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

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

Năng lượng gió

Năng lượng hạt nhân

Năng lượng biển

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

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

Sập, lún đất sau khi khai thác khoáng sản

Tràn dầu trên vịnh mexico

Bờ biển Quy Nhơn bị ô nhiễm

Môi trường ô nhiễm sau khi khai thác than

Chất thải làm ô nhiễm nguồn nước

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

Dàn khoan dầu trên biển

Các bể đựng dầu thô ở nhà máy dầu Dung Quất

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

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

Năng lượng mặt trời

Các lợi ích khi sử dụng năng lượng có thể tái sinh

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 cơ như phân gia súc, rác thải…

- 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 nước và hydro.b/ Phát triển thủy năng

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 dụngThuỷ điện ở VN ngày vàng phát triển mạnh mẽ. Nhà máy thuỷ điên Sơn La là nhà máy lớn nhất ĐNA,năm 2012 lọt vào top10 Thế giới.

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 ...

e)Năng lượng hạt nhân_nguồn năng lượng mới dồi dào, ngành công nghiệp hiện đại đang hưng thịnh

Trong năm 2007, có tới 14% sản lượng điện trên thế giới đến từ năng 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 sự khác biệt giữa các quốc gia thuộc Liên minh châu Âu, và một vài quốc gia khác như Úc, 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 sử dụng. 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 sự phụ thuộc vào dầu mỏ. Họ cũng nhấn mạnh rằng rủi ro có tể giảm hơn nữa nếu sử dụng 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 như làm việc trong nhà máy. Trong số 161 sinh viên, có 64 sinh viên là người của tỉnh Ninh Thuận. Bên cạnh đó, Ban Quản lý dự án cũng đã cử nhiều cán bộ, chuyên gia đi học các khoá đào tạo ngắn hạn ở Nga 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 ...- 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

Các vật liệu thời kì đồ đồng , đồ đá.

- 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

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

-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 từ mặt trời, nước, gió, năng lượng các lò phản ứng hạt nhân…

3. Hóa học đã góp phần giải quyết vấn đề về vật liệu như thế nào?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.

-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 trừ sâu, phân bón.

*Vật liệu hữu cơ: Nhiều loại vật liệu hữu cơ được sản Xuất bằng con đường hoá học.Như: Sơn tổng hợp, Nhựa, chất dẻo PVC, cao su tổng hợp, tơ, sợi tổng hợp.

*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

-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,...

VD: 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,…VD: dòng điện đi qua chất siêu dẫn.