初中化学创新小论文.docx

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初中化学创新小论文

初中化学创新小论文要求及范文

    一、 论文形式：

科学论文

　　科学论文是对某一课题进行探讨、研究，表述新的科学研究成果或创见的文章。

   注意：

它不是感想，也不是调查报告。

    二、 论文选题：

新颖，有意义，力所能及

　　要求：

　　1. 有背景。

   应用问题要来源于学生生活及其周围世界的真实问题，要有具体的对象和真实的数据。

理论问题要了解问题的研究现状及其理论价值。

要做必要的学术调研和研究特色。

   2. 有价值。

   有一定的应用价值，或理论价值，或教育价值，学生通过课题的研究可以掌握必须的科学概念，提升科学研究的能力。

   3. 有基础对所研究问题的背景有一定了解，掌握一定量的参考文献，积累了一些解决问题的方法，所研究问题的数据资料是能够获得的。

   4. 有特色思路创新，有别于传统研究的新思路；方法创新，针对具体问题的特点，对传统方法的改进和创新；结果创新，要有新的，更深层次的结果。

   5. 问题可行适合学生自己探究并能够完成，要有学生的特色，所用知识应该不超过初中生（高中生）的能力范围。

   三、 （化学应用问题）数据资料：

来源可靠，引用合理，目标明确

　　要求：

　　1. 数据真实可靠，不是编的化学情景；2. 数据分析合理，采用分析方法得当。

   四、 （化学应用问题）化学模型：

通过抽象和化简，使用化学概念及原理对实际问题的一个近似描述和探究，以便于人们更深刻地认识所研究的对象。

   要求：

　　1. 抽象化简适中，太强，太弱都不好；

　　2. 抽象出的化学问题，参数选择源于实际，变量意义明确；

　　3. 利用化学原理对生活中的现象以及生活中的化学问题进行合理的推理及论证；

　　4. 将所得结论回归到实际中，进行分析和检验，最终解决问题，或者提出建设性意见；

　　5. 问题和方法的进一步推广和展望。

    五、 （化学理论问题）问题的研究现状和研究意义：

了解透彻

　　要求：

　　1. 对问题了解足够清楚，其中指导教师的作用不容忽视；

　　2. 问题解答推理严禁，计算无误；

　　3. 突出研究的特色和价值。

   六、 论文格式：

符合规范，内容齐全，排版美观

　　1.标题：

　　是以最恰当、最简明的词语反映论文中主要内容的逻辑组合。

   要求：

　　反映内容准确得体，外延内涵恰如其分，用语凝练醒目。

   2.摘要：

　　全文主要内容的简短陈述。

   要求：

　　1）摘要必须指明研究的主要内容，使用的主要方法，得到的主要结论和成果；

　　2）摘要用语必须十分简练，内容亦须充分概括。

文字不能太长，6000字以内的文章摘要一般不超过300字；

　　3）不要举例，不要讲过程，不用图表，不做自我评价。

   3.关键词：

文章中心内容所涉及的重要的单词，以便于信息检索。

   要求：

数量不要多，以3-5各为宜，不要过于生僻。

   4.正文

　　1）前言：

　　问题的背景：

问题的来源；

　　提出问题：

需要研究的内容及其意义；

　　文献综述：

国内外有关研究现状的回顾和存在的问题；

　　概括介绍论文的内容，问题的结论和所使用的方法。

   2）主体：

　　（化学应用问题）物理模型的组建、分析、检验和应用等。

   3）讨论

　　解释研究的结果，揭示研究的价值，指出应用前景，提出研究的不足。

   要求：

　　1）背景介绍清楚，问题提出自然；

　　2）思路清晰，涉及到得数据真是可靠，推理严密，计算无误；

　　3）突出所研究问题的难点和意义。

   5.参考文献：

　　是在文章最后所列出的文献目录。

他们是在论文研究过程中所参考引用的主要文献资料，是为了说明文中所引用的的论点、公式、数据的来源以表示对前人成果的尊重和提供进一步检索的线索。

   要求：

　　1）文献目录必须规范标注；

　　2）文末所引的文献都应是论文中使用过的文献，并且必须在正文中标明。

參賽編號A-0061

作品名稱綠色化學概述

學生姓名梁立璇、劉姿麟、蕭雅云

教師姓名林永專、陳威宏

關鍵字綠色化學、環保節能、觸媒

壹●前言

近幾年來國際上大力提倡以環保的方式進行工業上的生產所以環保的議題

已是世界各國關心的重點。

『綠色化學』的概念來自於美國且有其基本原則而

觸媒催化反應技術更是在綠色化學中拌演極重要的角色已被公認為相當極具發

展潛力的技術。

所以我們這次特別對『綠色化學』與『觸媒催化反應技術』做一

知識性的瞭解。

貳●正文

一、綠色化學的定義

綠色化學是一種對環境友好的化學製程其目的是希望能透過運用新的科技與方

法希望在製造發展化學品的同時維持人類生活與科技進步能降低對環境的衝

擊。

『綠色化學』

[1]

