化學(xué)原理在化學(xué)物質(zhì)中的滲透

侯永珍

[摘 要] 化學(xué)物質(zhì)包括C、H、O、N、P、S等化學(xué)元素，這些化學(xué)元素在合成化學(xué)物質(zhì)時(shí)都需要借助一定的化學(xué)原理，實(shí)現(xiàn)相關(guān)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)換，然后形成新的化學(xué)物質(zhì)，主要通過(guò)對(duì)化學(xué)物質(zhì)的分析，探究其中滲透的化學(xué)原理，使學(xué)生更好地了解化學(xué)原理在化學(xué)物質(zhì)中的滲透方式。

[關(guān) 鍵 詞] 化學(xué)原理；化學(xué)物質(zhì)；滲透

[中圖分類號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2018）08-0074-01

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求不斷提高，對(duì)居住環(huán)境的要求也越來(lái)越高，所以，化學(xué)化工的生產(chǎn)要從技術(shù)層面上減少對(duì)水體、土壤和大氣的污染，從化學(xué)工業(yè)的必經(jīng)流程進(jìn)行改革，消除因傳統(tǒng)化學(xué)引起的環(huán)境危害和能源短缺的問(wèn)題。化學(xué)教學(xué)不能只重視基礎(chǔ)的化學(xué)原理和物質(zhì)變化規(guī)律，更要承擔(dān)起宣傳綠色化學(xué)的責(zé)任，讓綠色化學(xué)成為化學(xué)教育中的重要組成部分。通過(guò)探究化學(xué)物質(zhì)合成過(guò)程中包含的化學(xué)原理，可以促進(jìn)學(xué)生分析、解決問(wèn)題能力的提高，從根本上把握物質(zhì)的形成原理，可以使學(xué)生對(duì)化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)、化學(xué)作用的過(guò)程有更加清晰的了解，在實(shí)際生活過(guò)程中可以更好地運(yùn)用化學(xué)知識(shí)，將知識(shí)熟練應(yīng)用到生活中。

一、化學(xué)原理的基本概念

化學(xué)原理包括物質(zhì)的變化、物質(zhì)的性質(zhì)、物質(zhì)的分類等基本理論，物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時(shí)一定伴隨著物理變化，并且生成了其他物質(zhì)，如，潮解、結(jié)晶、干冰的升華、液態(tài)空氣的分離等。物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)是指其通過(guò)化學(xué)變化表現(xiàn)出的性質(zhì)，如，還原性、氧化性、酸性、堿性、可溶性等。元素的化學(xué)性質(zhì)與原子最外層電子數(shù)有關(guān)。對(duì)物質(zhì)的分類分為混合物和純凈物，純凈物又可劃分為單質(zhì)和化合物，化合物可以分為無(wú)機(jī)物和有機(jī)物，在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中各種物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化生成是必然的，也是化學(xué)原理在化學(xué)物質(zhì)中滲透的體現(xiàn)。

二、化學(xué)物質(zhì)的內(nèi)涵

化學(xué)物質(zhì)是指任何有特定分子標(biāo)識(shí)的有機(jī)物質(zhì)和無(wú)機(jī)物質(zhì)，既包括整體或部分由化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果產(chǎn)生的物質(zhì)或天然物質(zhì)，又包括任何元素或非化合的原子團(tuán)，化學(xué)物質(zhì)包括元素、化合物，但是不包括混合物、物品等。化學(xué)物質(zhì)作為化學(xué)運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)承擔(dān)者，在化學(xué)科學(xué)研究中屬于物質(zhì)客體，對(duì)化學(xué)物質(zhì)的研究起著重要作用。物質(zhì)的存在狀態(tài)有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、等離子態(tài)、玻色—愛因斯坦凝聚態(tài)、費(fèi)米子凝聚態(tài)，化學(xué)物質(zhì)在化學(xué)中本質(zhì)上是物質(zhì)另外的稱法，根據(jù)所含微粒性質(zhì)的不同可以分為純凈物與混合物。在化學(xué)物質(zhì)的轉(zhuǎn)移與形式轉(zhuǎn)變過(guò)程中化學(xué)原理起著不可忽視的作用。

