chuyên đề nhôm – crom – kẽm

1

LỜI NÓI ðẦU ðể ñáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng học tập va khả năng phát

huy tìm tòi, học hỏi của mình, chúng em biên soạn quyển sổ tự học với chuyên ñề NHÔM – CROM – KẼM. Quyển sổ ñặc biệt có ích cho chúng em cho việc học tập ñể chuẩn bị cho các kì thi học sinh giỏi và học kì. Nội dung quyển sổ ñược biên soạn theo thứ tự các chương, mỗi chương gồm 4 phần:

A. Tóm tắt lý thuyết – phần này giới thiệu kiến thức hóa học bổ ích nhằm cung cấp thêm thông tin cho bạn ñọc, làm cơ sở trả lời các bài tập trắc nghiệm khách quan một cách chính xác và nhanh gọn.

B. Bài tập tự luận – nhằm kiểm tra khả năng lặp luận, vận dụng kiến thức trong quá trình giải bài tập từ dễ ñến khó

C. Bài tập trắc nghiệm – mỗi chương ñược biên soạn 100 bài tập nhằm củng cố kiến thức và giải nhanh các bài tập.

D. Bảng ñáp án và hướng dẫn giải – tất cả các bài tập ñều có ñáp số và hướng dẫn chi tiết với những bài khó

Nhân dịp này, chúng em xin ñược bày tỏ sự chân thành tới cô Nguyễn Hoàng Oanh, Cô Lê Trương Kim Phượng và các bạn ñã tiếp sức cho em hoàn thành quyển này. Chúng em mong muốn nhận ñược những ý kiến ñóng góp, xây dựng từ phía cô và các bạn ñể chất lượng quyển sổ càng ñược nâng cao

Người thực hiện: Nguyễn Trần Khương Nhã

Nguyễn Thị Kiều Anh Nguyễn Trọng Nghĩa

Phan Quốc Thịnh

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

2

A.VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO:

Nhôm là nguyên tố hóa học có số hiệu nguyên tử 13, thuộc nhóm IIIA, chu kì 3. Trong

nhóm, nhôm ñứng dưới nguyên tố phi kim bo (B). Trong chu kì 3, nhôm ñứng sau nguyên tố

kim loại magie (Mg) và trước nguyên tố phi kim silic (Si).

Cấu hình electron nguyên tử: Nhôm có bán kính nguyên tử (0,125nm) nhỏ hơn nguyên tử

Mg (0,16nm). Nguyên tử Al có 13e ñược phân bố như sau: 1s22s22p63s23p1, trong ñó có 3e

hóa trị (3s23p1 ). Ion Al3+ có cấu hình electron của nguyên tử khí hiếm Ne:

Al → Al3+ + 3e

[Ne]3s23p1 [Ne]

Al là nguyên tố p.

Năng lượng ion hóa: So sánh năng lượng ion hóa I3 với I2 của nguyên tử nhôm ta thấy:

I3 : I2 = 2744 : 1816 = 1,5 : 1.

Như vậy, năng lượng ion hóa I3 chỉ lớn hơn năng lượng ion hóa I2 có 1,5 lần. Do vậy khi

cung cấp năng lượng cho nguyên tử Al sẽ có 3e tách ra khỏi nguyên tử.

ðộ âm ñiện: Nguyên tử Al có giá trị ñộ âm ñiện là 1,61.

Số oxi hóa: Trong hợp chất, nguyên tố Al có số oxi hóa bền là +3.

Mạng tinh thể: Nhôm có cấu tạo kiểu mạng lập phương tâm diện.



3

Cấu tạo tinh thể của nhôm.

Nhôm có chín ñồng vị, số Z của chúng từ 23 ñến 30. Chỉ có Al-27 (ñồng vị ổn ñịnh) và Al-

26 (ñồng vị phóng xạ, t1/2 = 7,2 × 105 năm) tìm thấy trong tự nhiên, tuy nhiên Al-27 có sự phổ

biến trong tự nhiên là 100%. Al-26 ñược sản xuất từ agon trong khí quyển do va chạm sinh ra

bởi các tia vũ trụ proton. Các ñồng vị của nhôm có ứng dụng thực tế trong việc tính tuổi của

trầm tích dưới biển, các vết mangan, nước ñóng băng, thạch anh trong ñá lộ thiên, và các thiên

thạch. Tỷ lệ của Al-26 trên beryli-10 ñược sử dụng ñể nghiên cứu vai trò của việc chuyển hóa,

lắng ñọng, lưu trữ trầm tích, thời gian cháy và sự xói mòn trong thang ñộ thời gian 105 ñến

106 năm (về sai số).

Al-26 nguồn gốc vũ trụ ñầu tiên ñược sử dụng ñể nghiên cứu Mặt Trăng và các thiên

thạch. Các thành phần của thiên thạch, sau khi thoát khỏi nguồn gốc của chúng, trong khi chu

du trong không gian bị tấn công bởi các tia vũ trụ, sinh ra các nguyên tử Al-26. Sau khi rơi

xuống Trái ðất, tấm chắn khí quyển ñã bảo vệ cho các phần tử này không sinh ra thêm Al-26,

và sự phân rã của nó có thể sử dụng ñể xác ñịnh tuổi trên trái ñất của các thiên thạch này. Các

nghiên cứu về thiên thạch cho thấy Al-26 là tương ñối phổ biến trong thời gian hình thành hệ

hành tinh của chúng ta. Có thể là năng lượng ñược giải phóng bởi sự phân rã Al-26 có liên

quan ñến sự nấu chảy lại và sự sai biệt của một số tiểu hành tinh sau khi chúng hình thành

cách ñây 4,6 tỷ năm.

I.Tính chất lí học. Nhôm kim loại kết tinh trong hệ lập phương tâm diện. Nó là kim loại màu trắng bạc.

Khi ñể trong không khí trở nên xám vì có màng oxit mỏng ñã ñược tạo nên ở trên bề mặt.

Nhôm nóng chảy ở nhiệt ñộ tương ñối thấp, 6500C và nóng chảy ở nhiệt ñộ cao, 24670C.

Nhôm là kim loại nhẹ ( 2,7g/cm3 ).

Nhôm lỏng rất nhớt, ñộ nhớt ñó giảm xuống khi có thêm những lượng nhỏ Mg hay Cu, cho

nên trong hợp kim ñúc của nhôm luôn luôn có Cu. Ở nhiệt ñộ thường (200C) nhôm tinh khiết



4

khá mềm, dễ dát mỏng và dễ kéo sợi. Ở trong khoảng nhiệt ñộ 100 – 1500C, nhôm tương ñối

dẻo và chế hóa cơ học nhung ñến khoảng 6000C, trở nên ròn dễ nghiền thành bột.

Nhôm là kim loại dẫn ñiện và dẫn nhiệt tốt. ðộ dẫn ñiện của nhôm bằng 0,60 ñộ dẫn ñiện

của ñồng. ðộ dẫn ñiện của nhôm hơn 3 lần sắt.

Bề mặt của nhôm rất trơn bóng, có khả năng phản chiếu tốt ánh sáng và nhiệt.

II.Tính chất hóa học: Nhôm là kim loại có tính khử mạnh. Tuy nhiên tính khử của Al yếu hơn các kim loại kiềm

và kiềm thổ.

Khác với bo, nhôm là kim loại hoạt ñộng vì có bán kính nguyên tử lớn hơn bo. Tuy nhiên

ở ñiều kiện thường, bề mặt của nhôm bị bao bọc bởi màng oxit rất mỏng ( ñến 0,00001 mm)

và bền làm cho nhôm trở nên kém hoạt ñộng

Dây nhôm hay lá nhôm dày không cháy khi ñốt mạnh và nóng chảy trong màng oxit tạo

thành những túi, bên trong túi là nhôm lỏng và bên ngoài là oxit. Lá nhôm rất mỏng hoặc bột

nhôm khi ñược ñốt nóng có thể cháy phát ra ánh sáng chói và nhiều nhiệt:

4Al + 3O2 → 2Al2O3 molkJH /16760 −=∆

Tấm nhôm, ñã ñược nhúng vào dung dịch muối thủy ngân hoặc kim loại thủy ngân, khi ñể

trong không khí ở nhiệt ñộ thường sẽ bị oxi hóa hoàn toàn vì tron trường hợp này nó không

ñược màng oxit bảo vệ nữa.

Do có ái lực lớn với oxit, nhôm là chất khử mạnh. Ở nhiệt ñộ cao, nhôm khử dễ dàng nhiều

oxit kim loại ñến kim loại tự do:

2Al + 3/2O2 → Al2O3’ kJH 16760 −=∆

2Cr + 3/2O2 → Cr2O3’ kJH 1140 −=∆

2Fe + 3/2O2 → Fe2O3’ kJH 8200 −=∆

Cho nên:

2Al + Cr2O3 → Al2O3+2Cr kJH 5350 −=∆

2Al + Fe2O3 → Al2O3+ 2Fe kJH 8560 −=∆



5

Trên thực tế người ta dùng bột nhôm ñể ñiều chế những kim loại khó bị khử và khó nóng

chảy như Cr, Fe, Mn, Ni, Ti, Zr, V.

Phương pháp dùng nhôm khử oxit kim loại ñể ñiều chế kim loại gọi là phương pháp nhiệt-

nhôm.

Nhôm tương tác với Clo, brom ở nhiệt ñộ thường với iot khi ñun nóng, với nitơ, lưu huỳnh

và cacbon ở nhiệt ñộ khá cao (700 – 8000C) và không tương tác với hiñro.

Nhôm tuy có tổng các năng lượng ion hóa thứ nhất, hai và ba khá lớn nhưng nhờ ion Al3+

có nhiệt hiñrat hóa rất âm cho nên nhôm kim loại dễ chuyển sang dạng ion Al3+ (dd)

Al3+(dd) + 3e → Al(r), E0= -1,66V

Có thể ñiện cực tương ñối thấp như vậy, về nguyên tắc nhôm dễ dàng ñẩy hiñro ra khỏi

nước và axit. Nhưng thực tế vì bị màng oxit bền bảo vệ, nhôm không tác dụng với nước khi

nguội và khi ñun nóng, không tác dụng với dung dịch loãng của axit photphoric và axitaxetic.

Nhôm chỉ tan dễ dàng trong các dung dịch axit clohiñric và axit sunfuric, nhất là khi ñun

nóng. Phản ứng chung của nhôm tan trong dung dịch axit là:

2Al + 6H3O+ + 6H2O → 2[Al(H2O)6]

3+ +3H2

Trong axit nitric ñặc và nguội nhôm không những không tan mà còn bị thụ ñộng hóa,

nghĩa là sau khi ñã tiếp xúc với nitric ñặc, nhôm sẽ không tan trong dung dịch loãng của axit

clohiñric và axit sunfuric nữa. Trong thực tế người ta dùng nhôm làm xitec ñựng axit nitric

ñặc. Nhôm cũng không tác dụng với axit nitric rất loãng mà tan dễ nhất trong dung dịch có

nồng ñộ trung bình, nhất là khi ñun nóng.

Giống như Be, nhôm có thể tan trong dung dịch kiềm mạnh giải phóng hiñro.

2Al + 2OH- + 6H2O → 2[Al(OH)4]- +3H2

Thế ñiện cực của hidro ở pH = 7 ( E0 của H2O/H2 bằng -0,41V ) cao hơn so với thế ñiện

cực chuẩn của nhôm ( E0 của Al3+/Al ) nên nhôm có thể khử ñược nước, giải phóng khí hidro:

2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2.

Phản ứng trên nhanh chóng dừng lại vì lớp Al(OH)3 không tan trong nước ñã ngăn cản

không cho nhôm tiếp xúc với nước.



6

Vì sao những vật bằng nhôm hằng ngày tiếp xúc với nước dù ở nhiệt ñộ nào cũng không

xảy ra phản ứng?

ðó là do trên bề mặt của vật ñược phủ kín bằng màng Al2O3 rất mỏng ( không dày hơn 10-5

mm ) rất mịn và bền chắc ñã không cho nước và khí thấm qua.

III.Trạng thái thiên nhiên và phương pháp ñiều chế. Phần rất lớn nhôm tập trung vào các alumsilicat, ví dụ như orthoclazơ (K2O, Al2O3, 6SiO2)

mica (K2O, 2H2O, 3Al2O3, 6SiO2), nefelin (Na, K2O, Al2O3, 2SiO2). Một sản phẩm rất phổ

biến của quá trình phân hủy các nham thạch tạo nên bởi alumosilicat là cao lanh gồm chủ yếu

khoáng sét caolinit (Al2O3, 2SiO2, 2H2O). Hai khoáng vật quan trọng ñối với công nghiệp của

nhôm là boxit (Al2O3, xH2O) và criolit (Na3[AlF6]). Boxit chính là sản phẩm phân hủy của ñất

sét ở trong ñiều kiện khí hậu nhiệt ñới hoặc nữa nhiệt ñới.

Nhôm ñược sản xuất với quy mô công nghiệp bằng phương pháp ñiện phân hỗn hợp nóng

chảy của Al2O3 và Na3[AlF6]. Criolit có vai trò quan trọng là hạ nhiệt ñộ nóng chảy của chất

ñiện li: Al2O3 nóng chảy ở 20720C nhưng hỗn hợp của 10% Al2O3 và 90% Na3[AlF6] nóng

chảy ở 9500C.

Boxit (Al2O3, xH2O) thường chứa các tạp chất như Fe2O3, SiO2, CaO nên cần phải tinh chế.

Muốn vậy trước ñây người ta nấu chảy bột nghiền nhỏ của boxit với soña:

Al2O3 + Na2CO3 → 2NaAlO2 + CO2

Rồi hòa tan sản phẩm vào nước; những tạp chất như Fe(OH)3’ CaSiO3 lắng xuống còn

NaAlO2 tan vào dung dịch ở dạng Na[Al(OH)4].

Ngày nay ñể có dung dịch ñó người ta dùng phương pháp Baye(Bayer): ðun nóng bột oxit

nghiền với dung dịch NaOH 40% trong nồi áp suất ở nhiệt ñộ 1500C và dưới áp suất 5-6atm.

Nhôm oxit tan trong dung dịch kiềm ñó tạo thành natri hiñroxoaluminat:

Al2O3 + NaOH → 3H2O + 2Na[Al(OH)4]

Lọc lấy dung dịch và dùng nước pha loãng, kết tủa Al(OH)3 sẽ lắng xuống:

Na[Al(OH)4] ↔ Al(OH)3 + NaOH

Quá trình ñiện phân ñược thực hiện ở nhiệt ñộ 9600C với ñiện áp khoảng 5V và cường ñộ

dòng ñiện 140000A. Thùng ñiện phân gồm có vỏ bằng thép, bên trong lớp gạch chịu lửa, cực



7

dương là những thỏi than lớn nối với nhau và cấm vào thùng ñiện phân, cực âm là lớp than

nằm ở ñáy thùng. Cơ chế của quá trình ñiện phân Al203 trong Na3 [AlF6] cũng chưa xác ñịnh

ñược một cách dứt khoát. Hiện nay người ta thường giải thích rằng criolit là hỗn hợp của AlF3

và 3NaF, khi ñiện phân chỉ NaF bị ñiện phân cho Na và F2. Natri kim loại khử AlF3 tạo thành

Al kim loại và muối NaF, còn F2 ñẩy oxi trong Al203 tạo thành AlF3. Nhờ vậy nồng ñộ của

criolit ở trong thùng ñiện phân hầu như không ñổi. Kết quả là nhôm sinh ra ở cực âm, tập

trung ở ñáy thùng ñiện phân dưới dạng lỏng, khí oxi bay lên ở cực dương tác dụng với than ở

cực ñó tạo nên các khí CO và CO2 làm cho cực bị ăn mòn, cho nên trong quá trình ñiện phân

người ta phải hạ thấp dần cực dương xuống.

Sản phẩm thu ñược khá tinh khiết và có hàm lượng vào khoảng 99,4 – 99,8% Al.

ðiện phân lần thứ hai, nhôm có thể ñạt ñến hàm lượng 99,98%. Ngày nay bằng phương

pháp nóng chảy vùng người ta có thể tinh chế nhôm với ñộ tinh khiết hết sức cao là 99,9998%.

ðể có Al2O3 tinh khiết ngày nay người ta có thể chế hóa nefelin hoặc cao lanh. Chẳn hạn

khí chế hóa nefelin, người ta nung hỗn hợp ñã ñược nghiền mịn và trộn của nefelin, ñá vôi và

soda ở nhiệt ñộ 12000C trong lò quay:

(Na, K)2Al2Si2O8 + 2CaCO3 → 2CaSiO3 + 2(Na, K)AlO2 + 2CO2

Hỗn hợp sau khi nung ñược nghiền mạnh và ngâm chiết trong nước rồi lọc lấy dung dịch

aluminat. Sục khí CO2 là một sản phẩm của phản ứng trên, vào dung dịch hidroxoaluminat sẽ

thu ñược kết tủa Al(OH).

2(Na, K)[Al(OH)4] + CO2 → (Na, K)2CO3 + 2Al(OH)3 + H2O

Quá trình chuyển Al(OH)3 thành Al2O3 ñược thực hiện giống như trên.

IV. ðồng vị: Nhôm có 9 ñồng vị, số Z của chúng từ 23 ñến 30. Chỉ có Al-27 (ñồng vị ổn ñịnh) và Al-26

(ñồng vị phóng xạ, t1/2 = 7,2 × 105 năm) tìm thấy trong tự nhiên, tuy nhiên Al-27 có sự phổ biến trong tự nhiên là 100%. Al-26 ñược sản xuất từ agon trong khí quyển do va chạm sinh ra bởi các tia vũ trụ proton. Các ñồng vị của nhôm có ứng dụng thực tế trong việc tính tuổi của trầm tích dưới biển, các vết mangan, nước ñóng băng, thạch anh trong ñá lộ thiên, và các thiên thạch. Tỷ lệ của Al-26 trên beryli-10 ñược sử dụng ñể nghiên cứu vai trò của việc chuyển hóa, lắng ñọng, lưu trữ trầm tích, thời gian cháy và sự xói mòn trong thang ñộ thời gian 105 ñến 106 năm (về sai số).

Al-26 nguồn gốc vũ trụ ñầu tiên ñược sử dụng ñể nghiên cứu Mặt Trăng và các thiên

thạch. Các thành phần của thiên thạch, sau khi thoát khỏi nguồn gốc của chúng, trong khi chu du trong không gian bị tấn công bởi các tia vũ trụ, sinh ra các nguyên tử Al-26. Sau khi rơi xuống Trái ðất, tấm chắn khí quyển ñã bảo vệ cho các phần tử này không sinh ra thêm Al-26,



8

và sự phân rã của nó có thể sử dụng ñể xác ñịnh tuổi trên trái ñất của các thiên thạch này. Các nghiên cứu về thiên thạch cho thấy Al-26 là tương ñối phổ biến trong thời gian hình thành hệ hành tinh của chúng ta. Có thể là năng lượng ñược giải phóng bởi sự phân rã Al-26 có liên quan ñến sự nấu chảy lại và sự sai biệt của một số tiểu hành tinh sau khi chúng hình thành cách ñây 4,6 tỷ năm.

V.Các số oxi hóa của nhôm: Trạng thái ôxi hóa 1:

• AlH ñược ñiều chế khi nhôm bị nung nóng ở nhiệt ñộ 1500 °C trong hiñrô.

• Al2O ñược ñiều chế bằng cách nung nóng ôxít thông thường, Al2O3, với silic ở nhiệt ñộ 1800 °C trong chân không.

• Al2S ñược ñiều chế bằng cách nung nóng Al2S3 với vỏ nhôm ở nhiệt ñộ 1300 °C trong chân không. Nó nhanh chóng bị chuyển thành các chất ban ñầu. Selenua ñược ñiều chế tương tự.

• AlF, AlCl và AlBr tồn tại trong pha khí khi ba halua ñược nung nóng cùng với nhôm.

Trạng thái ôxi hóa 2:

• Subôxít nhôm, AlO có thể ñược tồn tại khi bột nhôm cháy trong ôxy.

Trạng thái ôxi hóa 3:

• Quy tắc Fajans chỉ ra rằng cation hóa trị ba Al3+ là không ñược mong chờ tìm thấy trong các muối khan hay trong các hợp chất nhị phân như Al2O3. Hiñrôxít nhôm là một bazơ yếu và muối nhôm của các axít yếu, chẳng hạn như cacbonat, không thể tạo ra. Muối của các axít mạnh, chẳng hạn như nitrat, là ổn ñịnh và hòa tan trong nước, tạo thành các hiñrat với ít nhất sáu phân tử nước kết tinh.

• Hiñrua nhôm, (AlH3)n, có thể sản xuất từ trimêthyl nhôm và hiñrô dư thừa. Nó cháy kèm nổ trong không khí. Nó cũng có thể ñược ñiều chế bằng phản ứng của clorua nhôm trên hiñrua liti trong dung dịch ête, nhưng không thể cô lập thành dạng tự do từ dung dịch.

• Cacbua nhôm, Al4C3 ñược sản xuất bằng cách nung nóng hỗn hợp hai nguyên tố trên 1.000 °C. Các tinh thể màu vàng nhạt có cấu trúc lưới phức tạp,và phản ứng với nước hay axít loãng tạo ra mêtan. Axêtylua, Al2(C2)3, ñược ñiều chế bằng cách cho axêtylen ñi qua nhôm nóng.

• Nitrua nhôm, AlN, có thể ñược sản xuất từ các nguyên tố ở nhiệt ñộ 800 °C. Nó bị thủy phân bởi nước tạo ra amôniắc và hiñrôxít nhôm.

• Phốtphua nhôm, AlP, ñược sản xuất tương tự, và bị thủy phân thành phốtphin (PH3).



9

• Ôxít nhôm, Al2O3, tìm thấy trong tự nhiên như là corunñum, và có thể ñiều chế bằng cách ñốt nóng nhôm với ôxy hay nung nóng hiñrôxít, nitrat hoặc sulfat. Như là một loại ñá quý, ñộ cứng của nó chỉ thua có kim cương, nitrua bo và cacborunñum. Nó gần như không hòa tan trong nước.

• Hiñrôxít nhôm có thể ñược ñiều chế như là một chất kết tủa dạng gelatin bằng cách cho thêm amôniắc vào trong dung dịch của các muối nhôm. Nó là lưỡng tính, vừa là bazơ yếu vừa là axít yếu, có thể tạo ra các muối aluminat với kim loại kiềm. Nó tồn tại trong các dạng tinh thể khác nhau.

• Sulfua nhôm, Al2S3, có thể ñiều chế bằng cách cho sulfua hiñrô ñi qua bột nhôm. Nó là một chất ña hình.

• Florua nhôm, AlF3, có thể ñiều chế bằng cách cho hai nguyên tố tác dụng với nhau hay cho hiñrôxít nhôm tác dụng với HF. Nó tạo thành phân tử lớn, bay hơi không qua pha nóng chảy ở nhiệt ñộ 1.291 °C (thăng hoa). Nó là một chất rất trơ. Các trihalua khác là các chất dime, có cấu trúc cầu nối.

• Các hợp chất hữu cơ của nhôm có công thức chung AlR3 tồn tại và nếu không phải là các phân tử lớn, thì là các chất dime hay trime. Chúng ñược sử dụng trong tổng hợp chất hữu cơ, ví dụ trimêtyl nhôm.

