1. Lời dẫn:
Hóa học và công nghiệp hóa học với những thành tựu to lớn, những phát minh đa dạng mới mẻ đã và
đang góp phần phát triển sản xuất, tăng năng suất, chất lượng sản phẩm, làm cho cuộc sống vật chất
và tinh thần của con người ngày càng phong phú, chất lượng cuộc sống ngày càng được cải thiện và
nâng cao. Đặc biệt, hóa học có vai trò quan trọng đối với việc phát triển kinh tế của mỗi quốc gia
trên thế giới.
Kinh tế có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá sự phát triển của một quốc gia so với các nước
trên thế giới. Để phát triển được nền kinh tế thì điều mà chúng ta cần giải quyết đầu tiên là nguồn
năng lượng, nhiên liệu và vật liệu. Những vấn đề ấy đòi hỏi cần có những bước đột phá mới trong
lĩnh vực khoa học tự nhiên nhất là lĩnh vực Hóa học. Hóa học sẽ giúp chúng ta tìm được những
nguồn nguyên nhiên liệu mới giải quyết được vấn đề năng lượng đang ngày càng can kiệt, giá thành
thấp hơn so với những năng lượng truyền thống mà còn bảo vệ được môi trường, tìm ra vật liệu mới
phục vụ cho nhu cần sản xuất của con người.Chúng ta càng hiểu rõ hơn về vai trò của hóa học trong
việc phát triển kinh tế.
Chúng ta sẽ đi sâu vào tìm hiểu vai trò của Hóa học trong năng lượng , nhiên liệu và vật liệu là quan
trọng thế nào?
Vấn đề vật liệu: Vai trò của vật liệu đối với sự phát triển kinh tế. Đồng hành cùng với sự phát
triển của nhân loại ,vật liệu là không thể thiếu .Vật liệu được dùng trong xây dựng nhà
cửa,cầu cống,các công trình kiến trúc ... Nhu cầu của kinh tế đối với vật liệu là vô cùng to
lớn. Trong lịch sử phát triển của nhân loại đã sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau. Với đà
phát triển của khoa học – kĩ thuật của kinh tế , xã hội , yêu cầu của con người về vật liệu
ngày càng phong phó, đa dạng hơn để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong các nghành kinh
tế , quốc dân.Vấn đề vật liệu đang đặt ra cho nhân loại .
-Trong ngành y học: làm các bộ phận nhân tạo.
-Ngành xây dựng: cần những vật liệu làm cho công trình chắc , bền, đẹp ,phù hợp hơn…
-Ngành năng lượng:cần những loại vật liệu chuyên dụng để chế tạo thiết bị khai thác nguồn
thiên nhiên vô tận từ mặt trời, nước,gió,năng lượng các lò phản ứng hạt nhân…
-Hóa học đã góp phần giải quyết vấn đề vật liệu cho tương lai vật liệu compozit: có tính năng
bền, nhẹ, chắc không bị acid hoặc kiềm và một số hoá chất phá huỷ trong môi trường Hoá
học với các nghành khoa học trong lĩnh vực kĩ thuật vật liệu đang nghiên cứu và khai thác
những vật liệu mới có trọng lượng nhẹ,siêu bền với môi trường, siêu nhỏ... Có công năng đặc
biệt như : Máy bay được làm bằng vật liệu siêu nhẹ. Vật liệu nano: là vật liệu được chế tạo
nên từ những hạt có kích thước cỡ nanomet. Vật liệu có độ cứng cao, siêu dẻo…Chế tạo máy
bay tàng hình đối với các loại rada. Vật liệu quang điện tử: có độ siêu dẫn ở nhiệt độ cao
được dùng trong sinh học, y học, điện tử,... Dòng điện đi qua chất siêu dẫn
Vậy: Hóa học có vai trò to lớn đối với sự phát triển kinh tế của đất nước trong hiện tại và tương
lai.Nó đã góp phần tìm ra nguồn năng lượng thay thế cho nguồn năng lượng truyền thống. Đem
lại nhiều lợi ích to lớn cho thế giới từ việc tận dụng nguồn năng lượng do các phản ứng hóa học sinh ra
2. I.Vấn đề năng lượng và nhiên liệu:
1.Năng lượng và nhiên liệu có vai trò quan trọng như thế nào đối
với sự phát triển kinh tế?
Ngày nay, con người đã tìm ra nhiều loại năng lượng khác nhau: nhiệt năng, hóa năng , điện năng,
quang năng … Với sự phát triển của các lĩnh vực nghiên cứu khoa học, chúng ta đã tìm ra được sự
chuyển đổi giữa các dạng năng lượng này (vd: nhiệt năng biến đổi thành điện năng, điện năng biến
đổi thành quang năng..)
