,现在中东地区仍普遍使用。 在印度的阿若薇乐(Auroville),使用一种叫做太阳能碗(Solar Bowl)的独特聚光的科技建造太阳能厨房(Solar Kitchen),这是属于一种中温集热器。太阳能碗是配有接受器(receiver)的一种固定的、球形反射器(Reflector),当太阳在天空运行时,它可追蹤太阳光的焦点。太阳能碗的接受器温度可达150°C,用来产生蒸气作为烹煮热能用,可帮助2000个日常用餐。在印度还有许多其他的太阳能厨房,使用的是另一种独特的聚光科技,叫做雪佛勒反射器(Sheffller reflector),它是一种碗碟式的反射器,使用单轴来跟随太阳的方向,它有一个弹性的反射表面,可调整弧度来适应在季节变化上太阳光的偏移,这种反射器的优点在于有固定的焦点,方便烹饪,温度可达450~650°C。最大的雪佛勒反射器建造于1999年,一天可煮餐饮35000份。 目前全世界已建造超过2000个这样的太阳能厨房。 至于高温集热器就要利用聚光太阳电力(Concentrating Solar Power)CSP技术,CSP利用透镜等聚光设备汇聚阳光以提昇高温,启动蒸汽涡轮机(Steam Turbines)发电。由于CSP电厂是先产生热能,在转变成电能之前是可以储存的,因此CSP可以日夜生产电流。如果有可预料的太阳辐射,CSP是可变成值得信赖的电厂。对于CSP的建造最大的阻碍在于价格,以及需要大面积的地方来放置透镜。目前在南欧与北非等乾燥地区已有使用CSP来发电与生产去盐分的水。 参考资料: 1. http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_thermal_energy 查看更多
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简介
职业:江西禾益化工股份有限公司 - 机修
学校:湖南文理学院 - 化学化工系
地区:福建省
个人简介:友谊是一棵可以庇荫的树。查看更多
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