Bài 1: Nhập môn hóa học

Hóa học nghiên cứu về thành phần, cấu trúc, tính chất, sự biến đổi của các đơn chất, hợp chất và năng lượng đi kèm những quá trình biến đổi đó

Một số chất thông dụng xung quanh em và nguyên tử cấu tạo nên chất đó là:

- Chất: Sắt được cấu tạo từ nguyên tử của nguyên tố sắt (Fe)

- Chất: Gang được cấu tạo từ các nguyên tử của nguyên tố: sắt (Fe), carbon (C),…

- Chất: Cồn có thành phần chính là ethanol (C2H5OH) được cấu tạo từ các nguyên tử của nguyên tố: carbon (C), oxygen (O), hydrogen (H)

- Chất: Muối ăn có công thức hóa học là NaCl được cấu tạo từ các nguyên tử của nguyên tố: sodium (Na), chlorine (Cl)

- Chất: khí oxygen (O2) được cấu tạo từ nguyên tử của nguyên tố: oxygen (O)

Chú ý:

Cần phân biệt được nguyên tử và phân tử.

Ví dụ: phân tử oxygen (O2), nguyên tử oxygen (O)

- Nước (H2O) tạo bởi các nguyên tử các nguyên tố oxygen (O) và hydrogen (H), đều là các phi kim có độ âm điện không chênh lệch nhau nhiều nên trong phân tử nước có liên kết cộng hóa trị.

- Muối ăn (NaCl) tạo bởi kim loại điển hình sodium (Na) và phi kim điển hình chlorine (Cl) nên trong phân tử NaCl có liên kết ion.

- Những tính chất vật lí khác nhau:

   + Kim cương: Rất cứng và giòn, hoàn toàn trong suốt, không màu và lấp lánh.

   + Than chì: Màu đen, xếp thành lớp, rất mềm, sờ vào thấy trơn.

   + Than đá (khai thác từ mỏ): Màu đen, nhìn giống nhựa.

- Những tính chất hóa học khác nhau:

   + Kim cương: Rất khó cháy, chỉ cháy trong O2 tinh khiết ở nhiệt độ cao (khoảng 800oC)

   + Than chì: Cũng khó cháy nhưng dễ hơn kim cương

   + Than đá: Dễ cháy, khi cháy có khói, có tàn

- Một số phản ứng hóa học xảy ra trong tự nhiên:

   + Trong tự nhiên, phản ứng quang hợp xảy ra trong tự nhiên dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời:

   + Phản ứng quang hợp có vai trò đặc biệt quan trọng, nó tạo ra \(O_2\) giúp cân bằng lượng\( O_2\) đã bị tiêu thụ cho các hoạt động sống của con người, nó cũng tạo ra tinh bột là nguồn thức ăn quan trọng.

- Một số phản ứng hóa học xảy ra trong sản xuất:

   + Trong sản xuất, phản ứng tạo ra\( SO_2\):

   + \(SO_2\) sản xuất ra có mục đích chính là sản xuất \(H_2SO_4,\) là hóa chất quan trọng hàng đầu trong nhiều ngành sản xuất

Để việc học tập hóa học đạt hiệu quả cao nhất và vận dụng được kiến thức đã học vào thực tiễn cuộc sống học sinh cần liên hệ nội dung bài học hóa học với nội dung những môn học khác cũng như các thí nghiệm, quá trình thực tiễn có liên quan.

Ví dụ:

Thông qua tìm hiểu tính chất và ứng dụng của một số nhiên liệu thông dụng học sinh biết được than cháy trong không khí tỏa nhiều nhiệt. Tuy nhiên, trong điều kiện thiếu không khí, than cháy sinh ra khí độc là carbon monoxide. Do đó, học sinh biết rút ra kinh nghiệm, trong những ngày trời lạnh, tuyệt đối không nên sưởi ấm bằng bếp than trong phòng kín vì có nguy cơ bị ngạt thở, thậm chí là tử vong.

Người ta thường dùng thuốc muối (\(NaHCO_3\)) để làm giảm cơn đau dạ dày vì trong dạ dày chứa hydrochloric acid (HCl). Khi nồng độ acid này tăng cao ta sẽ bị đau dạ dày. Thuốc muối chứa NaHCO3 sẽ phản ứng với HCl giúp giảm nồng độ HCl trong dạ dày.

\(NaHCO_3 + HCl → NaCl + H_2O + CO_2\)

- Biến đổi hóa học và biến đổi vật lí đều là sự biến đổi của chất nhưng kết quả của sự biến đổi khác nhau ở điểm:

   + Biến đổi vật lí: Chất vẫn giữ nguyên là chất ban đầu

    Ví dụ: Nước đá (thể rắn) nóng chảy thành nước lỏng, nước lỏng sôi thành hơi nước, trong đó nước đá, nước lỏng, hơi nước đều có công thức là H2O

   + Biến đổi hóa học: Chất ban đầu bị thay đổi, chuyển hóa thành chất mới

    Ví dụ: Đốt nóng hỗn hợp bột Fe (trắng xám) và S (vàng) sẽ tạo thành chất mới FeS (đen)

Vai trò, ứng dụng của nước và oxygen

- Oxygen:

   + Oxygen có vai trò quyết định đối với sự sống của con người và động vật: Dùng O2 để hô hấp

   + Phần lớn (80%) lượng O2 sản xuất ra được dùng để luyện thép và công nghiệp hóa chất, từ đó sẽ tạo ra các sản phẩm phục vụ đời sống con người

   + Phần còn lại, O2 được dùng trong y khoa, hàn cắt kim loại, nhiên liệu cho tên lửa.

- Nước:

   + Nước là một phần không thể thiếu trong đời sống, mọi sinh vật đều sử dụng trực tiếp nước dưới dạng thức ăn, đồ uống

   + Nước cũng có vai trò quan trọng trong mọi ngành công nghiệp như để làm nguyên liệu, dung môi, chất rửa, chất làm lạnh…

   + Trong nông nghiệp, nước dùng để tưới cây trồng, tạo môi trường sống cho các loài sống dưới nước…

- Hydrogen (H2) được coi là nhiên liệu của tương lai vì:

   + Khi H2 cháy chỉ tạo ra H2O, không có khí thải khác gây ô nhiễm môi trường

                              \(2{H_2} + {O_2}\xrightarrow{{{t^o}}}2{H_2}O\)

   + H2 cũng được sản xuất từ H2O (một nguồn nguyên liệu rất dồi dào)

                             \(2{H_2} + {O_2}\xrightarrow{{{t^o}}}2{H_2}O\)

- \(Ca(OH)_2 \)là 1 hóa chất rẻ tiền, có thể được sản xuất dễ dàng từ nguyên liệu sẵn có là đá vôi\( (CaCO_3).\)

- Dùng \(Ca(OH)_2\) để xử lý sơ bộ khí thải hoặc nước thải vì \(Ca(OH)_2\) chuyển hóa khí thành dạng muối, nước thải thành các kết tủa ít độc hại hơn, dễ thu gom, vận chuyển và xử lý hơn.    

Thịt, cá, trứng, sữa cung cấp protein.

Rau xanh cung cấp chất xơ.

Trái cây cung cấp vitamin và chất khoáng.

- Phương trình hóa học của phản ứng:

\(NH_3\) được dùng để sản xuất phân đạm như \((NH_2)_2CO\) (ure), \(NH_4NO_3\), \((NH_4)_2SO_4\), ...