Tôi
Tên Là:
NGUYỄN SINH MAY
Học sinh lớp 10A7: TR ƯỜNG THPT NGÔ GIA TỰ
Hôm nay tôi xin báo cáo
phần mềm sáng tạo của tôi man tên: SÁNG TẠO HÓA HỌC
Hóa học là khoa học nghiên cứu về chất, phương pháp biến
đổi chất và ứng dụng của chất đó trong cuộc sống.[1][2] Hóa học nói về các nguyên tố, hợp chất,nguyên tử, phân tử,
và các phản ứng hóa học xảy ra giữa những thành phần đó.
Hóa học đôi khi được gọi là "khoa học trung
tâm" vì nó là cầu nối các ngành khoa học tự nhiên khác như vật lý học, địa chất học và sinh học.[3][4
Đời sống
Phản ứng hóa học xảy ra trong cuộc sống hằng
ngày thí dụ như trong lúc nấu ăn, làm bánh hay rán mà trong đó các biến đổi
chất xảy ra một cách rất phức tạp đã góp phần tạo nên hương vị đặc trưng cho
món ăn. Thêm vào đó thức ăn được phân tách ra thành các thành phần riêng biệt
và cũng được biến đổi thành năng lượng
Hóa học nghiên cứu về tính chất của các nguyên tố và hợp chất,
về các biến đổi có thể có từ một chất này sang một chất khác, tiên đoán trước
tính chất của những hợp chất chưa biết đến cho tới nay, cung cấp các phương
pháp để tổng hợp những hợp chất mới và các phương pháp đo lường hay phân tích
để tìm các thành phần hóa học trong những mẫu thử nghiệm.
Mặc dù tất cả các chất đều được cấu tạo từ một
số loại "đá xây dựng" tương đối ít, tức là từ khoảng 80 đến 100
nguyên tố trong số 118 nguyên tố được biết đến nhưng sự kết hợp và sắp xếp khác
nhau của các nguyên tố đã mang lại đến vài triệu hợp chất khác nhau, những hợp
chất mà đã tạo nên các loại vật chất khác nhau như nước, cát (chất), mô sinh vật và mô thực vật. Thành phần
của các nguyên tố quyết định các tính chất vật lý và hóa học của các chất và
làm cho hóa học trở thành một bộ môn khoa học rộng lớn.
Cũng như trong các bộ môn khoa học tự nhiên
khác, thí nghiệm trong hóa học là cột trụ chính. Thông qua thí nghiệm, các lý
thuyết về cách biến đổi từ một chất này sang một chất khác được phác thảo, kiểm
nghiệm, mở rộng và khi cần thiết thì cũng được phủ nhận.
Tiến bộ trong các chuyên ngành khác nhau của hóa
học thường là các điều kiện tiên quyết không thể thiếu cho những nhận thức mới
trong các bộ môn khoa học khác, đặc biệt là trong các lãnh vực của sinh học và y học,
cũng như trong lãnh vực của vật lý (thí dụ
như việc chế tạo các chất siêu dẫn mới). Hóa sinh,
một chuyên ngành rộng lớn, đã được thành lập tại nơi giao tiếp giữa hóa học và
sinh vật học và là một chuyên ngành không thể thiếu được khi muốn hiểu về các
quá trình trong sự sống, các quá trình mà có liên hệ trực tiếp và không thể
tách rời được với sự biến đổi chất.
Đối với y học thì hóa học không thể thiếu được
trong cuộc tìm kiếm những thuốc trị bệnh mới và trong việc sản xuất các dược
phẩm. Các kỹ sư thường tìm kiếm vật liệu chuyên dùng tùy theo ứng dụng (vật
liệu nhẹ trong chế tạo máy bay, vật liệu xây dựng chịu lực và bền vững, các chất bán dẫn đặc
biệt tinh khiết,...). Ở đây bộ môn khoa học vật liệu đã phát triển như là nơi giao tiếp
giữa hóa học và kỹ thuật.