• Các chất alumino-hyñrua của phần lớn các nguyên tố có khả năng tích ñiện dương ñã ñược biết, trong ñó có giá trị nhất là hiñrua nhôm liti, Li[AlH4]. Khi bị ñốt nóng, nó phân hủy thành nhôm, hiñrô và hiñrua liti, nó bị thủy phân trong nước. Nó có nhiều ứng dụng trong hóa hữu cơ. Các alumino-halua [AlR4] có cấu trúc tương tự.

VI. Ứng dụng của kim loại nhôm:

Tính theo cả số lượng lẫn giá trị, việc sử dụng nhôm vượt tất cả các kim loại khác, trừ sắt, và nó ñóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế thế giới. Nhôm nguyên chất có sức chịu kéo thấp, nhưng tạo ra các hợp kim với nhiều nguyên tố như ñồng, kẽm, magiê, mangan và silic. Khi ñược gia công cơ-nhiệt, các hợp kim nhôm này có các thuộc tính cơ học tăng lên ñáng kể.



10

• Các hợp kim nhôm tạo thành một thành phần quan trọng trong các máy bay và tên lửa do tỷ lệ sức bền cao trên cùng khối lượng.

• Các loại vỏ phủ nhôm ñôi khi ñược dùng thay vỏ phủ vàng ñể phủ vệ tinh nhân tạo hay khí cầu ñể tăng nhiệt ñộ cho chúng, nhờ vào ñặc tính hấp thụ bức xạ ñiện từ của Mặt Trời tốt, mà bức xạ hồng ngoại vào ban ñêm thấp.

• Ôxít nhôm, alumina, ñược tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng corunñum, emery, ruby và saphia và ñược sử dụng trong sản xuất thủy tinh. Ruby và saphia tổng hợp ñược sử dụng trong các ống tia laser ñể sản xuất ánh sáng có khả năng giao thoa.

• Khi nhôm ñược bay hơi trong chân không, nó tạo ra lớp bao phủ phản xạ cả ánh sáng và bức xạ nhiệt. Các lớp bao phủ này tạo thành một lớp mỏng của ôxít nhôm bảo vệ, nó không bị hư hỏng như các lớp bạc bao phủ vẫn hay bị. Trên thực tế, gần như toàn bộ các loại gương hiện ñại ñược sản xuất sử dụng lớp phản xạ bằng nhôm trên mặt sau của thủy tinh. Các gương của kính thiên văn cũng ñược phủ một lớp mỏng nhôm, nhưng là ở mặt trước ñể tránh các phản xạ bên trong mặc dù ñiều này làm cho bề mặt nhạy cảm hơn với các tổn thương.

• Hợp kim nhôm, nhẹ và bền, ñược dùng ñể chế tạo các chi tiết của phương tiện vận tải (ô tô, máy bay, xe tải, toa xe tàu hỏa, tàu biển, v.v.)

• ðóng gói (can, giấy gói, v.v) • Xử lý nước

• Xây dựng (cửa sổ, cửa, ván, v.v; tuy nhiên nó ñã ñánh mất vai trò chính dùng làm dây dẫn phần cuối cùng của các mạng ñiện, trực tiếp ñến người sử dụng.)

• Các hàng tiêu dùng có ñộ bền cao (trang thiết bị, ñồ nấu bếp, v.v) • Các ñường dây tải ñiện (mặc dù ñộ dẫn ñiện của nó chỉ bằng 60% của ñồng, nó nhẹ hơn

nếu tính theo khối lượng và rẻ tiền hơn) .



11

• Chế tạo máy móc. • Mặc dù tự bản thân nó là không nhiễm từ, nhôm ñược sử dụng trong thép MKM và các

nam châm Alnico. • Nhôm siêu tinh khiết (SPA) chứa 99,980% - 99,999% nhôm ñược sử dụng trong công

nghiệp ñiện tử và sản xuất ñĩa CD. • Nhôm dạng bột thông thường ñược sử dụng ñể tạo màu bạc trong sơn. Các bông nhôm có

thể cho thêm vào trong sơn lót, chủ yếu là trong xử lý gỗ — khi khô ñi, các bông nhôm sẽ tạo ra một lớp kháng nước rất tốt.

• Nhôm dương cực hóa là ổn ñịnh hơn ñối với sự ôxi hóa, và nó ñược sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau của xây dựng.

Phần lớn các bộ tản nhiệt cho CPU của các máy tính hiện ñại ñược sản xuất từ nhôm vì nó dễ dàng trong sản xuất và ñộ dẫn nhiệt cao.



12

• Ôxít nhôm, alumina, ñược tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng corunñum, emery, ruby và saphia và ñược sử dụng trong sản xuất thủy tinh. Ruby và saphia tổng hợp ñược sử dụng trong các ống tia laser ñể sản xuất ánh sáng có khả năng giao thoa.

Sự ôxi hóa nhôm tỏa ra nhiều nhiệt, nó sử dụng ñể làm nguyên liệu rắn cho tên lửa, nhiệt nhôm và các thành phần của pháo hoa.

VII. Tác hại của nhôm ñối với con người và vật dụng:

Nhôm là một trong ít các nguyên tố phổ biến nhất mà không có chức năng có ích nào cho các cơ thể sống, nhưng có một số người bị dị ứng với nó — họ bị các chứng viêm da do tiếp xúc với các dạng khác nhau của nhôm: các vết ngứa do sử dụng các chất làm se da hay hút mồ hôi (phấn rôm), các rối loạn tiêu hóa và giảm hay mất khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng từ thức ăn nấu trong các nồi nhôm, nôn mửa hay các triệu chứng khác của ngộ ñộc nhôm do ăn (uống) các sản phẩm như Kaopectate® (thuốc chống ỉa chảy), Amphojel® và Maalox® (thuốc chống chua).

ðối với những người khác, nhôm không bị coi là chất ñộc như các kim loại nặng, nhưng có dấu hiệu của ngộ ñộc nếu nó ñược hấp thụ nhiều, mặc dù việc sử dụng các ñồ nhà bếp bằng nhôm (phổ biến do khả năng chống ăn mòn và dẫn nhiệt tốt) nói chung chưa cho thấy dẫn ñến tình trạng ngộ ñộc nhôm. Việc tiêu thụ qua nhiều

các thuốc chống chua chứa các hợp chất nhôm và việc sử dụng quá nhiều các chất hút mồ

hôi chứa nhôm có lẽ là nguồn duy nhất sinh ra sự ngộ ñộc nhôm. Người ta cho rằng nhôm có liên quan ñến bệnh Alzheimer, mặc dù các nghiên cứu gần ñây ñã bị bác bỏ.

Cần cẩn thận ñể không cho nhôm tiếp xúc với một số chất hóa học nào ñó có khả năng ăn mòn nó rất nhanh. Ví dụ, chỉ một lượng nhỏ thủy ngân tiếp xúc với bề mặt của miếng nhôm có thể phá hủy lớp ôxít nhôm bảo vệ thông thường có trên bề mặt các tấm nhôm. Trong vài giờ, thậm chí cả một một cái xà có cấu trúc nặng nề có thể bị làm yếu ñi một cách rõ rệt. Vì lý do này, các loại nhiệt kế thủy ngân không ñược phép trong nhiều sân bay và hãng hàng không, vì nhôm là thành phần cấu trúc cơ bản của các máy bay.



13

B.MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA NHÔM:

1. Nhôm oxit ( Al2O3 ):

Nhôm oxit là oxit lưỡng tính với công thức hóa học Al2O3. Nó thường ñược

gọi là alumina (α-alumina), hoặc corundum ở dạng tinh thể của nó.

Corundum là dạng tinh thể tự nhiên phổ biến nhất của nhôm oxit. Hồng ngọc và ngọc

bích là hình thức ñá quý corundum. Các ion oxy tạo thành một cấu trúc lục giác hợp với ion

nhôm làm 2/3 của các khe hở tám mặt (Mỗi ion Al3+ trung tâm là tám mặt(mỗi ion Al3+ trung

tâm là tám mặt):

Oxit nhôm là một chất cách ñiện nhưng có ñộ dẫn nhiệt tương ñối cao (30 Wm -1 .K-1) so

với một vật liệu gốm sứ. Ở dạng tinh thể corundum hoặc dạng nhôm oxit-α, ñộ cứng của nó và

sự mài mòn thích hợp làm thành phần trong các công cụ cắt. Nhôm oxit chịu trách nhiêm

kháng chiến cho nhôm kim loại ở trong các ñiều kiện thời tiết. ðộ dày và tính chất của lớp

oxit này có thể ñược tăng cường bằng cách sử dụng một quá trình ñựoc gọi là anodising.

Nhôm oxit tạo bởi anodising thưòng vô ñịnh hình.



14

Nhôm oxit không tan trong nưóc, nhưng nó là chất lưõng tính, có thể tác dụng với axit và

bazơ:

Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O

Al2O3 + NaOH + H2O → 2Na3Al(OH)6

Khử Al2O3 bằng cacbon không cho nhôm kim loại mà cho nhôm cacbua:

Al2O3 + 9C Al4C3 + 6CO

Al2O3 không tác dụng với H2, Co ở bất kì nhiệt ñộ nào.

Có thể ñiều chế Al2O3 bằng phương trình sau:

Al(OH)3 → Al2O3 + H2O

Trong công nghiệp ñiều chế Al2O3 từ quặng boxit.

Tinh thể nhôm oxit trong suốt không màu hoặc có màu, một phần dùng làm ñồ nữ trang,

một phần dùng chế tạo các chi tiết trong các ngành kĩ thuật chính xác, như chân kính ñồng hồ,

máy phát laze...

Nhôm oxit lẫn tạp chất có ñộ rắn cao, ñược dùng làm vật liệu mài ( ñá mài, bột giấy ráp,

bột ñánh bóng...)

2. Nhôm hidroxit ( Al(OH)3 ):



15

Nhôm hidroxit ñược tạo nên khi hidroxit kim loại kiềm tác dụng với muối nhôm, là kết tủa

nhầy màu trắng, thực tế không tan trong nước. Kết tủa ñó chứa nhiều nước. Bằng phương

pháp Rownghen người ta xác nhận rằng nó không có kiến trúc tinh thể. ðể lâu nó mất nước

dần và sấy khô rồi nung ñến mất hoàn toàn nước nó biến thành oxit. Người ta cho rằng ngoài

sự mất nước kết tinh, kết tủa ñó còn mất nước do sự ngưng tụ những phân tử Al(OH)3

Sự ngưng tụ giữa các nhóm OH tiếp tục làm mất nước cho ñến khi chỉ còn oxit. Như vậy

kết tủa nhầy của nhôm hidroxit là hidrat của oxit có thành phần biến ñổi từ Al2O3.nH2O (n > 3)

qua Al2O3.3H2O ( tức là Al(OH)3, Al2O3.H2O ( tức là AlOOH) ñến Al2O3. Tuy nhiên do thói

quen và ñể thuận tiện người ta biểu diễn thành phần của kết tủa nhầy của nhôm hidroxit bằng

công thức Al(OH)3

Al(OH)3 tinh thể ñược tạo nên khi cho khí CO2 tác dụng với dung dịch Natri aluminat. Tinh

thể ñó cũng tồn taijtrong thiên nhiên ở dạng khoáng vật hidragilit ( hay gipxit). Hidragilit gồm

những tinh thể ñơn tà và có kiến trúc lớp. Mỗi lớp gồm có hai mặt phẳng ñựng các nhóm OH

và những nguyên tử Al nằm giữa hai lớp ñó . Mỗi nguyên tử Al ñược sáu nhóm OH bao

quanh. Trong mạng lưới của Al(OH)3 có những liên kết hidro ñịnh hướng kiểu O—H ---O—H

; mỗi nguyên tử O của lớp này nằm trên nguyên tử O ở mặt phẳng dưới của lớp nằm trên tâm

của nguyên tử O ở mặt phẳng trên của lớp dưới và có liên kết hidro theo các hướng thẳng

ñứng và nằm ngang. Dưói ñây là công thức cấu tạo của nó:

Hidragilit bên ở nhiệt ñộ dưới 1550C nó có trong thành phần của nhiều loại boxit.

Ngoài ra trong boxit còn có hai khoáng vật nữa có thành phần AlOOH và có tinh thể tà

phương là: ddiasspo AlOOHγ bền ở khoảng nhiệt ñộ 280 – 4000C ( phân hủy thành Al2O3 -α



16

ở 4200C) và boxit AlOOHγ bền ở khoảng 1550 – 2800C ( phân hủy thành Al2O3γ ở gần

3000C). Boxit cũng có thể tạo nên khi ñun nóng nhôm hidroxit trong dung dịch amoniac ở

2000C.

Nhôm hidroxit là chất lưỡng tính ñiển hình, khi mới kết tủa nó tan dễ dàng trong các dung

dịch axit và bazo:

Al(OH)3 + 3H3O+ → [Al(H2O)6]

3+

Al(OH)3 + OH- + 2H2O → [Al(OH)4(H2O)2]-

Ion [Al(OH)4 ( H2O)2]- thường viết gọn là [Al(OH)4]

- có thể kết hợp thêm ion tạo thành

[Al(OH)5]2- và [Al(OH)6]

3-. Tất cả những ion này ñược gọi chung hidroxoaluminat. Muối khan

thu ñược khi làm bay hơi dung dịch natri hidroxoaluminat thường ñược biểu diễn bằng công

thức NaAlO2 và coi như là muối của axit metaaluminat (HalO2 hay AlOOH). Vì tính axit của

nhôm hidroxit là rất yếu nên muối aluminat thủy ngân mạnh trong dung dịch ñậm ñặc và bị

thủy phân hoàn toàn trong dung dịch loãng cho kết tủa hidroxit và môi trường kiềm.

Bởi vậy khi pha loãng dung dịch aluminat hay sục khí CO2 vào dung dịch ñó, hidroxit sẽ

kết tủa. Trong phòng thí nghiệm, ñể ñiều chế nhôm hidroxit người ta cho muối trong các chất

NaOH, KOH, NH3 và Na2CO3 vào dung dịch của muối nhôm. Phản ứng ion chung là:

Al3+ + 3OH- → Al(OH)3

ðiều chế:

Muối nhôm tác dụng với dung dịch kiềm vừa ñủ:

AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl

Nếu dư:

Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + H2O

3. Nhôm Sunfat và phèn nhôm



17

Nhôm sunfat Al2(SO4)3 là chất bột màu trắng. Nó bị phân hủy ở nhiệt ñộ trên 7700C. Từ

dung dịch nước, nó kết tinh ở dạng hidrat Al2(SO4)3. 18H2O, ñây là những tinh thể ñơn tà,

trong suốt, dễ tan trong nước và ít tan trong rượu. Khi sấy trong chân không ở 500C, nó mất

bớt nước chuyển thành hidrat Al2(SO4)3. 16H2O và khi ñun nóng ñén 3400C nó mất nước hoàn

toàn biến thành muối khan.

Nhôm sunfat có thể kết hợp với sunfat kim loại kiềm ñể tạo thành loại muối M2Al2(SO4)4.

24H2O thường gọi là phèn nhôm. Chính tên gọi nhôm (alumanium) là sinh ra từ chữ phèn

(alumen).



18

Phèn là một loại muối kép có công thức chung là: M2SO4. E2(SO4)3. 24H2O.

Trong ñó M là Na, K, Rb, Cs, NH4, Tl và E là Al, Cr, Fe, Ga, In, Tl, Co. Chúng ñồng hình

với nhau và tạo nên những tinh thể ñẹp hình bát diện, không màu hoặc có màu. ðược sử dụng

nhiều hơn hết là phèn nhôm – kali K2SO4. Al2(SO4)3. 24H2O, phèn crom – kali.

K2SO4Cr2(SO4)3. 24H2O và phèn sắt – amoni ( NH4)2SO4. Fe2(SO4)3. 24H2O.

Phèn nhôm – kali, hay thường gọi là phèn chua là hợp chất ở dạng những tinh thể hình bát

diện, không có màu, có vị hơi chua và chát. Ở 92,50C nó nóng chảy trong nước kết tinh, ở

nhiệt ñộ cao hơn nó dễ mất nước hoàn toàn tạo thành muối khan dưới dạng một khối hình nấm

to, xốp và rất dễ vở thành bột gọi là phèn phi. Khác với Al2(SO4)3. 18H2O có nhiệt hòa tan

dương, phèn nhôm – kali có nhiệt hòa tan âm. ðộ tan ở trong nước của phèn nhôm – kali kém

hơn ñộ tan của từng muối sunfat riêng nó tan khong ñáng kể ở nhiệt ñộ thấp nhưng ñộ tan tăng

nhanh khi nhiệt ñộ tăng.

Nhiệt

ñộ

( 0C )

0 15 30 60 92,5 100

ðộ tan

(g) trong

100g nước

2,95 5,04 8,40 24,8 119,5 154

Phèn nhôm không tan trong rượu tuyệt ñối.

4.Nhôm hidrua(AlH3) Nhôm hidrua là hợp chất polime (AlH3)n. Nó là chất rắn vô ñịnh hình, màu trắng, không

bay hơi và phân hủy ở nhiệt ñộ trên 1050C thành nguyên tố. Cũng như bo hidrua, nhôm hidrua

là hợp chất thiếu electron. Người ta cho rằng nó có kiến trúc lớp . Mỗi nguyên tử Al ñược sáu

nguyên tử hidro bao quanh theo kiểu bát diện. Mỗi nguyên tử Al nối với ba nguyên tử Al ở

bên cạnh bằng những liên kết ba tâm như trong ddiboran:

Nhôm hidrua là hợp chất rất nhạy với oxi và nước, chẳn hạn nó bóc cháy trong không khí.

Khi tan trong dung dịch ete, nó dễ dàng kết hợp với hidrua của kim loại kìêm tạo thành

hidroaluminat.

Ví dụ:



19

nLiH + (AlH3)n → nLi[AlH4]

Cũng như Li[BH4] là chất khử mạnh, thường dùng trong các phản ứng hữu cơ và vô cơ.

Nhôm hidrua tuy khác nhiều với bo hidrua nhưng các ion [AlH4]- và [BH4] lại giống nhau

nhiều.

Ở nhiệt ñộ thấp, nhôm hidrua dễ dàng kết hợp với những chất cho như NH3, MNH2,

M2NH, M3N ( M = kim loại kiềm), N(CH3)3.

Ví dụ:

(AlH3)n + nNH3 → nAlH3.NH3

Gióng như B, ñối với Al người ta cũng ñã biết ñược những hợp chất có kiến trúc tương tự

những hợp chất tương ứng của cacbon.

Ví dụ

H3N – AlH3 ( alazan) tương tự H3C – CH3 (etan)

H2N = AlH2 (alazen) tương tự H2C = CH2 (etilen)

HN ≡ AlH (alazin) tương tự HC ≡ CH (axetilen)

Những hợp chất này của nhôm kém bền hơn so với những hợp chất tương ứng của bo.

Nhôm hidrua lần ñầu tiên ñược ñiều chế vào năm 1942 khi phóng ñiện êm qua hỗn hợp

nhôm trimetyl và hidro. Chế hóa hỗn hợp sản phẩm ñược tạo nên là Al2 (CH3)3H3 và (AlH3)n

với trimetylamin [N(CH3)3], thu ñược (AlH3)nN(CH3)3. Chưng cất hợp chất này ở 100 –

1350C, người ta tách ñược (AlH3)n

Gần ñây nhôm hidrua ñược ñiều chế bằng tương tác của AlCl3 với dung dịch Li[AlH4]

trong ete.

AlCl3 + 3Li[AlH4] → 4AlH3 + 3LiCl.

5. Nhôm halogenua: Các hợp chất nhôm halogenua khác với nhau nhiều về cấu tạo và tính chất. Nhôm florua có

kiến trúc ion, nhôm brom và nhôm iodua ở mọi trạng thái ñều gồm những phần tử Al2Br6 và

Al2I6, nhôm clorua ở trạng thái rắn có kiến trúc ion nhưng ở trạng thái khí và trạng thái tan

gồm những phân tử Al2Cl6

Dưới ñây là nhiệt tạo thành H0tt (kJ/mol) của các halogenua ñó:

AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3

-1504 -704 -527 -314



20

Nhôm florua (AlF3). Nhôm florua là chất ở dạng những tinh thể tam tà, có màu trắng, nóng

chảy ở 12900C. Mậng lưới tinh thể rất vững bền, gồm các ion F- và có ion Al3+ gói ghém gần

như sít sao. Rất trơ về mặt hóa học, nó không tan trong nước axit và bazo. Nó chỉ kết hợp dễ

dàng với florua kim loại tạo thành các floroaluminat có công thức chung M[AlF4], M2[AlF5]

và M3[AlF6] ( M = kim loại kiềm). trong các floroaminat, quan trọng ñối với thực tế là criolit

Na3[AlF6] ñược dùng vào việc ñiều chế nhôm.

Nhôm florua có thể ñiều chế bằng cách cho nhôm hay nhôm oxit tương tác với khí HF ở

nhiệt ñộ cao:

2Al + 6HF → 2AlF3 + 3H2

Al2O3 + 6HF → 2AlF3 + 3H2O

Nhôm clorua khan là chất ở dạng những tinh thể lục phương có màu trắng thường ngả màu

vàng nhạt vì chứa tạp chất FeCl3. Nó nó thăng hoa ở 1830C và nóng chảy dưới áp suất

192,60C.

Xác ñịnh khối lượng phân tử của chất ở trạng thái khí và trạng thái tan trong dung môi hữu

cơ, nhận thấy trong các trạng thái ñó phân tử ở dạng ddime Al2Cl6. Bằng phương pháp nhiễu

xạ electron, người ta biết rằng hai nguyên tử Al trong phân tử ddime ñó nối với nhau qua cầu

clo tương tự như cầu hidro trong ddoboran:

ðộ dài của liên kết Al – Cl trong cầu là 2,21A, ñộ dài của liên kết Al – Cl ở hai ñầu là

2,06A và góc ClAlCl là 800 Mỗi liên kết Al – Cl – Al không cần phải mô tả như liên kết ba

tâm B – H – B trong ddiboran mà có thể coi là gồm có một liên kết cộng hóa trị bình thường

tạo nên nhờ sự ghép ñôi một electron của Al với một eletron của Cl và mọt liên kết cộng hóa

trị kiểu cho – nhận mà nguyên tử cho là Cl-

Phân tử ddime này phân li hoàn toàn thành phân tử ñơn ở 8000C

Nhôm clorua ở trạng thái rắn dẫn ñiện tốt hơn ở trạng thái nóng chảy, vì ở trạng thái rắn có

cấu tạo ion còn khi nóng chảy có sự chuyển sang hợp chất phân tử.

Nhôm clorua khan bốc khói khá mạnh trong không khí vì nó hút ảm mạnh rồi bị thủy phân

giải phóng HCl:

AlCl3 + 2H2O → Al(OH)2Cl + 2HCl.

Bởi vậy cần ñể muối khan ở trong lọ kín. Nó dễ tan trong nước và trong nhiều dung môi

hữu cơ. Khi bỏ nhôm clorua khan vào nước ta nghe tiếng xèo xèo giống như khi nhúng sắt ñỏ

vào nước: ở ñây phản ứng phát ra nhiều nhiệt. Dung dịch nước của nó cũng như của muối



21

nhôm khác có phản ứng axit vì bị thủy phân. Những nấc thủy phân của ion Al3+ ở trong nước

ñược coi như là sự phân li proton của phân tử H2O ở trong ion phức aqua. Ví dụ như nấc thủy

phân thứ nhất:

[Al(H2O)6] → [Al(H2O)5OH]- + H+ có K =1,12.10-5

Như vậy dung dịch muối nhôm có tính axit tương ñương dung dịch axit axetic. Khi ñun

nóng hay trong dung dịch loãng, phản ứng thủy phân ñó xảy ra hoàn toàn:

AlCl3 + 3H2O → Al(OH)3 + 3HCl

Trong thực tế người ta có thể chuẩn ñộ muối nhôm bằng NaOh với chỉ thị là metyl da cam.

