Nội dung

Tìm hiểu hóa học quanh ta – Hóa học và thiên nhiên 1.Tại sao khi thay đổi thời tiết hay sinh ra sương mù? Các chất hơi, khí (gọi chung là khói) trong đó có nhiều loại hơi khí độc xuất phát từ một nguồn phát thải nào đó, chẳng hạn một cái lò, một khu vực đốt lửa… có thể tản trong không khí theo một trong 3 cách: Bốc hơi lên cao, bay ngang hoặc là bay xuống mặt đất. Các yếu tố quyết định trạng thái lan toả của khói chủ yếu phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố của thời tiết và khí tượng (gió, nhiệt độ không khí), địa hình và cả của chính bản thân nguồn tạo khói (nhiệt độ, tải lượng). Ngoài ra tính chất của các phần tử có chứa trong khói như độ tan trong nước, khả năng tham gia các phản ứng hoá học với không khí… sẽ xác định thời gian phân tử đó có thể lưu lại trong không khí bao lâu. Nếu chất đó có thể lưu lâu trong không khí thì khả năng lan toả của các phân tử các chất đó càng lớn. Nếu chỉ đơn thuần xét về góc độ vật lý, sự lan toả của khói từ các nguồn vào không khí trong điều kiện địa hình bằng phẳng thì người ta thấy hướng gió xác định hướng phát tán của khói, còn tốc độ gió, tình trạng nhiệt độ các lớp không khí sẽ xác định độ bốc cao của cột khói. Nếu hoàn toàn không có chút gió nào thì cột khói sẽ bốc thẳng đứng lên cao do khói thoát ra từ nguồn thường nóng hơn (nhiệt độ cao hơn) và nhẹ hơn (tỷ trọng thấp hơn) không khí. Khi có gió, khói nhanh chóng trộn lẫn với không khí xung quanh, bị pha loãng và bay theo hướng gió và vẫn tiếp tục bay cao. Độ cao cực đại của cột khói phụ thuộc vào sự phân bố nhiệt độ của các lớp không khí phía trên cột khói. Thông thường cứ lên cao 100 m thì nhiệt độ không khí giảm 10C nên cột khói tiếp tục lên cao đến khi khói loãng và không khí xung quanh cân bằng về nhiệt độ và tỷ trọng. Trong một vài trường hợp đặc biệt của thời tiết, càng lên cao không khí càng nóng thì cột khói sau khi bốc lên đến độ cao nào đó sẽ lại là xuống gần mặt đất. Quá trình này gọi là quá trình đảo. Quá trình này thường xảy ra vào ban đêm khi mặt đất nguội đi rất nhanh còn phía trên cao có luồng không khí nóng từ các nơi khác tràn về. Hiện tượng này còn có thể xảy ra cả ban ngày vào mùa lạnh. Khi khói là xuống mặt đất và lan toả trong không khí sẽ tạo ra điều kiện cho các phần tử tạo mù trong khói như SO2, NOx… gây ra hiện tượng sương mù. Đây là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng cứ “trở trời” là có hiện tượng sương mù 2. Khí cacbonic trong khí quyển sẽ tồn tại trong bao lâu, và ảnh hưởng như thế nào? Hàng năm, một lượng lớn khí cacbonic (CO2) sinh ra trên trái đất, trong đó CO2 có nguồn gốc tự nhiên (núi lửa phun trào, sự phát thải của sinh vật…) là 600.000 triệu tấn, và có nguồn gốc từ hoạt động của con người (đốt nhiên liệu trong hoạt động sản xuất và đời sống) là 22.000 triệu tấn. Tuy sinh ra nhiều như vậy, nhưng sẽ có một lượng CO2 tương đương chuyển hoá sang dạng khác và tồn tại một cân bằng trong tự nhiên, các cân bằng này có liên kết mật thiết với các quá trình trên mặt đất, mặt biển và trong sinh vật. Như vậy, ngược lại với các quá trình phát sinh CO2, còn có quá trình “tiêu diệt CO2”. Đó là các quá trình quang hợp ở thực vật, quá trình hoà tan CO2 của nước (chủ yếu là nước biển), sự lắng đọng xác sinh vật giầu các bon (các loại vỏ đá vôi của sinh vật) và sự tạo thành hoá thạch… Theo tính toán của các nhà khoa học CO2 sau khi hình thành trong khí quyển (dù có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo) đều có thể tồn tại từ 2 đến 4 năm. Trong thời kỳ tồn tại, CO2 đủ thời gian để phát tán suốt dọc vùng xích đạo và ảnh hưởng chung đến bầu khí quyển trái đất và gây ra hiệu ứng nhà kính, hấp thụ mạnh tia hồng ngoại. Theo dự báo của các nhà khoa học, vào năm 2050 nồng độ CO2 trong khí quyển sẽ vượt 0,06% thể tích (khoảng 10000 ppm), vào vào năm 2200 con số này sẽ là 0,07% thể tích (hiện tại là 0,035% thể tích hay 5.800 ppm) nếu như con người không có biện pháp giảm thải CO2. Khi nồng độ CO2 trong khí quyển tăng cao hơn nữa, có thể khí hậu sẽ có nhiều thay đổi bất lợi cho sự phát triển của nền kinh tế thế giới và đe doạ sự sinh tồn của con người. 