Năng lượng mặt trời
5. Than đá
Dầu khí
2: Vấn đề về năng lượng và nhiên liệu đang đặt ra cho nhân loại hiện nay là gì?
2.1:Khai thác quá mức, cạn kiệt nguồn nhiên liệu:
Năm 2013, diện tích rừng bị chặt phá và lấn chiếm trái phép trên địa bàn tỉnh Đắk Lắk là hơn 340 ha,
nâng tổng số diện tích rừng và đất lâm nghiệp bị chiếm trái phép lên hơn 12.000 ha (tính từ năm 2005 đến
nay). Trong đó, có cả rừng phòng hộ, rừng đặc dụng, vườn quốc gia, nhưng bị chiếm nhiều nhất là diện
tích rừng thuộc quản lý của các công ty lâm nghiệp, chiếm gần 70%.
1) Năng lượng và nhiên liệu có vai trò như thế nào đối với sự phát triển nói chung và sự phát triển kinh tế
nói riêng ?
2) Vần đề năng lượng và nhiên liệu đang đặt ra cho nhân loại hiện nay là gì ?
3) Hóa học đã góp phần giải quyết vấn đề năng lượng và nhiên liệu như thế nào trong hiện tại và tương lai
?
Trả lời: * Nhân loại đang giải quyết vấn đề thiếu năng lượng và khan hiếm nhiên liệu do tiêu thụ quá
nhiều.
* Hóa học góp phần:
- N/cứu sử dụng các nhiên liệu ít ảnh hưởng đến MT: dùng nhiên liệu sạch (như hiđro, Etanol...) thay thế
than, dầu mỏ...
- Nâng cao hiệu quả các quy trình chế hóa, sử dụng và tiết kiệm nhiên liệu.
- Chế tạo vật liệu chất lượng cao cho ngành năng lượng, tạo ra nguồn nhiên liệu mới (năng lượng hạt
nhân, năng lượng ngtử
6. Hiện nay nguồn nhiên liệu sử dụng chủ yếu của chúng ta có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch như: than
đá, dầu mỏ, khí tự nhiên,…..Trong vỏ Trái Đất, nhiên liệu hóa thạch tồn tại trong các mỏ quặng với trữ
lượng có hạn. Với sự khai thác ngày càng nhiều của con người thì những nhiên liệu hóa học đang cạn kiệt
Mức tiêu thụ năng lượng trung bình cho một người trên thế giới giữa thế kỉ XX là 70 000
kcal/người/ngày, hiện nay là khoảng 200 000 kcal/người/ngày.
Riêng đối với nước ta, năng lượng sử dụng hằng name tăng 11%. Nhiên liệu khi bị đốt cháy sinh ra
năng lượng (ở dạng nhiệt năng). Hiện nay, nguồn nhiên liệu sử dụng chủ yếu của chúng ta có nguồn
gốc từ nhiên liệu hóa thạch như: than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên,…Với sự khai thác ngày càng nhiều
của con người thì những nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt. Ngoài việc sử dụng dầu mỏ, khí thiên
nhiên đốt cháy sinh ra năng lượng, còn có vai trò quan trọng trong việc phát triển ngành công nghiệp
hóa học.
Vì những lý do trên mà năng lượng và nhiên liệu là yếu tố quan trọng trong sự phát triển nền kinh tế
2.2: Khai thác và sử dụng không đúng cách dẫn đến ô nhiễm môi trường:
Việc khai thác và sử dụng nhiên liệu hoá thạch đang gây ra những vấn đề lớn về môi trường: lún đất, ô
nhiễm dầu, ô nhiễm không khí
11. Tràn dầu trên biển
3:Nhằm nâng cao tính hiệu quả trong lĩnh vực năng lượng và giảm
sự ảnh hưởng đến môi trường, đạt sự phát triển bền vững, xu thế
phát triển năng lượng tương lai là:
Khai thác và sử dụng nhiên liệu ít gây ô nhiễm môi trường: nhiên liệu hỗn hợp, than đá, than
hóa học… Đặc biệt, chế hóa dầu mỏ là giải pháp quan trọng trong giải quyết vấn đề năng lượng.
Việt Nam đang xây dựng khu công nghiệp khí- điện đạm tại Cà Mau, nhà máy lọc dầu Dung Quất…
Phát triển năng lượng hạt nhân: năm 2000, tổng công suất điện nguyên tử toàn thế giới khoảng
500 triệu KW. Tuy nhiên, các nhà máy điện nguyên tử đòi hỏi kĩ thuật hiện đại, đầu tư lớn và
những giải pháp an toàn rất cao.
