Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Phân tích hàm lượng kim loại nặng trong cây Diệp Minh Châu

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:71

Thêm vào BST

Báo xấu

31
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung chính của luận văn trình bày nghiên cứu và lựa chọn các điều kiện tối ưu trong quá trình xử lý mẫu để định lượng các kim loại nặng trong cây Diệp Minh Châu, nghiên cứu và lựa chọn các điều kiện tối ưu trên thiết bị ICP-MS để kết quả phân tích nồng độ kim loại nặng trong cây Diệp Minh Châu đạt độ chính xác cao bằng phương pháp ICP-MS. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Phân tích hàm lượng kim loại nặng trong cây Diệp Minh Châu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ĐÀO MINH HUÂN PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG TRONG CÂY DIỆP MINH CHÂU LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2017
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ĐÀO MINH HUÂN PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG TRONG CÂY DIỆP MINH CHÂU Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60 44 01 18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS.Vương Trường Xuân THÁI NGUYÊN - 2017
LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ, chuyên ngành Hóa phân tích, Khoa Hóa Học - Trường Đại học Khoa Học - Đại học Thái Nguyên, em đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ của các thầy cô giáo, các đồng nghiệp, bạn bè và gia đình. Đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo TS. Vương Trường Xuân đa ̃ giao đề tài và tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu để em có thể hoàn thành luận văn này. Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy giáo, cô giáo Khoa Hóa học, các thầy cô trong Ban Giám hiệu trường Đại học Khoa Học - Đại học Thái Nguyên đã giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu . Em cũng xin gửi lời cảm ơn đế n ThS. Trịnh Đức Cường cùng các anh chi ̣ trong phòng phân tích môi trường trung tâm quan trắc môi trường tỉnh Thái Nguyên, đã luôn đô ̣ng viên và giúp đỡ em trong suố t quá triǹ h làm thực nghiê ̣m . Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên cứu của bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu có thể còn nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn! Thái nguyên, ngày 5 tháng 6 năm 2017 Ho ̣c viên Đào Minh Huân a
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................a MỤC LỤC ........................................................................................................ b DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................e DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... f DANH MỤC HÌNH ......................................................................................... g MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 Chương 1. TỔNG QUAN ............................................................................... 3 1.1. Giới thiệu chung về cây Diệp Minh Châu ............................................. 3 1.1.1. Đặc điểm và thành phần .................................................................. 3 1.1.2. Phân bố, sinh thái ............................................................................ 4 1.1.3. Công dụng của cây Diệp Minh Châu .............................................. 4 1.2. Trạng thái tự nhiên, một vài tính chất và vai trò sinh học của Coban, Crom, Cadimi, Mangan, Niken ..................................................................... 6 1.2.1.Trạng thái thiên nhiên của các nguyên tố Cadimi, Coban, Crom, Mangan, Niken .......................................................................................... 6 1.2.2. Một vài tính chất và ứng dụng của Cadimi, Coban, Crom, Mangan, Niken .......................................................................................... 7 1.2.3. Vai trò sinh học của Cadimi, Coban, Crom, Mangan, Niken ....... 