在化学教学中进行爱国主义教育

杨海燕

（重庆市求精中学校 重庆 400015）

化学是科学教育的重要组成部分，新的课程标准倡导从学生和社会发展的需要出发，发挥学科自身的优势，联系社会生活实际形成科学的价值观。学校的爱国主义教育也是新课程的重要内容之一。青少年只有从小接受爱国主义教育，学习和掌握一定的国防知识，树立国防观念，才能培养我国新世纪的合格建设者。我校是国防教育基地校，我以讲稀土故事的方式入手，让初中生初步了解稀土元素与工业生产、国防安全的重要关系，树立民族自豪感和责任心。

一、神秘传说

1945年春，在内蒙古西北部，乌兰察布草原深处，冰雪初融，涓涓细流滋养着嫩绿的草儿，春风在碧蓝如洗的天空中放着白云。此时抗日战争已进入最后的决胜阶段，白云鄂博的牧民们充满了对胜利的希翼。突然有一天，驻扎的日本兵，丢辎弃重，只用板车匆匆装了几车毫不起眼的矿石，便在当地人不解的目光中遁去……此后的数十年，这种奇怪的矿石在全球不断激起涟漪，最终引发了一场大国间的海啸[1]。

二、艰难发现

人类对这种矿石的好奇，源于它含有17种特殊的元素。它们被统称为稀土元素。包含元素周期表中第57～71号原子序数的镧系元素以及ⅢB的钪和钇。

为了寻找这些稀土元素，从1794年芬兰化学家加多林发第现一个稀土成员“钇”，到1947年马林斯基和格伦丹宁发现“钷”。世界各国的科学家们经过了153年的艰难跋涉，付出了常人难以想象的巨大努力，终于揭开了所有稀土元素的神秘面纱。

其实啊，大家千万不要被“稀土元素”这个名称所迷惑，它们在地壳中的丰度相当高呢。即便是稀土元素中丰度最低的71号镥元素，在地壳中含量也比金高出200倍。既然如此，它们为什么叫稀土元素呢？首先是因为稀土元素性质相近，在自然界中形成合金，很难将它们单独分离出来；其次是稀土元素在地壳中分布非常分散，很少有商业开采价值的聚集矿。

三、独特作用

随着科技的发展，科学家发现稀土元素具有独特的电子亚层，丰富的跃迁能级，较大的原子磁矩，多变的配位数，在光、电、磁功能材料中显示了不可替代的作用。

①稀土金属在冶金工业中的应用。微量稀土元素可以显著改变合金的性质，被称为冶金工业的“维生素”。稀土镁合金、钛合金具有优良的性能，在航空航天领域得到了广泛的应用。

②稀土合金做储氢材料。氢气是未来的重要能源之一，如何储存、运输氢气燃料是应用氢能时需要解决的重要问题。稀土合金可以作为储氢合金，例如，LaNi5(或CeNi5)具有奇特的储氢性质，LaNi5吸收氢生成金属氢化物，当加热时又能释放出吸收的氢气，可以有效地储运氢。

③稀土金属作催化剂。稀土催化剂广泛的用于石油化工中。如果不用催化剂，直接热裂化石油，只能得到15%-20%的汽油，而催化裂化取得的汽油可以达到原油的80%。稀土催化剂还可以作为废气处理和防止大气污染的催化剂。

④稀土金属在医疗领域的应用。在医学诊断领域，利用稀土永磁材料制成的磁共振成像（MRI）被医学界称为诊断医学史上的一次技术革命。具有安全、无损害、对比度高等优点，能提供三维软组织病变的细节和功能信息。钬激光具有汽化、切割和凝固等特性，被广泛运用在激光医疗方面。稀土元素镧也可预防、改善主动脉和冠状动脉粥样硬化。

⑤稀土金属的其他应用。国防军事领域有这样的说法：“谁掌握了稀土，谁就全天候掌握了战场[2]。”从雷达到隐形战机，从巡航导弹到精确制导弹药，都离不开稀土。一艘弗吉尼亚级核潜艇要用掉4吨稀土，一架 F35战斗机则需要400公斤……

稀土元素于点滴之间，化腐朽为神奇，人类为这些元素如痴如狂。

四、国士无双

幸运的是，中国不但有稀土，而且储量惊人。但很长时间，我们对稀土的认识和应用，却极为有限。同时因为缺乏分离技术，中国人守着金山却挨饿。一车车矿石被廉价运往国外，最后再用几十倍的价格换回高纯度的产品。1972年，中科院院士、稀土之父徐光宪先生接到了一个军工任务—分离镨钕。镨钕，在希腊语中是双生子的意思！是稀土元素中最难分彼此的一对。年过半百的徐光宪人生中第三次改变研究方向。老先生平缓又坚定地说：“中国作为世界最大的稀土所有国，长期只能出口稀土初级产品，我心里不舒服。祖国现在需要我，再难也要上[3]。”

徐光宪带领学生自主创新出串级萃取理论，把镨钕分离后的纯度提高到了创世界记录的99.99%。然而对徐光宪来说，这只是传奇的开始！为了更快地推进稀土研究，他每周要工作80多个小时，在实践的基础上推导出了一百多个化学公式，设计出最优化的工艺流程，并利用当时还不普及的计算机技术进行虚拟实验，使原本复杂的稀土生产工艺彻底简单化。同行们几乎都不相信，这真的可以解决这项世界难题吗？在质疑中，当时的稀土第一大厂上海跃龙厂决定第一个尝试他的技术。让人惊讶的奇迹发生了：一排排看似貌不惊人的萃取箱像流水线一样，只要在这边放入原料，在流水线另一端的不同出口，就源源不断地输出各种高纯度稀土元素。因为这一技术，中国实现了从稀土资源大国，向稀土生产、出口大国的逆袭。

新的理论和方法广泛用于实际生产，大大提高了中国稀土工业的竞争力，但与此同时日本、美国等发达国家关停自己的工厂，用便宜的价格买中国的稀土。面对不可再生的稀土资源大量流失，徐老先生心急如焚地说：“我怕二三十年后用光了，中国要变成稀土小国。”他数次向中央建言，最终促使国家收紧了稀土配额制度。

历史风云变幻，当今中国是世界上唯一拥有完整稀土产业链的国家。习总书记多次强调，“提升自主创新水平，把关键核心技术牢牢掌握在自己手里，这关系中国的前途和命运。国士无双，让我们一起致敬徐老，致敬为稀土工业呕心沥血的中国科学家们！今日中国，已挺直了脊梁！