Trong công nghiệp
Công
nghiệp hóa học là một
ngành kinh tế rất quan trọng. Công nghiệp hóa học sản xuất các hóa chất cơ bản
như axít sunfuric hay amoniac, thường là nhiều triệu tấn hằng năm,
cho sản xuất phân bón và chất dẻo và
các mặt khác của đời sống và sản xuất công nghiệp. Mặt khác, ngành công nghiệp
hóa học cũng sản xuất rất nhiều hợp chất phức tạp, đặc biệt là dược phẩm. Nếu không có
các hóa chất được sản xuất trong công nghiệp thì cũng không thể nào sản xuất máy tính hay nhiên liệu và chất
bôi trơn cho công nghiệp ô tô
Phân ngành
Hóa học được chia ra theo loại chất nghiên cứu
mà quan trọng nhất là cách chia truyền thống ra làm Hóa hữu cơ (Hóa học nghiên cứu về những hợp chất
của cacbon) và Hóa vô cơ (Hóa
học của những nguyên tố và hợp chất không có chuỗi cacbon).
Một cách chia khác là chia Hóa học theo mục tiêu
thành Hóa phân tích (phân chia những hợp chất) và Hóa tổng hợp (tạo thành những hợp chất mới).
Một số chuyên ngành quan trọng khác của Hóa học
là: Hóa sinh, Hóa-Lý, Hóa lý
thuyết bao gồm ngành Hóa lượng tử, Hóa thực phẩm, Hóa lập
thể, và Hóa dầu.
Nguyên tử
Bài chính: Nguyên tử
Nguyên tử là thành phần nhỏ nhất trong hóa học. Nó được xem là nhỏ
nhất vì đối với hóa học, nguyên tử không thể bị chia nhỏ hơn được nữa. Nguyên
tử bao gồm hơn 100 nguyên tử các loại.
Nguyên tố
Bài chính: Nguyên tố.
Nguyên tố là tập hợp những nguyên tử đồng vị, có cùng số proton nhưng
khác số nơtron. Có khoảng 110 nguyên tố hóa học, số thứ tự nguyên tố trong bảng
tuần hoàn chính là số hạt proton trong hạt nhân nguyên tử. Ví dụ: nguyên tố
Hydrô là tập hợp 3 loại đồng vị của nguyên tử hydrô gồm các nguyên tử có 1
proton trong hạt nhân và những nguyên tử có 92 proton trong hạt nhân thuộc
nguyên tố urani.
Hợp chất
Bài chính: Hợp chất hóa học.
Một hợp chất trong hóa học là một chất có tỷ lệ
cố định của các nguyên tố cấu
thành và có một cấu tạo nhất định quyết định các tính chất hóa học. Thí dụ như nước là
một hợp chất có hiđrô vàôxy với tỷ lệ 2:1. Các hợp chất được tạo
thành và biến đổi thông qua các phản ứng hóa học.
Phân tử
Bài chính: Phân tử.
Phân tử là là phần nhỏ nhất không thể chia cắt
được nữa của một hợp chất tinh khiết mà vẫn giữ được các tính chất hóa học đồng
nhất. Một phân tử chứa đựng 2 hay nhiều nguyên tử liên
kết với nhau. Phân tử biểu hiện sự liên kết của nguyên tử.
Ion
Bài chính: Ion.
Ion là một chất có tích điện hay một nguyên tử
hay phân tử đã mất đi hay có thêm một điện tử. Cation tích điện dương (thí dụ như
cation của natri Na+) và anion tích điện âm (thí dụ clorua Cl-)
tạo thành muối trung
tính (thí dụ như natri clorua). Hyđroxyt (OH- ) hay phosphat (PO43-)
là các thí dụ cho ion nhiều nguyên tử không bị chia cắt trong các phản
ứng axít-bazơ.
Liên kết hóa học
Bài chính: Liên kết hóa học.
Liên kết hóa học là liên kết giữa các nguyên tử
trong phân tử hay trong tinh thể. Trong nhiều hợp chất đơn giản, thuyết
liên kết hóa trị và
khái niệm về số ôxi hóa có thể được ứng dụng để tiên đoán rất
nhiều cấu trúc của ion. Tuy nhiên Thuyết liên kết hóa trị không giải thích được
cấu tạo của các hợp chất phức tạp hơn như các hợp chất phức của kim loại và
người ta phải cần đến các lý thuyết khác dựa trên cơ sở của hóa lượng tử như thuyết
quỹ đạo phân tử.
Trạng thái vật chất
Bài chính: Trạng thái vật chất.