Nhôm clorua hexahidrat có thành phần AlCl3. 6H2O là chất ở dạng những tinh thể tà

phương, trong suốt, có màu vàng rất nhạt và chảy rửa trong không khí. Nó tan dễ dàng trong

nước nhưng rất khó kết tinh từ dung dịch nước. Khi ñun nóng, muối hidrat không mất nước

biến thành muooid khan và giải phóng khí HCl theo phản ứng:

AlCl3. 6H2O → Al(OH)3 + 3H2O + 3HCl

Hidrat ñó chỉ chuyển thành muối khan khi ñun nóng trong khí Cl2 hay khí HCl.

Nhôm clorua có thể kết hợp dễ dàng với clorua kim loại kiềm tạo thành cloroaluminat có

công thức chung là M[AlCl4] và M3[AlCl6] ( m là kim loại kiềm). Muối khan dặc biệt dễ kết

hợp với NH3, H2O, PCl5 POCl3 và một số hợp chất hữu cơ. Vì vậy nó ñược dùng rộng rãi làm

chất xúc tác trong tổng hợp hữu cơ. Dưới tác dụng của khí oxi khô, muối khan bị phân hủy

giải phóng Cl2 ở nhiệt ñộ 4200C.

2Al2Cl6 + 3O2 → 2Al2 + 6Cl2

Ở 10000C nó tương tác với nhôm kim loại tạo thành muối của nhôm có số oxi hóa thấp

hơn:

Al2Cl6 + 4Al → 6AlCl

Nhôm clorua khan có thể diều chế bằng cách cho khí clo tương tác với bột nhôm ở 500 –

5500C hoặc với hỗn hợp Al2O3 và than ở 10000C hoặc cho khí HCl khô ñi qua bột nhôm ñốt

nóng:

Ví dụ:

3Cl2 + Al2O3 + 3C → 2AlCl3 + 3CO

Muối hidrat ñược ñiều chế bằng cách sục khí HCl ñến bão hòa vào dung dịch của nhôm

trong axit clohidric.

7. Nhôm nitrat:



22

Al(NO3)3.9H2O là những tinh thể tà phương hay ñơn tà, dễ tan trong nước và rượu. Trong

không khí ẩm tinh thể chảy rữa. Ở 700C Al(NO3)3.9H2O nóng chảy và chuyển thành

Al(NO3)2.6H2O. Ở 1400C, tạo thành muối bazơ 4Al2O3.3N2O5.14H2O và ở 2000C tạo thành

Al2O3.

t0C Al(NO3)3 % t0C Al(NO3)3 %

0 37,8 40 46,3

10 40,2 50 49,1

20 43,0 60 50,9

30 44,9 70 54,6

ðộ tan của Al(NO3)3 trong nước.

ðiều chế: Al(OH)3 + 3HNO3 → Al(NO3)3 + 3H2O.

8. Nhôm sunfua:

Al2S3 là một khối ñặc màu xám vàng, trọng lượng riêng 2,37 ; có mùi khí hydro sunfua.

Khi cho thăng hoa ñể tinh chế Al2S3, người ta ñược những tinh thể hình kim trắng có nhiệt ñộ

nóng chảy 11000C. Dưới tác dụng của nước nóng, phản ứng xảy ra mạnh, giải phóng H2S vì

trong nước, Al2S3 bị phân hủy thành Al(OH)3 và H2S.

9. Hợp kim của nhôm Hợp kim của nhôm là hợp kim của nhôm với các các nguyên tố khác như: ñồng, thiếc,

mangan, silic, magiê.

+ Hợp kim ñuyra:

Hợp chất quan trọng nhất của nhôm là ñuyra. Thành phần có : 94% Al, 4%Cu, còn lại là các nguyên tố Mn,Mg,Si.... Hợp kim này có ñộ bền hơn nhôm 4 lần ( gần bằng ñộ bền của thép), có tỉ khối xấp xỉ 27.5g/cm3. ðuyra ñược dùng nhiều trong công nghiệp chế tạo máy bay, ôtô, xe lửa...



23

+ Hợp kim silumin:

Thành phần chính của silumin là Al và Si ( 10 ñến 14% Si). Hợp kim có ưu ñiểm nhẹ, bền và rất ăn khuôn (thể tích dãn nợ khi nhiệt ñộ giảm). Silumin ñược dùng ñể ñúc một số bộ phận của máy móc.

+ Hợp kim almelec:

Hợp kim almelec có chứa ñến 98,5 % nhôm, còn lại là Mg, Si, Fe. Hợp kim này có ưu ñiểm là ñiện trở nhỏ, dai và bền hơn nhôm. Almelec dùng ñể chế tạo dây cáp dẫn ñiện cao thế thay cho ñồng là kim loại qúy hiếm và nặng.

+ Hợp kim electron

Thành phần chính của hợp kim electron là magie ( 83,3%) nhôm (10,5%), còn lại là kẽm và mangan.Electron có những ưu ñiểm là nhẹ ( có khối lượng riêng 1.75g/cm3 , bằng 0,65 lần so với nhôm), rất bề về mặt cơ học ( bền hơn thép) chịu ñược sự va chạm và sự thay ñổi nhiệt ñộ trong giới hạn và ñột ngột. Electron dùng ñể chế tạo tàu vũ trụ, vệ tinh nhân tạo...

Tính chất:

- Khối lượng riêng nhỏ (~2,7g/cm³) nên nhôm và hợp kim nhôm chỉ nặng bằng 1/3 thép,

ñó là tính chất ñặc biệt ñược chú trọng khi các thiết bị cần chế tạo phải chú trọng ñến trọng lượng (trong ngành hàng không, vận tải...).

- Tính chống ăn mòn trong khí quyển: Do ñặc tính ôxy hoá của nó ñã biến lớp bề mặt của

nhôm thành ôxít nhôm (Al2O3) rất xít chặt và chống ăn mòn cao trong khí quyển, do ñó chúng



24

có thể dùng trong ña ngành mà không cần sơn bảo vệ. ðể tăng tính chống ăn mòn, người ta ñã làm cho lớp ô xít nhôm bảo vệ dày thêm bằng cách anot hoá.

- Tính dẫn ñiện: Tính dẫn ñiện của nhôm bằng 2/3 của ñồng (kim loại), nhưng do nhôm nhẹ hơn nên chúng ñược sử dụng nhiều hơn bởi nếu cùng truyền một dòng ñiện thì dây nhôm nhẹ hơn bằng 1/2; ít bị nung nóng hơn...

- Tính dẻo: Rất dẻo, nên rất thuận lợi cho việc kéo thành dây, tấm, lá, băng, màng, ép chảy

thành các thanh có biến dạng ñặc biệt (dùng cho khung cửa, các loại tản nhiệt...rất thuận tiện khi sản xuất).

- Nhiệt ñộ nóng chảy: Tương ñối thấp nên thuận tiện cho việc nấu chảy khi ñúc, nhưng

cũng làm nhôm và hợp kim nhôm không sử dụng ñược ở nhiệt ñộ cao hơn 300-400 ñộ C.

- ðộ bền, ñộ cứng: Thấp.

Phân loại:

Hợp kim nhôm biến dạng: ðược chia làm hai loại là hợp kim nhôm biến dạng hoá bền ñược bằng nhiệt luyện và hợp kim nhôm biến dạng không hoá bền ñược bằng nhiệt luyện.

Hợp kim nhôm ñúc là các loại hợp kim với khoảng Si rộng (5-20%) và có thêm Mg (0,3-0,5%) ñể tạo pha hoá bền Mg2Si nên các hệ Al-Si-Mg phải qua hoá bền. Cho thêm Cu (3-5%) vào hệ Al-Si-Mg ñể cải thiện cơ tính và có tính ñúc tốt do có các thành phần gần với cùng tin Al-Si-Cu nên ñược sử dụng trong ñúc piston (AA390.0), nắp máy của ñộng cơ ñốt trong.

Sự phổ biến và ñiều chế kim loại nhôm

Mặc dù nhôm là nguyên tố phổ biến trong vỏ Trái ðất (8,1%), nó lại hiếm trong dạng tự do và ñã từng ñược cho là kim loại quý có giá trị hơn vàng (Người ta nói rằng Napoleon III của Pháp có các bộ ñồ ăn bằng nhôm dự phòng cho những người khách quý nhất của ông. Những người khách khác chỉ có bộ ñồ ăn bằng vàng). Vì thế nhôm là kim loại tương ñối mới trong công nghiệp và ñược sản xuất với số lượng công nghiệp chỉ khoảng trên 100 năm.



25

Nhôm khi mới ñược phát hiện là cực kỳ khó tách ra khỏi các loại ñá có chứa nó. Vì toàn bộ nhôm của Trái ðất tồn tại dưới dạng các hợp chất nên nó là kim loại khó nhận ñược nhất. Lý do là nhôm bị ôxi hóa rất nhanh và ôxít nhôm là một hợp chất cực kỳ bền vững, không giống như gỉ sắt, nó không bị bong ra.

Sự tái chế nhôm từ các phế thải ñã trở thành một trong những thành phần quan trọng của công nghiệp luyện nhôm. Việc tái chế ñơn giản là nấu chảy kim loại, nó rẻ hơn rất nhiều so với sản xuất từ quặng. Việc tinh chế nhôm tiêu hao nhiều ñiện năng; việc tái chế chỉ tiêu hao khoảng 5% năng lượng ñể sản xuất ra nó trên cùng một khối lượng sản phẩm. Mặc dù cho ñến ñầu thập niên 1900, việc tái chế nhôm không còn là một lĩnh vực mới. Tuy nhiên, nó là lĩnh vực hoạt ñộng trầm lắng cho ñến tận những năm cuối thập niên 1960 khi sự bùng nổ của việc sử dụng nhôm ñể làm vỏ của các loại ñồ uống, kể từ ñó việc tái chế nhôm ñược ñưa vào trong tầm chú ý của cộng ñồng. Các nguồn tái chế nhôm bao gồm ô tô cũ, cửa và cửa sổ nhôm cũ, các thiết bị gia ñình cũ, contenơ và các sản phẩm khác.

Mỏ bauxit và công nghiệp nhôm

Nhôm tự nhiên trong quặng ở ba dạng khoáng vật: • Boehmite, mono hydrat alumin Al2O3(H2O), ở các nước có khí hậu kiểu ðịa

Trung Hải như Pháp, Hy Lạp, Thổ Nhĩ Kỳ,… • Gibbstite, tri hydrat alumin Al2O3(H2O)3, ở các nước nhiệt ñới như Guinea, Nam

Mỹ, Ấn ðộ, Australia,... • Và diaspore, một dạng mono hydrat và tri hydrat, ở các nước vùng Caribbean.

ða số những mỏ bauxite ở gần mặt ñất và ñược khai thác lộ thiên. Sau khi ñược hiệu chỉnh trong suốt thế kỷ thứ XIX, công nghệ chế biến nhôm từ bauxit thành nhôm bây giờ ñã ổn ñịnh



26



27

Quy trình bayer chế biến alumin từ bauxit

Nhôm là một kim loại hoạt ñộng và rất khó phân lập nó ra từ quặng, ôxít nhôm (Al2O3). Việc khử trực tiếp, ví dụ với cacbon, là không kinh tế vì ôxít nhôm có ñiểm nóng chảy cao (khoảng 2.000 °C). Vì thế, nó ñược tách ra bằng cách ñiện phân – ôxít nhôm ñược hòa tan trong cryôlit nóng chảy và sau ñó bị khử bởi dòng ñiện thành nhôm kim loại. Theo công nghệ này, nhiệt ñộ nóng chảy của hỗn hợp chỉ còn khoảng 950-980 °C. Cryôlit nguyên thủy ñược tìm thấy như một khoáng chất ở Greenland, nhưng sau ñó ñược thay thế bằng cryôlit tổng hợp. Cryôlit là hỗn hợp của các florua nhôm, natri và canxi (Na3AlF6). Ôxít nhôm trong dạng bột màu trắng thu ñược từ quặng bôxít tinh chế, quặng này có màu ñỏ vì chứa khoảng 30-40% ôxít sắt. Nó ñược tinh chế theo công nghệ Bayer.

Quy trình diễn biến như sau:

Hoà tan hydrat alumin của bauxit trong một dung dịch hydroxyd natri NaOH ở nhiệt ñộ 200/2500C ñể tạo ra aluminat natri NaAlO2.

Lọc những dung dịch ñể loại bùn ñỏ chứa những chất bẩn, chủ yếu gồm bởi những oxyd chứa trong quặng bauxit.

Chờ cho dung dịch nguội ñể cho aluminat natri trở lại dạng hydrat alumin và kết tủa.

Lọc một lần nữa ñể hoàn nguyên hydroxyd natri. Nung hydrat alumin ñể có alumin Al2O3.



28

Trước khi có công nghệ này, công nghệ ñược sử dụng là công nghệ Deville

Công nghệ ñiện phân thay thế cho công nghệ Wöhler, là công nghệ khử clorua nhôm khan với kali.

Các ñiện cực trong ñiện phân ôxít nhôm làm từ cacbon. Khi quặng bị nóng chảy, các ion của nó chuyển ñộng tự do. Phản ứng tại catốt mang ñiện âm là:

Al3+ + 3e- → Al

Ở ñây các ion nhôm bị biến ñổi (nhận thêm ñiện tử). Nhôm kim loại sau ñó chìm xuống và ñược ñưa ra khỏi lò ñiện phân.

Tại cực dương (anốt) ôxy dạng khí ñược tạo thành:

2O2- → O2 + 4e-

Cực dương cacbon bị ôxi hóa bởi ôxy. Cực dương bị hao mòn dần và phải ñược thay thế thường xuyên, do nó bị tiêu hao do phản ứng:

O2 + C → CO2

Ngược lại với anốt, các catốt gần như không bị tiêu hao trong quá trình ñiện phân do không có ôxy ở gần nó. Catốt cacbon ñược bảo vệ bởi nhôm lỏng trong lò. Các catốt bị ăn mòn chủ yếu là do các phản ứng ñiện hóa. Sau 5-10 năm, phụ thuộc vào dòng ñiện sử dụng trong quá trình ñiện phân, các lò ñiện phân cần phải sửa chữa toàn bộ do các catốt ñã bị ăn mòn hoàn toàn.

Người ta khử oxy của alumin bằng phương pháp ñiện phân Heroult Hall (tên hai người sáng chế ra phương pháp này). Alumin chảy lỏng ở nhiệt ñộ 2.200 C. ðể giảm nhiệt ñộ chảy lỏng xuống còn 950/1.000 C người ta trộn alumin với cryolith Na3AlF6 và một phần fluorid nhôm AlF3. Dưới ñiện thế 4 volt và 350.000 ampere, alumin ñược khử oxy và nhôm chảy lỏng ñược hút ra ngoài thùng ñiện phân và ñúc thành thỏi thương phẩm



29

ðiện phân nhôm bằng công nghệ Hall-Héroult tiêu hao nhiều ñiện năng, nhưng các công nghệ khác luôn luôn có khuyết ñiểm về mặt kinh tế hay môi trường hơn công nghệ này. Tiêu chuẩn tiêu hao năng lượng phổ biến là khoảng 14,5-15,5 kWh/kg nhôm ñược sản xuất. Các lò hiện ñại có mức tiêu thụ ñiện năng khoảng 12,8 kWh/kg. Dòng ñiện ñể thực hiện công việc ñiện phân này ñối với các công nghệ cũ là 100.000-200.000 A. Các lò hiện nay làm việc với cường ñộ dòng ñiện khoảng 350.000 A. Các lò thử nghiệm làm việc với dòng ñiện khoảng 500.000 A.

Năng lượng ñiện chiếm khoảng 20-40% trong giá thành của sản xuất nhôm, phụ thuộc vào nơi ñặt lò nhôm. Các lò luyện nhôm có xu hướng ñược ñặt ở những khu vực mà nguồn cung cấp ñiện dồi dào với giá ñiện rẻ, như Nam Phi, ñảo miền nam New Zealand, Úc, Trung Quốc, Trung ðông, Nga và Québec ở Canada.

Trung Quốc hiện là nhà sản xuất nhôm lớn nhất thế giới (năm 2004).



30

A. CROM KIM LOẠI I. ðặc trưng của Crom

Crom lần ñầu tiên ñược nhà bác học người Pháp Louis Vauquelin (1763-1829) ñiều chế vào năm 1797. Tên gọi crom (chrome) xuất phát từ tiếng Hi Lạp chroma có nghĩa là màu sắc vì các hợp chất của crom ñều có màu

Crom nặng, dẫn ñiện và dẫn nhiệt tốt, rất khó nóng chảy và rất khó sôi. Về nhiệt ñộ nóng chảy, crom là một trong những nguyên tố ñứng ñầu trong dãy kim loại chuyển tiếp. Những cực ñại về nhiệt ñộ nóng chảy và nhiệt thăng hoa ñược giải thích bằng sự tăng ñộ bền của liên kết trong tinh thể kim loại chủ yếu bởi số liên kết cộng hóa trị ñược tạo nên từ số tối ña electron d ñộc thân của nguyên tử Crom. Theo lý thuyết hiện ñại về liên kết kim loại, trong tinh thể kim loại mỗi nguyên tử thường chỉ có 1 hoặc 2 electron là electron dẫn, nghĩa là electron tự do, còn các electron hóa trị còn lại ñược ghép ñôi với nhau tạo thành liên kết cộng hóa trị.

Cấu hình electron của crom: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1



31

Tính chất chung Tên, Ký hiệu, Số Crom, Cr, 24

Phiên âm /ˈkroȚmiəm/ KROH-mee-əm

Phân loại Kim loại chuyển tiếp

Nhóm, Chu kỳ, Phân lớp

VIB, 4, d

Khối lượng nguyên tử

51,9961(6)

Cấu hình electron [Ar] 3d5 4s1

Số electron trên vỏ ñiện tử

2, 8, 13, 1

Tính chất vật lý Màu Ánh bạc

Trạng thái vật chất Chất rắn

Mật ñộ gần nhiệt ñộ phòng

7,19 g·cm−3

Mật ñộ ở thể lỏng khi ñạt nhiệt ñộ nóng

chảy 6,3 g·cm−3

Nhiệt ñộ nóng chảy 1907oC

Nhiệt ñộ sôi 2671oC

Nhiệt lượng nóng chảy

21,0 kJ·mol−1

Nhiệt lượng bay hơi 339,5 kJ·mol−1

Nhiệt dung 23,35 J·mol−1·K−1

Khối lượng riêng 7,2 g/cm3

Nhiệt thăng hoa 368,2 kJ/mol

Áp suất hơi P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k



32

at T (K) 1656 1807 1991 2223 2530 2942 Tính chất nguyên tử

Trạng thái ôxi hóa 6, 5, 4, 3, 2, 1, -1, -2

(Ôxít axít mạnh)

ðộ âm ñiện 1,66 (thang Pauling) 1st: 6,76 eV 2nd: 16,49 eV

Năng lượng ion hóa

3rd: 30,95 eV

Bán kính cộng hoá trị

128 pm

ðộ dài liên kết cộng hóa trị

139±5 pm

Thông tin khác Cấu trúc tinh thể Lập phương tâm khối

Trạng thái trật tự từ

Phản sắt từ (gần giống: Sóng mật ñộ xoay tròn)

ðiện trở suất (20 °C) 125 nΩ·m

ðộ dẫn nhiệt 93,9 W·m−1·K−1

ðộ giãn nở nhiệt (25 °C) 4,9 µm·m−1·K−1

Tốc ñộ truyền âm thanh (thanh mỏng)

(20 °C) 5940 m·s−1

Mô ñun Young 279 GPa

Mô ñun cắt 115 GPa

Mô ñun nén 160 GPa

Hệ số Poisson 0,21

ðộ cứng theo thang Mohs

8,5

ðộ cứng theo thang Vickers

1060 MPa

ðộ cứng theo thang Brinell

1120 MPa

ðộ dẫn ñiện (Hg = 1)

7,1

Số ñăng ký CAS 7440-47-3

Chất ñồng vị ổn ñịnh nhất Bài chính: ðồng vị của Crom

iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP



33

50Cr 4.345% > 1.8×1017năm εε - 50Ti Ε - 51V 51Cr Tổng hợp 27,7025 ngày γ 0.320 -

52Cr 83.789% 52Cr ổn ñịnh với 28 nơtrons 53Cr 9.501% 53Cr ổn ñịnh với 29 nơtrons 54Cr 2.365%

54Cr ổn ñịnh với 30 nơtrons

Mạng tinh thể Crom II. TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA CROM: 1.Tác dụng với các phi kim: Ở nhiệt ñộ thường, crom chỉ tác dụng ñược với flo Ở nhiệt ñộ cao, crom tác dụng ñược với nhiều phi kim Ở nhiệt ñộ cao, crom tác dụng ñược với nhiều phi kim

0t2 2 34Cr 3O 2Cr O+ → ∆ H = -1141 kJ/mol

2Cr + 3Cl2 0t→ 2CrCl3

2. Tác dụng với nước: + Các vật dụng bằng crom không tác dụng với nước vì có oxit bảo vệ. + Crom nguyên chất tác dụng với nước tạo thành hidroxit kết tủa dưới dạng keo màu trắng

ngăn cách không cho kim loại trên tiếp xúc với nước. Crom có thế ñiện cực chuẩn nhỏ ( 3

0

Cr / CrE 0, 74V+ = − ) âm hơn so với thế ñiện cực hidro ở pH = 7 (

2 2

0H O / HE 0,74V= − ). Tuy

nhiên, trong thực tế crom không phản ứng với nước ở nhiệt ñộ thường.



34

Ở nhiệt ñộ cao (600 – 800oC) crom tác dụng với nước giải phóng hidro theo phản ứng:

2Cr + 3H2O 0

t→ Cr2O3 +3H2 ↑ 3. Tác dụng với axit: Vì có màng oxit bảo vệ, crom không tan ngay trong dung dịch loãng, nguội của axit HCl

và axit H2SO4. khi ñun nóng, màng oxit tan ra, crom tác dụng với axit giải phóng H2 và tạo ra muối Cr (II).

2 2

2 4 4 2

Cr 2HCl CrCl H

Cr H SO CrSO H

+ → +

+ → + Cr không phản ứng với HNO3 và H2SO4 ñặc nguội. Ngoài ra, crom còn tan trong hỗn hợp kiềm nóng chảy với nitrat hay clorat kim loại kiềm

tạo thành cromat

Crom tan trong dung dịch axit

.. SSOO SSÁÁNNHH TTÍÍNNHH CCHHẤẤTT HHOOÁÁ HHỌỌCC CCỦỦAA NNHHÔÔMM VVÀÀ CCRROOMM Giống nhau: - Phản ứng với phi kim. - Phản ứng với axit HCl, H2SO4 loãng. - Có màng oxit bảo vệ bền trong không khí và thực tế không phản ứng với nước - Bị thụ ñộng hoá trong axit HNO3 và H2SO4 ñặc nguội Khác nhau: - Nhôm chỉ có một trạng thái oxi hoá là +3 còn crom có nhiều trạng thái oxi hoá, khi phản

ứng với axit HCl,H2SO4 loãng nhôm cho hợp chất Al(III) còn crom cho hợp chất Cr(II).

