Nhóm Khoáng Tố & chức năng Phần III

Nhóm Khoáng Tố & chức năng Phần III

.

II/ Khoáng tố Vi Lượng (Phần II)

.

9/ Cobalt

Coban hay côban (từ tiếng Đức: kobold) là nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu Cosố nguyên tử 27.

Thuộc tính

Coban là kim loại màu trắng bạc, có từ tính mạnh, nhiệt độ Curie vào khoảng 1388°K. Coban và niken là hai thành phần đặc trưng trong thép thiên thạch. Trong cơ thể động vật tồn tại một lượng nhỏ các muối coban. Đồng vị phóng xạ nhân tạo Coban-60 được sử dụng làm tác nhân kiểm tra phóng xạ và điều trị ung thư. Độ thấm từ của coban bằng 2/3 của sắt. Coban kim loại thông thường biểu hiện ở dạng hỗn hợp của hai cấu trúc trục tinh thểxếp chặt sáu cạnh (hcp) và lập phương tâm mặt (fcc) với nhiệt độ chuyển tiếp từ hcp→fcc vào khoảng 722°K. Trạng thái ôxi hóa phổ biến của nó là +2 và +3, rất ít hợp chất trong đó coban có hóa trị +1 tồn tại.

Ứng dụng

  • Hợp kim, như là:
    • 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.
    • Cacbua hàn (còn gọi là các kim loại cứng), dụng cụ bằng kim cương.
  • Nam châm và lưu trữ từ tính (magnetic recording media):
    • Nam châm alnico
  • Chất xúc tác cho công nghiệp dầu khíhóa chất.
  • Dùng trong kỹ thuật mã điện vì coban có độ cứng, có màu trắng bạc, và khả năng chống ôxi hóa.
  • Tác nhân làm khô cho sơn, véc ni, mực.
  • Dùng làm lớp phủ bề mặt cho gốm sứ, men, thủy tinh.
  • Thuốc nhuộm (coban màu xanh dương và coban màu xanh lục).
  • Điện cực trong pin điện.
  • Đồng vị coban-60 dùng làm nguồn tạo tia gamma:
    • Dùng trong xạ trị.
    • Tiệt trùng thực phẩm theo phương pháp Pasteur.
    • 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
    • ĐIỀU CHẾ:
    • Dùng H2 khử coban(II) ôxit hoặc các ôxit khác: CoO + H2 -> Co+H20
    • Điện phân dd CoSO4 trong nước với cực dương bằng thép không gỉ đã được xử lý bề mặt và cực âm là 1 tấm chì tinh khiết. Sản phẩm thu được là 1 hỗn hợp gồm 99,1-99,2% còn lại là tạp chất Niken: CoSO4 + H2O -> 2Co + O2 + H2SO4
    • Đốt cháy Cobantin(CoAsS) để chuyển hóa thành As2O3 & SO2. Chế hóa các oxit kim loại thành dạng clorua với HCl. Tăng độ pH dd clorua còn lại và thêm clorua vôi vào để oxi hóa oxit coban (II): 2Co(OH)2 + CaOCl12 -> 2Co(OH)3 + CaCl12. Nung kết tủa thành ôxit rồi dùng cacbon khử: Co3O4 + 4C -> 3Co + 4CO

Đồng vị Co-60 được dùng làm nguồn tạo tia gamma vì nó có thể tạo ra một số lượng rất lớn, chỉ đơn giản bằng cách đặt coban tự nhiên dưới các nơtron trong lò phản ứng với một khoảng thời gian nhất định.

Ứng dụng trong y học

Đồng vị Co-60 (Co60) là kim loại phóng xạ dùng trong xạ trị. Nó tạo ra hai tia gamma với năng lượng lần lượt là: 1,17 MeV và 1,33 MeV. Nguồn Co-60 có đường kính khoảng 2 cm và được tạo ra bằng cách tạo một vùng nửa tối, làm cho góc của vùng bức xạ bị mờ đi. Kim loại này có đặc tính tạo ra bụi mịn, gây ra vấn đề về bảo vệ bức xạ. Nguồn Co-60 hữu dụng trong vòng khoảng 5 năm, nhưng ngay cả sau thời điểm này, mức độ phóng xạ vẫn rất cao. Vì vậy máy móc dùng coban đã không còn được sử dụng rộng rãi ở các nước phương Tây. Hiện nay, người ta sử dụng phổ biến máy gia tốc hạt tuyến tính thay cho máy móc dùng coban trước đây.

Vai trò sinh học

 

Thủy tinh có màu xanh coban

Nhiều sinh vật sống (kể cả người) phải cần đến một lượng nhỏ coban trong cơ thể để tồn tại. Cho vào đất một lượng nhỏ coban từ 0,13-0,30 mg/kg sẽ làm tăng sức khỏe của những động vật ăn cỏ. Coban là một thành phần trung tâm của vitamin cobalamin, hoặc vitamin B-12.

Phổ biến

 

Quặng coban

Coban không thể tìm thấy như là một kim loại tự do, mà nói chung là ở trong các dạng quặng. Người ta luôn luôn không khai thác coban riêng rẽ, và có xu hướng được dùng làm sản phẩm phụ trong hoạt động khai thác niken và đồng. Những quặng coban chính là cobaltite, erythrite, glaucodot, và skutterudite. Những quốc gia sản xuất nhiều coban nhất thế giới là Cộng hòa dân chủ Côngô, Trung Quốc, Zambia, Nga, và Úc. Coban còn được tìm thấy ở Phần Lan, Azerbaijan, và Kazakhstan. Nó còn được sản xuất ở thành phố Cobalt, tỉnh Ontario, ở Canada ở dạng sản phẩm phụ của hoạt động khai thác bạc.

Các hợp chất

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 (nhiệt độ Neel là 291°K), và Co3O4 (nhiệt độ Neel là 40°K). Các hợp chất coban(II) được dùng làm mực đỏ. Tuy nhiên màu bị chuyển thành xanh dương khi bị nung nóng đến nhiệt độ sôi. Thêm quá nhiều clorua cũng sẽ làm đổi màu từ màu hồng sang màu xanh dương, do sự tạo thành ion phức [CoCl4]2-.

+ H2, O2, SO4 khác nhau tùy điều kiện

Đồng vị

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.

Các đồng vị của coban có trọng lượng nguyên tử từ 50 amu (50Co) đến 73 amu.

Cảnh báo

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.

60Co là nguồn phát ra tia gamma mạnh nên tiếp xúc với nó sẽ dẫn đến nguy cơ ung thư. Nuốt 60Co sẽ khiến coban thâm nhập vào tế bào và quá trình thải ra rất chậm chạp.60Co là yếu tố rủi ro gây tranh cãi về vấn đề hạt nhân vì nguồn nơtron sẽ chuyển hóa 59Co thành đồng vị này. Một số mô hình vũ khí hạt nhân có chủ ý gia tăng lượng 60Co phát tán dưới hình thức bụi phóng xạ nguyên tử – nên có khi người ta gọi đó là bom bẩn hoặc bom coban. Một nhà khoa học hàng đầu đã dự đoán rằng loại bom này có khả năng hủy diệt tất cả sự sống trên Trái Đất. Nếu nguyên nhân bắt nguồn không phải là một cuộc chiến tranh hạt nhân, thì cũng do việc xử lý không phù hợp (hoặc trộm cắp) các bộ phận của máy xạ trị y học. Tuy nhiên, tia gamma phát ra từ 60Co hiện đang được sử dụng để diệt vi khuẩn và tăng sức đề kháng trên rau quả.