3. “Hoa” dự đoán thời tiết Tẩm dung dịch coban clorua vào 1 tờ giấy trắng đem sấy khô. Coban clorua không có nước kết tinh sẽ biến thành màu lam nhạt, thế nhưng khi có 1 phân tử nước kết tinh sẽ biến thành màu tím, nếu 2 phân tử nước kết tinh sẽ biến thành màu đỏ, khi có 6 phân tử nước kết tinh sẽ biến thành màu phấn hồng. Ở nhiệt độ bình thường, khi trong không khí có nhiều hơi nước thì lượng nước kết tinh trong coban clorua cũng nhiều. Khi hàm lượng hơi nước trong không khí ít thì coban clorua sẽ thải bớt nước kết tinh ra. Như vậy nhờ quan sát màu của hoa hồng làm bằng giấy tẩm coban clorua ra có thể biết độ ẩm trong không khí nhiều hay ít, nhờ đó mà ta có thể dự đoán trời sắp mưa hay không. Lưu ý là muối coban rất độc nên cẩn thận khi dùng. 4. Giải thích hiện tượng "Ma trơi" Hiện tượng “ma trơi” thường xuất hiện ở những vùng đầm lầy, nghĩa địa… Đó là hiện tượng xuất hiện những đốm lửa cháy sáng bay trong không khí. Bản chất của hiện tượng này được giải thích với sự tham gia của 2 chất khí đó là photphin(PH3) và diphotphin(P2H4), P2H4 là chất có khả năng tự cháy trong không khí, khi cháy nó tạo ra nhiệt lượng làm tăng nhiệt độ lên đến khoảng 1500C sau đó PH3 tiếp tục cháy và kết quả là xuất hiện “ngọn lửa ma trơi”. PH3, P2H4 xuất hiện do sự phân hủy xương, xác động thực vật ở khu vực như đầm lầy, nghĩa địa. Đó là nguồn photpho rất lớn để hình thành PH3,P2H4 bằng hoạt động của các vi khuẩn trong đất. Chúng tích tụ lại và khi gặp điều kiện thuận lợi thì bốc cháy 5. Vì sao ném đất đèn xuống ao làm cá chết? Trả lời: Đất đèn có thành phần chính là canxicacbua khi tác dụng với nước sinh ra khí axetilen và canxihidroxit. CaC2 + 2H2O —-> C2H2 + Ca(OH)2 Axetilen có thể tác dụng với nước sinh ra andehitaxetic. Các chất này làm tổn thương đến hoạt động hô hấp của cá vì vậy có thể làm chết cá. 6. Làm sao mà đom đóm lại có thể phát sáng được? Ánh sáng là một dạng năng lượng có thể tạo ra bằng cách chuyển hóa từ các dạng năng lượng khác sang. Thường thì chúng ta vẫn thấy ánh sáng nhân tạo đi từ việc đốt cháy một vật gì đó (nhiệt năng) hoặc sử dụng điện để làm sáng bóng đèn (điện năng). Tuy nhiên, đom đóm chẳng đốt cái gì và cũng không biết dùng điện nhưng lại có thể phát sáng vào những đêm hè. Nó dùng cách gì vậy nhỉ? Quá trình đom đóm tạo ra ánh sáng được gọi là quá trình phát quang sinh học (bio luminscence). Quá trình này xuất hiện trong nhiều sinh vật chứ không chỉ riêng đom đóm (ví dụ đối với các loài cá có khả năng phát sáng ở dưới biển sâu). Phản ứng hóa học để phát ra ánh sáng là do một chất có tên gọi Adenosine Triphosphate (ATP), một chất hóa học có trong các tế bào sống dùng để lưu và chuyển hóa năng lượng. Đom đóm có các tế bào đặc biệt ở phần đuôi chứa một hợp chất hóa học gọi là luciferin và một enzyme là luciferase (dùng để làm chất xúc tác, đẩy nhanh thời gian phản ứng). Phản ứng hóa học của Luciferin và ATP cùng với oxy sẽ tạo ra hợp chất oxyluciferin và chính hợp chất này sẽ tạo ra ánh sáng của đom đóm. Tùy thuộc vào mức độ oxy nhiều hay ít mà đom đóm sẽ phát ra các ánh sáng màu xanh hoặc vàng. Ngày nay chúng ta có thể thấy hợp chất phát quang nhân tạo được sử dụng trong đồ chơi của trẻ em. Tuy vậy, hợp chất nhân tạo này chỉ có hiệu năng là 33% trong khi hiệu năng của quá trình phát quang sinh học đối với đom đóm là 88%. 7. “Hiệu ứng nhà kính” là gì? (H2N2)-Khí cacbonic CO2 trong khí quyển chỉ hấp thụ một phần những tia hồng ngoại ( tức là những bức xạ nhiệt) của Mặt Trời và để cho những tia có bước sóng từ 50000 đến 100000 Å đi qua dễ dàng đến mặt đất. Nhưng những bức xạ nhiệt phát ra ngược lại từ mặt đất có bước sóng trên 140000 Å bị khí CO2 hấp thụ mạnh và phát trở lại Trái Đất làm cho Trái Đất ấm lên. Theo tính toán của các nhà khoa học thì nếu hàm lượng CO2 trong khí quyển tăng lên gấp đôi so với hiện tại thì nhiệt độ ở mặt đất tăng lên 4oC. Về mặt hấp thụ bức xạ, lớp CO2 ở trong khí quyển tương đương với lớp thủy tinh của các nhà kính dùng để trồng cây, trồng hoa ở xứ lạnh. Do đó hiện tượng làm cho Trái Đất ấm lên bởi khí CO2 được gọi là hiệu ứng nhà kính. Áp dụng: Ngày nay hiện tượng “Hiệu ứng nhà kính” trở thành một vấn đề có ảnh hưởng mang tính toàn cầu. Mục đích vấn đề giúp học sinh biết được nguyên nhân và tác hại của hiệu ứng nhà kính nhằm nâng cao ý thức bảo vệ môi trường. Giáo viên có thể đặt vấn đề này khi dạy phần Cacbon đioxit