化能合成作用是自然界中存在某些微生物，它们能以二氧化碳为主要碳源，以无机含氮化合物为氮源，合成细胞物质，并通过氧化外界无机物获得生长所需要的能量的过程。
化能合成作用是一些细菌等自养生物通过将无机物分子（如氢气、硫化氢或甲烷）氧化，再利用氧化获得的化学能将一碳无机物（如二氧化碳）和水合成有机物的营养方式。
这种营养方式与利用太阳光作能源的光合作用的营养方式是不同的。化能生物即能通过化能合成作用合成有机物的生物。 该营养方式常见于三种类型细菌：硝化细菌、铁细菌、硫细菌。
反应式
硝化细菌是指能够氧化无机氮化物,从中获取能量,从而把二氧化碳合成为有机物的一类细菌.硝化细菌合成有机物的过程表示如下：
2NH3+3O2=(硝化细菌)2HNO2+2H2O+能量
2HNO2+O2=(硝化细菌)2HNO3+能量
6CO2+6H2O=(能量)C6H12O6
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