.

10/ Silicium

Silicium là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Sisố nguyên tử bằng 14.

Nó là nguyên tố phổ biến sau ôxy trong vỏ Trái Đất (25,7 %), cứng, có màu xám sẫm – ánh xanh kim loại, là á kim có hóa trị +4.

Thuộc tính

Trong dạng tinh thể, silic có màu xám sẫm ánh kim. Mặc dù là một nguyên tố tương đối trơ, silic vẫn có phản ứng với các halogen và các chất kiềm loãng, nhưng phần lớn axít (trừ tổ hợp axít nitricaxit flohiđric) không tác dụng với nó. Silic nguyên tố truyền khoảng hơn 95% các bước sóng hồng ngoại. Tinh thể silic nguyên chất hiếm tìm thấy trong tự nhiên, thông thường nó nằm trong dạng silic dioxit (SiO2). Các tinh thể silic nguyên chất tìm thấy trong tạp chất của vàng hay dung nham núi lửa. Nó có hệ số kháng nhiệt âm.

Silic hoạt động hóa học kém hơn cacbon là nguyên tố tương tự nó về mặt hóa học. Nó có trong đất sét, fenspat, granit, thạch anhcát, chủ yếu trong dạng điôxít silic (hay silica) và các silicat (Các hợp chất chứa silic, ôxy và kim loại trong dạng R-SiO3).

Ứng dụng

Silic là nguyên tố rất có ích, là cực kỳ cần thiết trong nhiều ngành công nghiệp. Điôxít silic trong dạng cát và đất sét là thành phần quan trọng trong chế tạo bê tônggạch cũng như trong sản xuất xi măng Portland. Silic là nguyên tố rất quan trọng cho thực vật và động vật. Silica dạng nhị nguyên tử phân lập từ nước để tạo ra lớp vỏ bảo vệ tế bào. Các ứng dụng khác có:

  • Gốm/men sứ – Là vật liệu chịu lửa sử dụng trong sản xuất các vật liệu chịu lửa và các silicat của nó được sử dụng trong sản xuất men sứ và đồ gốm.
  • Thép – Silic là thành phần quan trọng trong một số loại thép.
  • Đồng thau – Phần lớn đồng thau được sản xuất có chứa hợp kim của đồng với silic.
  • Thủy tinh – Silica từ cát là thành phần cơ bản của thủy tinh. Thủy tinh có thể sản xuất thành nhiều chủng loại đồ vật với những thuộc tính lý học khác nhau. Silica được sử dụng như vật liệu cơ bản trong sản xuất kính cửa sổ, đồ chứa (chai lọ), và sứ cách điện cũng như nhiều đồ vật có ích khác.
  • Giấy nhám – Cacbua silic là một trong những vật liệu mài mòn quan trọng nhất.
  • Vật liệu bán dẫn – Silic siêu tinh khiết có thể trộn thêm asen, bo, gali hay phốtpho sđể làm silic dẫn điện tốt hơn trong các transistor, pin mặt trời hay các thiết bị bán dẫn khác được sử dụng trong công nghiệp điện tử và các ứng dụng kỹ thuật cao (hi-tech) khác.
  • Trong các photonic – Silic được sử dụng trong các laser để sản xuất ánh sáng đơn sắc có bước sóng 456 nm.
  • Vật liệu y tế – Silicon là hợp chất dẻo chứa các liên kết silic-ôxysilic-cacbon; chúng được sử dụng trong các ứng dụng như nâng ngực nhân tạo và lăng kính tiếp giáp (kính úp tròng).
  • LCD và pin mặt trời – Silic ngậm nước vô định hình có hứa hẹn trong các ứng dụng như điện tử chẳng hạn chế tạo màn hình tinh thể lỏng (LCD) với giá thành thấp và màn rộng. Nó cũng được sử dụng để chế tạo pin mặt trời.
  • Xây dựng – Silica là thành phần quan trọng nhất trong gạch vì tính hoạt hóa thấp của nó.

Tinh thể hóa

Công nghệ Czochralski thông thường được sử dụng để sản xuất các tinh thể silic đơn có độ tinh khiết cao để sử dụng trong các thiết bị bán dẫn bằng silic ở trạng thái rắn.

Đồng vị

Silic có chín đồng vị, với số A từ 25 đến 33. Si28 (đồng vị phổ biến nhất, 92,23%), Si29 (4,67%) và Si30 (3,1%) là ổn định; Si32 là đồng vị phóng xạ sản xuất bằng phân rã agon. Chu kỳ bán rã của nó, được xác định là khoảng 276 năm, và nó phân rã bằng bức xạ beta thành P32 (có cả chu kỳ bán rã 14,28 năm) và sau đó thành Si32.

Ứng dụng trong Y học

Silicium (Si) là vi chất cần thiết đối với cơ thể, không thể thiếu trong cấu trúc các mô liên kết, mô nâng đỡ, hiện diện ở cơ, da, xương, sụn, khớp, gân, mạch máu…. Silicium kích thích sự hình thành các sợi keo (collagen), đảm bảo các mô không thiếu nước.

Silicium làm da săn chắc và đàn hồi. Nó cũng cần thiết cho cấu trúc keratin ở tóc, móng tay, móng chân. Vi chất này cũng tham gia vào sự khoáng hóa xương, cố định chất calci, giúp cơ thể cử động dễ dàng.

Cơ thể con người chứa đến 1,4g silicium, nhưng không sản xuất được mà chỉ hấp thu từ bên ngoài và dự trữ. Khi tích tuổi, lượng silicium ở động mạch, da giảm dần.

Acid cilicic trong thức ăn vào cơ thể, tan nhanh và phân bố khắp cơ thể và được đào thải qua nước tiểu.

Nguồn chất silicium:

Silicium có trong các chất xơ thực vật, trong mễ cốc nguyên vẹn chưa chà xát, quả chà là, chuối, trà, cà phê, măng tre, mộc tặc,…Xơ thực vật giàu silicium.Khi dùng trái cây, rau quả ta đưa vào cơ thể chất xơ và cả silicium.

Để bù đắp lượng silicium đào thải, nên đưa vào cơ thể: 5-30mg silicium/ngày.

Silicium được tìm thấy với hàm lượng lớn ở thực vật.Thực vật lấy silicium trong đất, tích trữ trong thân và lá.

Cảnh báo

Các bệnh nghiêm trọng về phổi được biết đến như bệnh nhiễm silic (silicosis) thường gặp ở những người thợ mỏ, cắt đá và những người phải làm việc trong môi trường nhiều bụi silic.

.

