鈍化—金屬表面的致密氧化保護層

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• 發布日期：2010-12-28   點擊：4580   

    化學上的一些概念、原理是前人從已知的感性材料出發，通過觀察、分析、綜合，對這些材料進行“去偽存真”，抽象出它們共同的本質屬性，然后進行概括而形成的。因此化學上的概念、原理有高度的概括性、抽象性。學生理解起來十分困難，教師要懂得讓學生真正地掌握這些概念或原理的過程，從總的方面來看，同人類的認識過程是一致的。在進行概念或原理的教學中必須遵循由感性到理性、從生動的直觀到抽象的思維這一認識過程的總規律。
    筆者在多年的教學中體會到：學生對概念或原理理解的好不好有兩點至關重要，一是學生已有的知識經驗和他們在實踐中所形成的思考能力，二是教師講課是否能啟發引導、簡明扼要、生動形象，直觀通俗。教學實踐的許多事例可以說明，如果學生在學習某一概念時，他們對這方面的感性材料很豐富，教師講解又能重點突出、把抽象的概念或原理形象化、通俗化。那么學生很容易理解這些知識的內涵和實質，能達到事半功倍的效果?，F舉幾例加以說明。

    一、化學鍵

    化學教材上談到什么是化學鍵時寫道：“相鄰的原子間強烈的相互作用叫化學鍵。”學生在學習時感到這句話很難理解，尤其是對“相互作用”的含義感到莫明其妙，認為這個概念十分抽象。我在教學中首先講什么是“鍵”，鍵是安裝在車軸頭上管住車輪不脫離軸的一個鐵棍。在電動機、水泵等裝置中都需要把皮帶輪固定在輪軸上，采用的辦法是在輪軸和皮帶輪上各打上槽，用一金屬方塊打進去固定，或者說用一塊金屬把二者連接了起來。該金屬方塊就叫鍵。由此可見，鍵是起固定連接作用的，它把輪子和軸牢固地連接在一起?；瘜W鍵是用在化學上把原子和原子連接起來的一種東西，這種東西不象前面提到的鍵那樣直觀，它是看不到的，它把原子連接到一起采用的方式也不一樣，有三種之多。第一種是靠陰陽離子的吸引力把原子和原子連接在一起，象離子化合物氯化鈉、氯化鎂等。第二種是依靠共用電子對把原子和原子連接在一起，象共價化合物氯化氫、氨氣等。第三種情況是靠自由電子把原子和原子連接在一起，象金屬鐵、鋁等。由此可見，原子間的這三種連接方式要用一個高度概括的名詞來加以描述，才能包括全面，這就是“相互作用”的由來。這樣學生就比較容易理解相鄰原子間靠化學鍵把它們連接在一起，也就理解了化學鍵的定義。也很容易理解在多原子組成的分子中，含有兩種化學鍵。例如氫氧化鈉，氫原子和氧原子之間靠共價鍵結合，鈉離子和氫氧根離子間就是靠離子鍵結合。

    二、鈍化現象

    不銹鋼鐵、鋁等金屬表面生成致密氧化物保護層，從面阻止與金屬進一步反應的現象叫鈍化現象。

    要真正理解鈍化現象，首先要搞清楚“鈍”的含義，鈍就是不鋒利，不快。當我們用刀切肉時，一旦切不動了，常說：這把刀真鈍！然而用手掌或木片同樣切不動肉，我們卻不說它們鈍，原因是這些東西沒有“切”割肉的本領?？梢赃@樣理解鈍的含義，原來具有某種能力，現在該種能力降低了或者喪失了，我們稱之為鈍。鋁、鐵金屬反應，我們能“切”動鐵和鋁。因為它有氧化能力，氧化能力更強，更應該能與鋁、鐵金屬反應，更能“切”動金屬鐵和鋁。實際上由于致密氧化物保護層的作用，阻止了反應的進一步發生，換句話說，這與刀鈍切不動肉是一個道理。鐵和鋁反應的氧化能力，更應該能與之反應，實際上卻不能反應的這種現象，我們稱為鈍化現象。

與鈍化現象類似的還有醫療上殺菌、消毒用的酒精濃度是70—75%，當酒精濃度大于75%時，殺菌能力反而降低，原因是濃酒精一下子把細菌表面組織殺死，形成一層硬殼，阻止了酒精的滲透，不能把細菌內部的組織殺死，很難把細菌一網打盡。實際上濃酒精的殺菌能力反而降低了。而70-75%的酒精滲透能力極強，可以把細菌全部殺死。

    三、勒夏特列原理

    如果改變影響平衡的一個條件（如溫度、壓強、濃度），化學平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。這就是勒夏特列原理。這個原理是對濃度、壓強、溫度對化學平衡影響的高度概括。如果升高溫度，化學平衡就會向吸熱的方向移動，從而使體系中的溫度降低；如果壓強增大，化學平衡就會向氣體體積縮小的方向移動，從而使體系的壓強減??；如果增加反應物的濃度，化學平衡就向生成物的方向移動，從而使反應物的濃度減少?；瘜W平衡研究的是可逆反應，可逆反應可以向任何一方運動，反應既可以向正方向運動，同時還可以向相反方向運動。當升高溫度時，化學平衡若向放熱的方向運動，那么會體系中的溫度升高，若向吸熱的方向移動，會使體系中的溫度降低。其實化學平衡運動卻選取了后者從而使體系中的溫度降低。如果降低溫度，化學平衡會向放熱的方向移動，從而使體系中的溫度升高。從這里看出化學平衡運動是“助人為樂”是“雪中送炭”，而不是“推波助瀾”、“助紂為虐”，它是多么的公道、多么仁慈??！

    勒夏特列原理是化學平衡運動中公平原則的體現。

    在自然界中，水總是從高的地方流到低的地方，從而使低的水位變高。在現代的社會中當人們存款少時，銀行會增加利率吸引客戶，當人們存款多時，銀行會減少利率?，F在銀行從客戶存款所得的利息中扣20%的個人所得稅，用于救助生活貧困的人們。這體現了人類社會中一個公平的原則，那就是縮小貧和富的差別。從某種意義上講，化學平衡中勒夏特列原理與人類社會公平的原則的實質是一樣的。

    四、官能團

    決定化合物特殊性質的原子或原子團叫做官能團。鹵素、羥基、羧基、硝基等都是官能團。為了幫助學生理解“官能團”的概念，我從“官能團”字義入手，所謂“官能團”是一個象官一樣有號召力的、有能力的團體，是一個領導集體，在處理事情中是起決定作用的。如學校的校長、副校長及學校領導班子，在處理學校的事情中有很大的作用，是先投資蓋科技樓，還是先投資蓋藝術樓；是先投資建物理實驗室、還是先投資蓋化學實驗室；教師的待遇高點、還是管理人員的待遇高點等等。在這些事情的處理上，學校領導班子起著重要作用。這些決策對學校的影響是巨大的。

    在有機化合物中，有的分子往往很大，然而這些物質發生化學變化時，大都在較小的官能團上發生，或發生取代反應、或發生加成反應、或發生聚合反應，這些原子或原子團是發生化學變化的中心，它決定了化合物的特性。在有機物中官能團的作用就象人類社會中的“官”。