- Nhôm có tính khử mạnh hơn nên nhôm khử ñược crom(III) oxit. .. SSOO SSÁÁNNHH TTÍÍNNHH CCHHẤẤTT HHOOÁÁ HHỌỌCC CCỦỦAA SSẮẮTT VVÀÀ CCRROOMM



35

Giống nhau: - Phản ứng với phi kim. - Phản ứng với axit HCl, H2SO4 loãng cùng cho hợp chất +2

-Bị thụ ñộng hoá trong axit HNO3 và H2SO4 ñặc nguội.

- ða hoá trị Khác nhau:

Crom Sắt - Có màng oxit bảo vệ - Có mức oxi hóa từ +2

ñến +6

- Không có lớp màng oxit - Có mức oxi hóa +2, +3,

+8/3

III.TRẠNG THÁI THIÊN NHIÊN VÀ PHƯƠNG PHÁP ðIỀU CHẾ: 1. Trạng thái tự nhiên: Crom là 21 nguyên tố phổ biến trong lớp vỏ Trái ñất với một nồng ñộ trung bình là 100

ppm. Hợp chất crom ñược tìm thấy trong môi trường, do sự xói mòn của ñá có chứa crôm và có thể ñược phân phối bởi các vụ phun trào núi lửa. Các nồng ñộ trong ñất là giữa 1 và 3000 mg / kg, trong nước biển từ 5 ñến 800 mg / lít, và trong sông và hồ 26 mg / lít ñến 5,2 mg / lít.

Crom là nguyên tố tương ñối phổ biến trong thiên nhiên. Trong vỏ Trái ðất, crom chiếm 6.10-3 %. Khoáng vật chính của crom là sắt cromit [Fe(CrO2)2]. Những nước giàu mỏ quặng crom là Cazactan, Nam Phi, Ấn ñộ, Thổ Nhĩ Kỳ và Zimbabue. Nước ta có mỏ sa khoáng cromit khá lớn ở Cổ ðịnh Thanh Hóa, mỏ này ñã ñược khai thác nhiều năm.

2. Phương pháp ñiều chế: - Trong phòng thí nghiệm:

Crom kim loại ñược ñiều chế bằng phương pháp nhiệt nhôm, người ta dùng bột nhôm khử crom (III) oxit:

Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3

Formatted: Bullets and Numbering



36

- Trong công nghiệp:

Lượng lớn kim loại crom ñược sản xuất dưới dạng ferrocrom. Hợp kim ferocrom chứa 50 – 70% crom ñược sản xuất bằng cách dùng than cốc khử quặng cromit:

Fe(CrO2)2 + 4C → Fe + 2Cr + 4CO

Xu hướng thế giới sản xuất crom

Sản lượng crom của các nước năm 2002

B. MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA CROM I. MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA CROM(0): 1. Crom hecxacacbonyl: Phân tử hecxacacbonyl Cr(CO)6 có cấu hình bát diện ñều với nguyên tử kim loại ở tâm và

phân tử CO ở 6 ñỉnh:



37

Công thức cấu tạo của Cr(CO)6

Phân tử crom hecxacacbonyl có tính nghịch từ, trong ñó nguyên tử kim loại crom có cấu

hình electron d6 và ở trạng thái lai hóa d2sp3. Trong phân tử CO, cặp electron trên obitan phân tử σ lk

z với năng lượng cao hơn những các

electron trên obitan phân tử lk

xπ và lk

yπ có khả năng tạo liên kết σ cho-nhận với obitan lai hóa

d2sp3 trống của nguyên tử crom. Về hình thức, nguyên tử crom có số oxi hóa bằng không nhưng phương pháp nghiên cứu kiến trúc bằng tia Ronghen chỉ ra rằng trong crom hecxacacbonyl, nguyên tử crom có một ñiện tích dương ñáng kể, ñiện tích dương của crom trong Cr(CO)6 lớn hơn trong crom kim loại, trong Cr2O3 và trong CrCl3.6H2O. Như vậy, ngoài liên kết σ cho nhận, trong Cr(CO)6 còn có liên kết π cho Cr →CO và nhờ liên kết π này, phân tử crom hecxacacbonyl bền hơn. Tương tác π-cho làm chuyển dịch mật ñộ electron về CO nhiều hơn so với sự chuyển dịch mật ñộ electron về crom gây nên bởi tương tác σ cho-nhận và liên kết Cr-CO có những ñặc tính của cả cộng hoa trị lẫn ion.

Sự tạo thành cacbonyl không chỉ xảy ra ở crom mà còn xảy ra ở hầu hết các kim loại chuyển tiếp khác nhưng không có ở kim loại không chuyển tiếp. Thành phần của hợp chất cacbonyl tuân thủ theo quy tắc khí hiếm ở trong cùng chu kỳ do nhà hóa học người Anh N.V Sigwick (1873-1952) ñề ra. Theo quy tắc khí hiếm, nguyên tử kim loại trong cacbonyl kim loại có xu hướng nhận thêm một số electron của phân tử CO như thế nào ñể ñạt ñược cấu hình electron bền của nguyên tử khí hiếm ở cùng chu kỳ.

Ở ñiều kiện thường, crom hecxacocbonyl là chất ở dạng tinh thể không màu, dễ thăng hoa trong chân không, Cr(CO)6 nóng chảy trong chân không ở 149oC và phân hủy nổ ở 130-150oC

Ở nhiệt ñộ cao hơn, chúng phân hủy thành kim loại và cacbon monooxit. Crom hecxacacbonyl không tác dụng với nước và axit. Cr(CO)6 tác dụng với dung dịch

NaOH trong rượu hay dung dịch Na trong amoniac lỏng tạo nên muối Na2Cr(CO)5. Cr(CO)6 ñược ñiều chế bàng tác dụng của dung dịch nhôm trietyl Al(C2H5)3 trong ete với

huyền phù CrCl3 trong ete có mặt khí CO2 (áp suất cao).

2. Crom dibenzen:



38

Crom dibenzen Cr(C6H6)2 là chất dạng tinh thể màu nâu, nóng chảy ở 284oC. Nhiệt ñộ sôi

là 160oC, không tan trong nước. Phân tử có dạng hình bánh kẹp sandwich với nguyên tử crom

nằm ở giữa hai mặt phẳng song song của vòng benzen và các liên kết có ñộ dại như nhau. ðây

là hợp chất kiểu phức chất π cơ kim.

Cấu tạo phân tử Cr(C6H6)2

Nó lần ñầu tiên ñược chuẩn bị bởi Hafner và Fischer bởi phản ứng của CrCl3 , nhôm, và benzen, với sự có mặt của AlCl3. Phương trình hóa học:

CrCl3 + 2/3Al + 1/3AlCl3 + 2C6H6 → [Cr(C6H6)2] AlCl 4 + 2/3 AlCl3 [Cr (C 6 H 6) 2]AlCl 4 + 1/2 Na2S2O 4 → [Cr(C6H6)2] + NaAlCl4 + SO2

Như ñã biết, obitap 2pz của C có electron ñộc thân và vuông góc với mặt phẳng vòng benzen, theo thuyết MO, tổ hợp với nhau tạo thành 3 MOπlk và 3 MOπ*: các MOπlk ñã ñiện ñủ electron còn các MOπ* ñều trống.

Trong crom dibenzen, một phân tử nghịch từ, nguyên tử crom còn lại có cấu hình electron 3d6.

Liên kết hóa học giữa Cr và hai vòng benzen ñược thực hiện theo cơ chế σ-cho-nhận giữa các cặp electron trên MOπlk của hai vòng benzen tới 6 obitan trống của crom và theo cơ chế π-cho giữa 3 cặp electron d của Cr với các MOπ* trống của hai vòng benzen. Như vậy là có 18 electron (6 là của Cr và 12 là của C) ở trên 9 MO nhiều tâm và chuyển ñộng trong trường của 13 hạt nhân nguyên tử ( 1 nguyên tử Cr và 12 nguyên tử C). Trong hợp chất này, quy tắc khí hiếm cũng ñược tuân theo: nguyên tử Cr có cấu hình electron của Kr (24 + 12 = 36). Crom dibenzen ñã ñược ñiều chế trước ñây hơn nửa thế kỉ khi cho thuốc thử Grinha (C6H6MgBr) tác dụng với CrCl3. Một phương pháp ñiều chế khác là tác dụng của CrCl3 và benzen khi có mặt nhôm bột, nhôn khử crom (III) về crom (0) và tạo thành AlCl3.

Hợp chất crom dibenzen có ý nghĩa không chỉ về mặt lý thuyết mà còn về mặt thực tiễn II. MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA CROM (II): 1. Crom (II) oxit (CrO):



39

Crom (II) oxit là chất bột màu ñen kết tinh trong cấu trúc muối mỏ, có tính tự cháy, trên 100oC ở trong không khí biến thành Cr2O3, trên 700oC ở chân không phân hủy thành Cr2O3 và crom. Có tính bazo, oxit này tan trong dung dịch axit loãng:

CrO + 2HCl → CrCl2 + H2O CrO có tính khử, trong không khí CrO dễ bị oxi hóa thành Cr2O3. Oxit này rất khó ñiều chế, ñược tạo nên khi dùng oxi trong không khí hay axit nitric oxi

hóa hỗn hống crom: H3PO2 + 2Cr2O3 → 4CrO + H3PO4

2. Crom (II) hidroxit ( Cr(OH)2 ): Crom (II) hidroxit là chất kết tủa vàng nhưng rất thường lẫn tạp chất nên có màu hung. Nó

không có tính lưỡng tính, tan trong dung dịch axit nhưng không tan trong dung dịch kiềm: Cr(OH)2 + 2HCl → CrCl2 + H2O. Thể hiện tính khử mạnh hơn oxit, hidroxit dễ dàng tác dụng với oxi trong không khí tạo

thành Cr(OH)3: 4Cr(OH)2 +O2 + H2O → 4Cr(OH)3. Crom (II) hidroxit rất khó ñiều chế ở dạng tinh khiết, ñược tạo nên theo phản ứng: CrCl2 + 2NaOH → Cr(OH)2 + 2NaCl 3. Muối Crom (II): Người ta ñã tách ra ñược và nghiên cứu kĩ thuật các muối crom(II) sau ñây: CrCl2.4H2O,

CrBr2.6H2O, CrSO4.H2O (ít tan) và [Cr(CH3COO)2.H2O]2 (kết tủa). Các halogenua khan có nhiệt ñộ nóng chảy cao: CrF2 màu xám, nóng chảy ở 1100 oC, CrCl2 màu trắng, nóng chảy ở 824oC, CrBr2 màu trắng, nóng chảy ở 842oC và CrI2 màu ñỏ, nóng chảy ở 795oC. Các muối tan ñược trong nước cho ion hidrat hóa [Cr(H2O)6]

2+ có màu xanh lam. Muối crom(II) ít bị thủy phân. Cũng như oxi và hidroxit , muối crom(II) có tính khử mạnh, 3 2/

o

Cr CrE + + = - 0,41V

Vd: 2CrCl2 + Cl2 → 2CrCl3 Ion Cr2+ có thể tạo nên những phức chất như [Cr(NH3)6]Cl2, K4[Cr(CN)6], CrCl2.2N2H4,… Muối crom (II) ñược ñiều chế bằng cách hòa tan crom kim loại trong dung dịch axit trong

môi trường khí không hoạt ñộng ( ví dụ H2 ) Cr + H+ → Cr2+ + H2 ↑

Muối crom (II) không bền, dễ bị oxi hóa thành crom (III), thể hiện tính khử Do ñó trong thực tế khi cho crom kim loại, CrO hoặc Cr(OH)2 tác dụng với axit, sau cùng

thường cho sản phẩm muối crom (III) Vì muối Cr2+ dễ bị oxi hóa nên không ñiều chế bằng cách cho Zn tác dụng với muối Cr3+

trong môi trường axit: Zn + 2Cr3+ → Zn2+ + 2Cr2+

Chú ý: Trong thực tế, có thể có oxi hòa tan, cần chú ý ñến các phản ưng có thể xảy ra dực trên giá trị của các thế ñiện cực chuẩn sau:



40

Cr2+ + 2e → Cr

Zn2+ + 2e → Zn

Cr3+ + 3e → Cr

Cr3+ +e → Cr2+

2H+ → H2

O2 + 4H+ + 4e → 2H2O

2

2

3

3 2

2

2 2

0

/

0

/

0

/

0

/

0

2 /

0/

0,91 V

0,76 V

0,74V

E 0, 41 V

E 0,00 V

E 1,23 V

Cr Cr

Zn Zn

Cr Cr

Cr Cr

H H

O H O

E

E

E

+

+

+

+ +

+

= −

= −

= −

= −

=

=

Từ các giá trị Eo ở trên, giải thích tại sao cần dùng môi trường axit trong phản ứng ñiều chế muối Cr2+ từ muối Cr3+ và Zn

4. Crom(II) clorua: Crom(II) clorua (CrCl2) khan là chất bột màu trắng, hút ẩm mạnh, tan trong nước cho dung

dịch màu xanh lam. Khi kết tinh từ dung dịch, thu ñược hidrat CrCl2.4H2O là chất ở dạng tinh thể màu lục sẫm. Khi ñun nóng trên 60oC, hidrat mất bớt nước và ñến 115oC biến thành muối khan CrCl2.

Có tính khử mạnh, ngay trong dung dịch CrCl2 dễ dàng tác dụng với oxi không khí biến từ dung dịch màu xanh lam thành màu lục của ion Cr3+ trong nước:

4CrCl2 + O2 + 4HCl → 4CrCl3 + 2H2O Trong phân tích khí, người ta thường dùng dung dịch nước CrCl2 ñể hấp thụ khí oxi Ngay khi không có mặt oxi trong không khí, ion Cr3+ phân hủy nước giải phóng khí hidro

và biến thành ion Cr3+: 2CrCl2 + 2H2O → 2Cr(OH)Cl2 + H2

Muối khan CrCl2 có thể ñiều chế bằng cách ñun nóng crom kim loại ở 600-700oC trong dòng khí HCl hoặc ñun nóng crom triclorua (CrCl3) khan ở 400-540oC trong dòng khí hidro:

Cr + 2HCl → CrCl2 + H2 CrCl3 + H2 → 2CrCl2 + 2HCl

Hoặc ñun nóng cẩn thận ñể làm mất nước của hidrat CrCl2.4H2O. Chuẩn bị quy mô nhỏ có thể sử dụng 4 LiAlH, hoặc liên quan ñến thuốc thử, ñể giảm

CrCl3 4CrCl3 + LiAlH4 → 4CrCl2 + LiCl + AlCl3 + 2H2 Dung dịch nước muối crom(II) clorua ñược ñiều chế bằng cách dung hidro hoạt ñộng khử

dung dịch muối crom(III) clorua. Trong thực tế, người ta có thể dùng hỗn hống kẽm tác dụng với dung dịch CrCl3 trong mội trường HCl:

2CrCl3 + Zn → 2CrCl2 + ZnCl2



41

Mạng tinh thể CrCl2

5. Crom (II) axetat: Crom (II) axetat là dạng kết tủa ít tan, có màu ñỏ, ñược tạo nên khi cho dung dịch NaCH-

3COO ñặc trưng tác dụng với dung dịch CrCl2: CrCl2 + 2NaCH3COO + H2O → Cr(CH3COO)2.H2O

Công thức cấu tạo của crom (II) axetat

Crom (II) axetat có chứa 2 nguyên tử crom, 2 phân tử nước và 2 ion CH3COO- . Môi trường phối hợp xung quanh nguyên tử crom bao gồm 4 nguyên tử oxi (từ ion CH3COO-) trong một hình vuông, một phân tử nước và nguyên tử crom khác.

Tính nghịch từ của chất nói lên rằng 4 electron d ở mỗi ion Cr2+ ñã ñược ghép ñôi cộng với

khoảng cách Cr-Cr (2,360

A ) rất bé hơn khoảng cách Cr-Cr trong kim loại (2,490

A ) chúng tỏ



42

liên kết Cr-Cr là liên kết 4: một liên kết σ, 2 liên kết π và một liên kết δ. Hai ion Cr2+ dùng cặp obitan lai hóa d2sp3 tạo nên liên kết σ, cặp obitan 3dxz và cặp obitan 3dyz tạo nên hai liên kết π, còn cặp obitan 3dxy tạo nên liên kết δ.

ðây là chất ñược biết ñầu tiên bởi ông Eugene Peligot trong những hợp chất có liên kết 4 vào năm 1844. Cấu tạo ñộc ñáo của hợp chất làm cho nó có tính nghịch từ và có màu ñỏ, một màu ít ñặc trưng ñối với nguyên tử crom. Màu ñỏ của ñime này chuyển nhanh thành màu lục khi ñể trong không khí ẩm vì crom(II) bị oxi hóa thành crom(III)

III. HỢP CHẤT CỦA CROM (III): 1. Crom (III) oxit: Cr2O3 có màu lục thẫm, rất cứng, không tan trong nước. Crom có cấu tạo giống α-Al2O3

(corunñum), bao gồm một mảng lục giác bao lấy anion oxit với 2 / 3 của các lỗ hổng tám mặt bị chiếm ñóng bởi crom. Tương tự như corundum, Cr2O3 là một, vật liệu giòn cứng ( ñộ cứng Mohs 8-8,5), là hợp chất bền nhất của crom, nóng chảy ở 2265oC và sôi ở 3027oC

Crom (III) oxit

Crom (III) oxit trơ về mặt hóa học. Tuy là oxit lưỡng tính nhũng nó không tan trong dung dịch kiềm và axit loãng. Tính lưỡng tính của Cr2O3 chỉ thể hiện khi nấu chảy với kiềm hay kali hidrosunfat:

Cr2O3 + 2KOH → 2KCrO2 + H2O ( kali cromit ) Cr2O3 + 6KHSO4 → Cr2(SO4)3 +3K2SO4 +3H2O Khi nấu chảy với peoxit kim loại kiềm hoặc với hỗn hợp của kiềm và nitrat hay clorat của

kiềm, nó biến thành cromat: Cr2O3 + 2Na2CO3 + 3NaNO3 → 2Na2CrO4 + 3NaNO2 + 2CO2 Cr2O3 + 4KOH + KClO3 → 2K2CrO4 + KCl + 2H2O Cr2O3 + 3Na2O2 → 2Na2CrO4 + Na2O Cr2O3 ñược dùng tạo màu lục cho ñồ sứ, ñồ thủy tinh. ðiều chế trong phòng thí nghiệm, nhiệt phân amoni bicromat: (NH4)2Cr2O7

0t→ Cr2O3 + N2 + 4H2O



43

ðiều chế trong công nghiệp:

K2Cr2O7 + S 0t→ Cr2O3 + K2SO4

Cr2O3 tồn tại trong tự nhiên trong eskolaite khoáng sản. Eskolaite cũng là một thành phần quý hiếm của thiên thạch chondrite

. Tác hại: Mắt: Bụi có thể gây kích ứng cơ học.

Da: Có thể gây kích ứng da. Có thể gây ra một phản ứng dị ứng ở một số cá nhân. Nuốt phải: Nuốt một lượng lớn có thể gây kích ứng ñường tiêu hóa. Hít phải: Có thể gây kích ứng ñường hô hấp. Oxit crom (III) là kém hấp thụ vào cơ thể, do ñó, tồn tại chủ yếu như là một bụi "phiền toái". Mãn tính: kéo dài hoặc lặp ñi lặp lại tiếp xúc với da có thể gây viêm da nhạy cảm và có thể phá hủy và / hoặc loét. Lặp ñi lặp lại qua ñường hô hấp có thể gây ra viêm phế quản mãn tính. Một ñánh giá các nghiên cứu ñược tiến hành trên 100 năm cho thấy không có bằng chứng thuyết phục cho một mối nguy hiểm ung thư trong giới công nhân tiếp xúc với các hạt nhân ngưng tụ mây hình thành bởi crom kim loại hoặc các hợp chất Crom (III). Cơ quan Quốc tế Nghiên cứu Ung thư (IARC) ñã kết luận rằng có ñủ bằng chứng ở người và ñộng vật thí nghiệm cho các chất gây ung thư của hợp chất crom (III). Việc ñánh giá tổng thể kết luận rằng các hợp chất Crom (III) không ñược phân loại là chất gây ung thư cho con người.

.

2. Crom (III) hidroxit:

Crom (III) hidroxit có cấu tạo và tính chất giống như nhôm hidroxit. Nó là kết tủa nhầy, màu lục nhạt, không tan trong nước và có thành phần biến ñổi. Kết tủa ñó là chất polime ña nhân có kiến trúc lớp, trong ñó những phân tử nước và những nhóm OH

_ phối trí xung quanh

ion Cr3+ và nhóm OH_

ñồng thời. Khi ñể lâu hoặc ñun nóng, hidroxit này mất hoạt tính vì liên kết Cr-OH-Cr ñược thay thế bởi những liên kết Cr-O-Cr

.

Crom (III) hidroxit

Cr(OH)3 là hiroxit lưỡng tính, tan ñược trong dung dịch axit và dung dịch kiềm.



44

Cr(OH)3 + H3O+ → [Cr(H2O)6]

3+ Cr(OH)3 + OH- + 2H2O → [Cr(OH)4(H2O)2]

- Ion [Cr(OH)4(H2O)2]

- thường viết gọn là [Cr(OH)4]-, có thể kết hợp thêm ion OH- tạo thành

[Cr(OH)5]- và [Cr(OH)6]

-. Tất cả những ion này gọi chung là hidroxocromit. Hidroxocromit có màu lục nhạt, kém bền hơn hidroxoaluminat, khiñun nóng trong dung dịch ñã phân hủy tạo thành kết tủa Cr(OH)3. Sở dĩ là như vậy vì Cr(OH)3 thể hiện tính axit yếu hơn Al(ỌH)3, nó tan trong dung dịch kiềm có pH = 11-12 trong khi Al(OH)3 tan trong dung dịch có pH = 9-10

ðể ñiều chế crom(III) hidroxit trong phòng thí nghiệm, người ta cho một trong các chất NaOH, KOH, NH3, Na2S2O3,… tác dụng với dung dịch muối crom(III). Phản ứng ion nói chung có thể viết gọn là:

Cr3+ + 3OH- → Cr(OH)3 Hay: [Cr(H2O)6]

3+(aq) + 3OH-

(aq) → [Cr(OH)3(H2O)3] (s) + 3H2O(l) Tuy nhiên các quá tình không dừng lại ở ñó. Nếu ta thêm NaOH thi kết tủa sẽ bị tan ra do

Cr(OH)3 có tính lưỡng tính

3. Muối crom (III): Crom (III) là trạng thái oxi hóa bền nhất của crom. Người ta ñã biết ñược nhiều muối

crom(III), những muối này ñộc với người. Nhiều muối crom(III) cũng có cấu tạo và tính chất giống như muối nhôm(III) cho nên biết tính chất của nhôm (III) có thể ñoán ñược tính chất của hợp chất của hợp chất crom(III). Sự giống nhau này ñược giải thích bằng sự gần nhau về

kích thước của các ion Cr3+ (0,570

A ) và Al3+ (0,61 o

A ). Muối crom (III) có ñộ tan gần như muối nhôn (III), ña số tan trong nước, những muối rất ít tan là Cr2(CO3)3, CrPO4 và CsSO4.Cr2(SO4)3.24H2O (phèn crom-xesi). Khi kết tinh từ dung dịch, muối crom (III) thường ở dạng tinh thể hidrat có thành phần và màu sắc biến ñổi, ví dụ như CrPO4.6H2O có màu tím và CrPO4.2H2O có màu lục.