11/ Molypden

Molypden (tiếng La tinh: molybdenum, từ tiếng Hy Lạp molybdos nghĩa là “giống như chì“, trong tiếng Việt được đọc là Mô lip đen), là một nguyên tố hóa học thuộc nhóm 6 với ký hiệu Mosố nguyên tử 42. Nó có điểm nóng chảy cao hàng thứ 6 trong số mọi nguyên tố đã biết và vì thế thường được sử dụng trong các loại hợp kim thép có sức bền cao. Molypden được tìm thấy ở dạng dấu vết trong thực vật và động vật, mặc dù sự dư thừa molypden thái quá có thể gây độc hại cho một số động vật. Molypden được Carl Wilhelm Scheele phát hiện năm 1778 và lần đầu tiên được Peter Jacob Hjelm cô lập năm 1781.

Đặc trưng

Molypden là một kim loại chuyển tiếp với độ âm điện 1,8 trên thang Pauling và nguyên tử lượng 95,9 g/mol. Nó không phản ứng với ôxy hay nướcnhiệt độ phòng. Ở nhiệt độ cao hơn, triôxít molypden được tạo ra theo phản ứng:

2Mo + 3O2 → 2MoO3

Ở dạng kim loại nguyên chất, molypden có màu xám trắng bạc và rất cứng, mặc dù nó hơi mềm hơn vonfram. Dạng bột màu xám sẫm hoặc đen, nó có điểm nóng chảy là 2.623 °C, cao hàng thứ sáu trong số các nguyên tố đã biết, và chỉ có cacbon cùng các kim loại như vonfram, rheni, osmitantali là có nhiệt độ nóng chảy cao hơn, theo trật tự như trên đây. Molypden bắt cháy ở nhiệt độ trên 600 °C. Nó cũng có hệ số giãn nở nhiệt thấp nhất trong số các kim loại sử dụng ở quy mô thương mại (4,8 µm/m•K ở 25 °C).

Molypden có giá trị vào khoảng 65.000 USD mỗi tấn vào ngày 4 tháng 5 năm 2007. Nó duy trì mức giá khoảng 10.000 USD/tấn suốt trong giai đoạn từ năm 1997 tới năm 2002 và đạt đỉnh cao ở mức 103.000 USD/tấn vào tháng 6 năm 2005.

Đồng vị

Người ta đã biết 35 đồng vị của molypden với nguyên tử lượng trong khoảng từ 83 tới 117, cũng như bốn đồng phân hạt nhân. Bảy đồng vị có nguồn gốc tự nhiên, với nguyên tử lượng là 92, 94, 95, 96, 97, 98 và 100. Trong số này có 5 đồng vị ổn định (nguyên tử lượng từ 94 tới 98). Tất cả các đồng vị không ổn định của molypden phân rã thành các đồng vị của niobi, tecneti, rutheni.

Mo92 và Mo100 là hai đồng vị tự nhiên không ổn định. Mo100chu kỳ bán rã khoảng 1×1019 năm và trải qua phân rã beta kép thành Ru100. Mo98 là đồng vị phổ biến nhất, chiếm 24,14% khối lượng tất cả các đồng vị molypden. Các đồng vị molypden với nguyên tử lượng từ 111 tới 117 đều có chu kỳ bán rã ở mức 15 μs.

Vai trò sinh học

Vai trò quan trọng nhất của các nguyên tử molypden trong các sinh vật sống là các nguyên tử dị-kim loại trong khu vực hoạt hóa của một số enzym nhất định. Trong cố định nitơ ở một số loài vi khuẩn, enzym nitrogenaza tham gia vào bước cuối cùng để khử phân tử nitơ thường chứa molypden trong khu vực hoạt hóa (mặc dù thay thế Mo bằng sắt hay vanadi cũng có).

Tháng Ba năm 2008, các nhà nghiên cứu đã thông báo rằng họ tìm thấy chứng cứ mạnh cho giả thiết rằng sự khan hiếm molypden trong lòng đại dương của Trái Đất thời kỳ đầu đã là yếu tố hạn chế sự tiến hóa tiếp theo của sinh vật nhân chuẩn (bao gồm toàn bộ động và thực vật) do các sinh vật nhân chuẩn không thể cố định nitơ và phải thu nhận nó từ các vi khuẩn nhân sơ. Sự khan hiếm molypden tạo ra do sự thiếu hụt tương đối của ôxy trong đại dương thời kỳ đầu. Ôxy hòa tan trong nước biển là cơ chế chính để hòa tan molypden từ các chất khoáng dưới đáy biển.

Mặc dù molypden tạo ra một số hợp chất với một số phân tử hữu cơ, như các cacbohyđrataxít amin, nhưng nó được vận chuyển trong cơ thể người dưới dạng MoO42-. Molypden có mặt trong khoảng 20 enzym ở động vật, bao gồm anđehyt oxidaza, sulfit oxidaza, xanthin oxidaza. Ở một số động vật, sự ôxi hóa xanthin thành axít uric, một quá trình dị hóa purin, được xúc tác bằng xanthin oxidaza, một enzym chứa molypden. Hoạt động của xanthin oxidaza tỷ lệ thuận với khối lượng molypden trong cơ thể. Tuy nhiên, nồng độ cực cao của molypden lại đảo ngược xu hướng này và có thể tác động như là tác nhân ức chế cả dị hóa purin lẫn các quy trình khác. Nồng độ molypden cũng ảnh hưởng tới tổng hợp protein, trao đổi chất, và sự phát triển. Các enzym này ở thực vật và động vật xúc tác phản ứng của ôxy trong các phân tử nhỏ, như là một phần của sự điều chỉnh các chu trình nitơ, lưu huỳnhcacbon.

Ở người nặng 70 kg có khoảng 9,3 mg molypden, chiếm 0,00001% trọng lượng cơ thể. Nó có nồng độ cao hơn ở gan và thận còn nồng độ thấp hơn ở xương sống. Molypden cũng tồn tại trong men răng của người và có thể hỗ trợ việc ngăn ngừa sâu răng. Gan lợn, cừu và bê chứa khoảng 1,5 phần triệu molypden. Các nguồn dinh dưỡng khác chứa đáng kể molypden là đậu xanh, trứng, hạt hướng dương, bột mì, đậu lăng và một vài loại lương thực khác.

Nhu cầu hấp thụ trung bình mỗi ngày đối với molypden là khoảng 0,3 mg. Hấp thụ trên 0,4 mg có thể gây ngộ độc. Thiếu hụt molypden, gây ra do hấp thụ dưới 0,05 mg/ngày, có thể gây ra còi cọc, giảm ngon miệng và giảm khả năng sinh sản. Tungstat natri là tác nhân kìm hãm và ức chế molypden. Vonfram trong thức ăn làm giảm nồng độ molypden trong các mô của cơ thể.

Đối kháng đồng-molypden

Một lượng lớn molypden có thể gây cản trở sự hấp thụ đồng của cơ thể, bằng sự ngăn chặn các protein của huyết tương trong việc liên kết đồng cũng như gia tăng lượng đồng bị bài tiết theo đường nước tiểu. Các động vật nhai lại nếu tiêu thụ lượng lớn molypden sẽ phát sinh các triệu chứng như tiêu chảy, còi cọc, bệnh thiếu máu và mất sắc tố ở lông. Các triệu chứng này có thể giảm đi bằng cách chỉ định thêm đồng vào khẩu phần ăn cũng như bằng cách tiêm. Tình trạng này có thể trầm trọng thêm nếu dư thừa cả lưu huỳnh.