此一觀念最早是起源於1991年由美國環保署EPA毒物管制局

所成立的全國性研究計畫。

綠色化學的基本原則如下

1.提倡在污染源頭就防止污染產生。

2.化學反應的設計應儘可能將所有反應物都轉

化成產物。

3.反應之原料儘可能改用無毒或低毒性物質。

4.產物應該是無毒、低毒、對環境親和的產品。

5.反應所需的溶劑、催化劑等應該是無毒、低

毒對環境親和的化學品。

6.製程能源利用率應達到最高且製程設計應

以常溫常壓、高安全性為優先考量。

因此目前在國際化學相關產業之研發主流上除了在傳統製程上進行現有製程改

良外更重要的是大量藉助新的化學合成科技的應用、引進與應用其他領域的既

有或新開發技術以使原有的製程更符合「綠色化學」的原則。

致力於此領域多

年的學者Liotta與Eckert更於2004年於華府國家科學院獲頒「綠色化學挑戰總

統獎」

[2]

。

它不儘符合上述綠色化學的基本原則而且更是廣泛應用於有機反應、

藥品合成、香料、染料、單體合成、環保及污染控制程序上。

理想的合成方法

綠色化學技術是特別值得期待與介紹的新技術。

據McKinsey公司在2000年研

究報告中指出以綠色化學技術取代傳統化學合成方法來生產化學品其經濟效

益如下在固定成本上包括固定資產及其他生產成本等共可減少50%以上更

重要的是經濟生產規模可以縮減為原來之1/10以上而在操作成本方陎能源

耗用率可減少約50%、原料耗用量可減少40%在處理成本上除可使用再生資

源外生產過程中所產生的廢棄物也大幅降低。

另化學相關學科在於開發研究安全、清潔、高效的生產過程最終目標是將原材

料全部轉化為符合要求的最終產品以實現生產過程的零排放。

要實現此目標

應從改變化學反應本身著手尤其是應用新的催化技術及新的合成路線從根本

上改變傳統的反應技術和工藝。

利用超臨界流體萃取技術去除咖啡豆中的

咖啡因並保留咖啡的香味。

催化反應是化學相關反應的核心技術傳統的催化反應都是採用熱化學方法進行

反應採用物理技術可徹底改變傳統的高溫、高壓、有毒、有害、易燃、易爆的

局陎使反應在常溫、常壓下安全、可靠、高效地進行。

作為一種能量物理技術

的催化技術目前已成為化學相關技術中根治環境污染、開發環境資源極其關鍵

的核心技術尤其是其中的光、電、聲反應有以下主要特點

（1）光化學及光催化反應由於光化學反應中光活化分子的數目正比於光的強

度所以在足夠強的光照射下在常溫就能達到熱反應在高溫時才能達到的反應

速度若能選擇適當波長的光則可進一步提高反應的選擇性。

因此光化學和光

催化反應與熱反應相比有更廣闊的應用前景現今微波之應用即是利用此特性。

（2）電化學反應電化學反應是用電解法實現物質的氧化或還原。

此法具有以下

優點一是產物純淨、不存在傳統的化學氧化或還原過程中氧化劑或還原劑的污

染問題。

二是通過控制電解條件特別是改變操作電位可以實現反應物的選擇

性氧化或還原以提高反應選擇性。

三是過程靈活適當調節操作參數可用於不

同的處理場合。

四是能量利用率較高操作管理費用較低。

（3）聲化學反應利用超音波的強化質傳效應即超音波能破壞液-固界陎上的滯

流層可大大提高質傳速率。

利用超音波可使加氫反應器中催化劑維持穩定的活

性。

由上可見光、電、聲等在化學相關過程中的應用有其優越的特性。

然其應用涉及

化學、化工、物理、電子等多種學科的知識。

要使光、電、聲等技術在化學工業

中的應用有著艱辛的路途但相信一旦開發成功將在科研、應用、工業化各方

陎形成有效的系統使得21世紀化學工業得到新的飛躍

二、綠色化學中的觸媒

由以上敘述讓我們想要更清楚知道催化反應進行時如何來遵守『綠色化學』

的基本法則。

而有價值的催化反應中有一重要物質─觸媒!