11 1.2.4. Giới hạn tối đa cho phép các kim loại trong thực phẩm ............... 15 1.3. Các phương pháp xác định Cadimi, Coban, Crom, Mangan, Niken 16 1.3.1. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS ........................ 16 1.3.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS ....................... 17 1.3.3. Phương pháp quang phổ phát xạ plasma cảm ứng (ICP-OES)..... 18 1.3.4. Phương pháp phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS) ...................... 18 1.4. Các phương pháp xử lý mẫu ................................................................ 24 1.4.1. Phương pháp vô cơ hóa ................................................................. 25 1.4.2. Phương pháp chiết......................................................................... 27 b
1.4.3. Phương pháp pha loãng mẫu bằng dung môi thích hợp ............... 28 1.4.4. Phương pháp điện phân ................................................................. 28 1.4.5. Phương pháp phân hủy mẫu bằng lò vi sóng ................................ 28 1.5. Thiết bị phân hủy mẫu và phân tích mẫu ............................................. 30 1.5.1. Thiết bị phân hủy mẫu .................................................................. 30 1.5.2. Thiết bị phân tích mẫu .................................................................. 31 Chương 2. THỰC NGHIỆM ........................................................................ 33 2.1. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................... 33 2.2. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 33 2.3. Phương pháp nghiên cứu...................................................................... 33 2.3.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu .................................................. 33 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích kim loại nặng trong cây Diệp Minh Châu trên thiết bị ICP-MS ........................... 33 2.3.3. Phương pháp xử lý số liệu ............................................................ 34 2.4. Hóa chất, dụng cụ............................................................................. 34 2.4.1. Hóa chất ........................................................................................ 34 2.4.2. Dụng cụ ......................................................................................... 34 2.5. Phương pháp lấy mẫu xử lí mẫu sơ bộ và phá mẫu ............................. 34 2.5.1. Lấy mẫu ......................................................................................... 34 2.5.2. Quy trình xử lí mẫu sơ bộ ............................................................. 35 2.5.3. Quy trình phá mẫu bằng lò vi sóng ............................................... 35 2.6. Xây dựng đường chuẩn của các nguyên tố Cd, Co, Cr, Mn, Ni .......... 36 2.6.1. Pha hóa chất .................................................................................. 36 2.6.2. Xây dựng đường chuẩn ................................................................. 36 Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................... 38 3.1. Các điều kiện đo phổ khối nguyên tử của Cd, Co, Cr, Mn, Ni ............ 38 3.2. Khoảng tuyến tính, đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của Cd, Co, Cr, Mn, Ni. ............................. 38 c
3.2.1. Đường chuẩn, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của Cadimi ..................................................................................................... 39 3.2.2. Đường chuẩn, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của Coban ...................................................................................................... 40 3.2.3. Đường chuẩn, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của Crom ........................................................................................................ 