MATERIA PRIMA

 

Cls. a-IX-a B

 

I Memorii justificative

Materia prima

Universul se compune din materie, denumirea provenita de la cuvantul latin material, care inseamna lemn sau alt material. Materia se poate prezenta sub doua forme: substante - un tip de materie care se deplaseaza cu viteze mai mici decat viteza luminii si energia radianta - un tip de materie care se deplaseaza cu viteza luminii.

Diferitele feluri de materie poarta numele de substante. Chimia este stiinta substantelor, adica se ocupa cu structura, proprietatile si cu reactiile care le pot schimba in alte substante.

Aceasta definitie a chimiei este in acelasi timp si prea ingusta si prea larga. Ea este ingusta deoarece chimistul, atunci cand studieaza substantele, este obligat sa studieze si energia radianta, in interactiile ei cu substantele. Astfel, el poate fi interesat de culoarea substantelor, care este produsa prin absortia luminii sau poate fi interesat de structura atomica a substantelor, care se determina de obicei prin difractie de radiatii X sau prin absortia sau emisia undelor de radio.

Pe de alta parte, definitia este prea larga in sensul ca aproape oricare alta stiinta poate fi inclusa in cadrul ei. Astrofizicianul, de exemplu, este interesat de substantele prezente in stele sau in alte corpuri ceresti, sau care sunt imprastiate, in concentratii extrem de mici, in spatial interstelar. Fizicianul atomist studiaza substantele care intra in componenta nucleelor atomilor. Biologul este interesat de substantele prezente in organismele vii. Geologul este interesat de anumite substante, numite minerale, din care este format Pamantul. Este prin urmare destul de greu sa trasam o granita intre chimie si alte stiinte.

II Prelucrarea materialelor prime

1) Petrolul

Una dintre cele mai importante surse de compusi organici este petrolul (titeiul brut). Petrolul care se scoate din zacamintele subterane prin puturi de forare si sonde, este un lichid vascos, inchis la culoare, care reprezinta in esenta un amestec de hidrocarburi. In fiecare an se produce si se foloseste o mare cantitate de petrol, aproximativ un milliard de tone. O parte din el este ars, folosindu-se direct ca combustibil, iar cealalta parte este convertita in alte materiale.

Petrolul este un amestec complex de numeroase hidrocarburi, cu molecule continand intre un atom de C si aproximativ 100 sau poate mai multi. Se cunoaste exact compozitia si structura moleculara a hidrocarburilor din petrol pana la C₁₀si aproximativ a hidrocarburilor mai grele. Diferite fractiuni de petrol sau amestecuri de hidrocarburi, prelucrate prin metode fizice si chimice in rafinariile de petrol (benzine, petrol lampant, motorine), servesc drept combustibili pentru alimentarea mai tuturor mijloacelor de transport (automobile, avioane, locomotive si tractoare). Tot din petrol se fabrica uleiurile de uns (lubrefiantii) necesare acestor motoare si altor masini, precum si asfaltul care constituie stratul exterior al soselelor.

In sfarsit, prin prelucrarea termica (piroliza) si catalitica a diferitelor fractiuni de petrol se obtin materiile prime de baza ale industriei chimice. Printre acestea cele mai importante sunt etena, propena, butenele, butadiena si izoprenul (materiile prime pentru fabricarea cauciucului sintetic), benzenul, toluentul (metil-benzenul), xilenii (dimetil-benzenii) si alte hidrocarburi, din care se obtin produsii extrem de numerosi ai industriei chimice organice (mase plastice, fibre sintetice, medicamente, coloranti, antidaunatori pentru agricultura, solventi etc.)

2) Carbunii

Carbunii fosili sau carbunii de pamant s-au format din plante prin transformari biologice (sub actiunea unor microorganisme) si chimice, in timpul unor lungi perioade in conditii nu prea bine cunoscute, dar in orice caz in absenta oxigenului din aer (caci putrezirea obisnuita, in conditii aerobe, duce numai la CO₂, H₂O, NH₃, etc.) In cursul acestor transformari anaerobe, oxigenul continut in materialul initial s-a eliminat, in cea mai mare parte, sub forma de H₂O si CO₂, iar azotul sub forma de NH₃ si N₂. In cursul acestui proces lent de incarbonizare, continutul in carbon a crescut cu varsta zacamantului. Dupa urmele gasite au putut fi indentificate speciile botanice din care s-au format diferitii carbuni.

Se disting trei specii principale (si numeroase varietati) de carbuni fosili: carbunii de pamant propriu-zisi, carbunii bruni si turba. Carbunii de pamant cum sunt antracitul si huila, lasa pe o placa de portelan poros o dara neagra, iar carbunii bruni o dara cafenie. Lignitul, in care se mai recunoaste structura lemnului initiali, este o varietate de carbune brun. Turba, care se mai formeaza si in zilele noastre din muschi si plante acvatice ce apar in mlastini sau turbarii, este un carbune inferior ce retine multa apa. In antracit incarbonizarea este cea mai avansata.

Carbunii negri si grafit artificial prin descompunerea termica a multor materiale organice se obtin numeroase varietati de carbune negru. Proprietatile acestora difera mult cu substanta initiala si cu conditiile in care a fost efectuata carbonizarea.

