Kho¸ luËn tèt nghiÖp NguyÔn Thu H¬ng - K43A më ®Çu C«ng cuéc c«ng nghiÖp ho¸ ë níc ta ®· tiÕn hµnh ®îc h¬n10 n¨m vµ ®· ®¹t ®îc nh÷ng thµnh tùu lín, bé mÆt c¶ ®Êt níc ®ang thay ®æi tõng ngµy, mçi ngµy mét hiÖn ®¹i h¬n, mét rùc rì h¬n. Tuy nhiªn, ®iÒu tÊt yÕu g¾n liÒn víi qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt níc lµ sù « nhiÔm m«i trêng tõ c¸c nguån níc, khÝ th¶i cña c¸c nhµ m¸y, xÝ nghiÖp, mµ mét trong nh÷ng lo¹i « nhiÔm ®Æc biÖt nghiªm träng lµ sù « nhiÔm c¸c kim lo¹i nÆng. PhÇn lín chóng lµ nh÷ng nguyªn tè vi lîng rÊt cÇn thiÕt cho sù sinh tr- ëng vµ ph¸t triÓn cña ®éng vËt vµ con ngêi, tuy nhiªn víi nång ®é lín nh hiÖn nay mét sè nguyªn tè sÏ x©m nhËp vµo c¬ thÓ víi mét lîng qu¸ lín, vît giíi h¹n cho phÐp vµ cã thÓ g©y ra sù nhiÔm ®éc nguy hiÓm. ChÝnh v× vËy, viÖc ph©n tÝch, x¸c ®Þnh nång ®é, hµm lîng cña c¸c nguyªn tè nµy trong m«i trêng, mµ ®Æc biÖt lµ trong c¸c mÉu thùc phÈm, rau qu¶ - mét nguån g©y nhiÔm ®éc chÝnh cho con ngêi - lµ mét viÖc lµm v« cïng cÇn thiÕt ®Ó b¶o ®¶m søc khoÎ cña con ngêi.
V× môc tiªu nµy, GS -TS Ph¹m LuËn ®· giao ®Ò tµi vµ híng dÉn em hoµn thµnh b¶n kho¸ luËn: ”X¸c ®Þnh kÏm, ca®imi trong tái vµ thuèc chÕ biÕn tõ tái b»ng ph¬ng ph¸p phæ hÊp thô nguyªn tö”. 1 Kho¸ luËn tèt nghiÖp NguyÔn Thu H¬ng - K43A ch¬ng 1 tæng quan 1.1 Giíi thiÖu vÒ tái vµ thuèc chÕ biÕn tõ tái Tái (tªn khoa häc lµ allium sativum) lµ loµi thùc vËt th©n th¶o, hä b¸ch hîp, lµ mét lo¹i gia vÞ ®îc a thÝch vµ kh«ng thÓ thiÕu trong mét sè mãn ¨n cña d©n téc ViÖt Nam còng nh cña rÊt nhiÒu c¸c d©n téc kh¸c trªn thÕ giíi. Kh«ng chØ cã vËy, ¨n tái cßn cã t¸c dông phßng vµ ch÷a mét sè lo¹i bÖnh nhÊt ®Þnh theo kinh nghiÖm cña y häc d©n gian. GÇn ®©y, nhê nh÷ng c«ng tr×nh nghiªn cøu cña c¸c nhµ khoa häc mµ chóng ta hiÓu s©u s¾c h¬n vÒ nguyªn nh©n còng nh c¬ chÕ ch÷a bÖnh cña cñ tái.
MÆc dï vËy, nh÷ng c«ng dông nµy cña tái ®· ®îc biÕt ®Õn tõ h¬n 3000 n¨m tríc.1 Thµnh phÇn [3], [4] Theo mét sè tµi liÖu tæng hîp, cñ tái hµm chøa mét sè nhãm ho¹t chÊt chÝnh: 2 Kho¸ luËn tèt nghiÖp NguyÔn Thu H¬ng - K43A - Tinh dÇu: chñ yÕu bao gåm c¸c ho¹t chÊt chøa lu huúnh, tiªu biÓu nh allicin, diallyldisulfide, diallyltriusulfide, allylpropyldisulfide. - Kho¸ng vi lîng: I, Se, Ge, Zn. Ngoµi ra, tái cßn chøa c¸c enzim nh aliinaza, peroxidaza, nyroxidaza vµ mét sè ho¹t chÊt kh¸c nh scordinin, S - allylcystein, S - allylmecaptocystein, - Glutamin 1.2 TÝnh chÊt sinh häc vµ c«ng dông [1],[2],[3],[4], [24] Ngoµi c«ng dông lµ mét gia vÞ ®îc a thÝch th× tái cßn cã nhiÒu t¸c dông dîc lý kh¸c mµ tiªu biÓu lµ: - T¸c dông kh¸ng khuÈn: Tái lµ mét chÊt kh¸ng sinh ®a n¨ng víi phæ kh¸ng khuÈn rÊt réng, cã kh¶ n¨ng øc chÕ tíi h¬n 70 lo¹i vi khuÈn. Ngêi ta ®· x¸c minh r»ng diallyldisulfide, diallyltrisulfide, ajoene vµ mét sè ho¹t chÊt chøa lu huúnh kh¸c lµ c¸c ho¹t chÊt chñ yÕu cã tÝnh kh¸ng khuÈn trong tái.