Ứng dụng

Khả năng của molypden trong việc chịu đựng được nhiệt độ cao mà không có sự giãn nở hay mềm đi đáng kể làm cho nó là hữu ích trong các ứng dụng có sức nóng mãnh liệt, bao gồm sản xuất các bộ phận của máy bay, tiếp điểm điện, động cơ công nghiệp và dây tóc đèn. Molypden cũng được sử dụng trong các hợp kim vì khả năng chống ăn mòn cũng như khả năng hàn được khá cao của nó. Phần lớn các hợp kim thép sức bền cao chứa khoảng 0,25% tới 8% molypden. Mặc dù chỉ sử dụng ở những tỷ lệ thấp như vậy, nhưng trên 43.000 tấn molypden đã được sử dụng như là tác nhân tạo hợp kim mỗi năm trong sản xuất thép không gỉ, thép công cụ, gang cùng các siêu hợp kim chịu nhiệt.

Do có trọng lượng riêng nhỏ hơn cùng giá cả ổn định hơn so với vonfram, nên molypden được bổ sung vào vị trí của vonfram. Molypden có thể được bổ sung trong vai trò của cả tác nhân tạo hợp kim lẫn làm vật liệu phủ chịu nhiệt cho các kim loại khác. Mặc dù điểm nóng chảy của nó là 2.623 °C, nhưng molypden nhanh chónh bị ôxi hóa ở nhiệt độ trên 760 °C, làm cho nó phù hợp tốt hơn để sử dụng trong môi trường chân không.

Mo99 được sử dụng như là đồng vị phóng xạ gốc để tạo ra đồng vị phóng xạ Tc99, được sử dụng trong nhiều ứng dụng y học.

Disulfua molypden (MoS2) được sử dụng làm chất bôi trơn và tác nhân. Nó tạo thành các màng mỏng trên bề mặt kim loại có khả năng chịu được nhiệt độ và áp suất cao. Molypdat chì đồng ngưng tự cùng với cromat chì và sulfat chì là một chất màu vàng cam sáng, được sử dụng trong chế tạo gốm và chất dẻo. Triôxít molypden (MoO3) được dùng làm chất kết dính giữa men và kim loại. Bột molypden cũng đôi khi được dùng làm phân bón cho một số loài thực vật, chẳng hạn súp lơ.

Nó cũng được sử dụng trong các thiết bị phân tích NO, NO2, NOx tại các nhà máy điện để kiểm soát ô nhiễm. Ở 350 °C, nó đóng vai trò của chất xúc tác cho NO2/NOx để tạo ra chỉ các phân tử NO để có thể đọc ổn định bằng tia hồng ngoại.

Phòng ngừa

Bụi và hơi molypden sinh ra do khai thác và chế biến là không độc hại. Người ta chưa thấy các tác động dài hạn gắn liền với phơi nhiễm molypden; tuy nhiên, phơi nhiễm kéo dài có thể gây ra kích thích mắt và da. Nên tránh việc hít thở hay nuốt trực tiếp molypden. Các quy định của OSHA Hoa Kỳ về giới hạn phơi nhiễm cho phép tối đa molypden trong 8 giờ mỗi ngày là 5 mg/m³. Phơi nhiễm kinh niên tới 60–600 mg Mo/m³ có thể gây ra các triệu chứng như mệt mỏi, đau đầu và đau khớp.

.

12/ Boron

Bo là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu B và số hiệu nguyên tử bằng 5, nguyên tử khối bằng 11.

Thuộc tính

Bo là nguyên tố thiếu hụt điện tử, có quỹ đạo p trống. Các hợp chất của bo thông thường có tính chất như các axít Lewis, sẵn sàng liên kết với các chất giàu điện tử.

Các đặc trưng quang học của nguyên tố này bao gồm khả năng truyền tia hồng ngoại. Ở nhiệt độ phòng Bo là một chất dẫn điện kém nhưng là chất dẫn điện tốt ở nhiệt độ cao.

Bo là nguyên tố có sức chịu kéo giãn cao nhất.

Nitrua bo (BN) có thể sử dụng để chế tạo vật liệu có độ cứng như kim cương. Nó có tính chất của một chất cách điện nhưng dẫn nhiệt giống như kim loại. Nguyên tố này cũng có các độ nhớt giống như than chì. Bo cũng giống như cacbon về khả năng của nó tạo ra các liên kết phân tử cộng hóa trị ổn định.

Là một nguyên tố á kim hóa trị +3, bo xuất hiện chủ yếu trong quặng borax. Có hai dạng thù hình của bo; bo vô định hình là chất bột màu nâu, nhưng bo kim loại thì có màu đen. Dạng thù hình kim loại rất cứng (9,3 trong thangon Mohs) và là chất dẫn điện kém ở nhiệt độ phòng. Không tìm thấy bo tự do trong tự nhiên.

Ứng dụng

Hợp chất có giá trị kinh tế nhất của bo là tetraborat decahydrat natri Na2B4O7·10H2O, hay borax, được sử dụng để làm lớp vỏ cách nhiệt cho cáp quang hay chất tẩy trắng perborat natri. Các ứng dụng khác là:

  • Vì ngọn lửa màu lục đặc biệt của nó, bo vô định hình được sử dụng trong pháo hoa.
  • Axít boric là hợp chất quan trọng sử dụng trong các sản phẩm may mặc.
  • Các hợp chất của bo được sử dụng nhiều trong tổng hợp các chất hữu cơ và sản xuất các thủy tinh borosilicat.
  • Các hợp chất khác được sử dụng như là chất bảo quản gỗ được ưa thích do có độc tính thấp.
  • Bo10 được sử dụng để hỗ trợ kiểm soát của các lò phản ứng hạt nhân, là lá chắn chống bức xạ và phát hiện nơtron.
  • Các sợi bo là vật liệu nhẹ có độ cứng cao, được sử dụng chủ yếu trong các kết cấu tàu vũ trụ.
  • Borohiđrit natri (NaBH4), là chất khử hóa học thông dụng, được sử dụng (ví dụ) trong khử các alđêhitkếton thành rượu.
  • Các hợp chất bo được sử dụng như thành phần trong các màng thấm đường, phần tử nhạy cacbonhiđrat và tiếp hợp sinh học. Các ứng dụng sinh học được nghiên cứu bao gồm liệu pháp giữ nơtron bằng bo và phân phối thuốc trong cơ thể. Các hợp chất khác của bo có hứa hẹn trong điều trị bệnh viêm khớp,Ung thư..

Hidrua bo là một chất bị ôxi hóa dễ dàng giải phóng ra một lượng đáng kể năng lượng. Vì thế nó được nghiên cứu để sử dụng làm nhiên liệu cho tên lửa.

Đồng vị

Bo có 2 đồng vị tự nhiên ổn định là 11B (80,1%) và 10B (19,9%). Sự sai khác về khối lượng tạo ra một khoảng rộng của các giá trị δB-11 trong các loại nước tự nhiên, dao động từ -16 đến +59. Có 13 đồng vị đã biết của bo, chu kỳ bán rã ngắn nhất là 7B, nó phân rã bởi bức xạ prôton và phóng xạ alpha. Chu kỳ bán rã của nó là 3,26500×10−22 s. Sự phân đoạn đồng vị của bo được kiểm soát bởi các phản ứng trao đổi của các chất B(OH)3 và B(OH)4. Các đồng vị của bo cũng phân đoạn trong sự kết tinh khoáng chất, trong các thay đổi pha của H2O trong hệ thống thủy phân, cũng như trong phong hóa các loại đá bởi nước. Hiệu ứng cuối cùng chuyển đổi các ion B10(OH)4 trong đất sét thành B11(OH)3 có thể là nguyên nhân của lượng lớn B11 trong nước biển, điều này có liên quan tới các lớp vỏ của các đại dương và lục địa.

