Хімія. Повторне видання. 8 клас. Попель

§ 34. Неорганічні сполуки, довкілля і людина

Матеріал параграфа допоможе вам:

  • дізнатися про забруднення природи неорганічними сполуками;
  • усвідомити важливість заходів із запобігання надходженню шкідливих речовин у довкілля.

Речовинне забруднення довкілля. До середини ХІХ ст. людство використовувало переважно природні речовини і матеріали. Речовини штучного походження добували в невеликих кількостях, обсяги їх споживання були незначними. Довкілля в ті часи майже не зазнавало речовинного забруднення.

Із бурхливим розвитком промисловості, транспорту, сільського господарства почало стрімко зростати добування і використання неіснуючих у природі речовин — металів, мінеральних добрив, різноманітних неорганічних і органічних сполук. Відходи виробництва, надлишки речовин потрапляли в повітря, у річки, водойми, на земну поверхню й негативно впливали на рослини, тварин, здоров’я людей. Нині забруднення нашої планети вважають загрозливим, а деяких її регіонів — навіть катастрофічним.

Забруднення атмосфери газуватими оксидами. Істотної шкоди довкіллю завдають гази SO2 і NO2. Оксид SO2 утворюється, коли згоряє паливо, що містить домішки сполук Сульфуру. Основне джерело надходження цього газу в атмосферу — теплоелектростанції, які використовують низькосортне вугілля. Оксид NO2 є продуктом взаємодії з киснем повітря газу NO, що утворюється внаслідок реакції між основними компонентами повітря — азотом і киснем. Ця реакція відбувається в полум’ї під час горіння різних видів палива і пального. Нітроген(ІV) оксид також міститься у газових викидах заводів із виробництва нітратної кислоти. Маючи бурий колір, він надає відповідний відтінок цим викидам (мал. 69).

Мал. 69. Викид газів, що містить оксид NO2 (так званий «лисячий хвіст»)

Цікаво знати

Невеликі кількості шкідливих газів SO2, H2S, CO виділяються під час виверження вулканів.

Взаємодіючи з атмосферною вологою і киснем, оксиди SO2 і NO2 перетворюються на кислоти H2SO3, H2SO4, HNO2, HNO3. Разом із дощем і снігом ці кислоти потрапляють на земну поверхню й завдають шкоди рослинам, живим організмам, спричиняють руйнування будівель, історичних пам’яток, пришвидшують корозію металів. Крім цього, сульфатна і нітратна кислоти взаємодіють із деякими речовинами літосфери. Внаслідок таких реакцій утворюються розчинні солі, частина яких містить токсичні йони металічних елементів.

Оксиди Нітрогену також взаємодіють із озоном; це призводить до руйнування озонового шару в атмосфері, який захищає живі організми від шкідливих ультрафіолетових променів сонячного світла.

Чадний газ СО, що утворюється під час неповного згоряння різних видів палива і пального за нестачі кисню, є отруйним. Разом із оксидами Сульфуру і Нітрогену він міститься в дуже забрудненому повітрі над мегаполісами, великими промисловими зонами. Такий стан повітря називають смогом. Смог негативно діє на зелені насадження, спричиняє загострення різних хвороб у людей.

Вам відомо, що в атмосфері є невелика кількість вуглекислого газу СО2. Він, а також кілька інших газів (серед них — водяна пара) створюють так званий парниковий ефект, тобто затримують частину теплової енергії на Землі. Через невпинне збільшення вмісту вуглекислого газу в повітрі внаслідок розвитку теплоенергетики, автомобільного транспорту в останні десятиліття спостерігається потепління клімату, зменшення льодового покриву в полярних регіонах. Учені не виключають через кілька десятків років підйому рівня Світового океану, що призведе до затоплення багатьох територій, зокрема в Європі.

Забруднення водойм і ґрунту лугами та кислотами. Стічні води деяких хімічних виробництв містять луги (найчастіше — натрій гідроксид). Ці сполуки є небезпечними для рослинного і тваринного світу, спричиняють опіки на шкірі, руйнують слизові оболонки.

