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自然界及人类社会中都普遍存在互换现象。如果仔细观察和研究互换现象,对于技术创新和发明有很好的借鉴作用。
物质的互换有两种情况。互换过程中,两个被交换的主体本身的组成不变,所交换的是相互的空间位置称为物理互换;两者交换的是主体的一部分,如原子、离子和基团等发生了交换反应,交换的结果产生了新的物质,称为化学互换。
物理互换的例子有很多。如汽车前后两轮胎的互换,由于汽车的前轮既是驱动轮又是转向轮,因而前轮磨损明显大于后轮。前后轮胎换位可使两者磨损趋于均匀,延长轮胎的使用寿命;为了净化空调房间室内的空气,可以用双向风机来交换室内外的空气,随时选择抽风或送风的方式运行;修理时常用器件插件互换法,将同型号的插件板、芯片或器件与原板、原芯片或器件互换,根据是否仍出现故障现象来判断故障所在。
化学互换包括有机复分解反应、无机复分解反应、置换反应、酯交换反应、配体交换、固液相间的离子交换、同位素交换以及地质交代等。
化学互换的例子也比比皆是。美国科学家施罗克和格拉布分别于1990年、1992年研制成有机复分解反应的金属催化剂。该反应的副产物极少,且产物易分离,故产品纯度很高。应用烯烃复分解反应,可使一种烯烃转变为两种不同的烯烃,例如一个丙烯的亚甲基CH2和另一个丙烯(除亚甲基外的基团CH—CH3)互换位置,就可转化成为乙烯和丁烯。反之,也可进行逆反应。该工艺是工业上调节各烯烃供求的重要方法。而且烷基芳烃(烷基苯、烷基萘)、烯烃、烷烃、醛类、酸类等都可以进行有机复分解反应,其成为一类重要的有机合成方法。
离子交换树脂由高分子基体上以化学键结合的固定离子和以离子键与之相结合的、电荷相反的离子组成。阳离子交换树脂官能团中的离子只能与水中阳离子互换,能除去或分离阳离子,例如用于制造精糖和高级食用糖浆的脱色提纯。阴离子交换树脂官能团中的离子只能与水中阴离子互换,能除去或分离阴离子。用于硬水软化时则阴阳两种离子交换树脂都用,先利用氢离子H 交换阳离子,如Ca2 等;然后以氢氧根离子OH-交换阴离子,如氯离子cl-。再生的程序恰与纯化的程序相反,利用氢离子及氢氧根离子进行再生,交换以除去附着在离子交换树脂中的杂质。离子交换法还可用于去处污水中重金属,回收催化剂中的金属及提取铀等,其优点是可以直接分离得到产物,不用二次分离,并有优异的分离效果及很高的富集倍数。以离子交换树脂作为固定相,在流动相带着试样溶液通过离子交换树脂时,试样中的不同的离子由于与固定相具有不同的亲合力而获得分离,称为离子互换色谱法,也是利用离子交换原理来测定溶液中阳离子和阴离子含量的一种分析方法。凡在溶液中能够电离的物质通常都可以用离子交换色谱法进行分离。现在它不仅适用于无机离子混合物的分离,亦可用于有机物的分离,例如氨基酸、核酸、蛋白质等生物大分子,因此应用范围较广。
在人类社会中,也常常用到互换法。在刑事犯罪案件中,犯罪人与受害人、人与物之间发生接触、摩擦和碰撞,会导致两者接触面上的物质成分互换。例如交通肇事逃逸案件中,剧烈的撞击可能使肇事车辆在人体上留下印痕,同时人体的有关物质会遗留在与车辆接触的部位;又如受害人与凶手搏斗,凶手所穿的衣服纤维会遗留在受害人的身上,而受害人的衣服纤维也会遗留在凶手身上。这些印痕或微量痕迹提供了犯罪信息、客观物证和线索,对侦查破案常常起到重要作用。证据交换是我国民事证据法律的一项重要制度。在人民法院的组织下,当事人之间在开庭审理前,必须将各自拥有的证据与对方进行交换,使双方当事人能够充分了解对方的主张。通过证据交换,也促使当事人在庭审前将全部证据向法院提供,以便法院整理双方争议焦点,从而固定双方争议焦点和证据,保障开庭审理的顺利进行,提高庭审效率。
互换已经成为人类经济生活的重要方式。商品交换经历了三个发展阶段,即物物交换、以货币为媒介的商品交换和以商业为媒介的商品交换。以货币为媒介的商品交换形式的出现,是商品交换过程的革命,它解决了物物交换的困难,突破了交换的时空限制,商品交换的双方可以在不同时间、地点进行交换活动。商业的诞生解决了生产过程与交换过程在时间、空间、技能上的矛盾。商业从生产中独立出来,使商品生产者摆脱了很大部分的交换事务。商品、市场、货币、商店、银行、超市和网上商店等都是人类经济生活的重要发明。由于各国的资源和产品有差异,规范的国际贸易就是国与国之间互利双赢的进出口商品的交换。总之,没有商品交换就没有经济,就没有市场,更没有市场经济。
人类社会的这种互换还体现在其他领域。为了加强全球不同国家之间的交流,增进国际间的了解、文化的沟通和学术交流,促进各国之间的友好往来,每年世界各地有60多个国家(包括我国在内)和地区的大中学生参加交流项目,相互交换学生;民间亲友或熟人间开展异地换房旅游活动,双方不仅省去了借宿旅馆的费用,有了临时的“家”,游客还能自己做饭,一方面在饮食卫生上有所保证,另一方面节约下来的钱也可以游览更多的地方。