Ứng dụng trong Y học

Với vị trí ở ngay phía trên và bên phải trong bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học, boron là một nguyên tố tồn tại tự nhiên trong các loại rau có lá màu xanh như cải xoăn và rau bina, cũng như trong các loại hạt, quả hạch, mận khô, nho khô và các loại trái cây không có vị chua. Chế độ ăn điển hình của một người có chứa khoảng 1.5 – 3 mg boron.

Boron là một nguyên tố vô cùng cần thiết cho sự phát triển chắc khỏe của hệ xương khớp, nó giúp cơ thể chuyển hóa một số vitamin và khoáng chất quan trọng, đồng thời có ảnh hưởng đến nồng độ estrogen và testosterone. Boron tồn tại ở các dạng khác nhau, bao gồm boron oxyd và acid boric. Mặc dù boron là một chất được coi là không độc đối với con người nhưng nó cũng được sử dụng làm thành phần trong thuốc trừ sâu.

Vai trò của boron đối với não bộ

Các nghiên cứu đã chứng minh boron đóng vai trò rất quan trọng đối với chức năng não bộ và là dưỡng chất vô cùng thiết yếu đối với con người. Nghiên cứu chỉ ra rằng sự thiếu hụt boron có thể dẫn đến hiệu suất công việc kém liên quan đến tốc độ hoạt động và sự khéo léo, khả năng tập chung và trí nhớ ngắn hạn.

Một nghiên cứu khác cho thấy những người tham gia khi được bổ sung vào chế độ ăn 3.25 mg boron có khả năng ghi nhớ lâu hơn và khả năng điều phối hoạt động giữa tay và mắt tốt hơn so với những người có chế độ ăn ít boron.

Tuy nhiên hiện nay người ta vẫn chưa đưa ra được những khuyến nghị dinh dưỡng đối với nguyên tố boron như nhu cầu khuyến nghị hàng ngày cũng như thông tin về những bệnh tật sẽ gặp phải nếu thiếu boron.

Có một số bằng chứng cho thấy rằng boron có thể giúp tăng cường thành tích thể thao của các vận động viên bằng cách tăng khả năng phối hợp vận động giữa tay và mắt, cùng với một số nghiên cứu khá hạn chế hỗ trợ cho ý kiến rằng boron có thể giúp tăng khối lượng cơ của bạn.

Vai trò của boron đối với xương và khớp

Cùng với khả năng giúp cho não luôn ở trong trạng thái hoàn hảo nhất, boron còn tham gia vào việc giữ cho bộ xương luôn chắc khỏe, là một yếu tố vô cùng quan trọng đối với các vận động viên.

Ngoài ra, nó cũng là một thành phần có khả năng phòng bệnh xốp xương – là tình trạng bào mòn dần của xương – tuy nhiên vẫn chưa có đủ các bằng chứng lâm sàng để hỗ trợ cho vấn đề sử dụng nguyên tố này trong điều trị bệnh.

Các nghiên cứu ban đầu đã chỉ ra rằng boron đóng vai trò quan trọng trong điều trị bệnh viêm xương khớp, là một bệnh thoái hóa khớp. Tuy nhiên, mặc dù thực phẩm chức năng bổ sung boron đã được coi là liệu pháp điều trị có thể được cân nhắc sử dụng đối với bệnh nhân mắc bệnh khớp nhưng vẫn cần thêm nhiều nghiên cứu để hỗ trợ thêm cho tác dụng này của boron.

Các thực phẩm có chứa Boron

Cảnh báo

Bo nguyên tố và các borat là không độc vì thế không có yêu cầu đặc biệt nào khi làm việc với chúng. Tuy nhiên, một số hợp chất chứa hiđrô của bo là độc và có yêu cầu đặc biệt khi tiếp xúc. Natri orthoborat có thể gây hại cho gan

.

13/ Nickel (Niken)

Niken (còn gọi là kền) là một nguyên tố hóa học kim loại, ký hiệu là Ni và số thứ tự trong bảng tuần hoàn là 28.

Những đặc tính nổi bật

 

Mẫu tinh thể Niken.

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. Trong tự nhiên, niken xuất hiện ở dạng hợp chất với lưu huỳnh trong khoáng chất millerit, với asen trong khoáng chất niccolit, và với asen cùng lưu huỳnh trong quặng niken.

Ở điều kiện bình thường, nó ổn định trong không khítrơ với ôxi nên thường được dùng làm tiền xu nhỏ, bảng kim loại, đồng thau, v.v.., cho các thiết bị hóa học, và trong một số hợp kim, như bạc Đức (German silver). Niken có từ tính, và nó thường được dùng chung với cô ban, cả hai đều tìm thấy trong sắt từ sao băng. Nó là thành phần chủ yếu có giá trị cho hợp kim nó tạo nên.

Niken là một trong năm nguyên tố sắt từ.

Số ôxi hóa phổ biến của niken là +2, mặc dù 0, +1 và +3 của phức niken cũng đã được quan sát.

Ứng dụng

Khoảng 65% niken được tiêu thụ ở phương Tây 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. Khách hàng lớn nhất của niken là Nhật Bản, tiêu thụ 169.600 tấn mỗi năm (2005) 1.

Các ứng dụng của niken bao gồm:

Ứng dụng trong Y học

Niken Có tác dụng kích thích hệ gan-tụy, rất có ích cho người tiểu đường. Giúp làm tăng hấp thu Sắt. Niken có thể thay thế cho các yếu tố vi lượng trong việc đảm bảo hoạt tính của nhiều enzyme.

.

14/ Vanadium

Vanadi (tên La tinh: Vanadium) là một nguyên tố hóa học đặc biệt trong bảng tuần hoàn có ký hiệu Vsố hiệu nguyên tử 23. Nó làm chất xúc tác cho nhiều phản ứng hóa học. Là một kim loại hiếm, mềm và dễ kéo thành sợi, vanađi là một thành phần được tìm thấy trong nhiều khoáng chất và được sử dụng để sản xuất một số hợp kim.

Đặc điểm

Vanadi là một kim loại màu xám bạc mềm, dễ uốn. Nó có khả năng chống ăn mòn tốt, và bền đối với các chất kiềm và các axít sulfuric và axít clohiđric.[7] Nó bị ôxy hóa trong không khí ở 933 K (660 °C, 1220 °F), mặc dù một lớp ôxít được tạo thành ở nhiệt độ phòng.

