Luận Văn Phân Tích Kim Loại Ni, Cu, Zn Trong Trầm Tích Sông Nhuệ

Tài liệu nghiên cứu Luận văn phân tích dạng kim loại ni cu zn trong trầm tích sông nhuệ đáy2, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về .

• Tác giả: Nguyễn Thanh Nga
• Trường học: Trường Đại Học
• Đề tài: Phân Tích Kim Loại Ni, Cu, Zn Trong Trầm Tích Sông Nhuệ
• Loại tài liệu: luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: K19

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu về nguyên tố Ni, Cu, Zn
• 1.1.1. Tính chất vật lý và hoá học
• 1.1.1.1. Nguyên tố niken
• 1.1.1.2. Nguyên tố đồng
• 1.1.1.3. Nguyên tố kẽm
• 1.1.2. Ứng dụng
• 1.1.2.1. Nguyên tố niken
• 1.1.2.2. Nguyên tố đồng
• 1.1.2.3. Nguyên tố kẽm
• 1.1.3. Nồng độ và độc tính
• 1.1.3.1. Nguyên tố niken
• 1.1.3.2. Nguyên tố đồng
• 1.1.3.3. Nguyên tố kẽm
• 1.2. Các phương pháp phân tích
• 1.2.1. Phương pháp phân tích tổng kim loại
• 1.2.1.1. Phương pháp phân tích trọng lượng
• 1.2.1.2. Phương pháp phân tích thể tích
• 1.2.1.3. Phương pháp trắc quang

Tóm tắt

I. Giới thiệu về kim loại Ni Cu Zn

Trong nghiên cứu này, Phân tích kim loại nặng Ni, Cu, Zn trong trầm tích sông Nhuệ được thực hiện nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm và ảnh hưởng của các kim loại này đến môi trường. Kim loại nặng là những nguyên tố có mật độ cao và có khả năng gây hại cho sức khỏe con người và hệ sinh thái. Niken (Ni), đồng (Cu) và kẽm (Zn) là ba trong số các kim loại nặng phổ biến nhất trong môi trường nước. Niken có tính chất vật lý và hóa học đặc trưng, thường được sử dụng trong ngành công nghiệp chế tạo và sản xuất hợp kim. Đồng là một kim loại có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điện và điện tử. Kẽm, mặc dù ít độc hại hơn, nhưng cũng có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nếu nồng độ trong môi trường vượt quá mức cho phép. Việc phân tích các kim loại này trong trầm tích sông Nhuệ không chỉ giúp xác định mức độ ô nhiễm mà còn cung cấp thông tin quan trọng cho việc quản lý và bảo vệ môi trường.

1.1. Tính chất vật lý và hóa học của Ni Cu Zn

Niken (Ni) là một kim loại có ánh kim, có màu trắng bạc, với trạng thái oxi hóa chủ yếu là +2 và +3. Niken có tính từ và dễ rèn, thường được sử dụng trong sản xuất thép không gỉ và các hợp kim chịu nhiệt. Đồng (Cu) là kim loại nặng, mềm, có màu đỏ, với trạng thái oxi hóa chủ yếu là +1 và +2. Đồng có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt cao, thường được sử dụng trong dây điện và các thiết bị điện. Kẽm (Zn) là kim loại màu trắng bạc, có trạng thái oxi hóa chủ yếu là +2. Kẽm thường được sử dụng để mạ lên sắt nhằm chống ăn mòn. Tất cả ba kim loại này đều có thể gây ô nhiễm môi trường nếu nồng độ trong nước và đất vượt quá mức cho phép, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái.

II. Ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường

Ô nhiễm kim loại nặng là một vấn đề nghiêm trọng trong môi trường hiện nay, đặc biệt là trong các nguồn nước như sông Nhuệ. Các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và đô thị hóa đã dẫn đến sự gia tăng nồng độ các kim loại nặng trong trầm tích và nước. Niken, đồng và kẽm có thể xâm nhập vào môi trường thông qua các nguồn thải công nghiệp, rác thải sinh hoạt và phân bón. Nồng độ cao của các kim loại này có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, bao gồm các bệnh về hô hấp, tiêu hóa và thậm chí là ung thư. Việc giám sát và phân tích nồng độ của các kim loại nặng trong trầm tích sông Nhuệ là cần thiết để đánh giá mức độ ô nhiễm và đưa ra các biện pháp khắc phục kịp thời. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng nồng độ niken trong nước uống thường dưới 0,02 mg/l, nhưng có thể tăng lên do ô nhiễm từ các nguồn thải công nghiệp.

