在化學(xué)教學(xué)中進(jìn)行愛國(guó)主義教育

楊海燕

（重慶市求精中學(xué)校 重慶 400015）

化學(xué)是科學(xué)教育的重要組成部分，新的課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)從學(xué)生和社會(huì)發(fā)展的需要出發(fā)，發(fā)揮學(xué)科自身的優(yōu)勢(shì)，聯(lián)系社會(huì)生活實(shí)際形成科學(xué)的價(jià)值觀。學(xué)校的愛國(guó)主義教育也是新課程的重要內(nèi)容之一。青少年只有從小接受愛國(guó)主義教育，學(xué)習(xí)和掌握一定的國(guó)防知識(shí)，樹立國(guó)防觀念，才能培養(yǎng)我國(guó)新世紀(jì)的合格建設(shè)者。我校是國(guó)防教育基地校，我以講稀土故事的方式入手，讓初中生初步了解稀土元素與工業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防安全的重要關(guān)系，樹立民族自豪感和責(zé)任心。

一、神秘傳說

1945年春，在內(nèi)蒙古西北部，烏蘭察布草原深處，冰雪初融，涓涓細(xì)流滋養(yǎng)著嫩綠的草兒，春風(fēng)在碧藍(lán)如洗的天空中放著白云。此時(shí)抗日戰(zhàn)爭(zhēng)已進(jìn)入最后的決勝階段，白云鄂博的牧民們充滿了對(duì)勝利的希翼。突然有一天，駐扎的日本兵，丟輜棄重，只用板車匆匆裝了幾車毫不起眼的礦石，便在當(dāng)?shù)厝瞬唤獾哪抗庵卸萑ァ撕蟮臄?shù)十年，這種奇怪的礦石在全球不斷激起漣漪，最終引發(fā)了一場(chǎng)大國(guó)間的海嘯[1]。

二、艱難發(fā)現(xiàn)

人類對(duì)這種礦石的好奇，源于它含有17種特殊的元素。它們被統(tǒng)稱為稀土元素。包含元素周期表中第57～71號(hào)原子序數(shù)的鑭系元素以及ⅢB的鈧和釔。

為了尋找這些稀土元素，從1794年芬蘭化學(xué)家加多林發(fā)第現(xiàn)一個(gè)稀土成員“釔”，到1947年馬林斯基和格倫丹寧發(fā)現(xiàn)“钷”。世界各國(guó)的科學(xué)家們經(jīng)過了153年的艱難跋涉，付出了常人難以想象的巨大努力，終于揭開了所有稀土元素的神秘面紗。

其實(shí)啊，大家千萬不要被“稀土元素”這個(gè)名稱所迷惑，它們?cè)诘貧ぶ械呢S度相當(dāng)高呢。即便是稀土元素中豐度最低的71號(hào)镥元素，在地殼中含量也比金高出200倍。既然如此，它們?yōu)槭裁唇邢⊥猎啬兀渴紫仁且驗(yàn)橄⊥猎匦再|(zhì)相近，在自然界中形成合金，很難將它們單獨(dú)分離出來；其次是稀土元素在地殼中分布非常分散，很少有商業(yè)開采價(jià)值的聚集礦。

三、獨(dú)特作用

隨著科技的發(fā)展，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)稀土元素具有獨(dú)特的電子亞層，豐富的躍遷能級(jí)，較大的原子磁矩，多變的配位數(shù)，在光、電、磁功能材料中顯示了不可替代的作用。

①稀土金屬在冶金工業(yè)中的應(yīng)用。微量稀土元素可以顯著改變合金的性質(zhì)，被稱為冶金工業(yè)的“維生素”。稀土鎂合金、鈦合金具有優(yōu)良的性能，在航空航天領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

②稀土合金做儲(chǔ)氫材料。氫氣是未來的重要能源之一，如何儲(chǔ)存、運(yùn)輸氫氣燃料是應(yīng)用氫能時(shí)需要解決的重要問題。稀土合金可以作為儲(chǔ)氫合金，例如，LaNi5(或CeNi5)具有奇特的儲(chǔ)氫性質(zhì)，LaNi5吸收氫生成金屬氫化物，當(dāng)加熱時(shí)又能釋放出吸收的氫氣，可以有效地儲(chǔ)運(yùn)氫。

③稀土金屬作催化劑。稀土催化劑廣泛的用于石油化工中。如果不用催化劑，直接熱裂化石油，只能得到15%-20%的汽油，而催化裂化取得的汽油可以達(dá)到原油的80%。稀土催化劑還可以作為廢氣處理和防止大氣污染的催化劑。