物质的互换有两种情况。互换过程中,两个被交换的主体本身的组成不变,所交换的是相互的空间位置称为物理互换;两者交换的是主体的一部分,如原子、离子和基团等发生了交换反应,交换的结果产生了新的物质,称为化学互换。
物理互换的例子有很多。如汽车前后两轮胎的互换,由于汽车的前轮既是驱动轮又是转向轮,因而前轮磨损明显大于后轮。前后轮胎换位可使两者磨损趋于均匀,延长轮胎的使用寿命;为了净化空调房间室内的空气,可以用双向风机来交换室内外的空气,随时选择抽风或送风的方式运行;修理时常用器件插件互换法,将同型号的插件板、芯片或器件与原板、原芯片或器件互换,根据是否仍出现故障现象来判断故障所在。
化学互换包括有机复分解反应、无机复分解反应、置换反应、酯交换反应、配体交换、固液相间的离子交换、同位素交换以及地质交代等。
化学互换的例子也比比皆是。美国科学家施罗克和格拉布分别于1990年、1992年研制成有机复分解反应的金属催化剂。该反应的副产物极少,且产物易分离,故产品纯度很高。应用烯烃复分解反应,可使一种烯烃转变为两种不同的烯烃,例如一个丙烯的亚甲基CH2和另一个丙烯(除亚甲基外的基团CH—CH3)互换位置,就可转化成为乙烯和丁烯。反之,也可进行逆反应。该工艺是工业上调节各烯烃供求的重要方法。而且烷基芳烃(烷基苯、烷基萘)、烯烃、烷烃、醛类、酸类等都可以进行有机复分解反应,其成为一类重要的有机合成方法。
离子交换树脂由高分子基体上以化学键结合的固定离子和以离子键与之相结合的、电荷相反的离子组成。阳离子交换树脂官能团中的离子只能与水中阳离子互换,能除去或分离阳离子,例如用于制造精糖和高级食用糖浆的脱色提纯。阴离子交换树脂官能团中的离子只能与水中阴离子互换,能除去或分离阴离子。用于硬水软化时则阴阳两种离子交换树脂都用,先利用氢离子H 交换阳离子,如Ca2 等;然后以氢氧根离子OH-交换阴离子,如氯离子cl-。再生的程序恰与纯化的程序相反,利用氢离子及氢氧根离子进行再生,交换以除去附着在离子交换树脂中的杂质。离子交换法还可用于去处污水中重金属,回收催化剂中的金属及提取铀等,其优点是可以直接分离得到产物,不用二次分离,并有优异的分离效果及很高的富集倍数。以离子交换树脂作为固定相,在流动相带着试样溶液通过离子交换树脂时,试样中的不同的离子由于与固定相具有不同的亲合力而获得分离,称为离子互换色谱法,也是利用离子交换原理来测定溶液中阳离子和阴离子含量的一种分析方法。凡在溶液中能够电离的物质通常都可以用离子交换色谱法进行分离。现在它不仅适用于无机离子混合物的分离,亦可用于有机物的分离,例如氨基酸、核酸、蛋白质等生物大分子,因此应用范围较广。
在人类社会中,也常常用到互换法。在刑事犯罪案件中,犯罪人与受害人、人与物之间发生接触、摩擦和碰撞,会导致两者接触面上的物质成分互换。例如交通肇事逃逸案件中,剧烈的撞击可能使肇事车辆在人体上留下印痕,同时人体的有关物质会遗留在与车辆接触的部位;又如受害人与凶手搏斗,凶手所穿的衣服纤维会遗留在受害人的身上,而受害人的衣服纤维也会遗留在凶手身上。这些印痕或微量痕迹提供了犯罪信息、客观物证和线索,对侦查破案常常起到重要作用。证据交换是我国民事证据法律的一项重要制度。在人民法院的组织下,当事人之间在开庭审理前,必须将各自拥有的证据与对方进行交换,使双方当事人能够充分了解对方的主张。通过证据交换,也促使当事人在庭审前将全部证据向法院提供,以便法院整理双方争议焦点,从而固定双方争议焦点和证据,保障开庭审理的顺利进行,提高庭审效率。
互换已经成为人类经济生活的重要方式。商品交换经历了三个发展阶段,即物物交换、以货币为媒介的商品交换和以商业为媒介的商品交换。以货币为媒介的商品交换形式的出现,是商品交换过程的革命,它解决了物物交换的困难,突破了交换的时空限制,商品交换的双方可以在不同时间、地点进行交换活动。商业的诞生解决了生产过程与交换过程在时间、空间、技能上的矛盾。商业从生产中独立出来,使商品生产者摆脱了很大部分的交换事务。商品、市场、货币、商店、银行、超市和网上商店等都是人类经济生活的重要发明。由于各国的资源和产品有差异,规范的国际贸易就是国与国之间互利双赢的进出口商品的交换。总之,没有商品交换就没有经济,就没有市场,更没有市场经济。
人类社会的这种互换还体现在其他领域。为了加强全球不同国家之间的交流,增进国际间的了解、文化的沟通和学术交流,促进各国之间的友好往来,每年世界各地有60多个国家(包括我国在内)和地区的大中学生参加交流项目,相互交换学生;民间亲友或熟人间开展异地换房旅游活动,双方不仅省去了借宿旅馆的费用,有了临时的“家”,游客还能自己做饭,一方面在饮食卫生上有所保证,另一方面节约下来的钱也可以游览更多的地方。