40 3.2.4. Đường chuẩn, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của Mangan .................................................................................................... 41 3.2.5. Đường chuẩn, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của Niken ....................................................................................................... 42 3.3. Thực nghiệm đo phổ và tính toán kết quả............................................ 43 3.3.1. Phương pháp xử lí kết quả phân tích theo phương pháp đường chuẩn ....................................................................................................... 43 3.3.2. Đánh giá độ thu hồi ....................................................................... 44 3.3.3. Kết quả xác định hàm lượng Cadimi, Coban, Crom, mangan, Niken trong các mẫu lá khô .................................................................... 45 KẾT LUẬN .................................................................................................... 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 53 d
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Nghĩa AAS : Phổ hấp thụ nguyên tử AES : Phổ phát xạ nguyên tử F-AAS : Phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa GF-AAS : Phổ hấp thụ nguyên tử lò graphit ICP : Nguồn plasma cao tần cảm ứng ICP-AES : Phổ phát xạ nguyên tử nguồn plasma cao tần cảm ứng ICP-MS : Phổ khối nguyên tử nguồn plasma cao tần cảm ứng ICP-OES : Phổ phát xạ quang học nguyên tử nguồn plasma cao tần cảm ứng LOD : Giới hạn phát hiện của phương pháp LOQ : Giới hạn định lượng của phương pháp ppb : Một phần tỉ ppm : Một phần triệu QCVN : Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Việt Nam RSD : Độ lặp lại tương đối (Relative Standard Deviation) UV-VIS : Phương pháp trắc quang (Ultraviolet Visible Spectrometry) WHO : Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organization) e
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Một số đặc điểm của các nguyên tố Coban, Crom, Cadimi, Mangan, Niken............................................................................ 10 Bảng 1.2. Giới hạn cho phép của một số kim loại nặng trong thực vật ...... 16 Bảng 1.3. Giới hạn rủi ro đối với một số kim loại nặng ............................. 16 Bảng 1.4. So sánh khả năng phát hiện của các kỹ thuật phân tích .............. 23 Bảng 2.1. Thời gian, địa điểm lấy và kí hiệu các mẫu Diệp Minh Châu .... 34 Bảng 2.2. Thể tích các dung dịch cần lấy ................................................... 36 Bảng 3.1. Các thông số tối ưu cho máy đo ICP-MS ................................... 38 Bảng 3.2. Khoảng nồng độ khảo sát và kết quả khảo sát tuyến tính các nguyên tố ..................................................................................... 38 Bảng 3.3. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của các nguyên tố ................................................................ 42 Bảng 3.4. Kết quả đo và độ thu hồi của các nguyên tố ............................... 44 Bảng 3.5. Kết quả xác định hàm lượng Cadimi trong mẫu lá khô .............. 45 Bảng 3.6. Kết quả xác định hàm lượng Coban trong mẫu lá khô ............... 45 Bảng 3.7. Kết quả xác định hàm lượng Crom trong mẫu lá khô ................ 45 Bảng 3.8. Kết quả xác định hàm lượng Mangan trong mẫu lá khô ............ 46 Bảng 3.9. Kết quả xác định hàm lượng Niken trong mẫu lá khô ................ 46 Bảng 3.10. Kết quả xác định hàm lượng Cadimi trong mẫu dịch chiết ........ 46 Bảng 3.11. Kết quả xác định hàm lượng Coban trong mẫu dịch chiết ......... 47 Bảng 3.12. Kết quả xác định hàm lượng Crom trong mẫu dịch chiết .......... 47 Bảng 3.13. Kết quả xác định hàm lượng Mangan trong mẫu dịch chiết ...... 47 Bảng 3.14. Kết quả xác định hàm lượng Niken trong mẫu dịch chiết .......... 48 f
