六升七 化学化学与生活课｜认识化学在生活中的应用

六升七化学化学与生活课｜认识化学在生活中的应用演讲人目录开篇：打破刻板印象，化学就在日常点滴中01行：出行里的化学科技04住：家里的化学小世界03课程总结与课后作业06食：厨房里的化学魔法02医：健康里的化学守护05各位同学，大家好，我是你们的化学衔接课老师，我姓陈，大家可以叫我陈老师。今天是我们六升七化学衔接课的第一节课，很多同学可能会好奇：化学是什么？是不是就是在实验室里拿着试管做实验，或者是一堆看不懂的化学式？其实啊，化学从来都不是实验室里的高冷学问，它就在我们的身边——我们穿的衣服、吃的饭菜、住的房子、坐的车，甚至我们自己的身体，都充满了化学的身影。今天这节课，我们就一起来认识化学在生活中的应用，从我们最熟悉的场景出发，揭开化学的神秘面纱。01开篇：打破刻板印象，化学就在日常点滴中1第一堂课的真实小插曲记得去年带第一届衔接班的时候，有个扎马尾的女生举手问我：“陈老师，化学是不是就是做实验炸东西？”当时全班同学都笑出了声。其实大家对化学的误解，大多来自影视剧里的实验室场景——试管、烧杯、酒精灯，甚至夸张的爆炸画面。但我想告诉大家：我们每天都在和化学打交道，只是没有意识到而已。比如早上起床用洗面奶洗脸，洗面奶里的成分帮你洗掉脸上的油脂；早餐吃的面包，发酵的过程就是酵母菌的化学反应；上学背的书包，面料也是通过化学合成得到的。这些都是化学，且是我们能摸得到、用得到的化学。2本节课的核心目标今天的课程我们不会先讲复杂的化学式，而是从大家最熟悉的生活场景切入，核心目标有两个：一是学会用化学的眼光观察生活，看到一块馒头能想到它为什么暄软，看到一件外套能明白它为什么能防水；二是为接下来的初中化学学习建立兴趣基础，让大家知道化学不是书本上的抽象知识，而是解决生活问题的实用工具。3课程框架说明今天我们会从衣、食、住、行、医五个场景展开，每个场景先聊一聊大家日常会遇到的小问题，再拆解背后的化学原理，最后聊聊这些原理在生活里的延伸应用，循序渐进地让大家建立对化学的整体认知。2衣：我们穿的衣服里的化学密码大家每天都要穿衣服，那你们有没有想过：为什么纯棉T恤吸汗但容易皱？为什么速干衣夏天穿不闷？为什么防晒衣能挡住紫外线？这些问题的答案，都藏在面料和洗护用品的化学原理里。1面料的化学本质：从天然纤维到合成纤维我们穿的面料主要分为两大类，每一类都有独特的化学特性。1面料的化学本质：从天然纤维到合成纤维1.1天然纤维：纯棉、羊毛的秘密首先是天然纤维，比如我们常穿的纯棉T恤，它的主要成分是纤维素——也就是葡萄糖分子连成的长链。棉花里的纤维素含量能达到90%以上，分子链上带有很多能抓住水分子的基团，所以吸汗性特别好，夏天穿起来很舒服。但纯棉面料有个明显缺点：容易皱，因为纤维素的长链分子很容易滑动，洗过之后如果不熨烫，就会皱巴巴的。去年我带学生去本地的纺织厂参观，有个学生指着染布池问：“为什么染料洗不掉？”其实现在用的活性染料，能和纤维素分子形成牢固的化学键，就像把染料“粘”在纤维上一样，所以洗很多次都不会褪色。以前的老式染料染色效果差，容易掉色，现在的纺织技术通过化学改性，让我们的衣服颜色更持久。除了纯棉，羊毛和蚕丝也是天然纤维：羊毛的主要成分是蛋白质，保暖性好但容易起球；蚕丝同样是蛋白质，所以丝绸特别柔软顺滑，但价格相对较高。1面料的化学本质：从天然纤维到合成纤维1.2合成纤维：涤纶、锦纶的应用接下来是合成纤维，也就是大家常说的“化纤”。