1 a carbunelui uscat, fara cenusa

Aspectul macroscopic al carbunelui negru este amorf, dar la cercetarea cu raze X au fost observate, la multe specii de carbuni negri, spectre asemanatoare cu ale grafitului. Carbunele negru este un conglomerat de cristalite minuscule, orientate neregulat in toate directiile posibile si legate intre ele intr-un mod ce nu este inca bine cunoscut. Din cauza acestei structuri, carbunele negru, in general, conduce rau caldura si electricitatea si, fireste, nu prezinta anizotropie.

3) Gazele naturale

Gazele naturale combustibile, continute la presiuni mari in unele straturi ale scoartei pamantului. Sunt fie metan curat (99,9% la gazele din Ardeal), fie metan amestecat cu azot, hidrogen sulfurat si unele chiar cu heliu (provenit din dezintegrarea unor elemente radioactive, din rocile cu care a venit in contact), fie amestecuri de metan, etan, propan, butani si putin pentani. Aceste asa-numite gaze umede sau gaze de sonda insotesc petrolul in zacamintele de petrol.

4) Sarea (NaCl)

Clorura de sodiu are proprietatea sa se transforme intr-un metal moale (sodiul) si un gaz galben-verzui (clorul) atunci cand este descompusa prin electroliza. Atunci cand este dizolvata in apa, ea are proprietatea de a produce un precipitat alb daca se adauga o solutie de azotat de argint. Ea mai are multe alte proprietati chimice. Majoritatea substantelor sunt capabile sa intre in multe reactii chimice. Studiul acestor reactii constituie o mare parte a studiului chimiei.

Proprietati, ca gustul si mirosul, sunt strans legate de natura chimica a substantelor si de aceea trebuie considerate ca proprietati chimice; simturile de miros si gust cu care sunt dotate animalele sunt defapt simturi chimice.

III Notiuni de ecologie si protectia mediului

1)Notiuni de ecologie

Ca in cazul multor discipline, numele si definitia conferite ecologiei, spun mult pentru cei chemati sa ii cunoasca continentul si sa-i patrunda semnificatiile.

In privinta denumirii, termenul de ecologie s-a impus in atentia opiniei publice occidentale mai ales dupa 1970, iar in Europa centrala si de est cu precadere in ultimul deceniu. O serie de evenimente cu un puternic impact social precum celebrele maree negre ori accidente nucleare in frunte cu cel de la Cernobal (26 aprilie 1986) au zguduit din inertie opinia publica si a introdus treptat ecologia in randul preocuparilor individului si comunitatilor. Se redescoperea astfel un concert si un nume vechi de peste un secol. Crearea lui este atribuita biologului german Ernst Haeckel (1834-1919), iar data de nastere 1866, pe cand acesta functiona ca profesor la Universitatea din Sena. De altfel, prima sa mentiune cu valoare de certificat de nastere se gaseste intr-o nota de la pagina 8 a lucrarii "Generalle Morphologie der Organismen" (Berlin, 1866), sub forma: "sekologie stiinta economiei, modului de viata, a raporturilor vitale eterne reciproce ale organismelor, etc." Construit precum termenul de economie, cel de ecologie deriva, in parte, din radacina indo-europeana weik, care desemneaza o unitate sociala imediat superioara casei sefului de familie. Aceasta radacina a dat sanskritul veah (casa), latinul vicus (cartierul unui oras, burg) si grecul oikos (habitat, acasa). Ca atare sekologie a fost construit pe baza a doua cuvinte grecesti: oikos si logos (logia), (discurs). Etimologic deci, ecologia reprezinta stiinta habitatului, respectiv o ramura a biologiei care studiaza interactiunile dintre fiintele vii si mediul lor. Dar, evident, semnificatiile sale au fost mult amplificate si diversificate de-a lungul timpului.

2)Protectia mediului

Degradarea mediului sau poluarea cuprinde alterarea calitatilor mediului inconjurator, pana la starea de incompatibilitate cu desfasurarea normala a procesului metabolic din organismele vii.
Orice material sau substanta introdusa artificial in biosfera, sau care exista in conditii naturale si provoaca modificari negative ale calitatii mediului, este un poluant. Printre factorii poluanti citam: substante radioactive, chimice (DDT, Pb, Cd, Hg), reziduri petroliere industriale si de alta natura, care altereaza calitatea apelor, rezidurile canalelor de scurgere, diverse reziduri organice, detergenti sintetici, provenite din activitatea casnica si industriala, apoi utilizarea pesticidelor remanente, organoclorate, 'smogul', folosirea irationala a ingrasamintelor chimice cu imprastierea pe sol a rezidurilor menajere, de origine animala in cantitati excesive si stropirea plantelor cu ape reziduale, impurificate.
Problema ocrotirii naturii preocupa toate statele lumii. Dintre obiectivele ocrotirii naturii fac parte: utilizarea rationala, conservarea si refacerea resurselor naturale, prevenirea poluarii mediului, conservarea speciilor rare, pesteri, declarate ca monumente naturale, ocrotirea ecosistemelor naturale, care are si un mijloc de recreiere si tonificare a energiei fizice si spirituale a omului.

Bibliografie:

Carte de "Chimie Generala" de Linus Pauling

-editura stiintifica - Bucuresti 1972

Carte de "Chimie Generala" de G. D. Nenitescu

-editura didactica si pedagogica - Bucuresti 1972

Cuprins

I Memorii justificative

Materia prima

II Prelucrarea materialelor prime

Petrolul

Carbunii

Gaze naturale

Sarea

III Notiuni de ecologie si protectia mediului

Notiuni de ecologie

Protectia mediului