Đồng vị

Vanadi xuất hiện trong tự nhiên là hỗn hợp của một đồng vị bền 51V và một đồng vị phóng xạ 50V. Đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã 1,5×1017 năm và chiềm 0,25%.51V có spin hạt nhân 7/2, có ích cho quang phổ học NMR.[8] Có 24 đồng vị nhân tạo đã được miêu tả đặc điểm với số khối từ 40 đến 65. Đồng vị bền nhất trong số này là 49V, có chu kỳ bán rã 330 ngày, và 48V là 16,0 ngày. Tất cả các đồng vị phóng xạ còn lại có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 1 giờ, và đa số trong đó có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 10 giây. Có ít nhất 4 đồng vị có các trạng thái kích thích.[8] Bắt electroncơ chế phân rã chính đối với các đồng vi nhẹ hơn 51V, còn các đồng vị nặng hơn thì cơ chế chủ yếu là phân rã beta. Các phản ứng bắt electron sẽ tạo thành các đồng vị của nguyên tố 22 (titan), trong khi phân rã beta thì tạo thành các đồng vị của nguyên tố 24 (crom).

Ứng dụng trong y học

Vanadium: được phân bố nhiều hơn ở thận và xương, cần thiết cho 1 số enzyme. Có vai trò trong việc tạo sắc tố của máu cùng với sắt. Điều hòa việc bơm Na+ và K+ trong tế bào, giúp cân bằng điện giải trong và ngoài tế bào . Ngoài ra, nó còn giúp cải thiện khả năng kiểm soát Glucose ở người tiểu đường tuýp II, do nó có tác động giống như insulin và làm giảm được lượng insulin cơ thể đòi hỏi. Ngoài ra Vanadium còn làm gia tăng nồng độ Glutathione, chất có vai trò quan trọng trong việc khử các gốc tự do thừa, đồng thời Vanadium cũng đóng vai trò thiết yếu trong cơ chế khử độc bằng cation.

Vanadium ngăn không cho sản xuất quá nhiều Cholesterol, giảm sự lắng đọng Cholesterol trong động mạch.

.

15/ Thạch tín (Asen)

Asen hoặc arsen là một nguyên tố hóa học có ký hiệu Assố nguyên tử 33. Asen lần đầu tiên được Albertus Magnus (Đức) viết về nó vào năm 1250[5]. Khối lượng nguyên tử của nó bằng 74,92. Vị trí của nó trong bảng tuần hoàn được đề cập ở bảng mé bên phải. Asen là một á kim gây ngộ độc và có nhiều dạng thù hình: màu vàng (phân tử phi kim) và một vài dạng màu đen và xám (á kim) chỉ là số ít mà người ta có thể nhìn thấy. Ba dạng có tính kim loại của asen với cấu trúc tinh thể khác nhau cũng được tìm thấy trong tự nhiên (các khoáng vật asen sensu stricto và hiếm hơn là asenolamprit cùng parasenolamprit), nhưng nói chung nó hay tồn tại dưới dạng các hợp chất asenua và asenat. Vài trăm loại khoáng vật như thế đã được biết tới. Asen và các hợp chất của nó được sử dụng như là thuốc trừ dịch hại, thuốc trừ cỏ, thuốc trừ sâu và trong một loạt các hợp kim.

Trong tiếng Việt, asen thường bị gọi nhầm là thạch tín (chữ Hán: 石信)- vốn là từ chỉ quặng oxit của nó – asen trioxit (As2O3), cũng là chất độc như asen. Nhưng thạch tín là Arsenolit, một dạng khác của asen và có độc, hình thành thứ cấp như là sản phẩm phong hóa (oxi hóa) của các khoáng vật sulfua chứa asen trong các mạch nhiệt dịch.

Trạng thái ôxi hóa phổ biến nhất của nó là -3 (asenua: thông thường trong các hợp chất liên kim loại tương tự như hợp kim), +3 (asenat (III) hay asenit và phần lớn các hợp chất asen hữu cơ), +5 (asenat (V): phần lớn các hợp chất vô cơ chứa ôxy của asen ổn định). Asen cũng dễ tự liên kết với chính nó, chẳng hạn tạo thành các cặp As-As trong sulfua đỏ hùng hoàng (α-As4S4) và các ion As43- vuông trong khoáng coban asenua có tên skutterudit. Ở trạng thái ôxi hóa +3, tính chất hóa học lập thể của asen chịu ảnh hưởng bởi sự có mặt của cặp electron không liên kết.

Cần phân biệt giữa asen vô cơ và asen hữu cơ, trong khi arsen vô cơ có độc tính mạnh, arsen hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên từ sự phân hủy các loài cá, hải sản, không có độc tính và đào thải nhanh chóng khỏi cơ thể con người.

Ứng dụng

Asenat hiđrô chì đã từng được sử dụng nhiều trong thế kỷ 20 làm thuốc trừ sâu cho các loại cây ăn quả. Việc sử dụng nó đôi khi tạo ra các tổn thương não đối với những người phun thuốc này. Ở nửa cuối thế kỷ 20, asenat methyl mononatri (MSMA), một dạng hợp chất hữu cơ ít độc hại hơn của asen đã thay thế cho vai trò của asenat hiđrô chì trong nông nghiệp.

Lục Scheele hay asenat đồng, được sử dụng trong thế kỷ 19 như là tác nhân tạo màu trong các loại bánh kẹo ngọt.

Ứng dụng có nhiều e ngại nhất đối với cộng đồng có lẽ là trong xử lý gỗ bằng asenat đồng crôm hóa, còn gọi là CCA hay tanalith. Gỗ xẻ xử lý bằng CCA vẫn còn phổ biến ở nhiều quốc gia và nó được sử dụng nhiều trong nửa cuối thế kỷ 20 như là vật liệu kết cấu và xây dựng ngoài trời. Nó được sử dụng khi khả năng mục nát hay phá hoại của côn trùng là cao. Mặc dù việc sử dụng gỗ xẻ xử lý bằng CCA đã bị cấm tại nhiều khu vực sau khi các nghiên cứu chỉ ra rằng asen có thể rò rỉ từ gỗ vào trong đất cận kề đó, một rủi ro khác là việc đốt các loại gỗ cũ đã xử lý bằng CCA. Việc hấp thụ trực tiếp hay gián tiếp tro do việc đốt cháy gỗ xử lý bằng CCA có thể gây ra tử vong ở động vật cũng như gây ra ngộ độc nghiêm trọng ở người; liều gây tử vong ở người là khoảng 20 gam tro. Các mẩu thừa của gỗ xử lý bằng CCA từ các khu vực xây dựng hay bị phá huỷ cũng có thể bị sử dụng một cách vô ý tại các lò sưởi thương mại hay tại nhà ở.

Trong các thế kỷ 18, 19 và 20, một lượng lớn các hợp chất của asen đã được sử dụng như là thuốc chữa bệnh, như arsphenamin (bởi Paul Ehrlich) và triôxít asen (bởi Thomas Fowler). Arsphenamin cũng như neosalvarsan được chỉ định trong điều trị giang maibệnh trùng mũi khoan, nhưng đã bị loại bỏ bởi các thuốc kháng sinh hiện đại. Triôxít asen đã được sử dụng theo nhiều cách khác nhau trong suốt 200 năm qua, nhưng phần lớn là trong điều trị ung thư. Cục Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) vào năm 2000 đã cho phép dùng hợp chất này trong điều trị cho các bệnh nhân với bệnh bạch cầu cấp tính tiền myelin và kháng lại ATRA.[10] Nó cũng được sử dụng như là dung dịch Fowler trong bệnh vẩy nến.[11]

Axetoasenit đồng được sử dụng như là thuốc nhuộm màu xanh lục dưới nhiều tên gọi khác nhau, như ‘Lục Paris‘ hay ‘lục ngọc bảo’. Nó gây ra nhiều dạng ngộ độc asen.