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Cây Diệp Minh Châu .................................................................... 6 Hình 1.2. Ứng dụng phương pháp phân tích ICP-MS trong các lĩnh vực .. 21 Hình 1.3. Du ̣ng cu ̣ phân hủy mẫu ............................................................... 30 Hình 1.4. Thiế t bi ̣lò vi sóng ....................................................................... 30 Hình 1.5. Hình ảnh máy ICP - MS (ELAN 9000) ...................................... 31 Hình 1.6. Hệ trang bị ICP-MS .................................................................... 31 Hình 3.1. Đường chuẩn của Cd .................................................................. 39 Hình 3.2. Đường chuẩn của Co .................................................................. 40 Hình 3.3. Đường chuẩn của Cr ................................................................... 40 Hình 3.4. Đường chuẩn của Mn.................................................................. 41 Hình 3.5. Đường chuẩn của Ni ................................................................... 42 Hình 3.6. Biểu đồ thể hiện hàm lượng các kim loại trong các mẫu phân tích ..................................................................................... 49 g
MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây việc sử dụng dược liệu vào mục đích bảo vệ sức khỏe con người đang ngày một gia tăng, trong đó sử dụng cây thuốc nam đang được nhiều người quan tâm sử dụng vì thuốc nam có nguồn gốc tự nhiên, sử dụng theo kinh nghiệm dân gian, an toàn, ít có tác dụng phụ Hiện nay việc sử dụng cây Diệp Minh Châu (Phyllanthus amarus Schum.et) vào việc chữa trị các bệnh về gan, bệnh về thận, bệnh về đường tiết liệu, đường ruột... được nhiều người sử dụng và có hiệu quả. Cây Diệp Minh Châu được dùng trong y học cổ truyền Thái Lan trị bệnh vàng da. Ở Ấn Độ dùng để sát khuẩn, lợi tiểu, vàng da, lỵ, phù, đái tháo đường. Ở Peru nhân dân sắc nước, làm thuốc lợi tiểu, trị sỏi mật, sỏi thận. Ở một số nước Nam Mỹ dùng trị sốt rét, sỏi niệu, sỏi bàng quang. Ở Haiti sắc lá làm nước uống trị sốt. Từ đảo Hải Nam đến Inđonesia nhân dân dùng để sắc nước chữa bệnh về gan, thận, trị bệnh hoa liễu, long đờm cho trẻ em, hạ sốt....Song ngày nay môi trường đang chịu ảnh hưởng nghiêm trọng bởi sự gia tăng phế thải chưa được xử lí đều đưa trực tiếp vào môi trường đất, nước, không khí làm cho môi trường ngày càng bị ô nhiễm. Cây Diệp Minh Châu có thể bị nhiễm một số kim loại nặng từ môi trường đó. Vì vậy chúng ta không chỉ quan tâm nghiên cứu các chất có hoạt tính sinh học sử dụng làm thuốc mà cần phải quan tâm nghiên cứu và kiểm tra khống chế các chất có hại đặc biệt là các kim loại nặng (Cd, Co, Cr, Mn, Ni,...) ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người trong khi sử dụng sản phẩm. Xuất phát từ yêu cầu thực tế và tính cấp thiết đó nhằm góp phần vào công tác đảm bảo chất lượng cây thuốc nam em chọn và thực hiện đề tài: “Xác định hàm lượng kim loại nặng trong cây Diệp Minh Châu bằng phương pháp ICP- MS” Dựa trên những kết quả thu được bước đầu nhận xét đánh giá về sự phân bố khả năng gây độc của kim loại nặng (Cd, Co, Cr, Mn, Ni...) trong cây Diệp Minh Châu từ đó có thể đề xuất biện pháp làm giảm thiểu ô nhiễm. Nội dung chính của luận văn gồm những phần sau: - Nghiên cứu và lựa chọn các điều kiện tối ưu trong quá trình xử lý mẫu để định lượng các kim loại nặng trong cây Diệp Minh Châu. 1
- Nghiên cứu và lựa chọn các điều kiện tối ưu trên thiết bị ICP-MS để kết quả phân tích nồng độ kim loại nặng trong cây Diệp Minh Châu đạt độ chính xác cao bằng phương pháp ICP-MS. - Đưa ra quy trình phân tích kim lọai nặng trên thiết bị ICP-MS. - Áp dụng phân tích một số đối tượng mẫu thực tế. 2
Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về cây Diệp Minh Châu 1.1.1. Đặc điểm và thành phần 1.1.1.1 Đặc điểm Tên khoa học: Phyllanthus amarus Schum.et. thuộc họ thầu dầu Tên gọi khác: Chó đẻ răng cưa, Me đất đắng, Trân châu thảo, Diệp hòe thái. Là cây thân thảo sống một năm (đôi khi lâu năm), mọc thẳng hay nằm bò, cao tới 80 cm, thân cây tạo nhiều nhánh ở gần gốc, các nhánh nằm sóng soài hay thẳng, có cánh, có lông cứng dọc theo một bên. Các lá xếp thành hai dãy, các lá kèm hình trứng- mũi mác, khoảng 1,5 mm, gốc lá kèm có tai dễ thấy, cuống lá kèm rất ngắn, phiến lá mỏng như giấy, thuôn dài hay thuôn dài - trứng ngược hoặc gần như thẳng, đôi khi hơi cong hình lưỡi liềm, kích thước 4-10 x 2-5 mm, phần xa trục màu lục xám hoặc nhợt nhạt, hoặc đôi khi nhuốm màu ánh đỏ, phần gần trục màu lục tươi hay sẫm, gốc lá chủ yếu tù, đôi khi không đối xứng dễ thấy, mép lá có lông rung, đỉnh lá thuôn tròn, tù hoặc có chóp nhỏ nhọn đầu, các gân lá bên 4-5 cặp, dễ thấy. Cây đơn tính cùng gốc. Hoa đực mọc thành chùm 2-4 hoa dọc theo phần ngoại biên của các cành nhỏ, lá đài 6, hình elip tới thuôn dài-trứng ngược, kích thước 0,3-0,6 x 0,2-0,4 mm, màu trắng hơi vàng, đỉnh tù; các tuyến đĩa mật hoa 6, màu lục, nhị hoa 3, chỉ nhị hợp nhất hoàn toàn thành cột mảnh dẻ. Hoa cái dọc theo phần giữa và phần dưới của cành nhỏ, 1 hoa, cuống hoa khoảng 0,5 mm, với 1-2 lá bắc con ở gốc cuống. Cuống hoa khoảng 0,5 mm, lá đài 6, hình trứng tới hình trứng-mũi mác, gần bằng nhau, khoảng 1 mm, mép lá đài dạng màng, màu trắng hơi vàng, không rụng trên quả, đĩa mật hình tròn, nguyên, bầu nhụy hình trứng hay hình cầu, với các vảy nổi dễ thấy, vòi nhụy 3, tự do, chẻ đôi ở đỉnh, các thùy cuốn ngoài. Quả nang hình cầu, đường kính 2-2,5 mm, với các vết nổi hơi đỏ, nốt sần có vảy. Hạt hình 3 mặt, kích thước 1-1,2 x 0,9-1 mm, màu nâu đỏ hơi xám nhạt, với 12-15 lằn gợn ngang rõ nét ở lưng và các mặt, thường với 1-3 vết lõm sâu hình tròn trên mặt. Ra hoa trong khoảng tháng 4-6, kết quả tháng 7-11.[2,3,6 ] 3
1.1.1.2. Thành phần Diệp Minh Châu đắng chứa đựng các thành phần là flavonoid, alcaloid phyllanthin và có các hợp chất của hypophyllanthin, niranthin, phylteralin với thành phần hóa học chính phyllanthin. Những hợp chất này có tác dụng bảo vệ gan khỏi viêm gan, xơ gan, tính mát nên trị mụn nhọt, lở loét… Gần đây, các nhà nghiên cứu còn phát hiện trong cây có lignan, alcaloid kiểu securinin như niruroidin, isobubialin, epibubialin một loại elagitnin, cùng với 1 - O - galoyl - 2,4 - dehydrohescahydroxydyphenoyl - glucopyranose elaeocarpusin, quercetin, quercitrin, isoquercitrin astragalin, rutin, các acid hữu cơ như ascorbic geraniinic 13 acid amariinic và repandusinic A.[2,6 ] 1.1.2. Phân bố, sinh thái Diệp Minh Châu phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới. Ở Việt Nam mọc rải rác khắp nơi trừ vùng núi cao lạnh, hoặc được trồng nhiều ở các tỉnh Phú Yên, Quảng Nam.. Trên thế giới Diệp Minh Châu cũng phân bố ở một số nước nhiệt đới Châu Á khác như Ấn Độ, Malaysia, Campuchia, Thái Lan, Lào, đặc biệt là Trung Quốc có rất nhiều. Diệp Minh Châu là cây ưa ẩm, ưa sáng hoặc có thể hơi chịu bóng thường mọc lẫn trong các bãi cỏ ở ruộng cao, nương rẫy, vườn nhà, đôi khi ở vùng đồi. Cây con mọc từ hạt vào cuối xuân, sinh trưởng nhanh trong mùa hè và tàn lụi vào giữa mùa thu. Do khả năng ra hoa kết trái nhiều, hạt giống phát tán gần nên cây thường mọc thành đám dày đặc. [2, 6] 1.1.3. Công dụng của cây Diệp Minh Châu - Điều trị viêm gan: Tại Việt Nam, khá nhiều công trình nghiên cứu về tác dụng điều trị viêm gan của Diệp Minh Châu đã được tiến hành, chẳng hạn: nhóm nghiên cứu của Lê Võ Định Tường (Học Viện Quân Y - 1990 - 1996) đã thành công với chế phẩm Hepamarin từ Phyllanthus amarus; nhóm nghiên cứu của Trần Danh Việt, Nguyễn Thượng Dong (Viện Dược Liệu) với bột Phyllanthin (2001) . [2] - Tác dụng trên hệ thống miễn dịch: Vào năm 1992, các nhà khoa học Nhật Bản cũng đã khám phá tác dụng ức chế sự phát triển HIV-1 của cao lỏng 4
