传统文化蕴含的化学智慧在元素无机化学教学中的有机融入

doi:10.3866/PKU.DXHX202006007

Abstract

Abstract:

In this paper, we have incorporated the chemical wisdom contained in Chinese traditional culture into classroom teaching, and appropriately integrated inorganic chemistry teaching with ideological and political education in class, thus increasing the culture, knowledge and interest of science class. At the same time, it can cultivate students' cultural self-confidence and stimulate students' national pride.

Key words: Elements in inorganic chemistry, Traditional Chinese culture, Curriculum with ideological and political education

Hongchang Yao, Yike Li, Jie Wu, Zhongjun Li. Appropriately Integrating Chemical Wisdom in Excellent Traditional Culture into the Teaching of Elements in Inorganic Chemistry[J].University Chemistry, 2020, 35(8): 54-59.

Figures/Tables 1

章节	传统文化内容	蕴含的化学知识
碱金属	熬制中药的无釉砂锅容易炸裂，而现代的陶瓷砂锅不易炸裂	在陶瓷砂锅胚体中加入了锂辉石(Li₂O∙Al₂O₃∙4SiO₂)。锂辉石既作助熔剂，同时又生成低热膨胀体
碱土金属	西游记里的女儿国；曾有媒体报道，广东某山村相继生出的都是女孩	经研究发现，曾有地质队在山村附近探矿，导致当地饮用水中铍含量升高。铍及化合物有毒，人体铍含量高时，Y染色体受损害，而X染色体抵抗力强，故容易生女孩
硼族元素	花而不实	硼与花粉形成、花粉管萌发密切相关。缺硼时，花丝萎缩，发育不良。植物的“花而不实”现象与土壤中硼元素的缺乏有关
	历史上有名的“希望蓝钻”	钻石中含有B则显蓝色，稀有程度仅次于红钻石
	清代官员帽子上的“顶戴花翎”，是身份的象征	一品官员的“顶戴”为红宝石：α-Al₂O₃含有色素离子Cr；三品官员的“顶戴”为蓝宝石：α-Al₂O₃含有色素离子Ti、Fe
碳族元素	点石成金	通过热力学计算，在一定的温度和压力下，廉价的石墨可以变成金刚石。该技术现已工业化生产，实现了古人梦寐以求的“点石成金”梦想
	《列子∙汤问》：周穆王大征西戎，西戎献锟铻之剑，火浣之布。……火浣之布，浣之必投于火，布则火色，垢则布色，出火而振之，皓然疑乎雪；《三国志》《抱朴子》等皆有火浣布的记载；	火浣布：自然石棉，为硅氧四面体通过共用1个氧原子链聚而成无限长链的硅酸盐，具有纤维状结构，如石棉；四川雅安石棉县：全国唯一一个以矿物名称命名的县
	敦煌壁画：色彩艳丽，有闪烁感	含有云母颜料；云母：每个硅氧四面体通过共用3个氧与邻近3个硅氧四面体连接，形成层状结构的聚硅酸盐，片层间靠静电引力结合在一起
	魏伯阳所著的《周易参同契》中说：胡粉投火中，色坏还为铅	涉及的化学反应为： ${\rm{2PbC}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}} \cdot {\rm{Pb}}{\left( {{\rm{OH}}} \right)_{\rm{2}}}{\rm{ = 3PbO + 2C}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}{\rm{ + }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}$ ${\rm{PbO + C = Pb + CO}}$