比如我们的校服外套，大多是涤纶（聚酯纤维）做的，它的原料是对苯二甲酸和乙二醇，通过化学反应聚合成长链分子。这种分子结构非常规整，所以不容易皱，挺括性很好，而且耐磨耐造。但涤纶的吸湿性很差，夏天穿纯棉T恤会很舒服，穿涤纶校服就会觉得闷，因为它没法吸收汗水。现在很多运动品牌的速干衣，用的是锦纶（尼龙）或者腈纶：这些纤维的分子结构里带有亲水基团，但不像纯棉那样大量吸水，能把汗水从皮肤表面导到面料外侧快速蒸发，穿起来不会闷汗。还有专业登山服用的戈尔特斯面料，也就是PTFE膜，它的微孔比水分子小、比空气分子大，能透气但挡住雨水，这就是利用了材料的化学结构特性。2洗护用品的化学：为什么能洗干净衣服大家有没有想过：用洗衣液或者洗洁精，为什么能把衣服上的油污洗掉？这里的关键是表面活性剂。2洗护用品的化学：为什么能洗干净衣服2.1表面活性剂的“双面性格”表面活性剂就像一种“双面分子”：一头喜欢水（亲水基），一头喜欢油（亲油基）。当我们把脏衣服放进水里，加入洗衣液时，亲油基会紧紧抓住衣服上的油污，亲水基则留在水里，这样油污就被拉下来分散在水中，最后被水冲走。我妈妈以前喜欢用肥皂洗衣服，肥皂的主要成分是硬脂酸钠，也是一种表面活性剂，但肥皂遇到硬水（含钙镁离子多的水）会生成沉淀，也就是我们常说的水垢。现在的洗衣液用的是合成表面活性剂，不容易和硬水反应，洗出来的衣服更干净也更温和。2洗护用品的化学：为什么能洗干净衣服2.2柔顺剂的静电克星大家有没有发现冬天穿毛衣时，衣服会粘头发或者牵手时产生静电？这是因为衣服上积累了静电，而柔顺剂就能解决这个问题。柔顺剂的主要成分是阳离子表面活性剂，它带正电荷，能中和衣服上的负电荷，减少静电。我家孩子上小学时，冬天穿校服外套总粘头发，用了柔顺剂后就好多了，这就是化学的小魔法。3服装的化学改性：免烫、防晒的秘密现在很多衣服带有免烫、防紫外线的功能，这些都是通过化学手段实现的。比如免烫衬衫，工厂会用树脂整理剂处理棉面料，让纤维素分子之间形成交联，就像把长链分子“绑”在一起，不容易滑动，所以洗过之后不会皱。还有防紫外线的防晒衣，会在面料里添加二氧化钛或者氧化锌颗粒，这些颗粒能反射和吸收紫外线，减少紫外线对皮肤的伤害，也就是我们常说的物理防晒。02食：厨房里的化学魔法食：厨房里的化学魔法厨房可以说是家里的微型化学实验室，我们每天做饭的过程，其实就是一个个化学反应的过程。从馒头的暄软到红烧肉的香味，都藏着化学的奥秘。1主食里的化学：从面团到馒头的变身我们常吃的馒头、面包都是发酵食品，发酵的核心是酵母菌的作用。1主食里的化学：从面团到馒头的变身1.1酵母的无氧呼吸酵母菌在没有氧气的环境下，会把面粉里的葡萄糖分解成酒精和二氧化碳，二氧化碳气体在面团里形成小气泡，让面团膨胀起来。揉面时我们会排出面团里的空气，这样蒸出来的馒头会有均匀的小气孔，暄软好吃。如果发酵过度面团会发酸，加一点小苏打（碳酸氢钠）就能中和酸味——小苏打受热时会分解出二氧化碳，同样能让面食变得蓬松。我外婆做发糕时不用酵母，直接用小苏打，做出来的发糕同样暄软，只是没有酵母发酵的麦香。1主食里的化学：从面团到馒头的变身1.2淀粉的糊化与回生煮米饭时，淀粉颗粒会吸水膨胀糊化，米饭变得黏糯。如果米饭没煮熟，也就是淀粉没有完全糊化，吃起来会夹生且难消化。而米饭放凉后会变硬，这是因为淀粉分子重新排列形成了更紧密的结构，也就是淀粉回生。