Muối khan có cấu tạo và tính chất khác với muối dạng hidrat, ví dụ như CrCl3 màu tím ñỏ tan hết sức chậm trong nước và Cr2(SO4)3 màu hồng tan rất ít trong nước, trong khi CrCl3.6H2O và Cr2(SO4)3.18H2O ñều có màu tím và dễ tan trong nước.

Dung dịch muối crom (III) có màu tím-ñỏ ở nhiệt ñộ thường nhưng có màu lục khi ñun nóng. Màu tím cua muối crom (III) trong dung dịch cũng như trong tinh thể hidrat là màu ñặc trưng của ion [Cr(H2O)6]

3+.



45

Muối crom (III) có tinh thuận từ, rất bền trong không khí khô và bị thủy phân mạnh hơn muối crom (III). Phản ứng thủy phân nấc thứ nhất của muối crom (III) có thể coi như phản ứng tạo phức hidroxo:

[Cr(H2O)6]3+ + H2O € [Cr(OH)(H2O)5]

2+ + H3O+

[Cr(H2O)6]3+ → [Cr(OH)(H2O)5]

2+ → [Cr(OH)2(H2O)4]+ → [Cr(OH)3(H2O)3] (s) kết tủa

[Cr(H2O)6]

3+ [Cr(OH)(H2O)5]

2+

[Cr(OH)2(H2O)4]

+ [Cr(OH)3(H2O)3] Và xa hơn nữa là các phức chất có thể trùng hợp lại. Ví dụ như trường hợp của muối crom

(III) sunfat, tùy thuộc vào nhiệt ñộ, pH và nồng ñộ của các dung dịch có thể tạo nên các sản phẩm polime

Các phản ứng thủy phân những hợp chất Cr2S3 và Cr2(CO3)3 không thể ñiều chế ñược bằng phản ứng trao ñổi trong dung dịch vì trong nước luôn luôn tạo kết tủa Cr(OH)3:

2[Cr(H2O)6]3+

(aq) + CO32 -

(aq) → 2[Cr(H2O)5(OH)2+(aq) + H2O(l) + CO2 (k)

Và quá trình nhận proton cứ tiếp tục ñến khi thu ñược Cr(OH)3(H2O)3 ñược kết tủa

Trong môi trường axit, ion Cr3+ có thể bị khử ñến Cr2+ bởi kẽm hay hỗn hống kẽm nhưng

trong môi trường kiềm có thể bị H2O2, PbO2, nước clo, nước brom oxi hóa ñến cromat Ví dụ: 2Cr3+ + 3 2

4 8S O − + 7H2O → 22 7Cr O − + 14H+ + 6 2

4SO −



46

10Cr3+ + 6 24MnO − + 11H2O → 5 2

2 7Cr O − + 6Mn2+ + 22H+ H2O2 oxi hoá Cr3+ theo phản ứng: Cr3+ + 4OH- → [Cr(OH)4]

-

2 [Cr(OH)4]- + 3H2O2 + 2OH- → 2CrO4

2- + 8H2O Nước brom oxi hóa Cr3+ theo phản ứng: Cr3+ + 3BrO- + 10OH- → 2 2

4CrO − + 3Br- + 5H2O Có bán kính bé và ñiện tích lớn, ion Cr3+ là một trong những chất tạo phức mạnh nhất, nó

có thể tạo phức chất với hầu hết cái phối tử ñã biết. Tuy nhiệt ñộ bền của các phức chất Crom (III) biến ñổi trong khoảng giới hạn rộng rãi tùy theo bản chất của phối tử và cấu hinh của phức chất. Một số phức chất bền là [Cr(NH3)6]

3+, [CrX6]3- (X là F-, Cl-, SCN-, CN-),

[Cr(C2O4)2]- và những phức vòng càng với axetylaxeton, với hidroxi-8-quinolin chẳng hạn.

Một phức chất thường gặp của crom là muối Reinecke NH4[Cr(SCN)4(NH3)2].H2O ñược dùng ñể kết tủa những cation lớn của hữu cơ và vô cơ.

Muối Crom (III) thường tạo nên muối kép giống như muối nhôm, một muối kép thường

dùng ñể thuộc da và làm chất cắn màu khi nhuộm vải là phèn crom-kali K2SO4.Cr2(SO4)3.24H2O. Phèn crom ñóng hình với phèn nhôm

Muối crom (III) ñược ñiều chế bằng cách cho crom (III) oxit hay crom (III) hidroxit phản ứng với dung dịch axit:

Cr2O3 + 6H+ → 2Cr3+ + 3H2O Cr(OH)3 + 3H+ → Cr3+ + 3H2O CÔNG THỨC CẤU TẠO CỦA MỘT SỐ MUỐI CROM (III)



47

Crom(III) acetyl acetonat C36H52ClCrN2O2

Cr(NO3)3.9H2O C15H12CrF9O6 4. Crom (III) clorua: Crom (III) clorua hay crom triclorua là hợp chất crom (III) thông dụng và quan trọng

nhất. Muối khan gồm những tinh thể hinh vẩy màu tím-ñỏ, thăng hoa ở 1047oC và nóng chảy ở 1152oC. Tinh thể có kiến trúc lớp tựa như khoáng vật hidragilit, mỗi lớp gồm 2 mặt phẳng chứa những ion Cl- gói ghém sít sao kiểu lập phương gồm những ion Cr3+ chiếm 2/3 lỗ trống bát diện ñược tạo nên giữa hai mặt phẳng ñó. Các lớp lên kết với nhau bằng lực Van-de-van nên tinh thể dễ bóc thành lớp.



48

Cấu tạo của một lớp tinh thể CrCl3 tạo nên bằng các nhóm bát diện CrCl6 nối với nhau

qua ba cạnh chung

Mô hình ñóng gói chặt chẽ của ion Clorua trong cấu trúc tinh thể của CrCl3

Muối khan khó tan trong nước lạnh, tan chậm trong nước nóng nhưng tan rất nhanh khi có mặt ion Cr2+. ðiều này giải thích là trong quá trình tan, ion Cr2+ ở trong dung dịch chuyển electron qua cầu nối clo ñến Cr3+ nằm ở bề mặt tinh thể. Ion Cr2+ vừa tạo nên rời bề mặt tinh thể và sẽ tiếp tục tương tác với ion Cr3+ mới nằm ở bề mặt tinh thể…

Từ dung dịch nước, muối crom (III) clorua kết tinh dưới dạng hidrat tinh thể CrCl3.6H2O. Hidrat này có 3 dạng ñồng phân khác nhau về cấu tạo, màu sắc và ñộ dẫn ñiện mol. Các hình thức phổ biến nhất của CrCl3 là một hexahydrate có màu xanh ñậm với công thức [CrCl2(H2O)4]Cl.2H2O. Hai hydrat khác ñược biết, màu xanh nhạt [CrCl(H2O)5]Cl2.H2O và tím [Cr(H2O)6]Cl3.



49

a) b)

Crom (III) clorua

a) Crom (III) clorua khan

b) Crom (III) clorua dyhidrat

Hexaaquacrom(III) clorua [Cr(H2O)6]Cl3 là những tinh thể màu tím xanh, tan trong nước

cho dung dịch màu tím, khó tan trong rượu, ete và axeton. Nó không mất nước khi sấy khô trên axit sunfuric ñặc những cả ba ion Cl- ñều tạo ngay kết tủa với ion Ag+.

Cloropentaaquacrom(III) clorua [CrCl(H2O)5]Cl2.H 2O là những tinh thể màu lục, hút ẩm mất một phân tử H2O khi sấy trên axit sunfuaric ñặc và có hai ion Cl- tạo ngay kết tủa với ion Ag+.

Diclorrotetraaquacrom(III) clorua [CrCl2(H2O)4]Cl.2H2O là những tinh thể màu lục thẫm, hút ẩm mất hai phân tử H2O khi sấy trên axit sunfuaric ñặc và có một ion Cl- tạo ngay kết tủa với ion Ag+

Trong dung dịch nước có cân bằng giữa ba dạng ñồng phân của CrCl3.6H2O: [Cr(H2O)6]Cl3 € [CrCl(H2O)5]Cl2.H 2O € [CrCl2(H2O)4]Cl.2H2O. Cân bằng này phụ thuộc vào nhiệt ñộ và nồng ñộ của dung dịch. Trong dung dịch loãng

và nguội, dạng màu tím bền còn trong dung dịch ñặc nóng, dạng màu lục bền. Gần ñây bằng phương pháp sắc ký trao ñổi ion người ta ñã tách ñược dạng ñồng phân thứ tư có màu ñỏ và công thức là [Cr(H2O)3Cl3].3H2O nhưng chưa nghiên cứu nhiều như ba dạng ñông phân trên.

Tinh thể hidrat CrCl3.6H2O khi ñun nóng trên 250oC ở trong khí quyển Cl2 hay HCl sẽ mất hết nước biến thành muối khan.

Trong dung dịch, crom (III) clorua có thể kết hợp với clorua kim loại kiềm tạo nên phức chất màu ñỏ-hồng.

Ví dụ: CrCl3 + 3KCl → K3[CrCl]6

Clorua crom (III) ñược sử dụng như là tiền thân của nhiều hợp chất vô cơ của crom, ví dụ crom dibenzen (0) , một chất tương tự của ferrocen :



50

Trong phòng thí nghiệm, CrCl3 khan ñược ñiều chế bằng tác dụng trực tiếp của khí clo

và crom kim loại ở 600oC hoặc tác dụng với khí clo với hỗn hợp của CrCl3 và than ở 800oC hoặc tác dụng của CCl4 với Cr2O3 ở 700-800oC:

2Cr + 3Cl2 600o

C→ 2CrCl3

Cr2O3 + 3C + 3CCl4 o800 C→ 4CrCl3 + 3CO

2Cr2O3 + 3CCl4 o700 800 C−→ 4CrCl3 + 3CO2

IV. HỢP CHẤT CỦA CROM (VI): 1. Crom (VI) oxit: Crom (VI) oxit hay crom trioxit (CrO3) là những tinh thể hình kim màu ñỏ sẫm, hút

mạnh và rất ñộc ñối với con người. ðây là chất polime 3(CrO )∞ có cấu tạo mạch thẳng tạo nên bới tứ diện CrO4 nối với nhau qua hai nguyên tử O chung.

Cấu tạo của CrO3

Mạng tinh thể CrO3

Khác với Cr2O3, crom trioxit kém bền, ở trên nhiệt ñộ nóng chảy ñã mất bớt oxi tạo nên một số oxit trung gian và ñến 450oC biến thành Cr2O3:

CrO3 0220 C→ Cr3O8

280oC→ Cr2O5

370 oC→ CrO2

450oC→ Cr2O3

CrO3 nóng chảy ở 197oC, phân hủy ở 220oC. ðộ tan trong nước: 61,7 g/100 ml (0°C) , 63 g/100 ml (25°C) , 67,45 g/100 ml (100°C). Crom (VI) có thể hòa tan trong axit sulfuric , axit nitric , etyl alcohol , etyl ete, axit axetic , axeton. Crom trioxit là chất oxi hóa rất mạnh,



51

nó oxi hóa ñược I2, S, P, C, CO, HBr, HI,… và nhiều hợp chất hữu cơ; phản ứng thường gây nổ. Rượu etylic bốc cháy khi tiếp xúc với tinh thể CrO3. Trong tổng hợp hữu cơ, người ta thường dùng dung dịch của CrO3 trong axit axetic băng ñể làm chất oxi hóa

Vd: 2CrO3 + 2NH3 → Cr2O3 + N2 ↑ + 3H2O 2CrO3 + 3RCH 2OH → Cr2O3 + 3RCHO + 3H2O

Crom trioxit bốc cháy trong etanol

CrO3 phân hủy ở 450oC:

4CrO3 0

t→ 2Cr2O3 + 3O2 ↑ CrO3 là anhidric axit, tan trong nước cho axit: dung dịch loãng có màu vàng chứa axit

cromic (H2CrO4) và dung dịch ñặc có màu từ da cam ñến ñỏ chứa axit policromic (ñicromic, tricromic, tetracromic):

CrO3 + H2O → H2CrO4 2CrO3 + H2O → H2Cr2O7 3CrO3 + H2O → H2Cr3O10 4CrO3 + H2O → H2Cr4O13 Vì vậy khi no tác dụng với dung dịch kiềm nó có thể tạo nên cac muối cromat, ñicromat,

tricromat,… Crom trioxit còn là một nguyên liệu ñể ñiều chế Pyridinium dichromate bằng cách cho

pyridine tác dụng với crom trioxit trong nước:

ðiều chế: Crom trioxit tạo nên khi cho axit sunfuric ñặc tác dụng với dung dịch bão hòa

của cromat hay ñicromat kim loại kiềm rồi ñể nguội ñể tác tinh thể ra. K2Cr2O7 + H2SO4 → 2CrO3 + K2SO4 + H2O



52

Phòng thí nghiệm hóa hoc thường dùng hỗn hợp sunfocromic gồm hai thể tích bằng nhau của axit sunfuric ñặc và dung dịch K2Cr2O7 bão hòa ñể rửa sạch chất hữu cơ bám trên thành những dụng cụ thủy tinh như bình cầu, ống sinh hàn, cốc,… Công cụ rửa ñó dựa vào khả năng oxi hóa mạnh của CrO3 ñược tạo nên trong hỗn hợp.

ðể tinh chế CrO3 người ta kết tinh lại từ dung dịch nước và sấy khô ở 70oC. 2. Axit cromic và axit policromic: Dung dịch axit cromic H2CrO4 có màu vàng, dung dịch axit ñicromic H2Cr2O7 có màu da

cam, dung dịch axit tricromic H2Cr3O10 và axit tetracromic H2Cr4O13 có màu ñỏ. Tất cả nhũng axit này chỉ tồn tại ở trong dung dịch. Muối của chúng bền hơn, có thể tách ra dưới dạng tinh thể. Các axit và muối ñều rất ñôc với người.

Axit ñicromic H2Cr2O7 Axit cromic H2CrO4

Na2CrO4 có màu vàng

Axit cromic có ñộ mạnh trung bình, muối của nó ñược gọi là cromat. Muối cromat kim loại kiềm, amoni và magie tan nhiều trong nước cho dung dịch màu vàng, các muối cromat của kim loại kiềm thổ và kim loại nặng ñều ít tan, ít tan nhất là Ag2CrO4 (tinh thể màu ñỏ), BaCrO4 (tinh thể màu vàng), PbCrO4 (tinh thể màu vành, tích số tan là 1,8.10-14).

Khi ñược axit hóa, dung dịch cromat biến thành ñicromat, nếu ñược oxi hóa mạnh hơn nữa dung dịch ñậm ñặc ñicromat biến thành tricromat rồi tetracromat, nghĩa là quá trình ngưng tụ tăng lên khi giảm pH của dung dịch:

2CrO42- + 2H+ → Cr2O7

2- + H2O 3Cr2O7

2- + 2H+ → 2Cr3O102- + H2O

Khi ñược kiềm hóa, dung dịch policromat lần lượt biến trở ngược lại và sau cùng thành cromat.

Axit cromic là chất oxi hóa mạnh, oxi hóa ñược SO2, H2S, SnCl2, FeSO4, HCl,…



53

Muối cromat bền trong môi trường kiềm nhưng oxi hóa mạnh trong môi trường axit: 2CrO4

2- + 16H+ + 6e → 2Cr3+ + 8H2O Eo = 1,33V CrO4

2- + 4H2O + 3e → Cr(OH)3 + 5OH- Eo = -0,13V Phương pháp chung ñể ñiều chế cromat là oxi hóa hợp chất crom (III) trong môi trường

kiềm (dung dịch hoặc thể nóng chảy) hoặc tác dụng của CrO3 với dung dịch kiềm. Những muối cromat và ñicromat thường gặp nhất là Na2CrO4, K2CrO4, Na2Cr2O7

K2Cr2O7 và (NH4)2Cr2O7. 3. Kali cromat và kali ñicromat: Kali cromat là chất ở dạng những tinh thể tà phương màu vàng, ñồng hình với K2SO4

và nóng chảy ở 968oC. Trong không khí ẩm, kali cromat không chảy rữa như Na2CrO4, tan nhiều trong nước (63g ở 20oC) cho dung dịch màu vàng (màu của ion CrO4

2-), tan trong SO2 lỏng, không tan trong rượu etylic và ete.

Khi tác dụng với axit, kali cromat biến thành ñicromat rồi tricromat và tetracromat theo các phản ứng:

2K2CrO4 + H2SO4 → K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O. 3K2Cr2O7 + H2SO4 → 2K2Cr3O10 + K2SO4 + H2O. 4K2Cr3O10 + H2SO4 → 3K2Cr4O13 + K2SO4 + H2O. Cromat kali (K2CrO4) là một hóa chất chỉ thị màu vàng ñược sử dụng ñể xác ñịnh nồng

ñộ của các ion Clorua trong dung dịch muối với nitrat bạc (AgNO3). Nó là một lớp chất gây ung thư và có thể gây ung thư về ñường hô hấp.

Kali cromat

Kali ñicromat là chất ở dạnh những tinh thể tam tà màu ñỏ-da cam, nóng chảy ở 398oC và ở 500oC ñã bị phân hủy:

4K2Cr2O7 → 4K2CrO4 + 2Cr2O3 + 3O2



54

Kali ñicromat

Kali ñicromat không chảy rửa trong không khí ẩm như natri ñicromat, dễ tan trong nước

cho dung dịch có màu da cam (màu của ion Cr2O72-), có vị ñắng, tan trong SO2 lỏng và

không tan trong rượu etylic. Muối này có ñộ tan thay ñổi nhiều theo nhiệt ñộ (12,5g ở 20oC và 100g ở 100oC) nên rất dễ kết tinh lại trong nước.

Kali ñicromat tác dụng với dung dịch kiềm biến thành kali cromat, màu da cam của dung dịch trở lại màu vàng:

K2Cr2O7 + 2KOH → 2K2CrO4 + H2O Sự chuyển hóa lẫn nhau giữa muối cromat và ñicromat ñược giải thích là ion CrO4

2- dễ kết hợp với proton của axit tạo thành ion HCrO4

- rồi những io này dễ trùng hợp biến thành ion Cr2O7

2- và H2O, các quá trình ñều là thuận nghịch: 2CrO4

2- + 2H+ ƒ 2HCrO4- ƒ Cr2O7

2- + H2O Cân bằng này rất nhạy cảm với sự biến ñổi pH của dung dịch: trong môi trường axit, cân

bằng dịch chuyển về bên phải và trong môi trường kiềm, về bên trái. Tương tự như vậy khi thêm lân lượt các dung dịch BaCl2, Bi(NO3)3 và AgNO3 vào dung dịch cromat hay ñicromat kim loại kiềm, luôn luôn thu ñược những kết tủa BaCrO4 ( không ñược BaCr2O7 vì muối này tan nhiều hơn ), Ag2CrO4 và có thể cả Ag2Cr2O7 ( vì ñộ tan của hai muối này không khác nhau quá nhiều).Cả hai muối K2CrO4 và K2Cr2O7 ñều có tính oxi hóa mạnh, nhất là trong môi trường axit, chúng oxi hóa giống như axit cromic.-

K2Cr2O7 + 14HCl → 2CrCl3 + 2KCl + 3Cl2 + H2O Khi oxi hóa trong môi trường trung tính, cromat thường tạo nên Cr(OH)3:



55

2K2CrO4 + 3(NH4)2S + 2H2O → 2Cr(OH)3 + 3S + 6NH3 + 4KOH Ở trạng thái rắn, kali cromat và kali ñicromat có thể oxi hóa S, P, C khi ñun nóng:

K2Cr2O7 + 2C → K2CO3 + Cr2O3 + CO ðiều chế: Kali ñicromat ñược ñiều chế từ quặng cromit theo quy trình chuyển hóa sau: Cromit → natri cromat → natri ñicromat → kali ñicromat Trong giai ñoạn một, dùng không khí oxi hóa hỗn hợp ñã nghiệm mịn cromit, soda và ñá

vôi ñược ñun nóng trong lò quay ở nhiệt ñộ 1000-1300oC: 4Fe(CrO2)2 + 8Na2CO3 + 7O2 → 8NaCrO4 + 2Fe2O3 + 8CO2 ðá vôi ở ñây có vai trò làm chi hỗn hợp phản ứng trở nên xốp ñể có thể xúc tác nhiều

với oxi không khí. Trong giai ñoạn 2, hòa tan hỗn hợp sản phẩm phản ứng ñể có dung dịch Na2CrO4 rồi axit

hóa ñể chuyển cromat thành ñicromat Trong giai ñoạn 3, chuyển Na2Cr2O7 thành K2Cr2O7 là muối ít tan hơn ở nhiệt ñộ thường

bằng phản ứng trao ñổi: Na2Cr2O7 + 2KCl → K2Cr2O7 + 2NaCl

4. Crom (IV) peoxit: Khi chế hóa dung dịch cromat kim loại kiềm với dung dịch ete của hỗn hợp H2O2 30%

và H2SO4 loãng người ta thu ñược dung dịch màu xanh chứa CrO5 tạo nên theo phản ứng: H2CrO4 + 2H2O2 → CrO5 + 3H2O Peoxit này chỉ tồn tại trong dung dịch ete, không tách ra ñược dưới dạng tự do.

Công thức cấu tạo của Crom IV peoxit Dung dịch crom peoxit

Crom peoxit kém bền, phân hủy dễ dàng giải phóng oxi khi tác dụng với các dung dịch

axit, kiềm và KMnO4: CrO5 + KOH → K2CrO4 + H2O + O2 4CrO5 + 6H2SO4 → 2Cr2(SO4)3 + 6H2O + 7O2 4KMnO4 + 5CrO5 + 6H2SO4 → 5H2CrO4 + 2K2SO4 + 4MnSO4 + H2O + 10O2 Crom kim loại kiềm phản ứng với hydro peroxit và axit ñể cung cấp cho peroxide crom,

nước, muối kim loại của axit. M2CrO4 + 2H2O2 + 2H+ → CrO5 + 3H2O + 2M+ IV. ỨNG DỤNG CỦA CROM VÀ HỢP CHẤT CỦA CHÚNG:



56

1. Luyện kim: Các tác dụng tăng cường hình thành cacbua kim loại ổn ñịnh tại biên giới hạt và sự gia

tăng mạnh mẽ trong chống ăn mòn khiến cho crom trở thành một vật liệu quan trọng ñể chế tạo thép. Thép có chất lượng cao có chứa từ 3 ñến 5% crôm. Thép không gỉ , hợp kim chống ăn mòn kim loại chính, ñược hình thành khi crom ñược bổ sung sắt ở nồng ñộ ñủ, thường là trên 11%. Ngoài ra dựa trên hợp kim nickel-tăng trong sức mạnh do sự hình thành của riêng biệt, kim loại hạt cacbua ổn ñịnh tại biên giới hạt. Ví dụ, Inconel 718 chứa crom 18,6%. Bởi vì các tính chất nhiệt ñộ cao tuyệt vời của những niken siêu hợp , họ ñược sử dụng trong ñộng cơ phản lực và tua bin khí thay cho vật liệu phổ biến cấu trúc.