Nhà máy lọc dầu Dung Quất
12. Dàn khoan dầu trên biển
Các bể đựng dầu thô ở nhà máy dầu Dung Quất
13. Khu công nghiệp khí điện-đạm tại Cà Mau
Phát triển thủy năng: thủy năng là năng lượng sạch. Việt Nam chiếm khoảng 1.4% tổng trữ
lượng thủy điện thế giới. Hiện nay, Việt Nam đã xây dựng các nhà máy thủy điện: Thác Bà, Hoà
Bình, Thúc Mơ, Ya Ly….Năng lượng tủy triều, năng lượng sóng, các dòng hải lưu đang được
nghiên cứu sử dụng, tuy nhiên khi phát triển năng lượng thủy điện thường làm cho nhiều vùng
đất canh tác và tài nguyên rừng ngập vĩnh viễn
Nhà máy thủy điện Hòa Bình
14. Nhà máy thủy điện yaly
Sử dụng các dạng năng lượng có thể tái sinh như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, dùng khí
hiđro làm nhiên liệu...Trong tình hình các dạng nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt dần thì việc
phát hiện và đưa vào sử dụng các dạng năng lượng thay thế có khả năng tái sinh có vai trò quan
trọng, quyết định sự tồn tại của nền kinh tế mỗi quốc gia. Việt Nam hiện cũng đang nghiên cứu
và đưa vào sử dụng tấm pin mặt trời để sử dụng ánh sáng mặt trời cho việc phát điện, xây dựng
các nhà máy sử dụng năng lượng gió để phát điện Phong điện I- Bình Thuận.
Nâng cao ý thức của mọi người về việc tiết kiệm năng lượng, sử dụng năng lượng với hiệu quả cao ở
từng giai đoạn, khu công nghiệp, công trình công cộng, giao thông, sử dụng các sản phẩm tiêu thụ ít
năng lượng.
Năng lượng gió
15. Năng lượng mặt trời
Các lợi ích khi sử dụng năng lượng có thể tái sinh
16. Sơ đồ chuyển hóa năng lượng
3. Hóa học góp phần giải quyết vấn đề năng lượng và nhiên liệu như thế nào ?
a/Khai thác và sử dụng nhiên liệu ít gây ô nhiễm môi trường
Hóa học đã nghiên cứu góp phần sản xuất và sử dụng nguyên liệu năng lượng nhân tạo thay thế cho
nguồn nhiên liệu như than,dầu mỏ.
- Điều chế khí metan trong hầm ( hoặc bể) biogas để đun nấubằng cách lên men các chất thải
hữu cơnhưphân gia súc, rác thải…
17. - Sản xuất etanol từ ngô,sắn thay thế xăng,chế biến dầu thực vật thay cho dầu điezen trong các
động cơ đốt trong
- Sản xuất ra chất thay cho xăng từ nguồn nguyên liệu vô tận là không khí và nướ .
b/ Phát triển thủy năng
18. Thủy năng là nguồn năng lượng sạch . Việt Nam đã xây dựng nhiều nhà máy thủy điện như ở : Thác Bà,
Hòa Bình , Trị An , Sơn La ... . Năng lượng thủy triều , các dòng hải lưu cũng được nghiên cứu sử dụng
T . Nh
10 Thế giới.
19. c/ Khai thác và sử dụng các nguồn năng lượng vô tận khác như năng lượng mặt trời , năng lượng
gió , địa nhiệt ...
d/Sử dụng năng lượng với hiệu quả cao hơn ở từng gia đình , các khu công nghiệp , các công trình
công cộng ...
