Hoá học là ngành khoa học thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên, nghiên cứu về thành phần, cấu trúc, tính chất, vật biến đổi của các đơn chất, hợp chất và năng lượng đi kèm những quá trình biến đổi đó. Hoá học kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết và thực nghiệm là cầu nối giữa các ngành khoa học tự nhiên khác như vật lí, sinh học, y dược, môi trường và địa chất học. Hóa học có năm nhánh chính, bao gồm: hóa lí thuyết và hóa lí, hóa vô cơ, hóa hữu cơ, hóa phân tích, hóa sinh
Hình 1.1. Năm nhánh chính của Hóa học
1.1. Đối tượng nghiên cứu của Hóa học
Đối tượng nghiên cứu của hoá học là chất và sự biến đổi của chất
a. Chất
– Tất cả những chất xung quanh ta đều được tạo nên từ các nguyên tử của các nguyên tố hoá học. Nguyên tử có kích thước vô cùng nhỏ, nhưng thể hiện đầy đủ tính chất hóa học của một nguyên tố. Vậy nguyên tử có cấu tạo như thể thế nào?
– Trong hầu hết các trưởng hợp, các nguyên tử liên kết với nhau để trở thành những phần tử lớn hơn.
– Vậy bản chất của liên kết đó ra sao? Có những loại liên kết nào? Cấu tạo có quyết định đến tính chất của chất hay không?
– Ví dụ sau đây sẽ giúp trả lời câu hỏi này: Cùng có công thức phân tử là C2H6O, nhưng ethanol (C2H5-OH) hóa hơi ở 78,4oC và tác dụng được với Na, trong khi đimethyl ether (CH3-O-CH3) hoá hơi ở ngay nhiệt độ rất thấp, -24°C và không tác dụng được với Na.
⇒ Như vậy, cấu tạo quyết định đến tinh chất vật lý và hóa học) của chất, nên những hiểu biết về cấu tạo hóa học là đặc biệt quan trọng, góp phần dự đoán và giải thích tính chất của các chất.
b. Sự biến đổi của chất
– Hóa học nghiên cứu về các phản ứng xảy ra trong tự nhiên, chẳng hạn như trong khí quyển, trong các nguồn nước, trong cơ thể động vật và thực vật, cũng như trong sản xuất hóa học,… nhằm phục vụ các mục đích của con người
1.2. Phương pháp học tập và nghiên cứu Hóa học
– Có nhiều phương pháp khắc nhau để giúp học tốt môn Hoá học, sau đây là một số điều cốt lõi cần thiết đối với em trong quá trình học tập môn này:
+ Trước tiên, cần nắm vững nội dung chính của các vấn đề lí thuyết Hóa học. các nội dung đó bao gồm: Cấu tạo của chất, sự biến đổi vật lí vả hóa học của chất, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến đổi chất, ứng dụng của chất, hóa học trong đời sống và sản xuất. Đễ nắm vững các nội chung kiến thức, em cần chủ động tự học tại nhà, đồng thời tham gia tích cực vào các hoạt động học tập trên lớp.
+ Tiếp đến, em cần chủ động tìm hiểu thế giới tự nhiên thông qua các hoạt động khám phá. Hoạt động khám phá trong môn Hóa học bao gồm: quan sát hoặc tiến hành quá trình thực nghiệm nghiên cứu, thu thập thông tin, phân tích, xử lí số liệu giải thích, dự đoán được kết quả nghiên cứu một số sự vật, hiện tượng trong tự nhiên và đời sống.Từ đó, em rèn luyện chược kĩ năng tiến trình khám phá, bao gồm:
- Đề xuất vấn đề
- Đưa ra phán đoan và xây dựng giả thuyết nghiên cứu về vấn đề
- Lập kế hoạch thực hiện quy trình khám phá
- Thực hiện kế hoạch khám phá
- Viết, trình bày báo cáo, thảo luận, tiếp thu, phản biện và kết luận về kết quả khám phá
+ Hình thức của hoạt động khám phá có thể bao gồm tìm hiểu trên mạng internet, tham gia hoạt động trong lớp, trong phòng thí nghiệm, tham gia hoạt động ngoài lớp học do giáo viên, nhà trường tổ chức.