ðộ cứng tương ñối cao và chống ăn mòn của crom ñược hoàn toàn làm cho nó một lớp phủ bề mặt tốt, vẫn là "phổ biến" kim loại sơn có ñộ bền kết hợp tuyệt vời. Một lớp mỏng của crom ñược lắng ñọng trên bề mặt kim loại bằng cách mạ ñiện kỹ thuật. Có hai phương pháp lắng ñọng: mỏng, dưới 1 ñộ dày micron, lớp này ñược gửi bằng crom mạ , và ñược sử dụng cho các bề mặt trang trí. Nếu bề mặt chịu mài mòn làm cần thiết sau ñó lớp crôm dày hơn bị lắng ñọng. Cả hai phương pháp thường sử dụng cromat có tính axít hoặc các dicromat . ðể ngăn chặn sự thay ñổi năng lượng tiêu thụ trong trạng thái ôxi hóa, sử dụng sunfat Crom (III) ñang ñược phát triển, nhưng ñối với hầu hết các ứng dụng, quá trình thành lập ñược sử dụng.

2. Thuốc nhuộm và sắc tố Khoáng chất crocoit ( chì cromat PbCrO4) ñược sử dụng như là một sắc tố màu vàng

ngay sau khi phát hiện ra nó. Sau khi một phương pháp tổng hợp ñã trở thành bắt ñầu từ crôm thêm phong phú, chrome màu vàng , cùng với màu vàng cadmium , một trong những sắc tố màu vàng ñược sử dụng nhiều nhất. Các sắc tố không làm suy giảm hình ảnh nhưng nó chuyển sang ñậm dafn do sự hình thành của oxit crom (III). Nó có một màu sắc mạnh mẽ, và ñã ñược sử dụng cho xe buýt trường học ở Mỹ và Bưu ñiện ở châu Âu. Việc sử dụng của chrome vàng giảm do mối quan tâm về môi trường, an toàn và ñược thay thế bởi các sắc tố hữu cơ hoặc các lựa chọn thay thế miễn phí từ chì và crôm. Các sắc tố khác dựa trên crôm, ví dụ, màu ñỏ tươi sắc tố chrome màu ñỏ, mà là một cromat chì cơ bản (PbCrO4 Pb(OH)2. Một cromat sắc tố rất quan trọng, ñược sử dụng rộng rãi trong các công thức sơn lót kim loại kẽm cromat, bây giờ thay thế bằng photphat kẽm. Một mồi rửa ñược xây dựng ñể thay thế các thực hành nguy hiểm của pretreating cơ quan máy bay bằng nhôm với dung dịch axít photphoric. ðiều này tetroxychromate kẽm ñược sử dụng phân tán trong một giải pháp của polyvinyl butyral . Một giải pháp 8% acid phosphoric trong dung môi ñã ñược bổ sung ngay trước khi ứng dụng. Nó ñược tìm thấy rằng rượu dễ dàng bị oxy hóa là một thành phần thiết yếu. Một lớp mỏng khoảng 10-15 micron ñã ñược áp dụng, chuyển từ vàng ñến xanh lục ñậm khi nó ñã ñược chữa khỏi. Hiện vẫn còn một dấu hỏi như cơ chế chính xác. Chrome màu xanh lá cây là một hỗn hợp của màu xanh Phổ và chrome màu vàng , trong khi các cơ rôm oxit màu xanh lá cây là Crom (III) oxit . [33]

Một màu ñỏ ñạt ñược bằng cách pha tạp chất crom (III) thành các tinh thể corundum , sau ñó ñược gọi là ruby. Vì vậy, crom ñược sử dụng trong sản xuất hồng ngọc tổng hợp.



57

Oxit crôm cũng ñược sử dụng như là một màu xanh lá cây trong glassmaking và như là một men trong gốm. xanh crom oxit là cực kỳ ánh sáng nhanh chóng và như vậy ñược sử dụng trong toàn cho lớp phủ. ðây cũng là thành phần chính trong IR sơn phản ánh, ñược sử dụng bởi các lực lượng vũ trang, sơn xe, ñể cung cấp cho họ cùng một phản xạ hồng ngoại như lá xanh.

3. Gỗ chất bảo quản. Vì ñộc tính của chúng, muối crom (VI) ñược sử dụng cho bảo quản gỗ. Ví dụ, ñồng

chromated arsenate (CCA) ñược sử dụng ñể bảo vệ gỗ khỏi nấm sâu, côn trùng tấn công gỗ, bao gồm mối , mọt biển. Các công thức có chứa crom dựa trên oxit CrO3 từ 35,3% và 65,5%. Tại Hoa Kỳ, 65.300 tấn của CCA giải pháp ñã ñược sử dụng vào năm 1996.

4. Thuộc da Muối crom (III), ñặc biệt là phèn crôm và crom (III) sulfat , ñược sử dụng trong thuộc

da. Crom (III) ổn ñịnh da bởi qua liên kết các sợi collagen . Chromium da thuộc có thể chứa từ 4 ñến 5% của crom, ñược ràng buộc chặt chẽ với các protein.

5. Chịu nhiệt vật liệu ðiện trở suất cao và ñiểm nóng chảy cao làm cho crôm và crom (III) oxit một vật liệu

cho các ứng dụng nhiệt ñộ cao, chịu lửa, như lò cao , lò nung xi măng , khuôn mẫu cho việc sa thải những viên gạch và cát ñúc ñúc kim loại. Trong các ứng dụng, vật liệu chịu lửa ñược làm từ hỗn hợp của crôm và magiê. Việc sử dụng ñang giảm bởi vì các quy ñịnh môi trường do khả năng của sự hình thành của crom (VI).

6. Chất xúc tác Một số hợp chất crom ñược sử dụng như là chất xúc tác cho các chế biến các

hidrocacbon. Ví dụ các chất xúc tác Phillips cho sản xuất polyethylene là hỗn hợp của crom và silicon dioxide hoặc hỗn hợp của crom và oxit titan và nhôm . Oxit hỗn hợp Fe-Cr ñược sử dụng như nhiệt ñộ cao các chất xúc tác cho phản ứng sự thay ñổi khí nước . ðồng-crôm là một hữu ích hydro hóa chất xúc tác.

7. Một số sử dụng khác • Chromium (IV) oxit (CrO2) là một hợp chất từ tính . Lý tưởng hình dạng bất ñẳng

hướng của nó , trong ñó phổ biến kháng cao và từ hóa còn sót lại, một hợp chất cao hơn γ-Fe2O3. Oxit crom (IV) ñược sử dụng ñể sản xuất băng từ ñược sử dụng trong băng âm thanh hiệu suất cao và các tiêu chuẩn băng cassette âm thanh . Cromat có thể ngăn chặn sự ăn mòn của thép trong ñiều kiện ẩm ướt, và do ñó cromat ñược thêm vào ñể khoan bùn. [45]

• Crom (III) oxit là ñánh bóng kim loại ñược gọi là màu xanh lá cây rouge. • Axít cromic là một tác nhân oxy hóa mạnh mẽ và là một hợp chất hữu ích ñể làm

sạch dụng cụ thủy tinh phòng thí nghiệm của bất kỳ dấu vết của các hợp chất hữu cơ. Nó ñược ñiều chế tại chỗ bằng cách hòa tan ñicromat kali trong axit sulfuric ñậm ñặc, sau ñó ñược sử dụng ñể rửa bộ máy.Natri ñicromat ñôi khi ñược sử dụng vì tính hòa tan cao hơn (50g/L so với 200g/L tương ứng). Kali dicromat là một hóa chất tinh khiết , ñược sử dụng làm sạch phòng thí nghiệm thủy tinh và như là một ñại lý titrating. Nó cũng ñược sử dụng như là một cầm màu ñể thuốc nhuộm trên vải.



58

ðọc thêm: 1. Lịch sử tìm thấy crom và hợp chất của chúng: Vũ khí tìm thấy trong các hố chôn lấp có niên ñại từ cuối thế kỷ thứ 3 trước Công

nguyên Tần triều ñại của quân ñội ñất nung gần Tây An , Trung Quốc ñã ñược phân tích bởi các nhà khảo cổ học. Mặc dù bị chôn vùi cách ñây hơn 2.000 năm, cổ ñồng lời khuyên của các bu lông nỏ và kiếm ñược tìm thấy tại trang web cho thấy không có dấu hiệu của sự ăn mòn, bởi vì bằng ñồng ñược phủ một lớp crôm.

Chromium sau ñó ñến sự chú ý của phương Tây trong thế kỷ 18. Ngày 26 tháng bảy năm 1761, Johann Gottlob Lehmann ñã tìm thấy một khoáng chất màu ñỏ da cam trong các mỏ Beryozovskoye trong dãy núi Ural mà ông ñặt tên Siberian chì ñỏ. Mặc dù bị xác ñịnh nhầm như là một hợp chất chì với các thành phần selen và sắt , các khoáng sản crocoit ( cromat chì ) với một công thức PbCrO4.

Năm 1770, Peter Simon Pallas ñến cùng một khu vực như Lehmann và tìm thấy một khoáng sản chì màu ñỏ có các tính chất hữu ích như là một chất màu trong sơn . Việc sử dụng chì ñỏ Siberi làm chất nhuộm sơn ñã phát triển nhanh chóng. Một sắc tố màu vàng sáng ñược thực hiện từ crocoit trở thành thời thượng. Năm 1797, Louis Nicolas Vauquelin nhận ñược các mẫu của crocoit quặng . Ông sản xuất crom trioxide (CrO3) bằng cách trộn crocoit với axít clohiñric . Năm 1798, Vauquelin phát hiện ra rằng ông có thể cô lập crom kim loại bằng cách nung ôxít trong lò than củi. Ông cũng có thể phát hiện dấu vết của crom trong quý ñá quý , chẳng hạn như hồng ngọc hay ngọc lục bảo .

Trong những năm 1800, crom ñược sử dụng chủ yếu như một thành phần của sơn và thuộc da muối. Trước tiên, crocoit từ Nga là nguồn chính, nhưng trong năm 1827, một khoản tiền gửi crôm lớn hơn ñã ñược phát hiện gần Baltimore , Hoa Kỳ . ðiều này làm cho Hoa Kỳ sản xuất lớn nhất các sản phẩm crôm ñến năm 1848 khi tiền gửi lớn của crôm ñược tìm thấy gần Bursa , Thổ Nhĩ Kỳ .

Chromium còn nổi tiếng với vẻ rực rỡ của nó khi ñánh bóng. Nó ñược sử dụng như một lớp phủ bảo vệ và trang trí trên các bộ phận xe hơi, ñồ ñạc hệ thống ống nước, các bộ phận nội thất và các mặt hàng khác, thường ñược áp dụng bằng ñiện . Crom ñược sử dụng cho mạ ñiện càng sớm như năm 1848, nhưng sử dụng này chỉ trở nên phổ biến với sự phát triển của một quá trình cải thiện vào năm 1924.

Hợp kim kim loại chiếm 85% của việc sử dụng crôm. Phần còn lại ñược sử dụng trong công nghiệp hóa chất và ngành công nghiệp vật liệu chịu lửa và ñúc .

2. ðộc tính của crom và hợp chất của chúng:



59



60

A.SƠ LƯỢC VỀ KẼM:

Kẽm là nguyên tố kim loại chuyển tiếp, thuộc nhóm IIB, chu kì 4, có số hiệu nguyên tử là 30 trong bảng tuần hoàn. Trong các hợp chất, Zn có số oxi hóa là +2. ðây cũng là số oxi hóa cao nhất của kẽm vì kẽm không thể mất thêm ñiện tử d sau khi mất 2 ñiện tử ns2. Ngoài ra, Zn còn có tầng áp chót chứa 18 ñiện tử. Tầng này tương ñối bền. (do sự gia tăng một proton ở nhân làm cho tầng này bị giữ lại chặt). Kẽm là một trong những nguyên tố ñứng cuối cùng trong ba dãy nguyên tố d. Nguyên tử của nó có các obitan d ñã ñiền ñủ 10 electron , cấu hình tương ñối bền.

Năng lượng ion hóa ( eV )

Nguyên tố Số hiệu nguyên tử

Cấu hình electron nguyên tử I1 I2 I3

Bán kính nguyên tử

(0

A )

Thế ñiện cực chuẩn. ( V )

Kẽm 30 [Ar] 3d104s2 9,39 17,96 39,90 1,39 -0,763

Một số ñặc ñiểm của nguyên tố kẽm.

Năng lượng ion hóa thứ ba rất cao ñã làm cho năng lượng sonvat hóa hay năng lượng tạo thành mạng lưới tinh thể không ñủ ñể làm bền ñược cho trạng thái oxi hóa +3 nên trạng thái oxi hóa cao nhất của kẽm là +2. Tổng năng lượng ion hóa thứ nhất và thứ hai của nguyên tử của nguyên tố này lớn hơn nhiều so với nguyên tố nhóm IIA ở trong cùng chu kì. Bởi vậy, so với Ca, Sr và Ba, nguyên tố này kém hoạt ñộng hóa học hơn nhiều.



61

Nếu ta ñịnh nghĩa kim loại chuyển tiếp là nguyên tố mà nguyên tử của nó ở trạng thái trung hòa hoặc ở một trạng thái oxi hóa nào ñó có obitan d hay f chưa ñiền ñủ electron như Cu, Ag hay Au thì Zn không phải là kim loại chuyển tiếp. Thật vậy kẽm khác với kim loại chuyển tiếp ở một số tính chất. Ví dụ như nó là kim loại mềm và dễ nóng chảy, về mặt hóa học thì Zn hoạt ñộng mạnh hơn Cu, Ag. Nhưng kẽm giống với kim loại chuyển tiếp ở chỗ có khả năng tạo nên những phức chất, nhất là với amoniac, amin, ion halogenua và ion xianua. Tuy nhiên ngay trong những phức chất với ion CN- , khả năng tạo liên kết π giữa kim loại và phối tử vẫn kém hơn kim loại chuyển tiếp. Hợp chất của nguyên tố này tương ñối ñộc. B. TÍNH CHẤT CỦA KẼM: I. Tính chất lí học: Kẽm là kim loại màu trắng bạc nhưng ở trong không khí ẩm, nó dần dần bị bao phủ bởi màng oxit nên mất ánh kim. Trong thiên nhiên, kẽm có 5 ñồng vị bền, trong ñó 64 Zn chiếm 50.9%. Kẽm là kim loại mềm và dễ nóng chảy. Kim loại Nhiệt ñộ

nóng chảy ( 0C ).

Nhiệt ñộ sôi. ( 0C )

Nhiệt ñộ thăng hoa ( kJ/mol )

Tỉ khối ðộ dẫn ñiện

Zn 419,5 906 140 7,13 16 Hằng số vật lý của kim loại kẽm.

Nguyên nhân của tính dễ nóng chảy và tương ñối dễ bay hơi của kim loại này là tương tác yếu giữa các nguyên tử trong kim loại, gây nên bởi cấu hình tương ñối bền d10 cản trở các electron d tham gia vào liên kết kim loại. Kẽm tạo nên rất nhiều hợp kim. Một trong những hợp kim của kẽm quan trọng ñối với thực tế là thau. ðặc biệt trong bụi kẽm thường có chứa 80-90% Zn, 5-15% ZnO, chứa những lượng thay ñổi Cd, Pb và Fe, ñôi khi chứa những lượng nhỏ As, Sb, Cu, SiO2 luôn luôn có gần 0.4% kẽm nitrua Zn3N2. Zn có cơ cấu lục lăng ñặc biến dạng, cơ cấu này thường tương ñối không chặt chẽ so với cơ cấu lập phương mặt tâm. Vì dãy hóa trị ñầy ñủ ñiện tử và có cơ cấu lục lăng ñặc nên Zn có tính dẫn ñiện, dẫn nhiệt và tính cơ học kém hơn hẳn kim loại nhóm IB.



62

Cấu trúc tinh thể của kẽm.

Hóa học lập thể của kẽm ở trạng thái hóa trị hai:

Chỉ số phối trí. Hình học. Các hợp chất thí dụ. 2 Thẳng hàng Zn(CH3)2 4 Tứ diện

Phẳng

[Zn(CN)4]2-, ZnCl2 (r),

ZnO Bis (gricinil) Zn

5 Lưỡng tháp

Tháp vuông

Terpy ZnCl2, [Zn(SCN) tren]+ Zn(acac)2.H2O

6 Bát diện [Zn(NH3)6]2+ (chỉ ở trạng

thái rắn) 8 Thập nhị diện (Ph4As)2 Zn (NO3)4

Bởi vì ta không có hiệu ứng an ñịnh trường ligand trong ion Zn2+ do phụ tầng d ñầy ñủ của nó nên hóa học lập thể của nó ñược xác ñịnh bởi sự khảo sát về ñộ lớn, các lực tĩnh ñiện và các lực nối cộng hóa trị. Thí dụ: ZnO kết tinh trong mạng tinh thể trong ñó ion Zn2+ nằm ở trong lỗ trống tứ diện ñược bao quanh bởi 4 ion oxit. ZnCl2 kết tinh ít nhất trong 3 dạng ña hình trong ñó có các nguyên tử Zn bị phối trí tứ diện. Trong các phức chất, Zn thường có chỉ số phối trí 5. II.Tính chất hóa học:

Zn có ñiện thế E0 âm, Zn là kim loại có tính hoàn nguyên khá mạnh.

Kẽm là kim loại có tính khử khá mạnh. 1) Tác dụng với oxi:



63

Trong không khí ẩm, kẽm bền ở nhiệt ñộ thường nhờ có màng oxit bảo vệ. Lớp này phủ kín lên bề mặt làm cản trở sự oxit hóa không tiếp tục vào trong sâu ñược. Với thời gian lâu dài thì lớp này biến thành lớp cacbonat có tính bazo. Nhưng ở nhiệt ñộ cao, kẽm cháy mãnh liệt tạo thành oxit, cho ngọn lửa màu lam sáng chói.

Zn + 2

1O2 → ZnO.

2) Tác dụng với một số phi kim khác:

Zn + Cl2 → ZnCl2. Zn + S → ZnS. ........ 3) Tác dụng với nước:

Ở nhiệt ñộ thường, kẽm bền với nước vì có màng oxit bảo vệ, ở nhiệt ñộ cao khử hơi nước biến thành oxit. Zn + H2O → ZnO + H2. 4) Tác dụng với axit:

Có thế ñiện cực khá âm, kẽm tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hóa giải phóng khí hidro: Zn + 2H3O

+ + 2H2O → [ Zn( H2O)4 ]2+ + H2.

Tuy nhiên kẽm rất tinh khiết gần như không tan trong axit. Nguyên nhân là quá thế quá cao của Hidro ở trên kẽm ( 0,7V ). Nhưng nếu buộc thanh kẽm với sợi dây Pt rồi thả vào dung dịch HCl chẳng hạn thì những bọt khí H2 bay lên từ sợi dây Pt và kẽm tan dễ dàng. Sở dĩ như vậy là vì quá thế của Hidro trên dây Pt chỉ là 0,3V. Ngoài ra, kẽm cũng tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh ( HNO3 ; H2SO4 ñặc ) tạo muối Zn2+ và nhiều sản phẩm khử ( tùy nồng ñộ axit và nhiệt ñộ ). Ví dụ: NH4NO3 , N2 , N2O , NO , NO2 , SO2 ,.... 4 Zn + 10 HNO3 loãng → 4 Zn(NO3)2 + N2O + 5H2O. 4 Zn + 10 HNO3 rất loãng → 4 Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O. 5) Tác dụng với bazơ:

Kẽm có thể tan dễ dàng trong dung dịch kiềm giải phóng Hidro giống như nhôm Zn + 2H2O + 2OH- → [ Zn(OH)4]

2- + H2. Chính vì phản ứng này mà Zn là chất khử rất mạnh trong môi trường kiềm cao, nó có thể khử ñược ion NO3

- thành khí NH3 giống như Al, nhưng khác với Al, kẽm tan không chỉ trong dung dịch kiềm mạnh mà cả trong dung dịch NH3: Zn + 4NH3 + 2H2O → [ Zn(NH3)4](OH)2 + H2. 6) Tác dụng với các kim loại khác:

Kẽm ñược sử dụng nhiều trong sự tạo hợp kim như: hợp kim ñồng kẽm (tuy nhiên hợp kim này thường có chứa thêm một ít kim loại khác như thiếc, nhôm, sắt...). Các hợp kim của kẽm còn chứa thêm khoảng 10% Mg. Kẽm tinh khiết ñược sử dụng làm ñiện cực âm cho pin khô. C. TRẠNG THÁI THIÊN NHIÊN VÀ PHƯƠNG PHÁP ðIỀU CHẾ:



64

1) Trạng thái thiên nhiên: Trong thiên nhiên, kẽm là nguyên tố tương ñối phổ biến. Trữ lượng của nó ở trong vỏ Trái ðất là 1,5.10-3. Những khoáng vật chính của kẽm là sphalerit ( ZnS ) calamin ( ZnCO3 ), thường lẫn với một số khoáng vật của catmi như grenokit ( CdS ). Kẽm thường có trong những quặng ña kim cùng với chì và ñồng. Kẽm còn có lượng ñáng kể trong thực vật và ñộng vật. Cơ thể con người chứa ñến 0,001% kẽm. Kẽm có trong enzim cacbanhiñrazơ là chất xúc tác quá trình phân hủy của hiñrocacbonat ở trong máu và do ñó ñảm bảo tốc ñộ cần thiết của quá trình hô hấp và trao ñổi khí. Kẽm còn có trong insulin là hocmon có vai trò ñiều chỉnh ñộ ñường ở trong máu. Trên thế giới, những nước có nhiều mỏ kẽm là Canada, Australia, Trung Quốc, Pêru, ... Các quặng kẽm quan trọng nhất là Smithsonit và Kẽm Blende. Quặng chỉ chứa kim loại Cadmium hiếm có, kim loại Cd này cô lập ñược ở dưới dạng sản phẩm phụ công nghiệp luyện kẽm nghĩa là nó ñược tìm thấy cùng với Zn trong cùng một quặng. 2) Phương pháp ñiều chế: Quặng Kẽm ZnS ñầu tiên ñược cô lập lại ( tuyển nổi ), sau ñó ñược nướng trên không khí ñể biến ñổi chúng thành oxit, sau ñó oxit này ñược khử với Cacbon ở nhiệt ñộ 1450oC và Kẽm cùng CO bốc hơi sẽ thoát ra ở ñỉnh lò, chưng cất.

2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2

ZnCO3 → ZnO + CO2. ZnO + C → Zn + CO.

Kẽm thô dạng lỏng ñược cho chảy vào khuôn, kẽm thô có thể ñược chưng cất lại ñể loại các vết của Cd, Pb và Fe. Kẽm còn có dạng bột mịn và bụi kẽm. Kẽm bụi có thể ñược ñiều chế bởi sự nguyên tử hóa kẽm tan chảy với quạt không khí. Kẽm hạt ñược ñiều chế bằng cách cho kẽm tan chảy vào trong nước. Phương pháp ñiện giải càng lúc càng trở nên quan trọng hơn phương pháp khử bằng Cacbon. Quặng kẽm ñược hòa tan với axit sunfuric ñể cho dung dịch kẽm sunfat. Sự ñiện giải dung dịch kẽm sunfat sẽ cho kẽm hiện ra ở catot. D. MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA KẼM: 1) Kẽm oxit ( ZnO ):



65

ZnO là chất bột trắng, hơi vàng, trọng lượng riêng 5,42, bền ñối với nhiệt; khi ñun nóng chuyển sang màu vàng chanh, khi ñể nguội lại có màu như cũ. Thăng hoa ở 1800 0 , không bị khử bởi hidro. ZnO là hợp chất lưỡng tính.