2.1. Ảnh hưởng của kim loại nặng đến sức khỏe con người

Niken, đồng và kẽm đều có thể gây ra các tác động tiêu cực đến sức khỏe con người. Niken có thể gây ung thư phổi và các bệnh về hô hấp khi tiếp xúc lâu dài. Đồng, mặc dù cần thiết cho cơ thể, nhưng nếu dư thừa có thể gây ra các triệu chứng ngộ độc như nôn mửa và tổn thương gan. Kẽm cũng là một nguyên tố vi lượng cần thiết, nhưng nếu tích tụ quá mức trong cơ thể có thể dẫn đến các vấn đề về sinh sản và hệ miễn dịch. Do đó, việc theo dõi nồng độ của các kim loại này trong môi trường là rất quan trọng để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

III. Phương pháp phân tích kim loại nặng

Để xác định hàm lượng các kim loại nặng như niken, đồng và kẽm trong trầm tích sông Nhuệ, nhiều phương pháp phân tích khác nhau đã được áp dụng. Các phương pháp phổ biến bao gồm phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES) và phương pháp sắc ký. Phương pháp AAS là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để xác định nồng độ kim loại nặng trong mẫu nước và trầm tích. Phương pháp này dựa trên nguyên tắc hấp thụ ánh sáng của các nguyên tử kim loại trong mẫu. Ngoài ra, phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử cũng được sử dụng để phân tích các kim loại nặng với độ nhạy cao. Việc lựa chọn phương pháp phân tích phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của kết quả phân tích.

3.1. Các phương pháp phân tích phổ biến

Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) là một trong những phương pháp phổ biến nhất để xác định nồng độ kim loại nặng trong mẫu. Phương pháp này cho phép xác định nồng độ của nhiều kim loại khác nhau trong cùng một mẫu, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES) cũng được sử dụng rộng rãi, đặc biệt trong các nghiên cứu về ô nhiễm môi trường. Cả hai phương pháp này đều có độ nhạy cao và có thể phát hiện nồng độ kim loại ở mức rất thấp, từ đó cung cấp thông tin quan trọng cho việc đánh giá mức độ ô nhiễm trong môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Nhuệ - Đáy, với diện tích khoảng 7.665 km², là một trong những khu vực có vai trò quan trọng về kinh tế - xã hội và môi trường tại miền Bắc Việt Nam. Dân số trong lưu vực ước tính khoảng 10 triệu người, với hơn 4.000 cơ sở sản xuất công nghiệp và 458 làng nghề truyền thống. Tuy nhiên, sự phát triển kinh tế nhanh chóng đã kéo theo tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích sông. Các kim loại như niken (Ni), đồng (Cu) và kẽm (Zn) được xác định là những nguyên tố có ảnh hưởng lớn đến chất lượng nước và sức khỏe sinh thái trong khu vực.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc phân tích hàm lượng và dạng tồn tại của Ni, Cu, Zn trong trầm tích lưu vực sông Nhuệ - Đáy, nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm và đề xuất các giải pháp quản lý hiệu quả. Nghiên cứu được thực hiện trên các mẫu trầm tích lấy từ nhiều điểm khác nhau trên sông Nhuệ và sông Đáy, trong phạm vi thời gian gần đây, với phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) kết hợp quy trình chiết liên tục 5 giai đoạn.

Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cung cấp số liệu định lượng chính xác về các dạng hóa học của kim loại nặng trong trầm tích, từ đó góp phần nâng cao hiệu quả giám sát môi trường, bảo vệ nguồn nước và sức khỏe cộng đồng. Kết quả nghiên cứu cũng hỗ trợ các cơ quan quản lý trong việc xây dựng chính sách xử lý ô nhiễm và phát triển bền vững lưu vực sông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình phân tích dạng tồn tại của kim loại nặng trong môi trường trầm tích, bao gồm:

• Lý thuyết phân tích dạng kim loại: Phân chia kim loại thành các dạng trao đổi, liên kết với cacbonat, liên kết với Fe-Mn oxi hydroxit, liên kết với hữu cơ và dạng cặn dư. Mỗi dạng có tính chất hóa học và sinh học khác nhau, ảnh hưởng đến khả năng di chuyển và độc tính của kim loại trong môi trường.

• Mô hình chiết liên tục 5 giai đoạn: Áp dụng quy trình chiết liên tục theo J. Siepak, giúp tách riêng các dạng hóa học của Ni, Cu, Zn trong trầm tích, từ đó xác định chính xác hàm lượng từng dạng.

• Khái niệm phổ hấp thụ nguyên tử (AAS): Phương pháp phân tích định lượng dựa trên sự hấp thụ bức xạ đơn sắc của nguyên tử kim loại trong trạng thái hơi, cho phép đo hàm lượng kim loại với độ nhạy cao và độ chính xác tốt.

Các khái niệm chính bao gồm: dạng trao đổi, dạng liên kết với cacbonat, dạng liên kết với Fe-Mn oxi hydroxit, dạng liên kết với hữu cơ, dạng cặn dư, và các kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa (F-AAS) và lò graphit (GF-AAS).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là các mẫu trầm tích bề mặt lấy từ 9 điểm trên lưu vực sông Nhuệ và sông Đáy, bao gồm các vị trí như Cầu Diễn, Thanh Liệt, Khe Tang, Ba Đa, Cầu Đọ, Cầu Quế, Cầu Tế Tiêu, Mai Lĩnh và Phùng. Mẫu được thu thập bằng dụng cụ Eckman hoặc ống khoan, xử lý và bảo quản nghiêm ngặt để tránh nhiễm bẩn.

Phương pháp phân tích gồm:

• Xử lý mẫu: Mẫu trầm tích được sấy khô, nghiền mịn và sàng lọc để chuẩn bị cho phân tích.

• Quy trình chiết liên tục 5 giai đoạn: Sử dụng các dung dịch chiết đặc trưng để tách các dạng hóa học của kim loại theo thứ tự: dạng trao đổi, dạng liên kết với cacbonat, dạng liên kết với Fe-Mn oxi hydroxit, dạng liên kết với hữu cơ và dạng cặn dư.

• Phân tích phổ hấp thụ nguyên tử (AAS): Sử dụng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Perkin Elmer AAS-3300 với kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa (F-AAS) cho các dạng tổng số và kỹ thuật lò graphit (GF-AAS) cho các dạng có nồng độ thấp. Các điều kiện đo được tối ưu hóa cho từng nguyên tố, bao gồm bước sóng, cường độ dòng điện, tốc độ khí và thời gian đo.

• Xây dựng đường chuẩn: Chuẩn bị các dung dịch chuẩn với nồng độ khác nhau trong các nền chiết tương ứng để xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng Ni, Cu, Zn.

• Đánh giá độ chính xác: Thực hiện đo lặp lại và kiểm tra ảnh hưởng của nền chiết đến kết quả phân tích.

Thời gian nghiên cứu kéo dài trong khoảng một năm, đảm bảo thu thập đủ mẫu và thực hiện phân tích chi tiết.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hàm lượng tổng số và dạng tồn tại của Ni, Cu, Zn trong trầm tích: Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng Ni dao động từ khoảng 1 đến 5 mg/kg, Cu từ 1 đến 10 mg/kg, và Zn từ 0,2 đến 1 mg/kg tùy theo vị trí lấy mẫu. Dạng trao đổi chiếm tỷ lệ thấp nhất, trong khi dạng liên kết với hữu cơ và dạng cặn dư chiếm phần lớn hàm lượng kim loại.

2. Ảnh hưởng của nền chiết đến độ hấp thụ: Độ hấp thụ của các kim loại trong các nền chiết khác nhau có xu hướng tăng dần từ dung dịch CH3COONH4 1M đến CH3COONH4 3,2M trong HNO3 20%, với nền hỗn hợp cường thủy có độ hấp thụ hơi giảm. Ví dụ, độ hấp thụ của Ni ở nồng độ 5 mg/l tăng từ 0,132 (CH3COONH4 1M) lên 0,136 (CH3COONH4/HNO3), tương tự với Cu và Zn.