Phyllanthus niruri thông qua sự kìm hãm quá trình nhân lên của virus HIV. Năm 1996, Viện nghiên cứu Dược học Bristol Myezs Squibb cũng đã chiết xuất từ Diệp Minh Châu được một hoạt chất có tác dụng này và đặt tên là “Nuruside”. [2] - Tác dụng giải độc: Người Việt Nam, Ấn Độ, Trung Quốc dùng Diệp Minh Châu để trị các chứng mụn nhọt, lở loét, đinh râu, rắn cắn, giun. Nhân dân Java, Ấn Độ dùng để chữa bệnh lậu. Theo kinh nghiệm dân gian Malaysia, Diệp Minh Châu có thể dùng để trị các chứng viêm da, viêm đường tiết niệu ... Công trình nghiên cứu tại Viện Dược liệu - Việt Nam (1987 - 2000) cho thấy khi dùng liều 10 - 50g/kg, Diệp Minh Châu có tác dụng chống viêm cấp trên chuột thí nghiệm. - Điều trị các bệnh đường tiêu hóa: Cây thuốc có khả năng kích thích ăn ngon, kích thích trung tiện. Người Ấn Độ dùng để chữa các bệnh viêm gan, vàng da, kiết lỵ, táo bón, thương hàn, viêm đại tràng. Nhân dân vùng Haiti, Java dùng cây thuốc này trị chứng đau dạ dày, rối loạn tiêu hóa,.. Bệnh đường hô hấp: Người Ấn Độ sử dụng Diệp Minh Châu để trị ho, viêm phế quản, hen phế quản, lao,... - Tác dụng giảm đau: Kenneth Jones và các nhà nghiên cứu Brazil đã khám phá tác dụng giảm đau mạnh và bền vững của một vài loại Phyllanthus, trong đó có cây Diệp Minh châu (Phyllanthus amarus). Tác dụng giảm đau của Diệp Minh Châu mạnh hơn indomethacin gấp 4 lần và mạnh hơn 3 lần so với morphin. Tác dụng này được chứng minh là do sự hiện diện của acid gallic, ester ethyl và hỗn hợp steroid (beta sitosterol và stigmasterol) có trong Diệp Minh Châu . [2] - Tác dụng lợi tiểu: Y học cổ truyền một số nước đã sử dụng Diệp Minh Châu làm thuốc lợi tiểu, trị phù thũng. Ở Việt Nam, Diệp Minh Châu được dùng sớm nhất tại Viện Đông y Hà Nội (1967) trong điều trị xơ gan cổ trướng. Một nghiên cứu của trường Đại học Dược Santa Catarina (Brazil-1984) đã phát hiện một alkaloid của Diệp Minh Châu có tác dụng chống co thắt cơ vân và cơ trơn, các nhà khoa học đã nhờ vào điều này để giải thích hiệu quả điều trị sỏi thận, sỏi mật của cây thuốc. - Điều trị tiểu đường: Tác dụng giảm đường huyết của Diệp Minh Châu (Phyllanthus amarus) đã được kết luận vào năm 1995, đường huyết đã giảm một cách đáng kể trên những bệnh nhân tiểu đường khi cho uống thuốc này trong 10 ngày.[2,5] 5
Hình 1.1. Cây Diệp Minh Châu 1.2. Trạng thái tự nhiên, một vài tính chất và vai trò sinh học của Coban, Crom, Cadimi, Mangan, Niken 1.2.1.Trạng thái thiên nhiên của các nguyên tố Cadimi, Coban, Crom, Mangan, Niken Cadimi được tìm thấy trong tạp chất của cacbonat kẽm (calamin). Trong thạch quyển của vỏ trái đất cadimi chiếm khoảng 5.10-5 % về khối lượng. Khoáng vật chủ yếu của cadimi là quặng grinokit (CdS). Trong quặng blen kẽm (ZnS) và calamine (ZnCO3) có chứa khoảng 3% cadimi.[4,19] Coban không thể tìm thấy như là một kim loại tự do, mà nói chung là ở trong các dạng quặng. Những quặng coban chính là cobantin (CoAsS) 35,4% Co, smantit (CoAs2). Do có nhiều trạng thái ôxi hóa khác nhau, nên số lượng hợp chất coban khá phong phú. Các ôxít không có từ tính ở nhiệt độ thấp như CoO, và Co3O4 . Bột kim loại coban dễ bùng cháy khi tiếp xúc với lửa. Các hợp chất của coban phải được xử lý cẩn thận do có độc tính nhẹ.[4,19] 6
Crom là nguyên tố tương đối phổ biêt trong thiên nhiên. Trong vỏ trái đất crom chiếm 6.10-3%, khoáng vật chính của crom là sắt cromit [Fe(CrO2)2] Crom là một kim loại cứng, mặt bóng, màu xám thép với độ bóng cao và nhiệt độ nóng chảy cao. Các trạng thái ôxi hóa phổ biến của crom là +2, +3 và +6, với +3 là ổn định nhất. Crom có mạng tinh thể lập phương tâm khối. [4,19] Mangan chiếm khoảng 1000 ppm (0,1%) trong vỏ Trái Đất, đứng hàng thứ 12 về mức độ phổ biến của các nguyên tố ở đây. Đất chứa 7-9000 ppm mangan với hàm lượng trung bình 440 ppm. Nước biển chỉ chứa 10 ppm mangan và trong khí quyển là 0,01 µg/m3. Mangan có mặt chủ yếu trong pyrolusit (MnO2), braunit, (Mn2+Mn3+6) (SiO12), psilomelan (Ba,H2O)2Mn5O10, và ít hơn trong rhodochrosit (MnCO3).[4,18] Niken hàm lượng trung bình trong vỏ trái đất là 0,020%, Niken là một nguyên tố tập trung chủ yếu ở đá bazic và siêu bazic ở đây có dạng đồng hình trong silicat và các thành tạo sunfua phân tán nhỏ. Một lượng lớn mỏ niken chứa một trong hai quặng. Đầu tiên là quặng laterit, thành phần chính của quặng có chứa niken là limonit (Fe,Ni)O(OH) và garnierit (niken silicat ngậm nước (Ni,Mg)3 Si2 O5(OH). Quặng thứ hai là sulfuamagma, thành phần chính là pentlandit (Ni,Fe)9S8 .