Ngoµi ra tái cßn tÝnh kh¸ng nÊm, kh¸ng siªu vi, kh¸ng kÝ sinh trïng vµ cßn cã thÓ ng¨n ngõa ®îc c¶m cóm, mét sè bÖnh ®êng ruét, ®êng h« hÊp. - Tái cßn cã thÓ t¨ng cêng hÖ miÔn dÞch, phßng chèng nhiÔm trïng, b¶o vÖ mµng tÕ bµo, chèng c¸c tæn th¬ng cña nhiÔm s¾c thÓ. 3 Kho¸ luËn tèt nghiÖp NguyÔn Thu H¬ng - K43A - Mét t¸c dông ®¸ng lu ý n÷a cña tái lµ kh¶ n¨ng ®iÒu hoµ huyÕt ¸p vµ ®iÒu hoµ cholesterol huyÕt, tryglycerid huyÕt cña tái. ChÝnh v× vËy, tái ®ãng vai trß quan träng trong c¸c chøc n¨ng b¶o vÖ tim m¹ch, gióp phßng chèng c¸c chøng x¬ v÷a ®éng m¹ch.
- Ngoµi nh÷ng t¸c dông trªn, tái cßn cã kh¶ n¨ng ®iÒu hoµ huyÕt vµ chèng sinh huyÕt khèi, gióp phßng chèng c¸c bÖnh vÒ tim m¹ch, nhÊt lµ ®ét quþ, nhåi m¸u c¬ tim. T¸c dông nµy t¬ng tù nh aspirin nhng l¹i kh«ng g©y ph¶n øng phô. - Ngêi ta còng ®· x¸c minh ®îc c¸c ho¹t chÊt chñ yÕu cã trong tái nh S - allylcystein(SAC), S - allylmecaptocystein ( SAMC), diallyldisulfide (DAB). gióp lµm chËm c¸c qu¸ tr×nh l·o ho¸ còng nh phßng chèng c¸c héi chøng ung th, nhÊt lµ ung th tiÒn liÖt tuyÕn.
Ho¹t chÊt ajoene cßn cã t¸c dông øc chÕ mét sè t¸c nh©n g©y ®ét biÕn gen, gióp ng¨n chÆn tiÕn tr×nh g©y khèi u vµ ung th. Cã thÓ nãi, tái lµ mét dîc liÖu thiªn nhiªn quÝ gi¸, nh÷ng c«ng dông cña nã ®èi víi cuéc sèng lµ khã kÓ hÕt. ChÝnh v× vËy mµ viÖc trång vµ sö dông tái ngµy cµng ®îc më réng ra trªn ph¹m vi toµn thÕ giíi. C¸c ®Ò tµi nghiªn cøu vÒ tái nh»m t×m ra nh÷ng kh¶ n¨ng ch÷a bÖnh kh¸c còng ®ang ®îc c¸c nhµ khoa häc hÕt søc quan t©m.
C¸c c«ng tr×nh gÇn ®©y nhÊt ®· c«ng bè nh÷ng t¸c dông dîc lÝ cña tái lµ do diallydisulfide, vinyldithiin, ajoene., ®©y lµ nh÷ng 4 Kho¸ luËn tèt nghiÖp NguyÔn Thu H¬ng - K43A chÊt ®îc t¹o thµnh do sù chuyÓn ho¸ cña alicin (C 6H10OS2) khi tiÕp xóc víi kh«ng khÝ. MÆc dï cã nh÷ng t¸c dông lín nh vËy nhng chÝnh nh÷ng hîp chÊt nµy l¹i t¹o nªn mét mïi rÊt khã chÞu khi ¨n tái. V× vËy c¸c nhµ khoa häc ®· nghiªn cøu ®Ó t¹o ra mét sè lo¹i thuèc chÕ biÕn tõ tái mµ vÉn ®¶m b¶o ®îc nh÷ng ®Æc tÝnh u viÖt cña nã nh: Viªn bao Dogarlic, viªn nÐn Dogarlic, Garlic - T. Tái ®îc dïng lµm thuèc díi d¹ng tinh dÇu (garlic oil) chøa hai ho¹t chÊt chÝnh lµ allicin cã mïi ®Æc trng cña tái t¬i vµ aliin kh«ng mïi.