3. Đường chuẩn xác định Ni, Cu, Zn: Các đường chuẩn xây dựng trong từng nền chiết có hệ số tương quan (R²) trên 0,999, chứng tỏ độ tuyến tính và độ chính xác cao trong phạm vi nồng độ nghiên cứu. Điều này đảm bảo khả năng định lượng chính xác hàm lượng kim loại trong mẫu trầm tích.

4. Điều kiện đo phổ F-AAS và GF-AAS tối ưu: Các thông số kỹ thuật như bước sóng, cường độ dòng điện, tốc độ khí và thời gian đo được thiết lập phù hợp cho từng nguyên tố, giúp nâng cao độ nhạy và độ chính xác của phép đo. Ví dụ, bước sóng đo Ni là 232,2 nm với cường độ dòng điện 15 mA, thời gian đo 5 giây, lặp lại 3 lần.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự phân bố dạng hóa học của Ni, Cu, Zn trong trầm tích lưu vực sông Nhuệ - Đáy tương đồng với các nghiên cứu trong các lưu vực sông ô nhiễm khác trên thế giới, nơi mà dạng liên kết với hữu cơ và dạng cặn dư chiếm ưu thế do tích tụ lâu dài và ảnh hưởng của các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt.

Ảnh hưởng của nền chiết đến độ hấp thụ phản ánh tính chất hóa học phức tạp của các dạng kim loại trong trầm tích, đòi hỏi lựa chọn nền chiết phù hợp để đảm bảo độ chính xác trong phân tích. Việc xây dựng đường chuẩn riêng biệt cho từng dạng và nền chiết giúp giảm thiểu sai số và tăng độ tin cậy của kết quả.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, phương pháp AAS kết hợp quy trình chiết liên tục 5 giai đoạn đã chứng minh hiệu quả trong việc phân tích dạng tồn tại của kim loại nặng với độ nhạy cao và khả năng phân biệt rõ ràng các dạng hóa học. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố dạng kim loại theo từng vị trí lấy mẫu và bảng tổng hợp hàm lượng từng dạng, giúp minh họa rõ ràng mức độ ô nhiễm và nguồn gốc kim loại.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường giám sát chất lượng trầm tích và nước mặt: Áp dụng quy trình phân tích dạng kim loại nêu trên định kỳ tại các điểm trọng yếu trong lưu vực nhằm phát hiện sớm và đánh giá chính xác mức độ ô nhiễm kim loại nặng. Thời gian thực hiện: hàng năm; Chủ thể: các cơ quan quản lý môi trường.

2. Xây dựng hệ thống xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt: Đầu tư công nghệ xử lý nước thải phù hợp để giảm tải lượng kim loại nặng thải ra môi trường, đặc biệt tại các khu công nghiệp và làng nghề. Mục tiêu giảm nồng độ kim loại trong nước thải xuống dưới ngưỡng cho phép trong vòng 3-5 năm; Chủ thể: doanh nghiệp, chính quyền địa phương.

3. Phục hồi và cải tạo môi trường trầm tích: Áp dụng các biện pháp cải tạo sinh học hoặc hóa học nhằm giảm khả năng giải phóng kim loại nặng từ trầm tích vào nước, như sử dụng vật liệu hấp phụ hoặc vi sinh vật phân hủy hữu cơ. Thời gian thực hiện: 5 năm; Chủ thể: các tổ chức nghiên cứu và quản lý môi trường.

4. Nâng cao nhận thức cộng đồng và đào tạo chuyên môn: Tổ chức các chương trình đào tạo, tuyên truyền về tác hại của ô nhiễm kim loại nặng và cách phòng tránh, đồng thời nâng cao năng lực phân tích cho cán bộ kỹ thuật. Thời gian: liên tục; Chủ thể: các cơ quan giáo dục, môi trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách giám sát và xử lý ô nhiễm kim loại nặng, đảm bảo an toàn nguồn nước và sức khỏe cộng đồng.

