Hóa học cơ bản – nền tảng của hóa học

0
1534

Trái đất là một hệ hóa học khổng lồ, bao gồm vô số các phản ứng diễn ra liên tục, với nguồn năng lượng nhận được từ mặt trời. Trái đất cung cấp nguồn nguyên liệu thô cho tất cả các hoạt động của con người cũng như tiếp nhận các sản phẩm sinh ra từ các hoạt động này. Duy trì sự sống trên hành tinh này đòi hỏi sự hiểu biết và sử dụng thông minh các nguồn tài nguyên. Các nhà khoa học có thể cung cấp những thông tin quan trọng về tiến trình này, nhưng mỗi chúng ta phải chia sẻ trách nhiệm đối với môi trường sống của mình.

Hàng ngàn các câu hỏi thực tế được nghiên cứu bởi các nhà hóa học. Một số ít trong số đó là:

  • Làm thế nào để ta biến đổi một loại thuốc có ích sao cho nâng cao hiệu quả của nó trong khi giảm thiểu các tác dụng có hại hoặc gây khó chịu?
  • Làm thế nào để phát triển một loại vật liệu tốt hơn để sử dụng làm xương tổng hợp cho phẫu thuật thay thế?
  • Những chất nào có thể giúp tránh sự đào thải vật lạ trong mô cấy ghép nội tạng?
  • Những cải tiến nào trong phân bón hay thuốc bảo vệ thực vật có thể làm tăng sản lượng nông nghiệp? Làm thế nào để việc này có thể thực hiện với tối thiểu tác hại với môi trường.
  • Làm thế nào để đạt được hiệu suất tối đa trong sử dụng nhiên liệu và thải ra lượng khí thải có hại thấp nhất?
  • Điều gì thật sự là vấn đề đe dọa lớn nhất đối với môi trường – việc đốt nhiên liệu hóa thạch và những tác động của nó trong hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu, hay năng lượng hạt nhân và những vấn đề về phóng xạ và xử lý phóng xạ?
  • Làm thế nào để có thể phát triển một loại vật liệu phù hợp cho ngành công nghiệp bán dẫn và vi điện tử? Có thể phát triển một loại pin với giá rẻ hơn, nhẹ hơn và mạnh hơn?
  • Những thay đổi gì trong cấu trúc vật liệu có thể làm cho máy bay nhẹ hơn, kinh tế hơn nhưng đồng thời mạnh mẽ và an toàn hơn.
  • Mối quan hệ giữa các chất mà chúng ta ăn, uống hoặc hít thở với khả năng phát triển bệnh ung thư là gì? Làm thế nào ta có thể phát triển những chất có hiệu quả trong việc ưu tiên tiêu diệt tế bào ung thư hơn các tế bào thường?
  • Chúng ta có thể sản xuất nước ngọt từ nước biển một cách kinh tế để tưới tiêu và dùng trong sinh hoạt
  • Làm thế nào để làm chậm lại các phản ứng bất lợi (như là sự ăn mòn kim loại), trong khi đó thúc đẩy các phản ứng có lợi (ví dụ như sự tăng trưởng của cây lương thực)

Hóa học là ngành khoa học nghiên cứu về chất và tính chất của nó, những quá trình biến đổi của chất và những biến đổi năng lượng đi kèm với quá trình đó. Hóa học tiếp cận với hầu hết các vấn đề trong cuộc sống, văn hóa và môi trường của chúng ta. Bao gồm không khí chúng ta thở, nước chúng ta uống, quần áo, nhà ở của chúng ta, giao thông và cung cấp nhiên liệu.

Chất là đối tượng hữu hình tồn tại, chất có trong cơ thể chúng ta, trong các công cụ, đồ vật hàng ngày chúng ta sử dụng cũng như tồn tại trong trong những vật thể vĩ mô của vũ trụ. Có người gọi hóa học là ngành khoa học trung tâm, dựa trên nền tảng của toán học và vật lý, ngược lại, nó lại là nền tảng cho các ngành khoa học sự sống như sinh học hay y học. Để hiểu một cách đầy đủ về hệ sinh thái sự sống, chúng ta trước hết phải hiểu về phản ứng hóa học và những tương tác hóa học trong đó. Những hóa chất trong cơ thể chúng ta tác động sâu sắc đến cả thế giới quan của cá nhân như tư duy và cảm xúc.