Tổng hợp ZnO tinh thể. Màu ñỏ và màu xanh lá cây có liên quan ñến nồng ñộ khác nhau

của oxi

Tinh thể ZnO có kiến trúc kiểu vuazit ( ZnS ) trong ñó Zn có số phối trí 4. ZnO không tan trong nước, tan trong dung dịch axit và dung dịch bazơ.

ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O. ZnO + 2KOH → K2ZnO2 + H2O. ( kali zincat ) Trong thiên nhiên, ZnO tồn tại dưới dạng khoáng vật zinkit. Kẽm oxit ñược dùng làm bột màu trắng cho sơn, thường gọi là trắng kẽm, và làm chất ñộng trong cao su, ñược sử dụng rộng rãi như một chất phụ gia trong rất nhiều vật liệu và các sản phẩm bao gồm cả nhựa, gốm sứ, thủy tinh, xi măng,... Kẽm oxit có thể ñiều chế bằng cách ñốt cháy kim loại trong không khí hoặc nhiệt phân hidroxit hay các muối cacbonat, nitrat. Vd: Zn(OH)2 → ZnO + H2O. 2) Kẽm hidroxit ( Zn(OH)2 ) :

Có hai loại kẽm hidroxit: kẽm hidroxit vô ñịnh hình và kẽm hidroxit tinh thể. Zn(OH)2 vô ñịnh hình là chất bột xốp, màu trắng, có hàm lượng nước thay ñổi. Chuyển thành ZnO khi nung ñến nóng ñỏ. Là một bazơ khá yếu với các hằng số phân li K1= 4,4.10-5 và K2= 1,5.10-

9 ở 250C. Hầu như không tan trong nước ( tích số tan = 1,5.1017 ở 250C ). Zn(OH)2 tinh thể là những tinh thể nhỏ hình lăng trụ dài thuộc hệ tà phương, trọng lượng riêng 3,08 ứng với công thức Zn(OH)2 sau khi sấy khô ở 40-500C. Ở 1000C ñã bắt ñầu mất nước. Hầu như không tan trong nước ( 1,9.10-4

% ở 290C ).



66

Kẽm hidroxit là chất lưỡng tính ñiển hình: tan trong dung dịch axit tạo thành muối Zn2+ và tan trong dung dịch kiềm tạo thành phức chất hidroxozincat. Tính chất lưỡng tính ñó của hidroxit cộng với thế ñiện cực khá âm của kim loại giải thích tính dễ tan của Zn trong dung dịch kiềm giải phóng khí Hidro. ðặc biệt, Zn(OH)2 tan trong dung dịch NH3 tạo phức tan: Zn(OH)2 + 4NH3 → [ Zn(NH3)4 ](OH)2. Ta có thể tái tạo lại Zn(OH)2 bằng phản ứng: [ Zn(NH3)4 ](OH)2 + 4H+ → Zn(OH)2 ↓ + 4NH3. 3) Muối của kẽm:

Các muối halogenua (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của kẽm dễ tan trong nước còn các muối sunfua, cacbonat, orthophophat và muối bazơ ít tan. Những muối tan khi kết tinh từ dung dịch nước thường ở dạng hiñrat như ZnSO4.7H2O , Zn(NO3).6H2O , ... ða số các muối ñơn giản không có màu, trừ ZnSe có màu vàng, ZnTe có màu ñỏ. Ion Zn2+ giống với ion Mg2+, nhiều muối của chúng ñồng hình với nhau. Ví dụ như: ZnSO4.7H2O và MgSO4.7H2O, M2SO4.ZnSO4.6H2O và M2SO4.MgSO4.6H2O ñồng hình với nhau ( M là kim loại kiềm ). Ion Zn2+ tạo nên nhiều phức chất, tuy nhiên khả năng tạo phức của nó kém hơn ñồng và bạc. Những ion phức thường gặp là: [ ZnX4 ]

2- , [CdX4 ]2- (trong ñó X có thể là Cl- , Br- , I-

và CN- ), [ Zn(NH3)4 ]2+ , [ Zn(NH3)6 ]

2+. ZnF2 ZnCl2 ZnBr2 ZnI2 Nhiệt ñộ nóng chảy ( 0C ).

872 275 394 446

Nhiệt ñộ sôi ( 0C ).

1502 756 697 Thăng hoa.

Một số tính chất của ñihalogenua ZnX2.

Dưới ñây là một tính chất của một số loại muối kẽm. a) Kẽm clorua ( ZnCl2 ):

Có hai loại muối kẽm clorua: +) Kẽm clorua khan ( trọng lượng phân tử: 136,29 ): ZnCl2 là chất bột trắng, trọng lượng riêng 2,92 hoặc là một khối chất có dạng sứ trong suốt ( nóng chảy ). Rất háo nước ( không khí ẩm khi ñi qua ống có ZnCl2 chỉ còn 0,98mg H2O trong 1l ); dễ tan trong nước, rượu, ête và glyxerin. Khi ñun nóng ñỏ tạo thành khói trắng ñặc, ñó là ZnCl2 thăng hoa.



67

ZnCl2 là chất ở dạng tinh thể lập phương, trong ñó ZnCl2 có cấu hình tứ diện với Cl là cầu nối. Ở trạng thái hơi phân tử, ZnCl2 có cấu hình ñường thẳng.

Cấu trúc tinh thể của ZnCl2.

Muối khan dễ chảy rửa trong không khí và tan rất nhiều trong nước. 100g nước ở 200C có thể hòa tan 367g ZnCl2. ðặc biệt ZnCl2 khan có thể kết tinh từ dung dịch nước ở trên 250C. Như vậy tuy Zn(OH)2 có tính lưỡng tính, ZnCl2 có thể tạo nên khi ñun nóng nhẹ hiñrat của nó trong khi các muối khan MgCl2 , CaCl2 và MnCl2 , như ñã biết, không thể sinh ra khi ñun nóng hiñrat tương ứng mặc dù các hiñroxit tương ứng không phải là chất lưỡng tính. Có thể giải thích ñiều ñó nếu chú ý ñến khuynh hướng tạo nên liên kết cộng hóa trị của kẽm. Có lẽ rằng vỏ 3d10 làm cho ion Zn2+ liên kết dễ với Cl- hơn với oxi của H2O. Bởi vậy trong dung dịch ZnCl2 ñặc ở trong nước xảy ra sự cạnh tranh giữa ion Cl- và phân tử H2O làm cho Cl- thaythe61 H2O ở trong cầ nội. Thật vậy, trong dung dịch ZnCl2 loãng, Zn(II) tồn tại chủ yếu dưới dạng ion [ Zn(H2O)6 ]

2+ còn trong dung dịch ñặc, dưới dạng ion [ ZnCl4(H2O)2 ]2-.

Kẽm clorua khan có thể ñiều chế bằng tác dụng của kẽm hạt với khí clo ở 4000C còn hiñrat có thể ñiều chế bằng tác dụng của kẽm hay oxit, hiñroxit và cacbonat của kẽm với dung dịch HCl loãng. +) Kẽm clorua ngậm nước ( trọng lượng phân tử: 163,32 ).

Công thức: ZnCl2.1 41 H2O. Kẽm clorua ngậm nước là những tinh thể lớn hình lăng trụ,

tạo thành ñều ñặn, chảy rữa ngoài không khí, nhiệt ñộ nóng chảy 260C . chỉ bền trong khoảng 12,5-260C. Rất dễ tan trong nước, trong rượu và trong glyxerin. Ta có thể ñiều chế

ZnCl2.1 41 H2O tinh thể bằng cách trộn lẫn dung dịch ZnCl2 ñậm ñặc với HCl ñặc, rồi ñể

cho kết tinh.



68

Dung dịch ZnCl2 ñặc khi trộn với bột ZnO tạo nên oxoclorua có thành phần là Zn2OCl2:

ZnCl2 + ZnO → Zn2OCl2. Kẽm oxoclorua là một polime vô cơ không tan trong nước, ñông cứng nhanh sau khi ñược tạo thành nên ñược gọi là xi măng kẽm và thường dùng ñể trám răng. Hợp chất này cũng ñược tạo nên khi ñun nóng muối clorua bazơ:

2ZnOHCl = Zn2OCl2 + H2O. Dung dịch ZnCl2 ñặc thể hiện rõ phản ứng axit do tạo thành axit phức:

ZnCl2 + 2H2O → H2[Zn(OH)2Cl2]

Bởi vậy, dung dịch ZnCl2 ñặc thường ñược dùng ñể ñánh sạch hết sắt thép khi hàn FeO + H2[Zn(OH)2Cl2] → Fe[Zn(OH)2Cl2] + H2O.

Khi hàn, nước bay hơi còn bề mặt sắt thép ñược phủ lớp muối trên ở trạng thái nóng chảy cho nên không bị oxi hóa và nhờ ñó mối hàn ñược vững chắc. Ngoài những công dụng vừa trình bày trên ñây, ZnCl2 còn ñược dùng vào việc in hoa trên vải, tẩm gỗ ñể gỗ khỏi bị mục nát và chế giấy da dê. Một số ứng dụng khác của ZnCl2: + Trong tổng hợp hữu cơ

Trong phòng thí nghiệm, kẽm clorua có thể xúc tác (A) tổng hợp Fischer indole và (B) acyl hóa Friedel-Thủ công mỹ nghệ phản ứng liên quan ñến kích hoạt vòng thơm

Liên quan ñến sau này là chuẩn bị cổ ñiển của các thuốc nhuộm huỳnh quang từ alhydrit phthalic và resorcinol , liên quan ñến một acyl hóa Friedel-Thủ công mỹ nghệ . Sự chuyển ñổi này ñã thực tế ñược thực hiện bằng cách sử dụng ZnCl2 ngậm nước mẫu ñược hiển thị trong hình ở trên.

Axit hydrochloric một mình phản ứng kém với rượu và rượu chính thứ , nhưng một sự kết hợp của HCl với ZnCl 2 (ñược gọi là " thuốc thử Lucas ") có hiệu quả cho việc chuẩn bị của clorua alkyl. Phản ứng ñiển hình ñược thực hiện ở 130 ° C. Phản ứng này có thể tiến hành thông qua một cơ chế S 2 N với rượu chính nhưng S N 1 con ñường với rượu trung.



69

Kẽm clorua cũng kích hoạt benzylic và allylic halogenua theo hướng thay thế bởi các yếu nucleophiles như anken :

Tương tự, ZnCl 2 thúc ñẩy chọn lọc NaBH CN 3 giảm của ñại học, các halogenua allylic hay benzylic hydrocarbon tương ứng. Clorua kẽm cũng là một thuốc thử khởi ñầu hữu ích cho sự tổng hợp của nhiều organozinc thuốc thử, chẳng hạn như những người sử dụng trong các xúc tác palladium khớp nối Negishi với halogenua aryl halogenua vinyl . Trong trường hợp như vậy hợp chất organozinc ñược thường chuẩn bị sẵn bởi transmetallation từ một organolithium hoặc một thuốc thử Grignard , ví dụ:

Kẽm enolates , chuẩn bị từ enolates kim loại kiềm và ZnCl 2, cung cấp kiểm soát lập thể trong phản ứng ngưng tụ nghịch ñảo do chelationtrên các kẽm. Trong ví dụ hình dưới ñây, threo sản phẩm ñược ưa chuộng hơn các erythro một yếu tố 05:01 ZnCl 2 trong DME / ether ñược sử dụng. Chelate là ổn ñịnh hơn khi các nhóm phenyl cồng kềnh là giả xích ñạo hơn là giả trục , tức là, threo khá hơn erythro.

+

Thuốc sát trùng.

+ Trong công nghiệp dệt.

b) Kẽm florua ( ZnF2 ):



70

Cấu trúc tinh thể của ZnF2.

ZnF2 có kiến trúc tinh thể kiểu rutin. Liên kết Zn-X trong florua là liên kết ion còn trong các ñihalogenua khác có bản chất cộng hóa trị. Bởi vậy ZnF2 có nhiệt ñộ nóng chảy và nhiệt ñộ sôi cao nhất trong các ñihalogenua này. Tính ít tan của nó có liên quan ñến năng lượng mạng lưới cao của tinh thể. Các ñihalogenua khác dễ tan trong nước và cả trong ete, rượu và axeton. Những ñihalogenua dễ tan này có thể kết hợp với halogenua kim loại kiềm tạo thành ion phức [ZnX4 ]

2- ( ở ñây X có thể là Cl- , Br- , I- ). c) Kẽm iodua ( ZnI2 ):

ZnI2 là những tinh thể háo nước, trong suốt, hinh tám mặt, trọng lượng riêng 4,70 ; dễ tan trong nước, trong rượu và trong ête ( trong rượu dễ hơn trong ête). Cấu trúc tinh thể của ZnI2 là bất thường.

Cấu trúc tinh thể của ZnI2.

d) Kẽm nitrat : Công thức: Zn(NO3)2.6H2O là những tinh thể lăng trụ thuộc hệ lục phương, trọng lượng riêng 2,07 ; tan trong nước và trong rượu. Khi ñun nóng thì nóng chảy ( gần 370 ) trong nước kết tinh.



71

e) Kẽm amoni clorua: ZnCl2.3NH4Cl là những tinh thể lớn, hình thoi bề ngoài không khí, thăng hoa ở 3400. f) Kẽm axetat:

Zn(CH3COO)2.2H2O là những vảy hoặc những tinh thể hình thoi nhỏ óng ánh sáu mặt, trọng lượng riêng 1,73 ; tan trong nước ( 28,5% ở 200 ). Mất nước ở 1000C biến thành Zn(CH3COO)2 có trọng lượng riêng 1,840 ; nóng chảy ở gần 2440 ; ở nhiệt ñộ cao hơn thì phân hủy, cho thoát ra axeton. Dưới áp suất thấp ( 150 mmHg ) ở 2000 kẽm axetat bị thăng hoa không bị phân hủy.

g) Kẽm cacbonat (ZnCO3):

+) Kẽm cacbonat thường: ZnCO3 là chất bột vô ñịnh hình, hầu như không tan trong nước ( tích số tan là 6.10-11 ở 250 ), chuyển một phần khi rửa bằng nước và chuyển hoàn toàn khi ñun sôi với nước thành muối bazơ. +) Kẽm cacbonat bazơ: Là chất bột màu trắng, trọng lượng riêng 4,4 rất khó tan trong nước ( 0,05 – 0,03% ), có thành phần thay ñổi. Phân ly ở 1400 thành ZnO, CO2 và H2O. h) Kẽm hỗn hống:

Kẽm hỗn hống là một khối chất rắn hoặc lỏng ( phụ thuộc vào hàm lượng kẽm ) có ánh kim và là chất khử mạnh. i) Kẽm photphat ( Zn3(PO4)2.4H2O ):

Kẽm photphat là những tinh thể không màu, thuộc hệ thoi, trọng lượng riêng từ 3,03 – 3,04 g/cm3 . Nó thực tế không tan trong nước ( tích số tan là 9,1.10-33 ), tan ñược trong axit.

Có thể ñiều chế thành phẩm ở dạng tinh thể theo phản ứng: 3ZnCl2 + 4Na2HPO4 → Zn3(PO4)2 + 6NaCl + 2NaH2PO4. Hoặc: 3ZnSO4 + 2H3PO4 + 3(NH2)2CO + 7H2O →Zn3(PO4)2.4H2O + 3(NH4)2SO4 +3CO2



72

j) Kẽm photphua ( Zn3P2 ):

Zn3P2 là những tinh thể màu xám, thuộc hệ lập phương hoặc tứ phương, trọng lượng riêng 4,55 g/cm3 ở 120. Nhiệt ñộ nóng chảy cao hơn 4200. Nhiệt ñộ sôi là 11000. Nó không tan trong nước và rượu etylic.

Zn3P2 rất ñộc ( ñược dùng làm chất ñộc ñể diệt chuột ). Khi tác dụng với các axit mạnh thì

cho photphin thoát ra: Zn3P2 + 6HCl → 3ZnCl2 + 2PH3. Có thể ñiều chế kẽm photphua bằng cách dùng kẽm hoặc các chất khử kẽm photphat khan: Zn3(PO4)2 + 8H2 → Zn3P2 + 8H2O. Hoặc có thể thay thế Hidro bằng than gỗ: Zn3(PO4)2 + 8C → Zn3P2 + 8CO. k) Kẽm sunfat ( ZnSO4 .7H2O):

ZnSO4.7H2O là những tinh thể hình thoi, không màu, trọng lượng riêng 1,96. Ở 390 nóng chảy trong nước tinh khiết, biến thành ZnSO4.6H2O ; ở 250 – 2790 mất nước; khi ñun nóng thật ñỏ, nó phân hủy thành ZnO và SO3. Rất dễ tan trong nước, không tan trong rượu.

t0C ZnSO4 % t0C ZnSO4 % t0C ZnSO4 % 0 29,5 25 36,6 50 43,1

10 32,0 35 39,9 70() 47,1() 15 33,4 39 41,2 80 46,2

100 44,0

ðộ tan của ZnSO4 trong nước.



73

() ðộ tan cực ñại ở 700C. l) Kẽm sunfua ( ZnS ):

ZnS là một chất bột màu trắng, trọng lượng riêng 2,9 – 3,1 ( vô ñịnh hình ) hoặc 4,06 – 4,09 ( tinh thể ) , hầu như không tan trong nước ( tích số tan là 1,8.10-26 ở 250 ). Nhiệt ñộ nóng chảy gần 18000 ( dưới áp suất 100 – 150 atm ). Thăng hoa ở 11820 ( theo các dữ liệu khác là 10640 ). Bị sẫm lại ở ngoài áng sáng mặt trời, chuyển thành ZnSO4 khi ñể lâu ngoài không khí ẩm.

Cấu tạo tinh thể của ZnS.

m) Kẽm – uranyl axetat ( Zn(CH3COO)2.2UO(CH3COO)2 7H2O ): Zn(CH3COO)2.2UO(CH3COO)2 7H2O là khối chất tinh thể màu vàng lục. Ở trong các dung dịch có chứa ion Na+ thuốc thử cho một kết tủa tinh thể màu vàng, ñó là muối axetat ba: NaZn(UO2)3(CH3COO)2.9H2O cần bảo quản dung dịch ở chỗ tối. 4) Hợp chất cơ kim của Zn và Cd:

Hợp chất cơ kẽm có ý nghĩa quan trọng về mặt lịch sử. ðietyl kẽm (C2H5)2Zn là hợp chất cơ kim ñầu tiên ñược nhà bác học người Anh là Franclen (E.Frankland, 1825-1899) ñiều chế vào năm 1849 theo phản ứng:

2C2H5I + 2Zn (hợp kim với Cu) → C150 (C2H5)2Zn + ZnI2.

Phát minh của Franclen ñã góp phần ñáng kể vào sự phát triển những quan ñiểm hiện ñại về bản chất của liên kết hóa học. Những hợp chất cơ kẽm và cơ catmi cũng quan trọng ñối với thực tế vì khả năng dễ phản ứng với những nhóm chức nhất ñịnh của hợp chất hữu cơ cho phép thực hiện ñược những phản ứng tổng hợp ñộc ñáo.



74

Ngày nay, người ta ñã biết ñược những hợp chất cơ kẽm và cơ catmi có công thức tổng quát là RZnX, R2Zn và R2Cd, trong ñó R là gốc hidrocacbon và X là halogen. E. ỨNG DỤNG CỦA KẼM:

Kẽm là một trong những nguyên tố vi lượng rất cần ñối với cơ thể con người, kẽm là chất

tổ chức thành các thành phần và kích hoạt trên 100 loại men, chúng tham gia vào sự hợp

thành giữa chất protein và acid nucleic, nên kẽm ảnh hưởng ñến sự phân chia, sinh trưởng

và tái tạo của tế bào. và ñến nay các nhà khoa học ñã phát hiện ra kẽm có vai trò hỗ trợ

ñiều trị và làm lành các thương tổn ở nhiều cơ quan khác nhau nên bản thân nó hiện nay

ñược bổ sung vào trong thành phần hoặc ñơn thuần kẽm vào trong các liệu pháp trị liệu các

bệnh trên cơ thể con người. Hợp kim kẽm ñã ñược sử dụng hàng thế kỷ, chẳng hạn ñồng thanh có niên ñại 1000-1400 trước Công nguyên ñã ñược tìm thấy ở Palestin và các ñồ vật bằng kẽm có hàm lượng kẽm 87% ñã ñược tìm thấy ởTransylvania tiền sử. Vì nhiệt ñộ bay hơi thấp và hoạt ñộng hóa học mạnh nên bản chất tự nhiên của kẽm không ñược hiểu rõ trong thời cổ ñại. Việc sản xuất ñồ ñồng thanh ñã ñược người La Mã biết ñến vào khoảng năm 30 trước Công nguyên, họ sử dụng công nghệ nấu calamin với ñồng trong các nồi nấu. Lượng oxyt kẽm giảm xuống và kẽm tự do bị ñồng giữ lại, tạo ra hợp kim là ñồng thanh. ðồng thanh sau ñó ñược ñúc hay rèn thành các chủng loại ñồ vật. Việc nấu chảy và phân lập kẽm nguyên chất ñã ñược người Ấn ðộ và Trung Quốc thực hiện sớm nhất vàothế kỷ X. Cuối thế kỷ XIV, người Hindu ñã biết ñến sự tồn tại của kẽm như một kim loại khác với bảy kim loại ñã biết trước ñó. Ở phương Tây, sự phát hiện ra kẽm nguyên chất ñược gắn với tên tuổi của người ðức Andreas Marggraf vào năm 1746, mặc dù toàn bộ lịch sử của việc này còn nhiều tranh luận. Các mô tả về sản xuất ñồng thanh ñược tìm thấy trong các ghi chép của Albertus Magnus, khoảng năm 1248, và vào thế kỷ 16, người ta ñã biết ñến một kim loại mới một cách rộng rãi. Georg Agricola ñã quan sát vào năm 1546 và phát hiện ra một kim loại màu trắng có thể ngưng tụ và ñập vụn ra từ vách các lò nấu kim loại khi các loại quặng kẽm ñược nung chảy. Ông ñã bổ sung trong các ghi chép của mình một chất giống như kim loại gọi là "zincum" ñã ñược sản xuất ở Silesia.Paracelsus là người ñầu tiên ở phương Tây nói rằng "zincum" là một kim loại mới và nó có các thuộc tính hóa học khác với các kim loại ñã biết trước ñó. Kết quả là kẽm ñã ñược biết ñến trong thời gian Marggraf làm các thực nghiệm của mình và trên thực tế nó ñã ñược phân lập hai năm trước ñó bởi một nhà hóa học khác là Anton von Swab. Tuy nhiên, các báo cáo của Marggraf là toàn diện và có phương pháp và chất lượng của các nghiêncứu của ông ñã làm cho hình ảnh của ông như là người phát hiện ra kẽm. Trước khi phát minh ra công nghệ tách kẽm từ sulfua kẽm thì calamin là nguồn khoáng chất duy nhất của kẽm kim loại.