2. Các nhà nghiên cứu và học thuật: Tham khảo phương pháp phân tích dạng kim loại và dữ liệu thực nghiệm để phát triển các nghiên cứu tiếp theo về ô nhiễm môi trường và sinh thái học.

3. Doanh nghiệp công nghiệp và làng nghề: Áp dụng kiến thức về nguồn gốc và mức độ ô nhiễm để cải tiến công nghệ sản xuất, giảm thiểu phát thải kim loại nặng ra môi trường.

4. Cộng đồng dân cư và tổ chức phi chính phủ: Nâng cao nhận thức về tác động của ô nhiễm kim loại nặng, tham gia vào các hoạt động bảo vệ môi trường và giám sát cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần phân tích dạng tồn tại của kim loại nặng trong trầm tích?
   Phân tích dạng tồn tại giúp hiểu rõ tính chất hóa học và sinh học của kim loại, từ đó đánh giá chính xác mức độ nguy hiểm và khả năng di chuyển trong môi trường. Ví dụ, dạng liên kết với hữu cơ thường bền vững hơn dạng trao đổi, ảnh hưởng đến khả năng giải phóng kim loại vào nước.

2. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) có ưu điểm gì?
   AAS có độ nhạy cao, độ chính xác tốt, khả năng phân tích nhanh và chi phí vận hành hợp lý. Phương pháp này phù hợp để xác định hàm lượng vi lượng kim loại trong các mẫu môi trường như trầm tích, nước và thực phẩm.

3. Quy trình chiết liên tục 5 giai đoạn có ý nghĩa thế nào?
   Quy trình này giúp tách riêng các dạng hóa học của kim loại, từ đó xác định chính xác hàm lượng từng dạng. Điều này rất quan trọng để đánh giá nguồn gốc và mức độ ô nhiễm cũng như đề xuất biện pháp xử lý phù hợp.

4. Ảnh hưởng của nền chiết đến kết quả phân tích ra sao?
   Nền chiết có thể làm thay đổi độ hấp thụ của kim loại trong phép đo AAS, gây sai số nếu không được kiểm soát. Việc lựa chọn nền chiết phù hợp giúp tăng độ chính xác và độ tin cậy của kết quả.

5. Làm thế nào để giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng trong lưu vực sông?
   Cần kết hợp các biện pháp như xử lý nước thải, cải tạo trầm tích, giám sát môi trường thường xuyên và nâng cao nhận thức cộng đồng. Việc áp dụng công nghệ sạch và quản lý chặt chẽ các nguồn thải cũng rất quan trọng.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xác định được hàm lượng và dạng tồn tại của Ni, Cu, Zn trong trầm tích lưu vực sông Nhuệ - Đáy với độ chính xác cao nhờ phương pháp AAS kết hợp quy trình chiết liên tục 5 giai đoạn.
• Dạng liên kết với hữu cơ và dạng cặn dư chiếm phần lớn hàm lượng kim loại, phản ánh mức độ tích tụ lâu dài và ảnh hưởng của các nguồn thải công nghiệp, sinh hoạt.
• Ảnh hưởng của nền chiết đến phép đo được khảo sát kỹ lưỡng, giúp xây dựng đường chuẩn phù hợp cho từng dạng kim loại.
• Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc giám sát, quản lý và xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong lưu vực.
• Đề xuất các giải pháp cụ thể nhằm giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường nước, đồng thời kêu gọi sự phối hợp của các bên liên quan trong việc thực hiện các biện pháp này.

Tiếp theo, cần triển khai giám sát định kỳ và áp dụng các biện pháp xử lý môi trường phù hợp để bảo vệ lưu vực sông Nhuệ - Đáy phát triển bền vững. Đề nghị các cơ quan chức năng và doanh nghiệp quan tâm phối hợp thực hiện.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 - TỔNG QUAN 1. Giới thiệu về nguyên tố Ni, Cu, Zn 1. Tính chất vật lý và hoá học 1. Nguyên tố niken [10,15] - Tính chất vật lí Niken là một kim loại thuộc nhóm VIIIB của bảng tuần hoàn.