这也是为什么炒饭要用隔夜饭的原因：回生的淀粉颗粒更分明，炒出来的饭不会粘在一起。3.2调味品的化学：盐、醋、酱油的学问厨房里的调味品看似普通，其实都有化学原理支撑。1主食里的化学：从面团到馒头的变身2.1食盐：不止是调味剂食盐的主要成分是氯化钠，它不仅能调味，还能腌制食品。腌制时食盐会产生渗透压，让细菌体内的水分流失，细菌会因此死亡，所以咸菜、腊肉能保存很长时间。我奶奶每年冬天都会腌一大坛萝卜干，能吃到第二年春天，就是利用了这个化学防腐原理。1主食里的化学：从面团到馒头的变身2.2食醋：去腥与补钙的小能手食醋的主要成分是乙酸（醋酸），它能和肉类里的胺类物质反应生成无味的盐，所以炖鱼、炖肉时加一点醋，能去除腥味。炖排骨时加醋，还能让骨头里的钙溶解到汤里，更容易被人体吸收，我每次炖排骨都会加一点醋，汤喝起来更鲜也更有营养。1主食里的化学：从面团到馒头的变身2.3酱油：鲜从何来我们常吃的酱油分为酿造酱油和配制酱油：酿造酱油是用大豆或小麦发酵制成的，微生物会把蛋白质分解成氨基酸，也就是我们感受到的鲜味来源；配制酱油则是用氨基酸液调配的，虽然味道相近，但营养价值不如酿造酱油。国家对酱油的生产有严格标准，只要符合规范的产品都是安全的。3食品添加剂：不是洪水猛兽很多人谈添加剂色变，其实只要符合国家标准使用食品添加剂，不仅不会危害健康，还能让食物更美味、更持久。3食品添加剂：不是洪水猛兽3.1防腐剂：防止食品变质比如面包里的防腐剂，能抑制微生物生长，防止面包发霉。我家的自制面包如果不放防腐剂，三天就会长出绿毛，但超市里的面包能存放一周，就是因为添加了符合标准的山梨酸钾或苯甲酸钠。这些防腐剂只要在规定范围内使用，都是安全的。3食品添加剂：不是洪水猛兽3.2膨松剂：让食物更蓬松除了小苏打，泡打粉也是常用的膨松剂，它里面含有碳酸氢钠和酸性物质，加水后会反应产生二氧化碳，让蛋糕、饼干变得更蓬松。现在的无铝泡打粉不会残留铝元素，对人体无害。需要明确的是，国家对食品添加剂的使用有严格的剂量和范围规定，只要合规使用，就不会对健康造成影响，大家不用谈添加剂色变。4烹饪中的化学：美拉德反应的香味大家都喜欢吃红烧肉、烤面包，这些食物的香味和颜色都来自美拉德反应——也就是糖类和蛋白质在高温下发生的化学反应，会生成焦糖色和各种香味物质。比如炒糖色时，白糖在高温下发生美拉德反应，变成红棕色，给红烧肉上色的同时产生浓郁的香味，我第一次靠炒糖色做出像样的红烧肉时，特别有成就感。03住：家里的化学小世界住：家里的化学小世界0102在右侧编辑区输入内容离开了厨房，我们待在家里的每时每刻都被化学包围着。从建筑材料到家居用品，都离不开化学的支撑。家里的房子能建成，离不开水泥、涂料、瓷砖这些核心建筑材料，它们的性能都和化学有关。4.1建筑材料的化学：水泥、涂料、瓷砖1.1水泥的硬化：从粉末到坚硬固体水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙，当水泥和水混合时，这些物质会和水发生化学反应，生成硅酸钙凝胶，把砂石、砖块粘在一起，慢慢变硬。我家去年装修时，工人师傅说水泥要搅拌均匀且养护几天，不然容易开裂——其实就是因为化学反应需要时间，才能让水泥完全硬化。1.2乳胶漆：环保的墙面涂料以前家里刷墙用的油漆，含有大量有机溶剂，会释放甲醛、苯等有害物质。现在我们用的乳胶漆，主要成分是水性树脂，溶剂是水，甲醛含量很低，更环保。但刚刷完乳胶漆时还是要通风几天，让残留的溶剂挥发干净。