Các ứng dụng khác:

  • Nhiều loại thuốc trừ sâu, chất độc trong nông nghiệp.
  • Sử dụng trong nuôi dưỡng động vật, cụ thể là tại Hoa Kỳ như là phương pháp ngăn ngừa bệnh và kích thích phát triển.
  • Asenua gali là một vật liệu bán dẫn quan trong, sử dụng trong các mạch tích hợp (IC). Các mạch tích hợp này nhanh hơn (nhưng cũng đắt tiền hơn) so với các mạch dùng silic. Không giống như silic, nó là khe hở năng lượng trực tiếp, và vì thế có thể sử dụng trong các điốt lazeLED để trực tiếp chuyển hóa điện thành ánh sáng.
  • Cũng được sử dụng trong kỹ thuật mạ đồngpháo hoa.

Độc tính

Skull and crossbones.svg

Asen và nhiều hợp chất của nó là những chất độc cực kỳ độc. Asen phá vỡ việc sản xuất ATP thông qua vài cơ chế. Ở cấp độ của chu trình axít citric, asen ức chế pyruvat dehydrogenaza và bằng cách cạnh tranh với phốtphat nó tháo bỏ phốtphorylat hóa ôxi hóa, vì thế ức chế quá trình khử NAD+ có liên quan tới năng lượng, hô hấp của ti thể và tổng hợp ATP. Sản sinh của perôxít hiđrô cũng tăng lên, điều này có thể tạo thành các dạng ôxy hoạt hóa và sức căng ôxi hóa. Các can thiệp trao đổi chất này dẫn tới cái chết từ hội chứng rối loạn chức năng đa cơ quan (xem ngộ độc asen) có lẽ từ cái chết tế bào do chết hoại, chứ không phải do chết tự nhiên của tế bào. Khám nghiệm tử thi phát hiện màng nhầy màu đỏ gạch, do xuất huyết nghiêm trọng. Mặc dù asen gây ngộ độc nhưng nó cũng có vai trò là một chất bảo vệ.[12].

Asen nguyên tố và các hợp chất của asen được phân loại là “độc” và “nguy hiểm cho môi trường” tại Liên minh châu Âu theo chỉ dẫn 67/548/EEC.

IARC công nhận asen nguyên tố và các hợp chất của asen như là các chất gây ung thư nhóm 1, còn EU liệt kê triôxít asen, pentôxít asen và các muối asenat như là các chất gây ung thư loại 1.

Asen gây ra ngộ độc asen do sự hiện diện của nó trong nước uống, “chất phổ biến nhất là asenat [HAsO42-; As(V)] và asenit [H3AsO3; As(III)]”. Khả năng của asen tham gia phản ứng ôxi hóa-khử để chuyển hóa giữa As (III) và As (V) làm cho khả năng nó có mặt trong môi trường là hoàn toàn có thể. Theo Croal và ctv thì “việc hiểu về điều gì kích thích ôxi hóa As (III) và/hoặc hạn chế khử As (V) có liên quan tới xử lý sinh học các khu vực ô nhiễm. Nghiên cứu các tác nhân ôxi hóa As (III) tự dưỡng thạch hóa học và các tác nhân khử As (V) dị dưỡng có thể giúp hiểu về ôxi hóa và/hoặc khử asen.

Ứng dụng trong Y học

Asen có vai trò diệt khuẩn và lưu thông máu

.

16/ Lithium

Liti (tiếng Latinh: Lithium) là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Li và số hiệu nguyên tử bằng 3, nguyên tử khối bằng 7. Liti là một kim loại mềm có màu trắng bạc thuộc nhóm kim loại kiềm. Trong điều kiện tiêu chuẩn, Liti là kim loại nhẹ nhất và là nguyên tố rắn có mật độ thấp nhất. Giống như tất cả các kim loại kiềm, Liti là chất phản ứng mạnh và dễ cháy nên nó được bảo quản đặc biệt trong dầu khoáng. Liti có ánh kim loại nhưng khi tiếp xúc với không khí ẩm nó bị ăn mòn bề mặt và bị chuyển màu nhanh chóng thành xám bạc mờ, sau đó là xỉn đen. Do có khả năng phản ứng mạnh, Liti không bao giờ có mặt ở dạng nguyên tố trong tự nhiên, do vậy nó chỉ có ở dạng hợp chất ở dạng liên kết ion. Liti có mặt nhiều trong các khoáng sản pegmatit, nhưng do tính dễ hòa tan ở dạng ion, nó cũng có mặt trong nước biển, và thường được tách ra từ muốiđất sét. Ở quy mô thương mại, liti được tách ra bằng phương pháp điện phân từ hỗn hợp của liti cloruakali clorua.

Hạt nhân của liti tương đối kém ổn định, vì hai đồng vị bền của liti tự nhiên có năng lượng liên kết thấp nhất trên mỗi hạt nhân của tất cả các hạn nhân bền. Do tính tương đối kém ổn định hạt nhân nên liti ít phổ biến trong hệ mặt trời so với 25 trong số 32 nguyên tố hóa học đứng đầu mặc dù hạt nhân của nó có khối lượng rất nhẹ. Cũng lý do tương tự, liti có mối liên lệ quan trọng với vật lý hạt nhân. Sự chuyển hóa hạt nhân của nguyên tử liti thành heli năm 1932 là phản ứng hạt nhân được thực hiện thành công đầu tiên, và liti-6 deuteride có vai trò là nhiên liệu phân hạch trong các vũ khí nhiệt hạch.

Liti và các hợp chất của nó có nhiều ứng dụng công nghiệp như thủy tinh cách nhiệt và gốm sứ, dầu nhờn liti, phụ gia trong sản xuất sắt, thép và nhôm, pin litipin ion liti. Các ứng dụng này tiêu thụ gấp 3/4 sản lượng liti. Bằng chứng thực nghiệm có sẵn là đủ để chấp nhận liti là cần thiết; một RDA tạm thời cho một người trưởng thành nặng 70 kg trong 1,000 μg/ngày đã được đề nghị.

Liti dạng vết cũng có mặt trong các sinh vật. Nguyên tố này không thể hiện chức năng sinh học rõ ràng, vì các động và thực vật sống tốt mà không cần nó. Các chức năng không quan trọng cũng không loại trừ. Ion liti Li+ ảnh hưởng đến nhiều muối liti đã được chứng minh là hữu ích trong việc ổn định tinh thần trong một số loại thuốc điều trị rối loạn lưỡng cực, do những ảnh hưởng thần kinh của ion đến cơ thể con người.

Tính chất

Vật lý

Giống như các kim loại kiềm khác, liti có một electron hóa trị nên nó dễ dàng cho đi electron này để tạo thành cation. Do đó, đây là một chất bán dẫn nhiệt và điện tốt đồng thời cũng là một chất phản ứng mạnh. Liti có khả năng phản ứng thấp hơn so với các kim loại kiềm khác do electron hóa trị gần với hạt nhân (hai electron còn lại trong orbitan s của liti có mức năng lượng thấp hơn, và do đó nó không tham gia tạo các liên kết hóa học).