Một số đặc điểm của nguyên tố niken Số thứ tự Cấu hình electron hóa trị Bán kính nguyên tử, Ao 28 3d84s2 1,24 Trạng thái oxi hóa đặc trưng của Niken là +2 và +3. Niken là kim loại có ánh kim, có màu trắng bạc. Trong thiên nhiên có 5 đồng vị bền: 58Ni (67,7%); 60Ni; 61Ni; 62Ni ; 64Ni. Niken dễ rèn và dễ dát mỏng.

Dưới đây là một số hằng số vật lí của Niken. Một số hằng số vật lí quan trọng của niken Nhiệt độ Nhiệt độ Nhiệt thăng Tỉ khối Độ cứng Độ dẫn điện nóng chảy, sôi, oC hoa, kJ/mol (thang (Hg = 1) o C Moxơ) 1453 3185 424 8,90 5 14 Niken có 2 dạng thù hình: Ni  lục phương bền ở < 250oC và Ni  lập phương tâm diện bền ở > 250oC. Khác với hầu hết kim loại, Ni có tính từ, bị nam châm hút và dưới tác dụng của dòng điện trở thành nam châm từ. Tên gọi Niken được lấy tên từ khoáng vật Kupfernickel, kupfer có nghĩa là đồng và nickel là tên của con quỷ lùn Nick ở trong truyền thuyết của những người thợ mỏ.

- Tính chất hóa học: Niken là kim loại có tính hoạt động trung bình, khả năng phản ứng kém hơn sắt và coban. 2 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thanh Nga – K19 Ở điều kiện thường không có hơi ẩm, không tác dụng rõ rệt với những nguyên tố không kim loại điển hình như O 2, S, Cl2, Br2 vì có màng oxit bảo vệ. Nhưng khi đun nóng, phản ứng xảy ra mãnh liệt nhất là khi Ni ở trạng thái chia nhỏ (do ở trạng thái này Ni có tính chất tự chảy). 2Ni + O2 2NiO Ni + S  NiS Ni không phản ứng với nước, bền với kiềm ở trạng thái dung dịch và nóng chảy do oxit niken hầu như không thể hiện tính lưỡng tính.

Ni tan trong dung dịch axit giải phóng khí H2 và tạo muối Ni2+ - Trạng thái thiên nhiên Trong vỏ trái đất niken chiếm khoảng 0,03% trọng lượng. Những khoáng vật quan trọng của niken là nikenlin (NiAs), milerit (NiS), penladit ((Fe,Ni) 9S8). Khoáng vật của niken thường lẫn với các khoáng vật của đồng, sắt và kẽm. Nguyên tố đồng [10,15] - Tính chất vật lí Đồng là một kim loại thuộc nhóm IB của bảng tuần hoàn.

Một số đặc điểm của nguyên tố đồng Số thứ tự Cấu hình electron hóa trị Bán kính nguyên tử, Ao 29 3d104s1 1,28 Trạng thái oxi hóa đặc trưng của đồng là +1 và +2. Đồng là kim loại nặng, mềm, có ánh kim, có màu đỏ. Trong thiên nhiên có 2 đồng vị bền: 63Cu (70,13%); 65Cu (29,87%). Dưới đây là một số hằng số vật lí của đồng Bảng 1.

Một số hằng số vật lí quan trọng của đồng Nhiệt độ Nhiệt độ Nhiệt thăng Tỉ khối Độ cứng Độ dẫn điện nóng chảy, sôi, oC hoa, kJ/mol (thang (Hg = 1) o C Moxơ) 1083 2543 339,6 8,94 3 57 3 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thanh Nga – K19 - Tính chất hóa học: Về mặt hóa học đồng là kim loại kém hoạt động. Ở nhiệt độ thường và trong không khí, đồng bị bao phủ một màng màu đỏ bao gồm đồng kim loại và đồng (I) oxit. Oxit này được tạo nên bởi những phản ứng: 2Cu + O2 + 2H2O 2Cu(OH)2 Cu(OH)2 + Cu  Cu2O + H2O Nếu trong không khí có mặt CO2, đồng bị bao phủ dần một lớp màu lục gồm cacbonat bazơ có công thức là Cu(OH)2CO3. Khi đun nóng trong không khí ở nhiệt độ 130oC, đồng tạo nên ở trên bề mặt một màng Cu 2O, ở 200oC tạo nên lớp gồm hỗn hợp oxit Cu2O và CuO, ở nhiệt độ nóng đỏ đồng cháy tạo nên CuO và cho ngọn lửa màu lục.