1.3瓷砖的釉面：耐磨防水的秘密家里的瓷砖、马桶表面都有一层釉面，主要成分是二氧化硅，它的化学性质稳定，耐磨、防水且不易沾染污渍，所以脏了一擦就干净。1.3瓷砖的釉面：耐磨防水的秘密2家居用品的化学：塑料、玻璃、陶瓷家里的很多家居用品，比如保鲜袋、玻璃杯、碗碟，都用到了塑料、玻璃、陶瓷材料，它们的性能差异也来自化学结构。2.1塑料：分类不同用途不同我们常用的保鲜袋大多是聚乙烯（PE）做的，无毒且可以装食物；而聚氯乙烯（PVC）做的保鲜膜不能装热食，因为高温下会释放氯化氢气体，对人体有害。我之前给家长科普时，很多家长都不知道这个细节，大家平时买保鲜膜时一定要看清材质。2.2玻璃：二氧化硅的透明世界玻璃的主要成分是二氧化硅，它耐高温、透明且化学性质稳定。家里的玻璃杯、窗户玻璃都是用玻璃做的，加热到软化点后可以吹制成各种形状，比如我们用的玻璃瓶、玻璃碗，都是吹制成型的。2.3陶瓷：黏土的烧结艺术碗碟、花瓶这些陶瓷用品，是用黏土烧制而成的。黏土在高温下会脱水、烧结，形成硅酸盐结构，变得坚硬耐磨，且不导电、不导热，适合做餐具。2.3陶瓷：黏土的烧结艺术3室内空气的化学：甲醛的去除方法很多人装修完房子会担心甲醛超标，甲醛主要来自板材、涂料、胶粘剂，会缓慢释放到空气中。去除甲醛最好的方法是通风，让新鲜空气把甲醛带走；活性炭吸附也有一定效果，但需要定期更换；绿植的吸附能力有限，只能作为辅助手段。我家装修完后通风了三个月才入住，期间放了活性炭和绿植，后来检测甲醛含量符合国家标准，才放心入住。04行：出行里的化学科技行：出行里的化学科技我们出行时坐的汽车、骑的自行车，甚至用的手机，都离不开化学科技的支撑。1汽车里的化学：汽油与尾气处理汽车的动力来自汽油的燃烧，汽油的主要成分是烃类物质，在发动机内和氧气反应生成二氧化碳和水，同时释放能量推动汽车前进。汽油的辛烷值越高，抗爆性越好，也就是我们常说的“92号”“95号”汽油，数字越高越适合高压缩比的发动机。现在的汽车都装有三元催化器，能把尾气里的一氧化碳、氮氧化物转化为二氧化碳和氮气，减少对空气的污染。我家的车年检时，工作人员都会检查三元催化器，确保尾气排放符合标准。2交通工具的材料：轻量化的化学为了让交通工具更省油、更快，工程师们会使用轻量化材料：铝合金的密度比钢小很多但强度高，所以飞机机身、汽车轮毂都用铝合金；碳纤维的强度比钢大但密度比铝小，高端自行车、赛车的车架大多用碳纤维制作。我儿子的山地车车架就是碳纤维的，比铝合金的轻很多，骑起来更轻松。3电池的化学：化学能转化为电能我们每天用的手机、电动车，都离不开电池。现在常用的锂电池，是通过锂离子在正负极之间移动来储存和释放能量，也就是化学能转化为电能。锂电池的能量密度很高，所以手机能续航一天，电动车能跑几十公里。4安全气囊的化学：瞬间的保护汽车的安全气囊在碰撞时会瞬间弹出，保护乘客安全。安全气囊里装的是叠氮化钠，碰撞发生时，叠氮化钠会受热分解，产生大量氮气，几十毫秒内就能充满气囊，在乘客撞到方向盘前完成保护。这个反应的速度极快，是化学在安全领域的经典应用。05医：健康里的化学守护医：健康里的化学守护我们的健康也离不开化学的守护，从药物到消毒剂，都用到了化学原理。1药物的化学：治疗疾病的化学物质我们常用的阿司匹林，主要成分是乙酰水杨酸，能解热镇痛；青霉素是第一种抗生素，能杀死细菌，拯救了无数人的生命。其实所有的药物都是化学物质，它们通过和我们体内的物质发生反应，来