④稀土金屬在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。在醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域，利用稀土永磁材料制成的磁共振成像（MRI）被醫(yī)學(xué)界稱為診斷醫(yī)學(xué)史上的一次技術(shù)革命。具有安全、無損害、對(duì)比度高等優(yōu)點(diǎn)，能提供三維軟組織病變的細(xì)節(jié)和功能信息。鈥激光具有汽化、切割和凝固等特性，被廣泛運(yùn)用在激光醫(yī)療方面。稀土元素鑭也可預(yù)防、改善主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈粥樣硬化。

⑤稀土金屬的其他應(yīng)用。國(guó)防軍事領(lǐng)域有這樣的說法：“誰掌握了稀土，誰就全天候掌握了戰(zhàn)場(chǎng)[2]。”從雷達(dá)到隱形戰(zhàn)機(jī)，從巡航導(dǎo)彈到精確制導(dǎo)彈藥，都離不開稀土。一艘弗吉尼亞級(jí)核潛艇要用掉4噸稀土，一架 F35戰(zhàn)斗機(jī)則需要400公斤……

稀土元素于點(diǎn)滴之間，化腐朽為神奇，人類為這些元素如癡如狂。

四、國(guó)士無雙

幸運(yùn)的是，中國(guó)不但有稀土，而且儲(chǔ)量驚人。但很長(zhǎng)時(shí)間，我們對(duì)稀土的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用，卻極為有限。同時(shí)因?yàn)槿狈Ψ蛛x技術(shù)，中國(guó)人守著金山卻挨餓。一車車礦石被廉價(jià)運(yùn)往國(guó)外，最后再用幾十倍的價(jià)格換回高純度的產(chǎn)品。1972年，中科院院士、稀土之父徐光憲先生接到了一個(gè)軍工任務(wù)—分離鐠釹。鐠釹，在希臘語中是雙生子的意思！是稀土元素中最難分彼此的一對(duì)。年過半百的徐光憲人生中第三次改變研究方向。老先生平緩又堅(jiān)定地說：“中國(guó)作為世界最大的稀土所有國(guó)，長(zhǎng)期只能出口稀土初級(jí)產(chǎn)品，我心里不舒服。祖國(guó)現(xiàn)在需要我，再難也要上[3]。”

徐光憲帶領(lǐng)學(xué)生自主創(chuàng)新出串級(jí)萃取理論，把鐠釹分離后的純度提高到了創(chuàng)世界記錄的99.99%。然而對(duì)徐光憲來說，這只是傳奇的開始！為了更快地推進(jìn)稀土研究，他每周要工作80多個(gè)小時(shí)，在實(shí)踐的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了一百多個(gè)化學(xué)公式，設(shè)計(jì)出最優(yōu)化的工藝流程，并利用當(dāng)時(shí)還不普及的計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，使原本復(fù)雜的稀土生產(chǎn)工藝徹底簡(jiǎn)單化。同行們幾乎都不相信，這真的可以解決這項(xiàng)世界難題嗎？在質(zhì)疑中，當(dāng)時(shí)的稀土第一大廠上海躍龍廠決定第一個(gè)嘗試他的技術(shù)。讓人驚訝的奇跡發(fā)生了：一排排看似貌不驚人的萃取箱像流水線一樣，只要在這邊放入原料，在流水線另一端的不同出口，就源源不斷地輸出各種高純度稀土元素。因?yàn)檫@一技術(shù)，中國(guó)實(shí)現(xiàn)了從稀土資源大國(guó)，向稀土生產(chǎn)、出口大國(guó)的逆襲。

新的理論和方法廣泛用于實(shí)際生產(chǎn)，大大提高了中國(guó)稀土工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，但與此同時(shí)日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家關(guān)停自己的工廠，用便宜的價(jià)格買中國(guó)的稀土。面對(duì)不可再生的稀土資源大量流失，徐老先生心急如焚地說：“我怕二三十年后用光了，中國(guó)要變成稀土小國(guó)。”他數(shù)次向中央建言，最終促使國(guó)家收緊了稀土配額制度。

歷史風(fēng)云變幻，當(dāng)今中國(guó)是世界上唯一擁有完整稀土產(chǎn)業(yè)鏈的國(guó)家。習(xí)總書記多次強(qiáng)調(diào)，“提升自主創(chuàng)新水平，把關(guān)鍵核心技術(shù)牢牢掌握在自己手里，這關(guān)系中國(guó)的前途和命運(yùn)。國(guó)士無雙，讓我們一起致敬徐老，致敬為稀土工業(yè)嘔心瀝血的中國(guó)科學(xué)家們！今日中國(guó)，已挺直了脊梁！