三、化學(xué)原理在化學(xué)物質(zhì)中的滲透

本節(jié)重點(diǎn)探究化學(xué)原理與化學(xué)物質(zhì)的滲透關(guān)系，以氮元素為例。

（一）氮元素的存在形式與氮循環(huán)

自然界中的氮元素主要以三種形式存在：有機(jī)氮（存在于生物群體中）、無(wú)機(jī)氮（以銨鹽、硝酸鹽的形式存在）、分子氮（大氣中氮?dú)獾暮繛?9%，但是大部分分子氮是不能被直接利用的），以上三種氮元素之間的轉(zhuǎn)化可以通過(guò)微生物的合成和分解作用、動(dòng)植物的生命活動(dòng)以及人類的生產(chǎn)活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這三種形式的轉(zhuǎn)化也叫氮循環(huán)，主要指氮元素在無(wú)機(jī)自然界和生物群落之間的相互轉(zhuǎn)化、相互利用的過(guò)程，包括的化學(xué)原理有固氮作用、動(dòng)植物之間的同化作用和異化作用以及微生物的分解作用等。

有機(jī)氮化物的合成：通過(guò)綠色植物、動(dòng)物和微生物體的蛋白質(zhì)等含氮有機(jī)物，進(jìn)行氮化作用形成有機(jī)氮化物。

（二）氮的固定、分解和利用

1.固氮作用

固氮作用是指將分子氮轉(zhuǎn)化為生物體可以利用的固氮酶，包括生物固氮、閃電固氮和人工固氮三種方式，生物固氮是指將氮轉(zhuǎn)變成氨基酸和蛋白質(zhì)，然后進(jìn)行化學(xué)作用。例如，根瘤菌在與豆科植物的共生過(guò)程中，需要在固氮基因的控制下，將分子氮轉(zhuǎn)變?yōu)榘被岷偷鞍踪|(zhì)從而便于植物吸收。閃電固氮是指在閃電或宇宙輻射的作用下，將分子氮變?yōu)橛袡C(jī)氮的過(guò)程。反應(yīng)方程式如下：N2+3O2=2NO，2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO，主要是指硝酸與土壤中的無(wú)機(jī)離子發(fā)生反應(yīng)生成硝酸鹽，然后供植物吸收。人工固氮對(duì)于氮肥的生產(chǎn)以上兩種自然方式均無(wú)法滿足，所以需要人工固氮來(lái)實(shí)現(xiàn)，反應(yīng)方程式為：N2+3H2=2NH3（高溫高壓條件），然后再將NH3轉(zhuǎn)化為銨鹽和硝酸鹽。

2.氮的分解

氮的分解過(guò)程主要指有機(jī)氮變?yōu)闊o(wú)機(jī)氮和氮分子的過(guò)程，包括氨化作用和反硝化作用，氨化作用是指動(dòng)物排出物和植物尸體等被真菌和細(xì)菌分解成氨的過(guò)程，形成的氮化物質(zhì)需要氨化作用這一化學(xué)原理。反硝化作用是指在反硝化菌的作用下，將土壤中的NH3和HNO3分解為N2的過(guò)程，從而保證氮循環(huán)的順利進(jìn)行。

3.氮的利用

氮的利用主要是指氮物質(zhì)在相應(yīng)的化學(xué)原理作用下被動(dòng)植物吸收利用的過(guò)程，主要在于為人類的生產(chǎn)活動(dòng)服務(wù)。

四、總結(jié)

化學(xué)物質(zhì)在合成過(guò)程中必然伴隨著一定的化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)原理在化學(xué)物質(zhì)中的滲透是研究化學(xué)物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為了更好地掌握物質(zhì)的性質(zhì)以及物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，不僅要準(zhǔn)確把握物質(zhì)的性質(zhì)分類，還應(yīng)該對(duì)不同物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化需要借助的化學(xué)反應(yīng)原理進(jìn)行研究，確保在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以準(zhǔn)確無(wú)誤。

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