B»ng c«ng nghÖ tiªn tiÕn , ngêi ta ®· khö mïi cña allicin mµ kh«ng lµm mÊt tÝnh trÞ liÖu cña nã. Nh vËy lµ, nh÷ng ngêi sî mïi tái vÉn cã thÓ nhËn ®îc nh÷ng ®Æc tÝnh quý gi¸ cña tái - mét vÞ thuèc k× diÖu.2 Giíi thiÖu vÒ c¸c nguyªn tè kÏm, ca®imi 1.1 Tr¹ng th¸i thiªn nhiªn vµ ph¬ng ph¸p ®iÒu chÕ [6], [7], [8], [25] Trong tù nhiªn Zn lµ nguyªn tè t¬ng ®èi phæ biÕn (nã chiÕm kho¶ng 0,008% khèi lîng vá qu¶ ®Êt) cßn ca®imi kÐm phæ biÕn h¬n nhiÒu. Kho¸ng vËt phæ biÕn nhÊt cña kÏm lµ sphalerit (ZnS), calamin (ZnCO 3), ngoµi ra nã cßn th- êng gÆp cïng víi kho¸ng galenit (PbS). §èi víi ca®imi, trong tù nhiªn, ngêi ta thêng gÆp nã lÉn trong c¸c quÆng cña kÏm vµ trong ®ã, hµm lîng cña ca®imi thay ®æi rÊt nhiÒu.Th«ng thêng trong c¸c quÆng sphalerit vµ calamin, ca®imi chiÕm tõ 0,1 tíi 0,5%.
QuÆng chÝnh cña ca®imi lµ 5 Kho¸ luËn tèt nghiÖp NguyÔn Thu H¬ng - K43A greenockite (CdS), n»m lÉn trong sphalerit, ngoµi ra nã cã thÓ ®îc t×m thÊy trong níc cña mét sè má than. Mét trong nh÷ng nguyªn liÖu chÝnh ®Ó luyÖn kÏm lµ quÆng sphalerit. Ngêi ta nung tinh quÆng vµ thu ®îc «xÝt kÏm ZnO. Sau ®ã khö b»ng than cèc sÏ thu ®îc kÏm kim lo¹i.
§Ó tinh chÕ, ngêi ta hoµ tan s¶n phÈm thu ®îc vµo H2SO4 råi ®iÖn ph©n dung dÞch ZnSO4. Ca®imi thêng ®îc ®îc ®iÒu chÕ tõ b· th¶i cña c«ng nghiÖp s¶n xuÊt kÏm b»ng c¸ch chÕ ho¸ chóng víi H 2SO4, sau ®ã dïng kÏm ®Èy ca®imi kim lo¹i ra. §Ó thu ®îc ca®imi tinh khiÕt, ngêi ta còng hoµ tan s¶n phÈm thu ®îc trong H2SO4 vµ ®iÖn ph©n.2 TÝnh chÊt lý häc [6],[7] KÏm, ca®imi lµ nh÷ng kim lo¹i mµu tr¾ng b¹c nhng trong kh«ng khÝ Èm, chóng dÇn dÇn bÞ bao phñ bëi mµng «xÝt nªn mÊt ¸nh kim. ë nhiÖt ®é phßng kÏm kh¸ gißn nhng ë 100-1500C kÏm dÔ uèn vµ d¸t thµnh l¸.