Ở nhiệt độ thường Cu không tác dụng với flo bởi vì màng CuF 2 được tạo nên rất bền sẽ bảo vệ đồng. Khi đun nóng, Cu tác dụng với Cl2, S, C, P… Khi có mặt oxi trong không khí, đồng có thể tan trong dung dịch HCl; NH 3 đặc và dung dịch xianua kim loại kiềm. - Trạng thái thiên nhiên: Đồng là nguyên tố tương đối phổ biến, trữ lượng trong vỏ trái đất là 0,003%. Cu có thể tồn tại ở dạng tự do.

Những khoáng vật chính của đồng là: cancosin (Cu 2S), cuprit (Cu2O), covelin (CuS), cacopirit (CuFeS2) và malachite (CuCO3. Nguyên tố kẽm [10,15] - Tính chất vật lí Kẽm là một kim loại thuộc nhóm IIB của bảng tuần hoàn. Một số đặc điểm của nguyên tố kẽm Số thứ tự Cấu hình electron hóa trị Bán kính nguyên tử, Ao 30 3d104s2 1,39 Trạng thái oxi hóa đặc trưng của kẽm là +2. Kẽm là kim loại màu trắng bạc.

4 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thanh Nga – K19 Trong thiên nhiên có 5 đồng vị bền trong đó 64Zn chiếm 50,9% Kẽm mềm, dễ nóng chảy. Dưới đây là một số hằng số vật lí của kẽm. Một số hằng số vật lí quan trọng của kẽm Nhiệt độ nóng Nhiệt độ sôi, Nhiệt thăng hoa, Tỉ khối Độ dẫn điện chảy, oC o C kJ/mol (Hg = 1) 419,5 906 140 7,13 16 - Tính chất hóa học: Kẽm là nguyên tố tương đối hoạt động. Trong không khí ẩm, kẽm bền ở nhiệt độ thường do có màng oxit bảo vệ.

Nhưng ở nhiệt độ cao, kẽm cháy mãnh liệt tạo thành ngọn lửa màu lam và sáng chói. Kẽm tác dụng với halogen, lưu huỳnh và các nguyên tố không kim loại khác như photpho, selen… Ở nhiệt độ thường, Zn bền với nước vì có màng oxit bảo vệ, ở nhiệt độ cao khử hơi nước thành oxit: Zn + H2O ZnO + H2 Có thế điện cực âm, kẽm dễ dàng tác dụng với axit không phải là chất oxi hóa giải phóng khí hiđro. Kẽm có thể tan trong dung dịch kiềm giải phóng hiđro giống như nhôm: Zn + 2H2O + 2OH-  [Zn(OH)4]2- + H2 - Trạng thái thiên nhiên: Kẽm là nguyên tố tương đối phổ biến, chiếm khoảng 0,0015 % tổng số nguyên tử trong vỏ trái đất. Những khoáng vật chính của kẽm là sphalerit (ZnS), calamine (ZnCO 3).

Kẽm còn có lượng đáng kể trong cơ thể con người và động vật. Ứng dụng 5 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thanh Nga – K19 1. Nguyên tố niken Niken có nhiều tính năng đặc biệt. Niken cứng nhưng lại dẻo, dễ cán kéo và rèn nên dễ gia công thành nhiều dạng khác nhau: tấm mỏng, băng, ống.

Niken có nhiệt độ chảy cao, vì vậy được dùng rộng rãi trong kỹ thuật nhiệt độ cao. Độ bền chống ăn mòn và độ bền cơ của Niken cao hơn các kim loại màu khác. Niken tạo thành hợp kim với nhiều tính chất quý: bền, dẻo, chịu axit, chịu nóng, điện trở cao. Niken được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp: chế tạo máy, hàng không, kỹ thuật tên lửa, chế tạo ôtô, máy hoá, kỹ thuật điện, chế tạo dụng cụ, công nghiệp hoá học, dệt và thực phẩm.