Trong vật lý và hóa học, một trạng thái vật chất,
hay một pha của vật chất, là một tập hợp các điều kiện vật lý và hóa học mà ở
đó vật chất có các tính chất lý hóa đồng nhất.
Phản ứng hóa học
Bài chính: Phản ứng hóa học.
Phản ứng hóa học là các biến đổi trong cấu trúc
của các phân tử. Trong phản ứng hóa học các phân tử liên kết với nhau tạo thành
các phân tử lớn hơn hay bị phá vỡ ra thành 2 hay nhiều phân tử nhỏ hơn. Các
phản ứng hóa học thường bao hàm việc tạo thành hay phá vỡ các liên kết hóa học.
Hóa lượng tử
Bài chính: Hóa lượng tử.
Hóa lượng tử miêu tả vật chất trong thế giới hóa
học trên cơ sở của Cơ học lượng tử.
Về nguyên tắc có thể dùng lý thuyết này để miêu tả tất cả các hệ thống hóa học.
Tuy nhiên, do sự phức tạp của việc giải Phương trình
Schrödinger của Cơ học lượng tử,
chỉ một số ít các hệ phân tử, nguyên tử đơn giải được nghiên cứu chi tiết. Các
hệ thống phức tạp hơn được nghiên cứu qua việc giải gần đúng với các giả thiết
điều kiện biên tối giản của phương trình sóng Schrodinger.
Các định luật
Khái niệm cơ bản nhất trong hóa học là định luật bảo
toàn khối lượng (không
có thay đổi về số lượng của vật chất trong một phản ứng hóa học). Vật lý hiện
đại đã chỉ ra rằng chính năng lượngmới được
bảo toàn và đồng thời năng lượng và khối lượng có liên hệ trực tiếp với nhau,
một thuyết quan trọng trong ngành hóa hạt
nhân. Định luật bảo toàn năng lượng cũng là định luật cơ sở của
nhiều lý thuyết quan trọng khác của cân
bằng hóa học, nhiệt động lực học và động
lực học hóa học
Các định luật khác của hóa học phát sinh từ định
luật bảo toàn khối lượng. Định luật tỷ lệ xác định của Joseph
Proust cho rằng các
hóa chất tinh khiết được cấu tạo từ nguyên tử của các nguyên tố với một công
thức cố định. Định
luật tỷ lệ bội số của John Dalton cho
rằng các nguyên tử của một nguyên tố này hiện diện trong chất với một tỷ lệ
nhất định là các số nguyên nhỏ nhất (thí dụ O và H tồn tại trong phân tử nước
theo tỷ lệ 1:2).
Các định luật hiện đại của hóa học định nghĩa
mối quan hệ giữa năng lượng và sự biến đổi.
·
Sự biến đổi từ cấu trúc này sang cấu trúc khác cần dùng đến năng
lượng để vượt qua rào cản năng lượng, Hóa học gọi là Hàng rào thế năng hay Năng lượng hoạt hóa.
Năng lượng cần dùng này có thể là năng lượng nội tại bên trong của chính các
phân tử hay từ một nguồn bên ngoài. Tốc độ của sự biến đổi phụ thuộc nhiều vào Năng lượng hoạt hóa.
Năng lượng hoạt hóa càng cao thì sự biến đổi xảy ra càng chậm vào ngược lại.
·
Định
đề Hammond-Leffler cho
rằng cấu trúc của các phân tử tại trạng thái chuyển tiếp trong các phản ứng hóa
học sẽ tương tự với sản phẩm hay hóa chất khởi đầu có năng lượng bên trong gần
giống nhất.
·
Tất cả các quy trình hóa học đều có thể đảo ngược được mặc dù một
vài quy trình cần nhiều năng lượng đến mức về cơ bản chúng không đảo ngược
được.
·
Sự cân bằng hóa học là một trạng thái mà ở đó vận tốc của quá
trình biến đổi thuận bằng với vận tốc của quá trình đảo ngược, nghĩa là vận tốc
sinh ra một chất cân bằng với vận tốc của quá trình làm tiêu hao chất đó thành
các sản phẩm ban đầu. Nếu có một sự tác động làm phá vỡ cân bằng này, thì sự
biến đổi sẽ được thực hiện theo hướng chống lại sự thay đổi này nhằm thiết lập
một cân bằng hóa học mới.