化学原理在化学物质中的渗透

侯永珍

[摘 要] 化学物质包括C、H、O、N、P、S等化学元素，这些化学元素在合成化学物质时都需要借助一定的化学原理，实现相关物质之间的转换，然后形成新的化学物质，主要通过对化学物质的分析，探究其中渗透的化学原理，使学生更好地了解化学原理在化学物质中的渗透方式。

[关 键 词] 化学原理；化学物质；渗透

[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）08-0074-01

随着社会的不断发展，人们对生活质量的要求不断提高，对居住环境的要求也越来越高，所以，化学化工的生产要从技术层面上减少对水体、土壤和大气的污染，从化学工业的必经流程进行改革，消除因传统化学引起的环境危害和能源短缺的问题。化学教学不能只重视基础的化学原理和物质变化规律，更要承担起宣传绿色化学的责任，让绿色化学成为化学教育中的重要组成部分。通过探究化学物质合成过程中包含的化学原理，可以促进学生分析、解决问题能力的提高，从根本上把握物质的形成原理，可以使学生对化学物质的性质、化学作用的过程有更加清晰的了解，在实际生活过程中可以更好地运用化学知识，将知识熟练应用到生活中。

一、化学原理的基本概念

化学原理包括物质的变化、物质的性质、物质的分类等基本理论，物质发生化学变化时一定伴随着物理变化，并且生成了其他物质，如，潮解、结晶、干冰的升华、液态空气的分离等。物质的化学性质是指其通过化学变化表现出的性质，如，还原性、氧化性、酸性、碱性、可溶性等。元素的化学性质与原子最外层电子数有关。对物质的分类分为混合物和纯净物，纯净物又可划分为单质和化合物，化合物可以分为无机物和有机物，在进行化学反应过程中各种物质之间的转化生成是必然的，也是化学原理在化学物质中渗透的体现。

二、化学物质的内涵

化学物质是指任何有特定分子标识的有机物质和无机物质，既包括整体或部分由化学反应的结果产生的物质或天然物质，又包括任何元素或非化合的原子团，化学物质包括元素、化合物，但是不包括混合物、物品等。化学物质作为化学运动的物质承担者，在化学科学研究中属于物质客体，对化学物质的研究起着重要作用。物质的存在状态有固态、液态、气态、等离子态、玻色—爱因斯坦凝聚态、费米子凝聚态，化学物质在化学中本质上是物质另外的称法，根据所含微粒性质的不同可以分为纯净物与混合物。在化学物质的转移与形式转变过程中化学原理起着不可忽视的作用。

三、化学原理在化学物质中的渗透

本节重点探究化学原理与化学物质的渗透关系，以氮元素为例。

（一）氮元素的存在形式与氮循环

自然界中的氮元素主要以三种形式存在：有机氮（存在于生物群体中）、无机氮（以铵盐、硝酸盐的形式存在）、分子氮（大气中氮气的含量为79%，但是大部分分子氮是不能被直接利用的），以上三种氮元素之间的转化可以通过微生物的合成和分解作用、动植物的生命活动以及人类的生产活动来实现，这三种形式的转化也叫氮循环，主要指氮元素在无机自然界和生物群落之间的相互转化、相互利用的过程，包括的化学原理有固氮作用、动植物之间的同化作用和异化作用以及微生物的分解作用等。

有机氮化物的合成：通过绿色植物、动物和微生物体的蛋白质等含氮有机物，进行氮化作用形成有机氮化物。

（二）氮的固定、分解和利用

1.固氮作用

固氮作用是指将分子氮转化为生物體可以利用的固氮酶，包括生物固氮、闪电固氮和人工固氮三种方式，生物固氮是指将氮转变成氨基酸和蛋白质，然后进行化学作用。例如，根瘤菌在与豆科植物的共生过程中，需要在固氮基因的控制下，将分子氮转变为氨基酸和蛋白质从而便于植物吸收。闪电固氮是指在闪电或宇宙辐射的作用下，将分子氮变为有机氮的过程。反应方程式如下：N2+3O2=2NO，2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO，主要是指硝酸与土壤中的无机离子发生反应生成硝酸盐，然后供植物吸收。人工固氮对于氮肥的生产以上两种自然方式均无法满足，所以需要人工固氮来实现，反应方程式为：N2+3H2=2NH3（高温高压条件），然后再将NH3转化为铵盐和硝酸盐。

2.氮的分解

氮的分解过程主要指有机氮变为无机氮和氮分子的过程，包括氨化作用和反硝化作用，氨化作用是指动物排出物和植物尸体等被真菌和细菌分解成氨的过程，形成的氮化物质需要氨化作用这一化学原理。反硝化作用是指在反硝化菌的作用下，将土壤中的NH3和HNO3分解为N2的过程，从而保证氮循环的顺利进行。

3.氮的利用

氮的利用主要是指氮物质在相应的化学原理作用下被动植物吸收利用的过程，主要在于为人类的生产活动服务。

四、总结

化学物质在合成过程中必然伴随着一定的化学反应，化学原理在化学物质中的渗透是研究化学物质性质的关键环节，为了更好地掌握物质的性质以及物质之间的转化，不仅要准确把握物质的性质分类，还应该对不同物质之间的转化需要借助的化学反应原理进行研究，确保在实验过程中可以准确无误。

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