Ca®imi còng mÒm, dÔ rÌn, dÔ kÐo sîi. Chóng ®Òu lµ nh÷ng kim lo¹i dÔ nãng ch¶y vµ dÔ bay h¬i (b¶ng 1a, 1b). Lµ nh÷ng nguyªn tè ®øng cuèi cïng trong d·y nguyªn tè d, nhãm IIB cña b¶ng hÖ thèng tuÇn hoµn, kÏm, ca®imi ®Òu lµ nh÷ng nguyªn tè t¬ng ®èi ho¹t ®éng ho¸ häc vµ cã tr¹ng th¸i « xi ho¸ cao nhÊt lµ +2. B¶ng 1a: Mét sè ®Æc ®iÓm cña kÏm vµ ca®imi 6 Kho¸ luËn tèt nghiÖp NguyÔn Thu H¬ng - K43A N¨ng lîng Sè thø tù CÊu ion B¸n ThÕ nguyªn tö h×nh ho¸(eV) I2 kÝnh ®iÖn electron nguyªn cùc tö (A0) Zn 30 [Ar]3d104 9,3 17,9 1,39 -0,763 s2 9 6 Cd 48 [Kr]4d105 8,9 16,9 1,56 -0,402 s2 9 B¶ng 1b: C¸c h»ng sè vËt lÝ quan träng cña kÏm vµ ca®imi.
Kim lo¹i NhiÖt ®é NhiÖt ®é s«i Tû §é dÉn ®iÖn nãng (0C) khèi ch¶y(oC) Zn 419,5 906 7,13 16 Cd 321 767 8,63 13 1.3 TÝnh chÊt ho¸ häc [6], [7] 1.1 §¬n chÊt - ë nhiÖt ®é thêng kÏm vµ ca®imi bÒn víi níc do cã mµng «xit b¶o vÖ, ë nhiÖt ®é cao kÏm khö h¬i níc biÕn thµnh «xit: Zn + H2O = ZnO + H2 - KÏm vµ ca®imi dÔ dµng t¸c dông víi axit kh«ng cã tÝnh «xi ho¸ gi¶i phãng khÝ H2 M + 2 H3O+ + 2H2O = [M(H2O)4]2+ + H2 (M = Zn, Cd) 7 Kho¸ luËn tèt nghiÖp NguyÔn Thu H¬ng - K43A - Víi nh÷ng axit cã tÝnh «xi ho¸ m¹nh nh HNO3, H2SO4 ®Æc, kÏm vµ ca®imi tá ra rÊt ho¹t ®éng. 4Zn + 10 HNO 3 = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O - Riªng kÏm cã thÓ tan dÔ dµng trong dung dÞch kiÒm gi¶i phãng H2 thÓ hiÖn tÝnh lìng tÝnh Zn + 2H2O + OH- = [ Zn(OH)4]2- + H2 1.2 Hîp chÊt cña Zn(II) vµ Cd(II) * OxÝt MO: C¶ ZnO vµ CdO ®Òu lµ nh÷ng chÊt khã nãng ch¶y, h¬i rÊt ®éc, ë nhiÖt ®é thêng ZnO mµu tr¾ng cßn CdO cã c¸c mµu tõ vµng ®Õn n©u. C¶ hai «xit kh«ng tan trong níc mµ tan trong dung dÞch axit. ZnO cßn tan trong dung dÞch kiÒm vµ CdO chØ tan trong dung dÞch kiÒm nãng ch¶y.
CdO + 2KOH (nãng ch¶y) = K 2CdO2 + H2O ZnO +2 KOH = K2ZnO2 + H2O ZnO ®îc dïng ®Ó chÕ t¹o bét mµu tr¾ng cho s¬n, hay dïng ®Ó lµm chÊt ®én cao su. * HidroxÝt: Hidroxit c¸c nguyªn tè Zn, Cd ®Òu cã d¹ng kÕt tña tr¾ng nhÇy kh«ng tan trong níc, dÔ tan trong axit. Riªng Zn(OH)2 tan trong kiÒm m¹nh t¹o phøc hidroxozincat. Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4] 8 Kho¸ luËn tèt nghiÖp NguyÔn Thu H¬ng - K43A Cd(OH)2 kh«ng thÓ hiÖn râ tÝnh chÊt lìng tÝnh nh Zn(OH)2: nã kh«ng tan trong dung dÞch kiÒm mµ chØ tan trong kiÒm nãng ch¶y.
C¶ hai hidroxit ®Òu tan trong dung dÞch NH 3 t¹o phøc amoniacat M(OH)2 + 4NH3 + 2H20 = [M(NH3)4](OH)2 * Muèi: §a sè c¸c muèi cña Cd(II ), vµ Zn (II) ®Òu kh«ng cã mµu. C¸c muèi sunfat, nitrat cña c¸c nguyªn tè nµy ®Òu tan tèt trong níc. ChØ cã muèi sunfua, cacbonat cña chóng lµ Ýt tan trong níc.