Kim loại liti đủ mềm để có thể cắt bằng dao. Vết cắt tươi có màu trắng bạc và đổi thành xám nhanh do sự oxy hóa tạo thành liti ôxít. Liti là một trong số các kim loại có điểm nóng chảy thấp nhất (180 °C), nhưng nó lại là kim loại có điểm sôi và nóng chảy cao nhất so với các kim loại kiềm.

Liti có tỉ trọng rất thấp đạt 0,534 g/cm3, tương tương với gỗ thông. Nó có mật độ thấp nhất so với các nguyên tố ở dạng rắn trong điều kiện nhiệt độ phòng, nguyên tố rắn xếp sau nó (kali có tỉ trọng 0,862 g/cm3) có mật độ lớn hơn nó 60%. Thêm vào đó, ngoài helihydro, nó có mật độ nhỏ hơn bất kỳ nguyên tố ở dạng lỏng nào, nó chỉ bằng 2/3 so với nitơ lỏng (0,808 g/cm3). Liti có thể nổi trên các hydrocacbon nhẹ và là một trong 3 kim loại có thể nổi trên nước, hai kim loại còn lại là natrikali.

Hệ số giãn nở nhiệt của Liti lớn gấp đôi so với nhôm và gần 4 lần của sắt. Liti là một chất siêu dẫn ở dưới 400 μK trong điều kiện áp suất tiêu chuẩn và ở nhiệt độ cao hơn (trên 9 K) ở áp suất rất cao (>20 GPa). Ở nhiệt độ dưới 70 K, liti, giống như natri, trải qua sự chuyển pha không khuếch tán. Ở 4,2 K liti có cấu trúc tinh thể trực thoi; ở nhiệt độ cao hơn nó chuyển sang cấu trúc lập phương tâm diện và sau đó là lập phương tâm khối. Ở nhiệt độ heli lỏng (4 K) cấu trúc thoi là dạng thường gặp nhất. Nhiều dạng thù hình của liti đã được quan sát ở áp suất cao.

Liti có nhiệt dung riêng đạt 3,58 kJ/kgK, là giá trị cao nhất trong tất cả các chất rắn. Do vậy, kim loại liti thường được dùng làm chất làm mát trong các ứng dụng truyền tải nhiệt.

Hóa học và hợp chất

Liti dễ phản ứng với nước nhưng tạo năng lượng ít hơn so với các kim loại kiềm khác. Phản ứng tạo ra khí hydroliti hydroxit trong dung dịch. Do phản ứng với nước nên liti thường được lưu trữ trong bằng cách ngâm trong hydrocacbon, thường là dầu. Mặc dù các kim loại kiềm nặng hơn có thể được trữ trong các chất nặng hơn, như dầu khoáng, liti thì không đủ nặng để chìm trong các chất lỏng như thế. Trong không khí ẩm, liti nhanh chóng bị xỉn do tạo thành một lớp liti hydroxit (LiOH và LiOH·H2O) màu đen phủ bên ngoài, liti nitrua (Li3N) và liti cacbonat (Li2CO3, đây đều là các sản của phản ứng thứ cấp giữa LiOH và CO2).

 

Cấu trúc bát diện (tím) của một đoạn n-butylliti ở dạng tinh thể

Khi đốt bằng ngọn lửa, các hợp chất của liti tạo ra một màu đỏ thẫm, nhưng khi cháy mạnh nó cho ra màu bạc sáng. Liti bắt lửa và bốc cháy trong ôxy khi tiếp xúc với nước hoặc hơi nước. Liti là một chất dễ cháy, và nó có thể nổ khi tiếp xúc với không khí và đặc biệt là với nước, mặc dù nó ít xảy ra so với các kim loại kiềm khác. Phản ứng liti-nước ở nhiệt độ thường thì nhanh nhưng không mãnh liệt, vì hydro được tạo ra sẽ không tự cháy. Giống như tất cả kim loại kiềm, các đám cháy liti rất khó dập tắt, nó cần các bột chữa cháy phải khô (loại nhóm D). Liti là kim loại duy nhất phản ứng với nitơ ở nhiệt độ thường.

Liti có quan hệ chéo với magiê, một nguyên tố có cùng bán kính ion và nguyên tử. Sự tương đồng giữa hai kim loại như tạo thành các hơp chất nitrua khi phản ứng với N2, sự hình thành liti ôxít (Li2O) và perôxít (Li2O2) khi cháy trong O2, các muối có tính tan tương tự, và khả năng kém bền nhiệt của các hợp chất cacbonat và nitrua của chúng. Kim loại liti phản ứng với khí hydro ở nhiệt độ cao tạo ra liti hydrua (LiH).

Các hợp chất hai cấu tử khác như halua (LiF, LiCl, LiBr, LiI) và sulfua (Li2S), superoxit (LiO2), cacbua (Li2C2). Các hợp chất vô cơ khác cũng tồn tại khi liti kết hợp với các anion để tạo thành nhiều muối khác nhau như Liti borat, Liti amua, Liti cacbonat, Liti nitrat, hay bohydrua (LiBH4). Liti nhôm hydrua (LiAlH4) được sử dụng phổ biến làm chất khử trong phản ứng tổng hợp hữu cơ.

Nhiều chất vô cơ của liti được biết ở dạng liên kết cộng hóa trị giữa các nguyên tử cacbon và liti tạo ra carbanion. Đây là những chất bazơ và ái lực hạt nhân cacbon mạnh. Trong nhiều hợp chất liti hữu cơ này, các ion liti có khuynh hướng tập hợp thành các ô mạng có tính tự đối xứng cao, đây là trường hợp khá phổ biến đối với các kim loại kiềm. LiHe, là một chất van der Waals tương tác yếu, đã được phát hiện ở nhiệt độ rất thấp.

Liti cũng được phát hiện thể hiện từ tính ở dạng khí trong các điều kiện nhất định.

Sinh học

Liti được tìm thấy ở dạng vết trong nhiều nhóm thực vật, thực vật phù du, và động vật không xương sống với hàm lượng 69 đến 5.760 ppb. Trong các động vật không xương sống thì hàm lượng hơi thấp hơn, và hầu như tất cả tế bào và chất dịch của động vật có xương sống có mặt liti với mức dao động trong khoảng 21 đến 763 ppb. Các sinh vật ở biển có khuynh hướng tích tụ sinh học liti nhiều hơn các sinh vật trên cạn. Hiện con người không rõ liệu liti có vai trò sinh lý học như thế nào trong các sinh vật trên, nhưng các nghiên cứu về dinh dưỡng ở các động vật có vú chỉ ra rằng liti có vai trò quan trọng đối với sức khỏe của chúng, điều này cho thấy rằng liti có thể được xếp vào nhóm nguyên tố vết thiết yếu với RDA of 1 mg/ngày. Các nghiên cứu quan sát ở Nhật Bản thông báo năm 2011 cho rằng liti tự nhiên có trong nước uống có thể giúp kéo dài tuổi thọ của con người.

 

Thư Viện Hình Ảnh
hình 1
hình 2
Hình 3
error: Content is protected !!