氮族元素	中国工程院院士李俊贤：被誉为国家腾飞的推进剂	肼的衍生物——偏二甲肼：火箭发射的燃料
	烟花爆竹里的化学	传统烟花爆竹的主要成分是黑火药，含有硫磺、木炭、硝酸钾，反应方程式为${\rm{2KN}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}{\rm{ + 3C + S = }}{{\rm{K}}_{\rm{2}}}{\rm{S + }}{{\rm{N}}_{\rm{2}}}{\rm{ + 3C}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}$；部分烟花爆竹中还含有氯酸钾KClO₃和高氯酸钾KClO₄；为了产生绚丽的色彩和闪光效果，有些烟花中加入了镁、铝、锑等金属粉末和无机盐等成分。不同的金属和金属离子在燃烧时会呈现出不同的颜色，如硝酸锶和锂燃烧时会发出红色光，硝酸钠燃烧时会发出黄色光，硝酸钡燃烧时则会发出绿色光等
	安全火柴：红磷的应用泊头火柴的兴衰历史鬼火	火柴头：硫、氯酸钾、二氧化锰、沾合剂等火柴盒侧面：红磷、三硫化二锑、沾合剂等联膦P₂H₄较磷化氢更活泼，能在空气中自燃
氮族元素	砒霜的砒字由“貔”而来；传说,貔是吃人的凶猛野兽	晋代葛洪在《仙药》中记述：“又雄黄……饵服之法，或以蒸煮之；或以酒饵；或先以硝石化为水，乃凝之；或以玄胴肠裹蒸于赤土下；或以松脂和之；或以三物炼之，引之如布，白如冰。” 将砷的硫化物焙烧就得到白色As₂O₃。As₂O₃在我国古代被称为砒霜，说明已了解其毒性
	信口雌黄：形容不顾事实，随口乱说或妄作评论	古人在黄纸上写字，常用雌黄修改错处；
	铅字字模	利用锑、铋的热缩冷涨现象：制造铅字时，往铅字合金里加入一些锑或铋。当合金浇入铜模后，再冷却凝固时，合金就会膨胀使字的笔划都清晰地凸显出来
氧族元素	水文化	人类文明起源多在大河流域，如尼罗河流域的古埃及文明，两河流域的巴比伦文明，长江黄河流域的中华文明；《山海经》：精卫填海大禹治水；《诗经》：蒹葭苍苍白露为霜所谓伊人在水一方
	中草药熏蒸剂	利用SO₂的漂白作用
	葡萄酒中的防腐剂	利用SO₂的防腐和保鲜作用
卤素	谚语：卤水点豆腐一物降一物	原理：卤水主要成分有氯化镁、硫酸钙、氯化钙及氯化钠等，味苦黄豆→豆浆→滤渣→煮开→“胶体”；胶体溶液变成豆腐，必须点卤。点卤后胶体聚沉，变成豆腐脑。再挤出水分，就变成了豆腐
铜副族元素	青铜器文化：司母戊鼎、四羊方尊、莲鹤方壶、虢季子白盘、越王勾践剑	青铜是金属冶铸史上最早的合金，在纯铜中加入锡或铅的合金
	《甄嬛传》《延禧攻略》《如懿传》等电视剧中常见的“银针试毒”桥段：如果银针碰到食物后变黑了，就证明食物有毒	古代的砒霜里面常伴有少量的杂质——硫或硫化物。当用银针试验时，其中的硫会和银针产生化学反应生成黑色的硫化银，从而在银针的表面上形成一层黑色的银垢
锌副族元素	鎏金技术	鎏金：将金形成金汞齐，涂在铜器表面，加热，金就附着在器物表面。汉代鎏金和镶嵌技术已十分发达
	涂朱甲骨	涂朱甲骨：把辰砂磨成红色粉末涂嵌在甲骨文的刻痕中以示醒目
	朱笔御批	朱笔御批：为醒目和保存，帝王用辰砂写批文
	朱砂墨	朱砂墨：近朱者赤，近墨者黑；声和则响清，形正则影直
钛副族元素	钛白：涂改液、防晒霜、增白剂	钛白是世界上最白的颜料，比锌钡白白5倍，具有优良的增白、遮盖性能
铬副族元素	翡翠的绿色、祖母绿	皆是因为含有铬离子
锰副族元素	秦始皇兵马俑出土的秦俑剑：1994年3月兵马俑二号坑出土了19把青铜剑。这些剑毫无锈蚀，光洁如新。有一把被压弯45°的剑，出土后瞬间恢复	经试验，一次尚能划透18层纸，无比锋利；研究表明，剑的表面竟涂有一层厚约10 μm的含铬氧化膜
铁系元素	《鬼谷子∙谋篇第十》：“故郑人之取玉也，载司南之车，为其不惑也。” 《梦溪笔谈》：“方家以磁石磨针缝，则能指南。”	司南：中国汉代甚至战国时代华夏劳动人民发明的一种最早的指示南北方向的指南器，是现在所用指南针的始祖。其材料是天然磁铁矿石
铁系元素	元青花鬼谷子下山图灌	描述了孙膑的师傅鬼谷子在齐国使节再三请求下，答应下山搭救被燕国陷阵的齐国名将孙膑的故事。2005年7月12日伦敦佳士得拍卖会上，该器物以1400万英镑拍出，创下了当时中国艺术品在世界上的最高拍卖纪录

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