Шкідливий вплив лугів на довкілля не тривалий. Луг взаємодіє з вуглекислим газом, який є в повітрі, й перетворюється на безпечний карбонат. Аналогічного перетворення зазнає з часом гідроксид Са(ОН)2 (теж луг, їдка речовина), що перебуває в контакті з повітрям.

Нерозчинні основи, на відміну від лугів, набули обмеженого використання. Їх добувають у невеликих кількостях, і потрапляння цих сполук у довкілля не призводить до помітних негативних наслідків.

У хімічній технології найчастіше застосовують сульфатну кислоту, рідше — нітратну і хлоридну кислоти. Залишки цих речовин містяться в стічних водах багатьох хімічних заводів, підприємств із переробки поліметалічних руд. Названі сполуки мають широкий спектр негативної дії на довкілля, живі організми.

Забруднення земної поверхні солями. Частина солей, які використовують у різних сферах, є безпечними. Це певною мірою стосується й мінеральних добрив — хлориду і сульфату Калію, фосфатів, нітратів, солей амонію (про ці сполуки йшлося на с. 140). Однак за надмірного внесення їх у ґрунт відповідні йони потрапляють у продукти землеробства і тваринництва, а також водойми, звідки вода подається в населені пункти. Крім цього, надлишок добрив у воді призводить до посиленого росту водоростей (мал. 70), подальшого їх гниття й відмирання, що негативно впливає на риб та інших мешканців річок і озер. Аналогічної шкоди флорі та фауні водойм завдають фосфатовмісні мийні засоби, які після використання не розкладаються й надходять у природне середовище.

Мал. 70. «Цвітіння» води

Особливу увагу спеціалісти звертають на шкідливий вплив солей так званих важких металів на живу природу та організм людини. Правильна назва цих сполук із погляду хімії — солі металічних елементів із великими відносними атомними масами. Серед цих елементів — Hg, Pb, Cd, Ba, Cu, Zn, Ni та деякі інші. Не випадково, що для питної води встановлено гранично допустимі концентрації катіонів наведених у переліку елементів.

Цікаво знати

Дуже токсичними є солі «легкого» хімічного елемента Берилію.

Дія речовин на організм часто залежить від їхньої розчинності у воді та хімічних властивостей. Позначки «Отруйна речовина» містяться на упаковках із розчинними сполуками Барію — гідроксидом, хлоридом, нітратом. Токсичною є й нерозчинна сіль BaCO3, яка, потрапляючи в шлунок, взаємодіє з наявною в ньому хлоридною кислотою й перетворюється на розчинну сіль BaCl2. Інша нерозчинна сіль — барій сульфат BaSO4 — безпечна для організму, оскільки не реагує із хлоридною кислотою. Суміш цієї солі з водою випиває людина перед рентгеноскопічним дослідженням шлунка.

До шкідливих речовин також зараховують розчинні солі, що містять аніони F-, S2-, CrO2-4 і деякі інші.

Йони F- у незначній кількості потрібні людині; вони містяться в сполуках Кальцію, які становлять неорганічну основу кісток і зубів. Для запобігання руйнуванню зубів у зубні пасти додають малі кількості сполук Флуору.

Стрімкий розвиток будівництва призводить до накопичення відходів силікатних матеріалів, каменю, залишків бетону. Основу їх становлять силікати та алюмінати. Вони не токсичні, але, потрапляючи на земну поверхню, заважають її використанню для різних цілей. Так само забруднюють довкілля тверді залишки негорючих оксидів і солей після спалювання вугілля на теплоелектростанціях. Значні площі займають терикони — добута із шахт суміш вугілля і ґрунту, непридатна для застосування як паливо (мал. 71).

Мал. 71. Терикони

Заходи зі зменшення забруднення довкілля. Останнім часом помітно зростає використання сонячної енергії, а також енергії вітру та земних надр. На заміну двигунам внутрішнього згоряння приходять електричні двигуни; розширюється виробництво електромобілів. Усе це дає змогу покращити стан атмосферного повітря.