20. e)Năng lượng hạt năng lượng
Trong năm 2007, có tới 14% sản lượng điện trên thế giới đến từnăng lượng hạt nhân, trong số đó đối với
Hoa Kì, Pháp và Nhật Bản là 56,5% sản lượng điện. Trên thế giới hiện nay có khoảng gần 450 lò phản ứng
điện hạt nhân hoạt động rải rác trên 31 quốc gia. Trong toàn Liên minh châu Âu, năng lượng hạt nhân
cung cấp 30% nhu cầu điện. Chính sách năng lượng hạt nhân có sựkhác biệt giữa các quốc gia thuộc Liên
minh châu Âu, và một vài quốc gia khác nhưÚc, Estonia, và Ireland, không có các trạm năng lượng hạt
nhân hoạt động. Khi so sánh với các quốc gia khác thì Pháp có nhiều nhà máy điện hạt nhân, tổng cộng là
16 tổ hợp đang sửdụng. điện hạt nhân là một nguồn năng lượng bền vững , làm giảm lượng khí thải
carbon và tăng cường an ninh năng lượng bằng cách giảm sựphụ thuộc vào dầu mỏ. Họ cũng nhấn mạnh
rằng rủi ro có tể giảm hơn nữa nếu sửdụng các công nghệ mới nhất
Năm 2010 - 2013, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã đưa 258 sinh viên vào học ngành Điện hạt nhân và đã có
161 người ký cam kết làm việc với Ban Quản lý cũng nhưlàm việc trong nhà máy. Trong số 161 sinh viên,
có 64 sinh viên là người của tỉ nh Ninh Thuận. Bên cạnh đó, Ban Quản lý dựán cũng đã cửnhiều cán bộ,
chuyên gia đi học các khoá đào tạo ngắn hạn ởNga và Nhật Bản để phục vụ cho nhà máy sau này.
II.VẤN ĐỀ VẬT LIỆU
1. Vai trò của vật liệu đối với sự phát triển kinh tế
- Đồng hành cùng với sự phát triển của nhân loại ,vật liệu là không thể thiếu .Vật liệu được dùng
trong xây dựng nhà cửa,cầu cống,các công trình kiến trúc ...
21. - Nhu cầu của kinh tế đối với vật liệu là vô cùng to lớn
- Trong lịch sử phát triển của nhân loại đã sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau
.
- Những loại vật liệu có những cấu tạo vô cùng phức tạp đang dần dần được tạo ra chạy theo sự
phát triển của nhân loại
22. 2 Vấn đề vật liệu đang đặt ra cho nhân loại là gì?
Với đà phát triển của khoa học – kĩ thuật của kinh tế, xã hội, yêu cầu của con người về vật liệu ngày càng
phong phú, đa dạng hơn để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong các ngành kinh tế quốc dân
-Trong ngành y học: làm các bộ phận nhân tạ như Chân ;Tay ; Răng
23. -Các vật liệu đá, gạch nhẹ và đẹp đang dần thay thế nhưng loại gạch nung xưa kia
-Trong ngành xây dựng: cần những vật liệu làm cho công trình chắc, bền, đẹp, phù hợp hơn…
-Trong ngành năng lượng: cần những loại vật liệu chuyên dụng để chế tạo thiết bị khai thác nguồn thiên
nhiên vô tận từmặt trời, nước, gió, năng lượng các lò phản ứng hạt nhân…
3. Hóa học đã góp phần giải quyết vấn đề về vật liệu nhưthế nào?
24. Góp phần tạo nên các loại vật liệu cho nhân loại:
*Vật liệu vô cơ:
-Luyên kim, tạo ra các hợp kim có nhiều ứng dụng trong thực tiễn
-Công nghiệp silicat sản xuất ra gạch ngói xi măng, gốm sứ, thuỷ tinh.
25. -Công nghiệp hoá chất sản xuất ra các hoá chất có nhiều ứng dụng trong thực tiễn như: HCl,H2SO4,
NaOH,NH3. Làm nguyên liệu sản xuất thuốc trừsâu, phân bón.
*Vật liệu hữu cơ: Nhiều loại vật liệu hữu cơđược sản Xuất bằng con đường hoá học.
Như: Sơn tổng hợp, Nhựa, chất dẻo PVC, cao su tổng hợp, tơ, sợi tổng hợp.
26. *Vật liệu mới: Ngày nay Hoá học cùng với ngành khoa học vật liệunghiên cứu tạo ra một số loại vật liệu
mới có tính năng đặc biệt: trọng lượng siêu nhẹ, siêu dẫn điện, siêu bền, siêu nhỏ.giúp phát triển các
ngành công nghiệp ( Điện tử, năng lượng hạt nhân, y tế) .Như:
-Vật liệu compozit: có tính năng bền, nhẹ, chắc, không bị acid hoặc kiềm và một số hóa chất phá hủy
trong môi trường.
VD: máy bay được làm bằng vật liệu siêu nhẹ
27. -Vật liệu nano: là vật liệu được chế tạo nên từnhững hạt có kích thước cỡnanomet. Vật liệu có độ cứng
cao, siêu dẻo,...
VD: chế tạo máy bay tàng hình đối với các loại rada
-Vật liệu quang điện tử: có độ siêu dẫn ởnhiệt độ cao được dùng trong sinh học, y học, điện tử,…
VD: dòng điện đi qua chất siêu dẫn.