也就是“催化劑

”

的另一種名稱作用是為了改變某些化學進程的速率以達到催化作用。

通

過這樣來達到想要的結果。

而根據IUPAC於1981年提出的定義催化劑

是一種物質它能夠加速反應的速率而不改變該反應的標準Gibbs自由焓變

化。

這種作用稱為催化作用。

涉及催化劑的效應為催化反應。

催化劑分均相催化劑與非均相催化劑。

非均相催化劑呈現在不同相的反應

中例如固態催化劑在液態混合反應而均相催化劑則是呈現在同一

相的反應例如液態催化劑在液態混合反應。

一個簡易的非均相催化

反應包含了反應物吸附在催化劑的表陎反應物內的鍵因十分的脆弱而導

致新的鍵產生但又因產物與催化劑間的鍵並不牢固而使產物出現。

目

前已知許多反應發生吸附反應的不同可能性的結構位置。

僅由於該物質的

存在就能加快或減慢化學反應速率而該物質的組成和品質並不改變的物

質就叫催化劑。

催化劑跟反應物同處於均勻的氣相或液相時叫做單相催

化作用催化劑跟反應物屬不同相時叫做多相催化作用。

催化劑對化學反應速率的影響非常大有的催化劑可以使化學反應速率加

快到幾百萬倍以上。

催化劑一般具有選擇性它僅能使某一反應或某一類

型的反應加速進行。

在催化反應裏人們往往加入催化劑以外的另一物質

以增強催化劑的催化作用這種物質叫做助催化劑。

助催化劑在化學工業

上極為重要。

例如在合成氨的鐵催化劑裏加入少量的鋁和鉀的氧化物作

為助催化劑可以大大提高催化劑的催化作用。

催化劑在現代化學工業中佔有極其重要的地位現在幾乎有半數以上的化

工產品在生產過程裏都採用催化劑。

例如合成氨生產採用鐵催化劑

硫酸生產採用釩催化劑乙烯的聚合以及用丁二烯制橡膠等三大合成材料

的生產中都採用不同的催化劑。

酶是植物、動物和微生物產生的具有

催化能力的蛋白質舊稱酵素。

生物體的化學反應幾乎都在酶的催化作用

下進行。

酶的催化作用同樣具有選擇性。

例如澱粉酶催化澱粉水解為糊

精和麥芽糖蛋白酶催化蛋白質水解成肽等。

酶在生理學、醫學、農業、

工業等方陎都有重大意義。

目前酶製劑的應用日益廣泛。

參●結論

隨著化學研究的進步而產生出非常多的新化學產品其目地在於增進人類生活

的福祉而更重要的是我們在使用這些化學品時要能保證人類本身以及我們的

生活環境健康不受危害。

觸媒催化於化學反應也須符合『綠色化學』的基本法則。

觸媒催化法乃有關觸媒將某第一相如水相之反應物攜至第二相如有機

相與該相之反應物進行反應。

同時其觸媒又恢復再傳回第一相繼續進行催化

之工作。

因此整個反應涉及了反應物分別在水相與有機相之反應觸媒在水相

與有機相質傳問題及觸媒在水相與有機相之分配partition問題此等皆與反

應速率有關。

同時藉著相間轉移觸媒催化反應之方法可以進行兩互不相溶之反

應物進行化學反應以合成特用化學品。

因此相間轉移觸媒催化方法不失為有

機合成之有效工具之一。

隨著化學研究的瞙化睠推出各類創新化學產品睠其目地

在於增瞙人類生活的便利睠而更重要的是人類在使用這些化學品時睠也能保證

健康不受危害。

表一為常用觸媒之各項特性之比較

觸媒種類

成本

活性

適用性

穩定性

回收

四級銨鹽

○

○

○

●

●

四級鏻鹽

○

○

○

●

●

皇冠醚

╳

○

●

○

╳

聚乙二醇

◎

╳

●

○

○

◎最佳

○佳

●中

╳差

由於最近相間轉移觸媒催化方法之發展我們用的是正相間轉移觸媒催化方法

此種反應機構乃陰離子或親核試劑與相間轉移觸媒在水相進行反應合成具有

機溶性之活性錯化物傳送至有機相與有機相反應物進行反應有機相反應進行

完後相間轉移觸媒又從有機相傳回至水相再繼續反應。

因此這一類反應又稱

為陰離子型相間轉移觸媒催化反應其所用之觸媒包括了季銨鹽皇冠醚及聚

乙二醇。

其中以季銨鹽效果好價格適中皇冠醚價格昂貴雖然效果好但

會造成汙染聚乙二醇價格最便宜相間轉移觸媒催化方法又依在屬"相"中可分

類為二相及三相反應其中二相又包含了液液氣液液固等相反應。

其

中如人體血液中之血紅素與氧氣進行代謝作用即屬於氣液相間轉移觸媒催化

反應。

相間轉移催化反應可以觸媒是否會溶於反應系統中而區分可溶性相間轉移催化

反應及不溶性相間轉移催化反應二大類。

前者可以二項的狀態而細分為固-液系

統、液-液系統、氣-液系統不可容相間催化反應則可細分為液-固-液系統及三

液項系統其關係如下頁表所示

肆

●

引註資料

[1]阮國棟、吳婉怡、揚智淵（2007）。

綠色化學的產業技術。

化學655-22。