+ Sau cùng, để việc học tập hóa học đạt hiệu quả cao nhất, em cần chủ động liên hệ, gắn kết những nội dung kiến thức đã học và kinh nghiệm đã được tích luỹ trong quá trình tìm hiểu, khám phá để phát hiện, giải thích các hiện tượng tự nhiên, vận dụng vào các tình huống thực tiễn…
1.3. Vai trò của Hóa học trong thực tiễn
a. Trong đời sống
– Hoá học luôn ở xung quanh ta và có vai trò rất quan trọng trong cuộc sống
+ Hoá học về lương thực – thực phẩm: Để hoạt động và phát triển, con người cần sử dụng các loại lương thực – thực phẩm.
+ Hoá học về thuốc: Thuốc là những chất hoá học thường có khối lượng phân từ khoảng 100 – 500 mu. Trong cơ thể, chúng gây ra các phản ứng sinh hoạt, có tác dụng chẩn đoán, phòng ngừa hoặc điều trị bệnh Hoá học giúp chúng ta tìm và sản xuất được những loại thuốc có hiệu quả điều trị cao hơn, an toàn hơn cũng như rẻ tiền hơn.
+ Hoá học về mĩ phẩm: Son môi, nước hoa,… là những ví dụ về việc sử dụng các chất hoá học trong mĩ phẩm. Nghiên cứu về hoá học sẽ giúp chúng ta biết cách lựa chọn hoặc tạo ra những chất có màu sắc đẹp và an toàn, có mùi hương thích hợp và tồn tại lâu hơn.
+ Hoá học về chất tẩy rửa: Xà phòng, bột giặt, nước rửa chén bát, nhà vệ sinh… là những ví dụ về việc sử dụng các chất hoá học với mục đích tẩy rửa trong gia đình.
b. Trong sản xuất
– Bên cạnh các phản ứng xảy ra trong tự nhiên, bằng những hiểu biết về hoá học, con người đã chủ động tạo ra các quá trình hoá học phục vụ mục đích tồn tại và phát triển.
+ Hóa học về năng lượng: Có rất nhiều phản ứng hoá học khi xảy ra sẽ kèm theo sự giải phóng năng lượng. Ví dụ các quá trình đốt cháy nhiên liệu như xăng, cầu, than củi… Nhiên liệu cần cho tất cả các quá trình sản xuất, các nhà máy nhiệt điện, ô tô, máy bay, tên lửa…
+ Hoá học về sản xuất hoá chất: Các hoá chất cơ bản như NH3, H2SO4, HCl, HNO3 có vai trò đặc biệt quan trọng, là nguyên liệu cho các ngành sản xuất khác, được sản xuất với lượng lớn trong các nhà máy sản xuất hoá chất
+ Hóa học về vật liệu: Sự tiến bộ của khoa học công nghệ ngày nay có sự đóng góp không nhỏ của các loại vật liệu mới, tiên tiến như vật liệu xúc tác nhằm đẩy nhanh tốc độ các phản ứng hoá học vật liệu chịu nhiệt, chịu áp suất, vật liệu có điện trở cực thấp, vật liệu lưu giữ năng lượng… Các vật liệu thông thường như sắt, thép, xi măng, nhựa, đều được tạo ra từ các quá trình hoá học.
+ Hoá học về môi trường: Những vấn đề về phòng chống và xử lý ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên quen thuộc. Nước thải, khí thải nhà máy trước khi xả ra môi trường phải được xử lí bằng các biện pháp thích hợp khí thải động cơ ô tô, xe máy cũng cần phải được xử lí để đạt đến tiêu chuẩn cho phép. Tầng ozone có vai trò bảo vệ Trái Đất bởi nó hấp thụ đến 99% các tia cực tím nguy hiểm từ Mặt Trời; tuy nhiên, tầng ozone đang bị đe dọa nghiêm trọng bởi sự ô nhiễm môi trường khi quyền. Những kiến thức về hoá học sẽ giúp chúng ta gìn giữ môi trường sống xanh, sạch đẹp và an toàn hơn.