Không ngành khoa học nào có thể bao gồm nhiều phương diện trong khoa học như ngành hóa học. Đôi khi ta có thể tùy ý phân chia ngành hóa học thành nhiều ngành khác nhau. Carbon là nguyên tử rất linh hoạt trong việc tạo liên kết và tính chất này là then chốt trong nhiều chất cần thiết cho sự sống. Tất cả các vật chất sống bao gồm carbon liên kết với hidrogen. Hóa học của hợp chất carbon được gọi là hóa học hữu cơ. (Trong hóa học ban đầu, vật chất sống và vật chất vô tri được coi là hoàn toàn khác nhau. Chúng ta biết rằng nhiều hợp chất được tìm thấy trong vật chất sống đều có thể được tạo thành từ nguồn sống cũng như nguồn vô cơ. Vì thế thuật ngữ “hữu cơ” (organic) và “vô cơ” (inorganic) có ý nghĩa khác so với ban đầu.) Các nghiên cứu về chất không bao gồm carbon liên kết với hydrogen được gọi là hóa học vô cơ. Ngành hóa học liên quan đến việc phát hiện hay định tính một chất có mặt trong mẫu nghiên cứu (phân tích định tính) hoặc kèm theo thông tin về lượng chất có mặt trong mẫu (phân tích định lượng) được gọi là hóa học phân tích. Hóa lý ứng dụng lý thuyết toán học và các phương pháp vật lý cho các tính chất của chất và để nghiên cứu các quá trình hóa học và quá trình năng lượng đi kèm. Hóa sinh học là ngành nghiên cứu về quá trình hóa học trong sinh vật sống. Cách phân loại như vậy là chuyên biệt, và hầu hết các nghiên cứu hóa học bao gồm nhiều hơn một lĩnh vực trong các ngành hóa học truyền thống này. Các nguyên lý trong hóa học cơ bản là nền tảng của tất cả các ngành hóa học.

Chúng ta hiểu biết nhiều về hóa học đơn giản; nó nằm ở ranh giới mờ giữa hóa học và vật lý. Người ta có thể thường mô tả chính xác bằng phương trình toán học.

We understand simple chemical systems well; they lie near chemistry’s fuzzy boundary with physics. They can often be described exactly by mathematical equations. We fare less well with more complicated systems. Even where our understanding is fairly thorough, we must make approximations, and often our knowledge is far from complete. Each year researchers provide new insights into the nature of matter and its interactions. As chemists find answers to old questions, they learn to ask new ones. Our scientific knowledge has been described as an expanding sphere that, as it grows, encounters an ever-enlarging frontier.

Những từ khóa cần chú ý:

  1. synthetic bone: xương tổng hợp
  2. substances: chất
  3. fertilizer: phân bón
  4. pesticide: thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật
  5. environmental threat: vấn đề môi trường
  6. fossil fuels: nhiên liệu hóa thạch
  7. greenhouse effect: hiệu ứng nhà kính
  8. climatic change: biến đổi khí hậu
  9. nuclear power: năng lượng hạt nhân
  10. radiation: phóng xạ
  11. semiconductor: chất bán dẫn
  12. microelectronics: vi điện tử
  13. battery: pin
  14. structural materials: cấu trúc vật liệu
  15. fresh water: nước sạch, nước ngọt
  16. unfavorable reactions: phản ứng bất lợi
  17. corrosion: sự ăn mòn.
  18. matter: chất
  19. universe: vũ trụ
  20. science: khoa học
  21. mathematics: toán học
  22. physics: vật lý
  23. life sciences: khoa học sự sống
  24. biology: sinh học
  25. medicine: y học
  26. chemical reactions: phản ứng hóa học

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here