在化學(xué)教學(xué)中進(jìn)行愛國主義教育

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)生和社會發(fā)展的需要出發(fā)，發(fā)揮學(xué)科自身的優(yōu)勢，聯(lián)系社會生活實(shí)際形成科學(xué)的價值觀。學(xué)校的愛國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主義教育，學(xué)習(xí)和掌握一定的國防知識，樹立國防觀念，才能培養(yǎng)我國新世紀(jì)的合格建設(shè)者。我校是國防教育基地校，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。此時抗日戰(zhàn)爭已進(jìn)入最后的決勝階段，白云鄂博的牧民們充滿了對勝利的希翼。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)了一場大國間的海嘯[1]。

二、艱難發(fā)現(xiàn)

人類對這種礦石的好奇，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”這個名稱所迷惑，它們在地殼中的豐度相當(dāng)高呢。即便是稀土元素中豐度最低的71號镥元素，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，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稀土合金做儲氫材料。氫氣是未來的重要能源之一，如何儲存、運(yùn)輸氫氣燃料是應(yīng)用氫能時需要解決的重要問題。稀土合金可以作為儲氫合金，例如，LaNi5(或CeNi5)具有奇特的儲氫性質(zhì)，LaNi5吸收氫生成金屬氫化物，當(dāng)加熱時又能釋放出吸收的氫氣，可以有效地儲運(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、改善主動脈和冠狀動脈粥樣硬化。

⑤稀土金屬的其他應(yīng)用。國防軍事領(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[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、國士無雙

幸運(yùn)的是，中國不但有稀土，而且儲量驚人。但很長時間，我們對稀土的認(rèn)識和應(yīng)用，卻極為有限。同時因?yàn)槿狈Ψ蛛x技術(shù)，中國人守著金山卻挨餓。一車車礦石被廉價運(yùn)往國外，最后再用幾十倍的價格換回高純度的產(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。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：“中國作為世界最大的稀土所有國，長期只能出口稀土初級產(chǎn)品，我心里不舒服。祖國現(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多個小時，在實(shí)踐的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了一百多個化學(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)時的稀土第一大廠上海躍龍廠決定第一個嘗試他的技術(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)，中國實(shí)現(xiàn)了從稀土資源大國，向稀土生產(chǎn)、出口大國的逆襲。

新的理論和方法廣泛用于實(shí)際生產(chǎn)，大大提高了中國稀土工業(yè)的競爭力，但與此同時日本、美國等發(fā)達(dá)國家關(guān)停自己的工廠，用便宜的價格買中國的稀土。面對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，中國要變成稀土小國。”他數(shù)次向中央建言，最終促使國家收緊了稀土配額制度。

歷史風(fēng)云變幻，當(dāng)今中國是世界上唯一擁有完整稀土產(chǎn)業(yè)鏈的國家。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)系中國的前途和命運(yùn)。國士無雙，讓我們一起致敬徐老，致敬為稀土工業(yè)嘔心瀝血的中國科學(xué)家們！今日中國，已挺直了脊梁！