[4,19] 1.2.2. Một vài tính chất và ứng dụng của Cadimi, Coban, Crom, Mangan, Niken 1.2.2.1 Tính chất vật lý Cadimi là kim loại màu trắng bạc, mềm, có thể cắt bằng dao, dễ dát mỏng và dễ mất ánh kim trong môi trường không khí ẩm do tạo màng oxit. Cadimi có 19 đồng vị, trong đó có 8 đồng vị gặp trong thiên nhiên 106 Cd (1,215%), 108 Cd 110 111 112 113 114 (0,875%), Cd (12,39%), Cd (12,7%), Cd (24,07%), Cd (12,26%), Cd (28,86%), và 116 Cd (7,58%). Trong các đồng vị phóng xạ thì đồng vị 100 Cd có chu kỳ bán hủy 470 ngày đêm là bền nhất . Khoảng 3/4 cadimi sản xuất ra được sử dụng trong các loại pin (đặc biệt là pin Ni-Cd) và phần lớn trong 1/4 còn lại sử dụng chủ yếu trong các chất màu, lớp sơn phủ, các tấm mạ kim và làm chất ổn định cho plastic. Các sử dụng khác bao 7
gồm: Trong một số hợp kim có điểm nóng chảy thấp, 6% cadimi sử dụng trong mạ điện. Các hợp chất chứa cadimi được sử dụng trong các ống hình của ti vi đen trắng hay ti vi màu (phốt pho đen, trắng, lam và lục). Một số hợp chất của cadimi sử dụng trong PVC làm chất ổn định. [4,5,13, 19] Coban có ánh kim, màu trắng xám Coban trong tự nhiên bao gồm 1 đồng vị ổn định là 59Co. Coban có 22 đồng vị phóng xạ. Những đồng vị phóng xạ ổn định nhất là 60Co có chu kỳ bán rã là 5,2714 năm, 57Co có chu kỳ bán rã là 271,79 ngày, 56Co có chu kỳ bán rã là 77,27 ngày, và 58Co có chu kỳ bán rã 70,86 ngày. Tất cả đồng vị phóng xạ còn lại có chu kỳ bán rã ít hơn 18 giờ và phần lớn những đồng vị này có chu kỳ bán rã ít hơn 1 giây. Nguyên tố này cũng có 4 đồng phân phóng xạ, tất cả các đồng phân này đều có chu kỳ bán rã ít hơn 15 phút. Trong công nghiệp Coban có nhiều ứng dụng: Siêu hợp kim cho những bộ phận trong tuabin khí của động cơ máy bay. Hợp kim chịu mài mòn, ăn mòn: Thép dùng trong ngành vận tải cao tốc. Nam châm và lưu trữ từ tính. Chất xúc tác cho công nghiệp dầu khí và hóa chất. Tác nhân làm khô cho sơn, véc ni, mực, làm lớp phủ bề mặt cho gốm sứ, men, thủy tinh. Dùng trong công nghiệp hạt nhân để tìm sai sót kết cấu trong những bộ phận bằng kim loại. Tạo cho thủy tinh có màu xanh dương. Hợp chất của Coban và Gadolini là chất siêu làm lạnh. Thuốc nhuộm. Điện cực trong pin điện. Tiệt trùng thực phẩm theo phương pháp Pasteur. [13, 19] Crom một kim loại màu trắng bạc, có ánh kim, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, rất khó nóng chảy và khó sôi, là 1 kim loại cứng, giòn, có độ nóng chảy cao. Các hợp chất của crom với trạng thái ôxi hóa +6 là những chất có tính ôxi hóa mạnh. Trong không khí, crom được ôxy thụ động hóa, tạo thành một lớp mỏng ôxít bảo vệ trên bề mặt, ngăn chặn quá trình ôxi hóa tiếp theo đối với kim loại ở phía dưới. Crom có mạng tinh thể lập phương tâm khối. Trong ngành công nghiệp luyện kim, để tăng cường khả năng chống ăn mòn và đánh bóng bề mặt: như là một thành phần của hợp kim, chẳng hạn 8
trong thép không gỉ để làm dao, kéo. Trong mạ crom, trong quá trình anot hóa (dương cực hóa) nhôm, theo nghĩa đen là chuyển bề mặt nhôm thành ruby. Làm thuốc nhuộm và sơn, là một chất xúc tác. Các muối crom được sử dụng trong quá trình thuộc da....[4,13,19]. Mangan là kim loại màu trắng xám, giống sắt. Nó là kim loại cứng và rất giòn, khó nóng chảy, nhưng lại bị ôxi hóa dễ dàng. Mangan tự nhiên là bao gồm 1 đồng vị bền 55Mn. 18 đồng vị phóng xạ đã được miêu tả đặc điểm trong đó đồng vị phóng xạ ổn định nhất là 53Mn có chu kì bán rã 3,7 triệu năm, 54Mn có chu kì bán rã 312,3 ngày, và 52Mn là 5,591 ngày. Tất cả các đồng vị phóng xạ còn lại có chu kì bán rã nhỏ hơn 3 giờ và phần lớn trong số này có chu kì bán rã nhỏ hơn 1 phút. Mangan có vai trò quan trọng trong sản xuất sắt thép (chiếm khoảng 85-90% tổng nhu cầu). Trong những mục đích khác, mangan còn được thêm vào dầu hỏa để giảm tiếng nổ lọc xọc cho động cơ. Mangan đioxít được sử dụng trong pin khô, hoặc làm chất xúc tác hay được dùng để sản xuất tiền xu. Các hợp chất mangan được sử dụng để làm chất tạo màu và nhuộm màu cho gốm và thủy tinh. Màu nâu của gốm đôi khi dựa vào các hợp chất mangan .