钝化——金属表面的致密氧化保护层.doc

首页 专业知识 钝化金属表面的致密氧化保护层钝化金属表面的致密氧化保护层 化学上的一些概念、原理是前人从已知的感性材料出发，通过观察、分析、综合，对这些材料进行“去伪存真”，抽象出它们共同的本质属性，然后进行概括而形成 的。因此化学上的概念、原理有高度的概括性、抽象性。学生理解起来十分困难，教师要懂得让学生真正地掌握这些概念或原理的过程，从总的方面来看，同人类的 认识过程是一致的。在进行概念或原理的教学中必须遵循由感性到理性、从生动的直观到抽象的思维这一认识过程的总规律。 笔者在多年的教学中体会到：学生对概念或原理理解的好不好有两点至关重要，一是学生已有的知识经验和他们在实践中所形成的思考能力，二是教师讲课是否能启 发引导、简明扼要、生动形象，直观通俗。教学实践的许多事例可以说明，如果学生在学习某一概念时，他们对这方面的感性材料很丰富，教师讲解又能重点突出、 把抽象的概念或原理形象化、通俗化。那么学生很容易理解这些知识的内涵和实质，能达到事半功倍的效果。现举几例加以说明。 一、化学键 化学教材上谈到什么是化学键时写道：“相邻的原子间强烈的相互作用叫化学键。”学生在学习时感到这句话很难理解，尤其是对“相互作用”的含义感到莫明其 妙，认为这个概念十分抽象。我在教学中首先讲什么是“键”，键是安装在车轴头上管住车轮不脱离轴的一个铁棍。在电动机、水泵等装置中都需要把皮带轮固定在 轮轴上，采用的办法是在轮轴和皮带轮上各打上槽，用一金属方块打进去固定，或者说用一块金属把二者连接了起来。该金属方块就叫键。由此可见，键是起固定连 接作用的，它把轮子和轴牢固地连接在一起。化学键是用在化学上把原子和原子连接起来的一种东西，这种东西不象前面提到的键那样直观，它是看不到的，它把原 子连接到一起采用的方式也不一样，有三种之多。第一种是靠阴阳离子的吸引力把原子和原子连接在一起，象离子化合物氯化钠、氯化镁等。第二种是依靠共用电子 对把原子和原子连接在一起，象共价化合物氯化氢、氨气等。第三种情况是靠自由电子把原子和原子连接在一起，象金属铁、铝等。由此可见，原子间的这三种连接 方式要用一个高度概括的名词来加以描述，才能包括全面，这就是“相互作用”的由来。这样学生就比较容易理解相邻原子间靠化学键把它们连接在一起，也就理解 了化学键的定义。也很容易理解在多原子组成的分子中，含有两种化学键。例如氢氧化钠，氢原子和氧原子之间靠共价键结合，钠离子和氢氧根离子间就是靠离子键 结合。 二、钝化现象 不锈钢铁、铝等金属表面生成致密氧化物保护层，从面阻止与金属进一步反应的现象叫钝化现象。 要真正理解钝化现象，首先要搞清楚“钝”的含义，钝就是不锋利，不快。当我们用刀切肉时，一旦切不动了，常说：这把刀真钝！然而用手掌或木片同样切不动 肉，我们却不说它们钝，原因是这些东西没有“切”割肉的本领。可以这样理解钝的含义，原来具有某种能力，现在该种能力降低了或者丧失了，我们称之为钝。 铝、铁金属反应，我们能“切”动铁和铝。因为它有氧化能力，氧化能力更强，更应该能与铝、铁金属反应，更能“切”动金属铁和铝。实际上由于致密氧化物保护 层的作用，阻止了反应的进一步发生，换句话说，这与刀钝切不动肉是一个道理。铁和铝反应的氧化能力，更应该能与之反应，实际上却不能反应的这种现象，我们 称为钝化现象。与 钝化现象类似的还有医疗上杀菌、消毒用的酒精浓度是7075%，当酒精浓度大于75%时，杀菌能力反而降低，原因是浓酒精一下子把细菌表面组织杀死，形 成一层硬壳，阻止了酒精的渗透，不能把细菌内部的组织杀死，很难把细菌一网打尽。实际上浓酒精的杀菌能力反而降低了。而70-75%的酒精渗透能力极强， 可以把细菌全部杀死。 三、勒夏特列原理 如果改变影响平衡的一个条件（如温度、压强、浓度），化学平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。这就是勒夏特列原理。这个原理是对浓度、压强、温度对化学 平衡影响的高度概括。如果升高温度，化学平衡就会向吸热的方向移动，从而使体系中的温度降低；如果压强增大，化学平衡就会向气体体积缩小的方向移动，从而 使体系的压强减小；如果增加反应物的浓度，化学平衡就向生成物的方向移动，从而使反应物的浓度减少。化学平衡研究的是可逆反应，可逆反应可以向任何一方运 动，反应既可以向正方向运动，同时还可以向相反方向运动。当升高温度时，化学平衡若向放热的方向运动，那么会体系中的温度升高，若向吸热的方向移动，会使 体系中的温度降低。其实化学平衡运动却选取了后者从而使体系中的温度降低。如果降低温度，化学平衡会向放热的方向移动，从而使体系中的温度升高。从这里看 出化学平衡运动是“助人为乐”是“雪中送炭”，而不是“推波助澜”、“助纣为虐”，它是多么的公道、多么仁慈啊！ 勒夏特列原理是化学平衡运动中公平原则的体现。 在自然界中，水总是从高的地方流到低的地方，从而使低的水位变高。在现代的社会中当人们存款少时，银行会增加利率吸引客户，当人们存款多时，银行会减少利 率。现在银行从客户存款所得的利息中扣20%的个人所得税，用于救助生活贫困的人们。这体现了人类社会中一个公平的原则，那就是缩小贫和富的差别。从某种 意义上讲，化学平衡中勒夏特列原理与人类社会公平的原则的实质是一样的。 四、官能团 决定化合物特殊性质的原子或原子团叫做官能团。卤素、羟基、羧基、硝基等都是官能团。为了帮助学生理解“官能团”的概念，我从“官能团”字义入手，所谓 “官能团”是一个象官一样有号召力的、有能力的团体，是一个领导集体，在处理事情中是起决定作用的。如学校的校长、副校长及学校领导班子，在处理学校的事 情中有很大的作用，是先投资盖科技楼，还是先投资盖艺术楼；是先投资建物理实验室、还是先投资盖化学实验室；教师的待遇高点、还是管理人员的待遇高点等 等。在这些事情的处理上，学校领导班子起着重要作用。这些决策对学校的影响