Importanța substanțelor chimice în viața cotidiană și în industrie

Se discută rolul substanțelor anorganice studiate în industrie, agricultură, medicină și mediul înconjurător.

Industria chimică și resursele României

Tot ce ai învățat până acum — oxizi, acizi, baze, săruri — nu rămâne în laborator. Aceste substanțe stau la baza unei industrii întregi, iar România are o tradiție și resurse importante în domeniu.

Resursele naturale din care pleacă industria chimică românească:

• sarea gemă (NaCl) — exploatată la Slănic Prahova, Turda, Praid, Ocna Mureș, Târgu Ocna. Din ea se obțin, prin electroliză, NaOH, clorul și hidrogenul, precum și soda calcinată.
• calcarul (CaCO3) — din Munții Apuseni și din zona Bicaz; materie primă pentru var și ciment.
• petrolul și gazele naturale — din zona Ploiești și din Câmpia Transilvaniei; folosite atât drept combustibil, cât și ca materie primă pentru mase plastice și îngrășăminte.
• minereurile de fier, cupru, aur și argint — din Munții Apuseni și din Maramureș.

Ramuri ale industriei chimice și legătura lor cu substanțele studiate:

• industria acidului sulfuric — H2SO4 este numit „pâinea industriei chimice”, pentru că intră în aproape orice altă producție
• industria îngrășămintelor — la Turnu Măgurele, Slobozia, Târgu Mureș
• industria materialelor de construcții — var, ciment, sticlă, ipsos
• metalurgia — obținerea fierului și a oțelului din minereuri, prin reducere cu carbon; obținerea aluminiului prin electroliză

O idee care se cere înțeleasă, nu memorată: industria chimică transformă materii prime ieftine în produse valoroase. Din calcar, o rocă obișnuită, se obține varul; din var și nisip, sticla; din sare, sodă caustică. Toate aceste procese sunt reacțiile pe care le-ai scris la capitolele anterioare, doar că la scară de mii de tone.

Îngrășămintele chimice și agricultura

Plantele au nevoie, pe lângă apă și dioxid de carbon, de elemente nutritive pe care le iau din sol. Cele trei principale, cerute la fiecare recapitulare, sunt azotul (N), fosforul (P) și potasiul (K) — de aici notația NPK de pe sacii de îngrășământ.

Rolul fiecăruia:

• azotul — favorizează creșterea părților verzi, a frunzelor și a tulpinii
• fosforul — ajută la dezvoltarea rădăcinilor, la înflorire și la formarea fructelor
• potasiul — mărește rezistența plantei la boli și la secetă

Îngrășămintele cu azot: azotatul de amoniu NH4NO3, ureea, sulfatul de amoniu (NH4)2SO4. Se obțin pornind de la amoniac, care se sintetizează industrial din azotul din aer și hidrogen.

Îngrășămintele cu fosfor: superfosfatul, obținut prin tratarea fosforitelor naturale cu acid sulfuric. Contin fosfați, deci săruri ale acidului fosforic.

Îngrășămintele cu potasiu: clorura de potasiu KCl și sulfatul de potasiu K2SO4.

Alături de acestea, la corectarea solurilor acide se folosește varul, adică CaO sau Ca(OH)2 — o aplicare directă a reacției de neutralizare pe care ai învățat-o: baza neutralizează aciditatea din sol.

Partea de responsabilitate, la fel de importantă ca cea de utilitate. Folosite în exces, îngrășămintele nu rămân în sol: sunt spălate de ploi și ajung în râuri și lacuri. Acolo produc eutrofizarea — o înmulțire explozivă a algelor, care consumă oxigenul din apă și duc la moartea peștilor. Nitrații ajunși în pânza freatică pot contamina apa potabilă din fântâni, ceea ce este periculos mai ales pentru sugari.

Concluzia cerută la itemii aplicativi: îngrășămintele sunt necesare pentru a hrăni o populație în creștere, dar dozele trebuie calculate în funcție de analiza solului, nu aplicate „cu ochiul”.

Substanțe chimice în medicină și în alimentație

Multe dintre substanțele studiate se află, sub o formă sau alta, în farmacie și în bucătărie.

În medicină:

• Mg(OH)2 și Al(OH)3 — antiacide, care neutralizează excesul de acid clorhidric din stomac. Este chiar reacția de neutralizare: baza consumă H+ și calmează arsurile gastrice.
• NaHCO3 (bicarbonat de sodiu) — antiacid ușor, cu efect rapid
• NaCl — serul fiziologic, soluție 0,9%, folosit la perfuzii, la spălarea rănilor și a nasului
• CaSO4 (ipsos) — la imobilizarea fracturilor
• H2O2 (apa oxigenată) — dezinfectant; efervescența de pe rană se datorează oxigenului care se degajă
• iodul și alcoolul sanitar — antiseptice pentru piele
• BaSO4 — administrat înainte de radiografiile digestive, tocmai pentru că este insolubil și deci netoxic, deși bariul solubil este otrăvitor

În alimentație:

• NaCl — condiment și conservant; sarea împiedică dezvoltarea microbilor
• NaHCO3 — praful de copt, care degajă CO2 și face aluatul pufos
• CO2 — în băuturile carbogazoase
• acidul citric (sarea de lămâie) și acidul acetic (oțetul) — acidifianți și conservanți
• H3PO4 (E338) — dă gustul acrișor băuturilor de tip cola
• iodul, adăugat în sarea iodată pentru prevenirea bolilor tiroidei — o măsură de sănătate publică aplicată și în România

O discuție de bun-simț care se cere la clasă: eticheta cu E-uri nu înseamnă automat „substanță periculoasă”. E300 este vitamina C, iar E170 este carbonat de calciu, adică simplu calcar. Ce contează la orice substanță este doza și modul de folosire — chiar și sarea sau apa devin nocive în cantități extreme. Aceasta este ideea centrală a chimiei aplicate: nu există substanțe bune și rele în sine, ci utilizări potrivite și nepotrivite.

Impactul asupra mediului

Aceleași substanțe care fac viața mai ușoară devin probleme atunci când ajung unde nu trebuie și în cantități prea mari.

Poluarea aerului:

• SO2, provenit din arderea combustibililor care conțin sulf, și oxizii de azot se dizolvă în apa din nori și dau acizi. Rezultă ploile acide, care distrug pădurile, acidifiază lacurile, corodează construcțiile și statuile de marmură — CaCO3 reacționează cu acizii, exact reacția studiată la capitolul sărurilor.
• CO2, deși nu este toxic, se acumulează în atmosferă și intensifică efectul de seră, contribuind la încălzirea globală.
• CO, monoxidul de carbon, format la ardere incompletă, este toxic: incolor, inodor, se leagă de hemoglobină și împiedică transportul oxigenului. De aceea sobele au nevoie de tiraj și de detectoare.
• pulberile în suspensie din trafic și industrie afectează plămânii.

Poluarea apei:

• nitrații și fosfații din îngrășăminte produc eutrofizarea
• metalele grele — plumb, mercur, cadmiu — se acumulează în organisme de-a lungul lanțului trofic și sunt toxice chiar în cantități mici
• detergenții și petrolul deversat distrug viața acvatică; pelicula de petrol împiedică oxigenul să pătrundă în apă

Poluarea solului: pesticide, deșeuri industriale, plastic care nu se descompune zeci sau sute de ani.

Soluțiile, care se cer formulate concret, nu general:

• filtre la coșurile fabricilor și catalizatoare la automobile
• desulfurarea combustibililor înainte de ardere
• epurarea apelor uzate înainte de deversare
• colectarea selectivă și reciclarea — sticla, metalul, hârtia și plasticul pot fi refolosite
• trecerea la surse regenerabile de energie: solară, eoliană, hidro

Ideea de reținut: chimia nu este cauza poluării, ci folosirea neglijentă a produselor ei. Tot chimia oferă și soluțiile — filtre, catalizatoare, procedee de epurare și materiale biodegradabile.

Norme de securitate și utilizare responsabilă

Substanțele chimice se găsesc în orice casă, iar regulile de manipulare nu sunt formalități, ci lucruri care previn accidente reale.

Pictogramele de pe etichete trebuie recunoscute, pentru că sunt aceleași pe produsele de curățenie ca și în laborator: coroziv (mâna și suprafața atacate de picături), toxic (craniu cu oase încrucișate), inflamabil (flacără), iritant, periculos pentru mediu.

Reguli în laboratorul de chimie:

• nu se gustă și nu se atinge nicio substanță
• mirosul se verifică prin apropierea vaporilor cu mâna spre nas, niciodată direct din vas
• se poartă halat și ochelari de protecție
• eprubeta se încălzește înclinată, cu gura îndreptată în altă parte decât spre tine sau colegi
• la diluarea acizilor se toarnă acidul în apă, în fir subțire, niciodată invers
• resturile nu se aruncă la chiuvetă, ci în vasele destinate lor

Reguli acasă, la fel de importante:

• produsele de curățenie nu se amestecă niciodată între ele. Amestecul de înălbitor (clor) cu soluții acide degajă clor gazos, toxic, iar înălbitorul cu amoniac dă alți compuși periculoși. Este cel mai frecvent accident chimic casnic.
• substanțele se păstrează în ambalajul original, etichetate, la loc uscat și departe de copii
• niciodată nu se transvazează o substanță periculoasă într-o sticlă de băutură — confuzia poate fi fatală
• încăperea se aerisește când se folosesc produse cu vapori puternici

În caz de accident: substanța ajunsă pe piele se spală imediat cu apă din abundență, câteva minute; se anunță un adult sau profesorul; în cazuri grave se sună la 112.

Ideea finală, cea care leagă tot capitolul: chimia este un instrument. Aceleași cunoștințe îți spun și cum să obții un îngrășământ, și de ce nu trebuie să pui prea mult; și cum să dezinfectezi o rană, și de ce nu amesteci două soluții de curățat. A ști chimie înseamnă a lua decizii mai bune, nu doar a rezolva exerciții.

Test — 6 întrebări ca la examen