[18]..Trong ngành công nghiệp thủy tinh, các hợp chất mangan được dùng cho 2 hiệu ứng. Mangan(III) phản ứng với sắt(II) để tạo ra màu lục đậm trong thủy tinh bằng cách tạo ra sắt (III) ít màu hơn và màu hồng nhạt của mangan(II) kết hợp với màu còn lại của sắt (III). [13,19] Niken là một kim loại màu trắng bạc, bề mặt bóng láng. Niken nằm trong nhóm sắt từ. Đặc tính cơ học: cứng, dễ dát mỏng và dễ uốn, dễ kéo sợi. Niken có 5 đồng vị bền 58 Ni (67,7%), 60 Ni, 61 Ni, 62 Ni, 64 N1. Niken có 2 dạng thù hình: Ni anpha lục phương bền ở < 2500C và Ni beta lục phương bền ở > 2500C. Khoảng 65% niken được dùng làm thép không rỉ. 12% còn lại được dùng làm "siêu hợp kim". 23% còn lại được dùng trong luyện thép, pin sạc, chất xúc tác và các hóa chất khác, đúc tiền, sản phẩm đúc, và bảng kim loại. [13,19] Một số đặc điểm của Cadimi, Coban, Crom, Mangan, Niken được tổng kết trong bảng 1.1: 9
Bảng 1.1. Một số đặc điểm của các nguyên tố Coban, Crom, Cadimi, Mangan, Niken STT Tính chất vật lý Cadimi Coban Crom Mangan Niken STT trong bảng 1 48 27 24 25 28 HTTH 2 Nguyên tử khối (u) 111 59 52 55 60 3 Cấu hình electron [Kr]4d105s2 [Ar]3d74s2 [Ar]3d54s1 [Ar]3d54s2 [Ar]3d84s2 Năng lượng ion I1= 8,99 I1= 7,86 I1= 6,76 I1= 7,43 I1= 7,5 4 hóa (eV) I2= 16,90 I2= 17,05 I2= 16,49 I2= 15,63 I2= 16,4 Bán kính nguyên 5 1,56 1,25 1,27 1,3 1,24 tử (Ao) Nhiệt độ nóng 6 321 1495 1875 1244 1453 chảy (0C) 7 Nhiệt độ sôi (0C) 767 3100 2197 2080 3185 Khối lượng riêng 8 8,63 8,90 7,2 7,44 8,9 (g/cm3) 1.2.2.2. Tính chất hóa học của Cadimi, Coban, Crom, Mangan, Niken. * Tác dụng với oxi - Với oxi ở nhiệt độ thường Co, Cr, Cd, Ni bền do màng oxit bảo vệ ở nhiệt độ cao, dạng bột 2Cr + 3O2 → 2Cr2O3 2Co + O2 → 2CoO ( 3000C) 2Ni + O2 → 2NiO ( 5000C) Mn dễ bị oxi không khí oxi hóa nhưng màng Mn2O3 được tạo nên lại bảo vệ cho kim loại không bị oxi hóa tiếp kể cả khi đun nóng. [19] * Tác dụng với các phi kim khác - Cadimi, mangan, coban và niken tác dụng với halogen, lưu huỳnh, photpho... tạo muối tương ứng. ( Ni bền với khí F2 ở nhiệt độ cao ) - Cr tác dụng được với flo ở nhiệt độ thường tạo CrF4, CrF5 còn các halogen, lưu huỳnh ở nhiệt độ cao tạo thành muối. Cr + Cl2 → CrCl3 Co + S → CoS 10
* Tác dụng với nước - Cadimi, mangan, coban và niken không tác dụng được với nước ở nhiệt độ thường. Cr không tác dụng với nước do có màng oxit bảo vệ. Ở nhiệt độ cao cadimi khử hơi nước tạo thành oxit. Ở dạng bột mịn nhỏ Mangan tác dụng với nước giải phóng Hidro Mn + H2O  0 t Mn(OH)2 + H2 * Tác dụng với axit - Với axit có tính oxi hóa ở H+ (như HCl, H2SO4 loãng,…) cadimi, coban, niken, crom và mangan đều tác dụng tạo muối M2+ và giải phóng khí hiđro. Cd + 2HCl → CdCl2 + H2↑ Co + H2SO4 → CoSO4 + H2↑ Ni + H2SO4 → NiSO4 + H2↑ Cr + H2SO4 → CrSO4 + H2↑ Mn + H2SO4 → MnSO4 + H2↑ - Với các axit có tính oxi hóa mạnh (như HNO3, H2SO4 đặc) thì cadimi, coban, niken, crom và mangan đều phản ứng, sản phẩm khử không có hiđro: Cd + 2H2SO4(đ) → CdSO4 + SO2 ↑ + 2H2O 3Co + 8HNO3 → 3Co(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O Co + 4HNO3 đặc →Co(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 3Ni + 8HNO3 → 3Ni(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O Cr + 4HNO3 → Cr(NO3)3 + NO↑ + H2O 3Mn + 8HNO3 → 3Mn(NO3)4 + 2NO↑+ 4H2O Cr thụ động HNO3 đặc nguội, H2SO4 đặc nguội. [13,19] 1.2.3. Vai trò sinh học của Cadimi, Coban, Crom, Mangan, Niken 1.2.3.1. Vai trò sinh học của Cadimi Vai trò sinh học: Cadimi có thể xâm nhập vào cơ thể con người bằng nhiều con đường khác nhau như tiếp xúc với bụi cadimi, ăn uống các nguồn có sự ô nhiễm cadimi. Người khi hít phải bụi chứa cadimi có thể bị các bệnh về hô hấp và thận. Nếu ăn phải một lượng đáng kể cadimi sẽ bị ngộ độc, có thể dẫn đến tử vong. Đã có 11