Thép không rỉ thường chứa 6 – 12% Ni dùng làm vật liệu chống ăn mòn và chống axit trong công nghiệp đóng tàu, thiết bị hoá học. Hợp kim chịu nóng niken với crôm (niken là thành phần chủ yếu) là vật liệu vô cùng quan trọng. Hợp kim này dùng để chế tạo cánh động cơ phản lực, ống chịu nóng và nhiều chi tiết của máy bay phản lực và tuyếc bin khí. Hợp kim nicrôm chứa 75 – 85%Ni, 10 – 20% Cr và sắt được dùng làm dây nung.

Hợp kim này có điện trở cao và không bị ôxi hóa ở nhiệt độ cao. Hợp kim pecmaloi là hợp kim niken với sắt có độ thẩm từ lớn, được dùng trong kỹ thuật điện. Niken còn được dùng để bảo vệ các kim loại màu khác khỏi bị ăn mòn bằng cách mạ. Một số lượng lớn niken dùng để chế tạo acquy kiềm có dung lượng cao và bền vững.

Ngoài ra niken còn được dùng làm chất xúc tác thay cho platin. Nguyên tố đồng Đồng là một trong số kim loại quan trọng bậc nhất của công nghiệp. Nó có nhiều tính năng ưu việt: độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao, ít bị ôxi hoá, có độ bền cao và độ chống ăn mòn tốt. Đồng có khả năng tạo nhiều hợp kim với các kim loại màu khác cho nhiều tính chất đa dạng.

Những hợp kim quan trọng của đồng là: Bronzơ đã được dùng từ xa xưa để đúc trống, chuông, súng đại bác, tượng.Ngày nay các bronzơ khác như bronzơ nhôm được dùng để chế tạo những chi tiết của động cơ máy bay, bronzơ chì được dùng để chế tạo những chế ổ trục của đầu máy hơi nước, động cơ máy bay, động cơ tàu thủy và tuabin thủy lực, bronzơ berili bền đặc biệt và có tính đàn hồi cao được dùng để chế lò xo cao cấp. Đồng được dùng nhiều nhất 6 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thanh Nga – K19 trong kỹ thuật điện (chiếm khoảng 50% tổng lượng đồng). Trong lĩnh vực này người ta dùng đồng làm dây và thanh dẫn điện, dùng làm các chi tiết trong máy điện. vô tuyến điện, điện tín, điện thoại v.Với mục đích này đồng được dùng ở các dạng sạch (trên 99,95%Cu) để bảo đảm độ dẫn điện cao.

Một phần lớn đồng được dùng để chế tạo đồng thau, đồng thanh và các hợp kim khác dùng trong chế tạo máy, chế tạo tàu biển, ôtô và nhiều thiết bị khác (25 – 30% tổng lượng đồng). Hợp kim đồng với Niken có tính chống ăn mòn cao và dễ gia công, được dùng để chế tạo máy chính xác, y cụ, hoá tinh vi và dùng để dập tiền kim loại. Đồng là vật liệu tốt để chế tạo thiết bị hoá học: thiết bị chân không, thiết bi trao đổi nhiệt, nồi chưng cất v.Đồng còn được dùng làm chất cho thêm vào thép kết cấu để tăng tính chống ăn mòn và tăng giới hạn chảy cuả thép. Ngoài ra đồng còn được dùng trong xây dựng.

Muối đồng dùng để chế tạo sơn, thuốc trừ sâu và thuộc da. Đồng có một lượng bé trong thực vật và động vật, cần thiết cho quá trình tổng hợp hemoglobin và photpholit. Theo kết quả nghiên cứu của nhiều công trình cho thấy Cu có vai trò rất quan trọng đối với phát triển của cây trồng. Cây trồng thiếu Cu thường có tỷ lệ quang hợp bất thường, điều này cho thấy Cu có liên quan đến mức phản ứng oxit hoá của cây.

Trong cây thiếu chất Cu thì quá trình oxit hoá Acid Ascorbic bị chậm, Cu hình thành một số lớn chất hữu cơ tổng hợp với Protein, Acid amin và một số chất khác mà chúng ta thường gặp trong nước trái cây.