На сучасних підприємствах впроваджують ефективні методи очищення газових викидів і рідких стоків. Більшість цих методів передбачає здійснення хімічних реакцій із перетворенням шкідливих речовин на безпечні. Якщо речовина, що міститься у стічній воді, має кислотні властивості, то рідину зазвичай нейтралізують за допомогою вапна або крейди. У лужні стоки додають розчин сульфатної кислоти — найдешевшої серед кислот. Продукти відповідних реакцій не завдають шкоди довкіллю. Дуже вигідним є змішування кислих і лужних промислових стоків, під час якого відбувається їхня взаємна нейтралізація. Для очищення стічних вод деяких промислових підприємств здійснюють реакції обміну з утворенням нерозчинних сполук токсичних елементів, які відокремлюють фільтруванням.

Тверді відходи гірничодобувної промисловості, теплоелектростанцій, металургійних заводів використовують під час прокладання автошляхів, у виробництві будівельних сумішей, а іноді піддають додатковій переробці.

До охорони довкілля від забруднень має долучитися кожна людина. Рух за збереження природи для наступних поколінь стає невід’ємною частиною прогресивного розвитку людства (мал. 72).

Мал. 72. Парк

ВИСНОВКИ

Наслідком інтенсивного розвитку промисловості, транспорту, теплоенергетики, сільського господарства є зростаюче забруднення повітря, гідросфери, земної поверхні різними речовинами. Значна їх частина завдає шкоди рослинам, тваринам, організму людини.

Серед заходів, що реалізує людство з метою збереження природного середовища, — використання відновлювальних джерел енергії, впровадження ефективних технологій зі знешкодженням промислових стоків і газових викидів, розвиток виробництва транспортних засобів, які не забруднюють повітря.

274. Вам відомо, що вуглекислий газ взаємодіє з водою з утворенням карбонатної кислоти. Чому цей газ не зараховують до оксидів, які зумовлюють появу кислотних опадів?

275. Як ви вважаєте, чи спричиняють кислотні дощі руйнування мармуру (природний кальцій карбонат) і гіпсу (основа матеріалу — кальцій сульфат)? Відповідь аргументуйте.

276. Назвіть кілька сполук, які здатні взаємодіяти із сірчистим газом і можуть використовуватися для очищення газових викидів від цього оксиду.

277. Визначте масу крейди, яку потрібно взяти для нейтралізації 1 т промислових стічних вод, якщо масова частка в них сульфатної кислоти становить 0,49 %.

278. У якому співвідношенні об’ємів необхідно змішувати кислий та лужний промислові стоки для їх повної взаємної нейтралізації, якщо масова частка хлороводню в одній рідині становить 0,73 %, а масова частка натрій гідроксиду в іншій — 0,16 %? Припустіть, що густини обох рідин такі самі, що й води.

Післямова

Завершився навчальний рік, другий рік вивчення вами хімії. Ми впевнені, що вам було цікаво на уроках із цього предмета.

Будова атома вже не є для вас секретом. Ви дізналися й про те, як і чому сполучаються одна з одною найдрібніші частинки речовин. Читаючи підручник, кожен із вас «зазирнув» усередину кристалів і переконався, що атоми, молекули або йони розміщені в них у певному порядку. Вам також стало відомо, що в хімії порції речовин оцінюють і порівнюють не лише за їхньою масою чи об’ємом, а й за кількістю частинок.

Ви з’ясували, яку інформацію про хімічні елементи містить періодична система, і зрозуміли, наскільки важливо вміти нею користуватися. Періодична система хімічних елементів ілюструє відкритий видатним ученим Д. І. Менделєєвим періодичний закон — основний закон хімії.

У 8 класі ви розширили свої знання про оксиди, основи, кислоти, дізналися про амфотерні гідроксиди і солі. Сподіваємося, що кожний із вас навчився складати формули цих сполук, прогнозувати їхні хімічні властивості, а також розв’язувати розрахункові задачі нових типів.

Матеріал з хімії в 9 класі теж буде цікавим. Ви поглибите свої уявлення про розчини, дізнаєтесь про особливості перебігу хімічних реакцій, ознайомитесь із найважливішими органічними речовинами, зокрема й тими, які є в природі.

Бажаємо вам у наступному навчальному році досягти подальших успіхів у вивченні хімії!

Автори

ГДЗ до підручника можна знайти тут.