Một số ứng dụng của kẽm vô cùng quan trọng:

+ Kẽm ñược sử dụng ñể mạ kim loại, chẳng hạn như thép ñể chống ăn rỉ; + Kẽm ñược sử dụng trong các hợp kim như ñồng thanh, niken trắng, que hàn, bạc ðức. ðồng thanh có ứng dụng rộng rãi nhờ ñộ cứng và sức kháng rỉ cao;



75

+ Kẽm ñược sử dụng trong dập khuôn, ñặc biệt là trong công nghiệp ô tô. Kẽm dạng cuộn ñược sử dụng ñể làm vỏ pin; + Oxit kẽm ñược sử dụng như chất liệu có màu trắng trong màu nước và sơn cũng như chất hoạt hóa trongcông nghiệp ô tô. Sử dụng trong thuốc mỡ, nó có khả năng chống cháy nắng cho các khu vực da trần. Sử dụng như lớp bột mỏng trong các khu vực ẩm ướt của cơ thể (bộ phận sinh dục) của trẻ em ñể chống hăm; + Clorua kẽm ñược sử dụng làm chất khử mùi và bảo quản gỗ. Sulfua kẽm ñược sử dụng làm chất lân quang, ñược sử dụng ñể phủ lên kim ñồng hồ hay các ñồ vật khác cần phát sáng trong bóng tối; + Methyl kẽm (Zn(CH3)2) ñược sử dụng trong một số phản ứng tổng hợp chất hữu cơ. Stearat kẽm ñược sử dụng làm chất ñộn trong sản xuất chất dẻo từ dầu mỏ; + Các loại nước thơm sản xuất từ calamin, là hỗn hợp của (hydroxy-)carbonat kẽm và silicat, ñược sử dụng ñể chống phỏng da; + Trong thực ñơn hàng ngày, kẽm có trong thành phần của các loại khoáng chất và vitamin. Người ta cho rằng kẽm có thuộc tính chống ôxi hóa, do vậy nó ñược sử dụng như là nguyên tố vi lượng ñể chống sự chết yểu của da và cơ trong cơ thể. Trong các biệt dược chứa một lượng lớn kẽm, người ta cho rằng nó có tác dụng làm nhanh lành vết thương. + Gluconat glycin kẽm trong các viên nang hình thoi có tác dụng chống cảm. Vai trò sinh học:

Kẽm là nguyên tố cần thiết ñể duy trì sự sống của con người và ñộng vật. Sự thiếu hụt kẽm ñể lại những hiệu ứng rõ nét trong việc tăng trọng của ñộng vật. Kẽm tìm thấy trong insulin, các prôtêin chứa kẽm và các enzymnhư superoxyt dismutas. Theo một số nguồn thì việc sử dụng các loại thuốc chứa kẽm có thể ñem lại sự miễn dịch ñối với cảm lạnh hay cúm, mặc dù ñiều này còn gây tranh cãi. Thị giác, vị giác, khứu giác và trí nhớ có liên quan ñến kẽm và sự thiếu hụt kẽm có thể gây ra sự hoạt ñộng không bình thường của các cơ quan này. Các nguồn thức ăn tự nhiên giàu kẽm bao gồm: sò huyết, các loại thịt màu ñỏ và thịt gia cầm, ñậu, các loại quả có nhân, ngũ cốc nguyên vẹn, hạt bí hay hạt hướng dương. Ở ñàn ông, kẽm rất quan trọng trong việc sản xuất tinh dịch. Tới 5 mg kẽm bị mất ñi trong quá trình xuất tinh. Thiếu hụt kẽm ở ñàn ông có thể dẫn tới giảm lượng tinh trùng và tần xuất tình dục. Sự xuất tinh thường xuyên có thể dẫn tới thiếu hụt kẽm.



76

Một số món ăn chứa kẽm.

Oxyt kẽm có lẽ là hợp chất ñược sử dụng rộng rãi nhất của kẽm, do nó tạo ra nền trắng tốt cho chất liệu màu trắng trong sản xuất sơn. Nó cũng có ứng dụng trong công nghiệp cao su, và nó ñược bán như là chất chống nắng mờ. Các loại hợp chất khác cũng có ứng dụng trong công nghiệp, chẳng hạn như clorua kẽm (chất khử mùi), sulfua kẽm (lân quang), methyl kẽm trong các phòng thí nghiệm về chất hữu cơ. Khoảng một phần tư của sản lượng kẽm sản xuất hàng năm ñược tiêu thụ dưới dạng các hợp chất của nó. Kẽm trong tự nhiên là hỗn hợp của 4 ñồng vị ổn ñịnh Zn64, Zn66, Zn67, and Zn68 với ñồng vị 64 là phổ biến nhất (48,6% trong tự nhiên). 22 ñồng vị phóng xạ ñược viết ñến với phổ biến hay ổn ñịnh nhất là Zn65 với chu kỳ bán rã 244,26 ngày, và Zn72 với chu kỳ bán rã 46,5 giờ. Các ñồng vị phóng xạ khác có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 14 giờ và phần lớn có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 1 giây. Nguyên tố này cũng có 4 trạng thái ñồng phân nguyên tử. Ứng dụng làm pin ñiện hóa:

Pin ñiện hóa Zn-Cu:

Lắp pin ñiện hóa Zn-Cu theo sơ ñồ sau:



77

Pin ñiện hóa Zn-Cu.

Lá Zn nhúng vào cốc ñựng dung dịch ZnSO4 1M, lá Cu nhúng vào cốc ñựng dung dịch CuSO4 1M. Nối hai dung dịch muối trong hai cốc bằng cầu muối ñựng dung dịch NH4NO3. Nối hai ñiện cực với vôn kế, ñiện cực Zn ở bên trái và ñiện cực Cu ở bên phải của vôn kế. Pin ñiện hóa Zn-Pb:

Lắp pin ñiện hóa Zn-Pb theo sơ ñồ của pin ñiện hóa Zn-Cu: lá Zn nhúng vào cốc ñựng dung dịch ZnSO4 1M, lá Pb nhúng vào cốc ñựng dung dịch Pb(NO3)2 1M. Nối hai dung dịch muối trong hai cốc bằng cầu muối ñựng dung dịch NH4NO3. Nối hai ñiện cực với vôn kế,ñiện cực Zn ở bên trái và ñiện cực Pb ở bên phải của vôn kế.

Kể chuyện về kim loại/Zn Hồi ñầu những năm 60, tại vùng ven triền núi bắc Capcazơ ñã tiến hành những cuộc khai quật khảo cổ học ở làng cổ Mesôco. Từ xa xưa lắm, khoảng 2.500 năm trước công nguyên, ñây là nơi sinh sống của các bộ lạc chăn nuôi súc vật; những bộ lạc này ñã biết sử dụng công cụ lao ñộng làm bằng ñồng và ñồng ñỏ. Trong số nhiều ñồ trang sức nhỏ làm bằng kim loại tìm thấy ở ñây, có một vật nhỏ mầu nâu hơi ñiểm ñôi chút xanh lục, hình ống nhỏ, han gỉ nặng, ñã khiến mọi người phải chú ý ñặc biệt. Có lẽ xưa kia nó là vật ñeo ở cổ của một thiếu phụ “ăn diện”. Thứ ñồ trang sức nhỏ mọn này có gì mà hấp dẫn các nhà khảo cổ học và các nhà sử học hiện ñại ñến thế? Phép phân tích bằng quang phổ ñã cho biết rằng, trong vật liệu làm thứ ñồ trang sức hình ống này, kẽm chiếm ưu thế rõ rệt. Phải chẳng thứ kim loại này ñã từng biết ñến từ ngót năm ngàn năm trước ñây? Từ xa xưa, con người ñã làm quen với quặng kẽm: ngay từ thời cổ ñại, hơn ba ngàn năm về trước, nhiều dân tộc ñã biết nấu luyện ñồng thau là hợp kim của ñồng với kẽm. Nhưng suốt một thời gian dài, các nhà hóa học và luyện kim không thể thu ñược kẽm ở dạng tinh khiết: tách ñược thứ kim loại này ra khỏi oxit của nó ñâu phải là việc dễ dàng. ðể phá ñứt sợi dây gắn bó giữa kẽm với oxi, phải có nhiệt ñộ cao hơn hẳn nhiệt ñộ sôi của kẽm, vì vậy, khi gặp không khí, hơi kẽm vừa sinh ra lại kết hợp với oxi ñể trở thành oxit.



78

Một thời gian dài, người ta không phá nổi cái vòng khép kín luẩn quẩn ấy. Thế rồi ñến khoảng thế kỷ thứ V trước công nguyên, những người thợ Ấn ðộ và Trung Hoa ñã biết ngưng tụ hơi kẽm trong các bình bằng ñất sét kín mít mà không khí không lọt vào ñược. Bằng cách ñó, họ ñã thu ñược một thứ kim loại màu trắng phơn phớt xanh. Sau ñó vài trăm năm, một số nước ở châu Âu cũng nắm ñược kỹ thuật luyện kẽm. Chẳng hạn, ở Tranxinvania thuộc lãnh thổ Rumani ngày nay (hồi ñầu công nguyên, ñây là tỉnh ðakia của ñế chế La Mã) ñã tìm thấy một tượng thờ ñược ñúc bằng hợp kim chứa nhiều kẽm (hơn 85%). Nhưng về sau, bí quyết của việc ñiều chế kim loại này ñã bị thất truyền. Cho ñến giữa thế kỷ XVII, kẽm vẫn ñược ñưa từ các nước phương ðông ñến châu Âu và ñược coi là món hàng khan hiếm. Chính vì thế mà hiện vật tìm ñược ở Mesôco ñã làm cho các nhà khảo cổ học phải kinh ngạc và quan tâm ñến như vậy. Qua phân tích một lần nữa, các vạch quang phổ vẫn khẳng ñịnh rằng, vật này chỉ gồm kẽm và một ít tạp chất là ñồng mà thôi. Có thể, vật trang sức bằng kẽm này có nguồn gốc muộn hơn và ngẫu nhiên lọt vào ñám ñồ vật thật sự rất cổ chăng? Song giả thuyết này trên thực tế ñã bị bác bỏ, vì sau khi xem xét lại thật chính xác các ñiều kiện khai quật thì thấy rằng, vật trang sức bằng kẽm này ñược tìm thấy ở ñộ sâu tương ứng với thiên niên kỷ thứ ba trước công nguyên; nơi ñây, những ñồ vật “trẻ hơn” chưa chắc ñã rơi vào ñược. Không loại trừ khả năng vật trang sức tìm thấy ở Mesôco là ñồ vật cổ nhất trong tất cả các sản phẩm bằng kẽm mà chúng ta biết hiện nay. Thời trung cổ ñã ñể lại cho chúng ta khá nhiều tư liệu nói về kẽm. Một số tài liệu của Ấn ðộ và Trung Hoa thuộc thế kỷ thứ VII và thứ VIII ñã ñề cập ñến vấn ñề nấu luyện thứ kim loại này. Nhà du lịch nổi tiếng quê ở Venezia (nước Italia) tên là Marco Pôlo từng ñến thăm Ba Tư hồi cuối thế kỷ XIII ñã kể lại trong quyển sách của mình về cách luyện kẽm của những người thợ Ba Tư. Ấy thế mà mãi ñến thế kỷ XVI, kim loại này mới bắt ñầu ñược gọi là “kẽm” sau khi thuật ngữ này xuất hiện trong tác phẩm của Paratxen - nhà bác học nổi tiếng thời kỳ phục hưng. Trước ñó, kim loại này chẳng có tên gọi hẳn hoi: bạc giả, spenter, tucia, spauter, thiếc Ấn ðộ, conterfei. Tên La tinh mà nó ñã mang (“zincum”) có nghĩa là “sắc trắng” (theo một ức thuyết khác thì tên gọi này lấy gốc ở từ ðức cổ “zinco”, nghĩa là “vảy cá ở mắt”). Năm 1721, nhà hóa học kiêm nhà luyện kim người ðức tên là Johann Fridrich Henkel (trong thời gian du học ở Freiberg, chàng Lơmanôxop trẻ tuổi ñã học ông thầy này) ñã tách ñược kẽm từ khoáng vật ganmei. Henkel ñã “ñốt” ganmei và từ ñám “tro” mới sinh ra, ông thu ñược kẽm kim loại sáng lấp lánh mà trong các tác phẩm của mình, ông ñã ví nó với chim phượng hoàng hồi sinh từ ñống tro tàn. Nhà máy luyện kẽm ñầu tiên ở châu Âu ñã ñã ñược xây dựng năm 1743 tại thành phố Brixtôn (nước Anh), tức là bốn năm sau khi Jôn Champion nhận ñược bằng phát mình về phương pháp chưng cất ñể ñiều chế kẽm từ các quặng kẽm oxit. Về nguyên tắc, công nghệ ở Brixtôn không khác gì mấy so với công nghệ mà các nhà luyện kim vô danh thời xưa ñã sử dụng, nhưng vì họ không còn sống ñể ñăng ký phương pháp này nên cành nguyệt quế dành cho người phát minh ra quy trình công nghệ sản xuất kẽm ñã rơi vào tay “Nhà vô ñịch” (Champion có nghĩa là “nhà vô ñịch”). Gần hai mươi năm sau ñó, Champion tiếp tục kiên trì “ tập luyện” trong lĩnh vực nấu luyện kẽm và ñã hoàn thiện ñược một quy trình nữa, trong ñó, nguyên liệu không phải là quặng oxit mà là quặng sunfua.



79

Nếu như nhà máy ở Brixtôn mỗi năm làm ra 200 tấn kẽm, thì ngày nay, sản lượng kim loại này trên thế giới ñã lên ñến hàng triệu tấn. Về quy mô sản xuất thì kẽm chiếm vị trí thứ ba trong số các kim loại màu, chỉ thua các bậc ñàn anh từng ñược thừa nhận trong ngành kim loại màu là nhôm và ñồng. Nhưng kẽm có một ưu ñiểm không thể chối cãi: so với ñã số các kim loại công nghiệp, giá thành của nó thấp vì nó dễ ñiều chế (trên thị trường thế giới, chỉ có sắt và chì rẻ hơn kẽm). Bên cạnh phương pháp chưng cất cổ xưa, các nhà máy luyện kẽm ngày nay ñang sử dụng rộng rãi phương pháp ñiện phân, trong ñó, kẽm lắng ñọng lại trên các catôt bằng nhôm và sau ñấy ñược nấu lại trong lò cảm ứng. Một ñiều thú vị là nhà phát minh người Anh rất có tên tuổi Henry Bessemer từng nổi tiếng về việc phát minh ra lò chuyên ñể luyện thép, cũng ñã thiết kế một cái lò dùng năng lượng mặt trời, trong ñó có thể nấu ñược kẽm hoặc ñồng. Tuy nhiên, lò này chưa hoàn hảo về mặt kỹ thuật, vả lại, những ñiều kiện thiên nhiên của xứ sở mù sương này không thuận lợi cho việc sử dụng nó trong thực tế. Như người ta vẫn nói, kẽm ñã ñi vào cuộc sống lao ñộng của mình từ rất lâu trước khi ra ñời: các nhà luyện kim thời cổ xưa ñã ném những cục ñá màu xám chứa các hợp chất của kẽm vào lửa cùng với than, quặng ñồng và ñã thu ñược ñồng thau - một hợp kim tuyệt diệu có ñộ bền và dẻo cao, chịu ñựng ñược sự ăn mòn và có màu sắc ñẹp, hay nói cho ñúng hơn là có khoảng biến ñổi màu sắc tùy thuộc vào hàm lượng kẽm và các thành phần khác. Không như ñồng ñỏ thông thường, ở nước Nga ngày xưa người ta gọi ñồng thau là ñồng vàng: khi tăng hàm lượng kẽm, màu sắc của hợp kim thay ñổi từ ñỏ nhạt ñến vàng tươi. Nếu pha thêm một ít nhôm thì ñồng thau có màu tươi mát, hơi giống vàng và hiện nay ñược dùng làm huy hiệu và ñồ mỹ nghệ. Từ xưa, Aristote ñã mô tả thứ ñồng này là thứ ñồng “chỉ khác vàng ở mùi vị mà thôi”. Rõ ràng, thứ “ñồng giống như vàng” ấy chẳng phải là cái gì khác mà là ñồng thau ñấy thôi. Một thời gian dài người ta cho rằng, tượng kỷ niệm Minin và Pogiacxki ñược dựng hồi ñầu thế kỷ trước trên Quảng trường ðỏ ở Maxcơva là bằng ñồng ñỏ. Nhưng công tác phục chế gần ñây ñã ñính chính ñiều ñó: hóa ra không phải là ñồng ñỏ mà chính là ñồng thau ñã ñược dùng cho tác phẩm kỳ diệu của nhà ñiêu khắc I. P. Martôt. Ở Ấn ðộ có làng Bidar nổi tiếng bởi những thứ ñồ trang trí mà các nghệ nhân ñịa phương làm ra từ hợp kim của ñồng, kẽm và thiếc. Các ñồ mỹ nghệ như bình ñựng nước, ñĩa, tượng nhỏ ñược tráng một dung dịch ñặc biệt ñể cho kim loại trở thành ñen tuyền. Sau ñấy, các họa sĩ khắc lên ñấy những bông hoa hoặc những hình vẽ trang trí trông y như khảm bạc vậy. Các hình vẽ trang trí này không bao giờ bị mờ ñi. Do vậy, các sản phẩm mỹ nghệ của Bidar rất nổi tiếng không những ở Ấn ðộ, mà còn ở nhiều nước khác. Thông thường, kẽm và ñồng trong các hợp kim là ñôi bạn ñồng minh, chúng bổ sung và cải thiện tính chất cho nhau. Thế mà gần ñây, chúng ở trong tình trạng “cạnh tranh lẫn nhau” và chính kẽm ñã loại ñồng ra khỏi hợp kim. ðiều ñó ñã xảy ra ở Mỹ, nơi mà cho ñến gần ñây, ñồng xen (ñồng tiền nhỏ nhất của Mỹ) vẫn ñược dập từ hợp kim chứa 95% ñồng và 5% kẽm. Cách ñây mấy năm người ta quyết ñịnh thay ñổi thành phần của hợp kim. Vẫn những nguyên tố ấy có mặt trong hợp kim, nhưng với tỷ lệ hoàn toàn khác hẳn: 97,6% kẽm và vẻn vạn chỉ có 2,4 % ñồng. Sở dĩ có sự “thay bậc ñổi ngôi” như vậy là vì kẽm rẻ hơn



80

ñồng rất nhiều, do ñó, ñề nghị hợp lý hóa của các nhà tài chính ñã hứa hẹn một món lợi không nhỏ cho ngân khố Khá nhiều hợp kim của kẽm ñã ñược biết ñến (pha thêm nhôm, ñồng, magie, với lượng không ñáng kể), mà ñặc ñiểm nổi bật của chúng là rất dễ ñúc và có nhiệt ñộ nóng chảy thấp. Từ các hợp kim này, người ta ñúc ñược những chi tiết phức tạp có thành mỏng và những sản phẩm chính xác khác, trong ñó có những con chữ in cỡ nhỏ. Hồi giữa thế kỷ trước, theo thiết kế của nhà ñiêu khắc người Nga I. P. Vitali, người ta ñã ñúc và dựng ở phòng Gheorghiepxki trong cung lớn ñiện Cremli ở Maxcơva mười tám cây cột bằng kẽm có hoa văn trang trí và những bức tượng mang những vòng hoa nguyệt quế. Một người ở Cộng hòa dân chủ ðức có một bộ sưu tập ñộc ñáo về các vật ñúc bằng kẽm. Mấy chục năm qua, ông ñã dùng kẽm ñể tự tay ñúc những hình người và ñộng vật nhỏ, cao không quá 5 cm. Bộ sưu tập này gồm khoảng 1500 phối cảnh rất thú vị. Tuyệt diệu nhất trong số ñó là phối cảnh nói về trận ñánh ở gần Lepzich năm 1813, tại ñó, ñội quân của Napolêon chưa lại sức sau trận Boroñinô ñã bị thua thêm một trận lớn nữa khi ñánh nhau với liên quân các nước Nga, Phổ, áo và Thụy ðiển. Phối cảnh “trận ñánh của các dân tộc” gồm khoảng một ngàn phần tử - ñó là những người lính và ngựa, xe cộ, vũ khí. Ở một chừng mực ñáng kể, nhiệt ñộ nóng chảy không cao lắm của kẽm (khoảng 420 ñộ C) ñã làm cho nhà sưu tập người ðức phải say mê. Nhiều tính chất của kim loại này phụ thuộc vào ñộ tinh khiết của nó. Thông thường, kẽm dễ tiêu hóa trong các axit, nhưng nếu ñộ tinh khiết ñạt ñến “năm con số chín” (99,999%) thì chính các axit ấy không thể nào ñụng chạm ñược ñến kẽm ngay cả khi nung nóng. ðối với kẽm, ñộ tinh khiết không những bảo ñảm cho nó trở nên “bất khả xâm phạm về hóa học”, mà còn ñem lại cho nó tính dẻo cao: kẽm tinh khiết lại dễ kéo thành sợi hết sức mảnh. Còn kẽm thường dùng trong kỹ thuật thì biểu lộ tính cách khá bất thường: nó chỉ cho phép cán thành dải, thành lá, thành tấm trong khoảng nhiệt ñộ nhất ñịnh - từ 100 ñến 150 ñộ C, còn ở nhiệt ñộ bình thường và cao hơn 250 ñộ C cho ñến ñiểm nóng chảy thì kim loại này rất giòn, có thể dễ dàng nghiền nát thành bột. Trong các nguồn ñiện hóa học hiện nay, các tấm kẽm ñóng “vai trò âm”, tức là ñược dùng làm ñiện cực âm - nơi ñây diễn ra quá trình oxi hóa kim loại. Lần ñầu tiên, kẽm ñã thử sức mình trong môi trường hoạt ñộng này năm 1800, khi nhà bác học người Italia là Alexanñro Vonta chế tạo ra bộ pin của ông. Hai năm sau ñó, nhờ một bộ pin rất lớn (so với thời bây giờ) gồm 4200 tấm ñồng và kẽm mà nhà bác học Nga V. V. Petrôp ñã lần ñầu tiên tạo ñược hồ quang ñiện. Năm 1838, nhà kỹ thuật ñiện người Nga là B. X. Iacobi ñã chế tạo một chiếc thuyền gắn ñộng cơ ñiện mà nguồn ñiện là một bộ pin. Thuyền này ñã xuôi ngược dòng sông Nêva một thời gian, chở ñược 14 hành khách. Nhưng loại ñộng cơ này tỏ ra không kinh tế, ñiều ñó khiến nhà hóa học người ðức là Iuxtux Libic (Justus Liebig) có cơ sở ñể tuyên bố: “Cứ trực tiếp ñốt than ñể thu nhiệt hoặc sinh công còn phần có lợi hơn nhiều so với chi phí than ñó ñể khai thác kẽm, rồi sau ñó sinh công trong các ñộng cơ ñiện bằng cách ñốt kẽm trong các bộ pin”. Lúc bấy giờ, những ý ñồ sử dụng sức kéo của các ñộng cơ ñiện chạy bằng pin ñã không thu ñược kết quả ở trên cạn. Nhà vật lý học nổi tiếng người Anh là Jamơ Jun (James



81

Precotr Joule) hình như ñã có lần nhận xét nửa ñùa nửa thật rằng, chẳng thà nuôi ngựa vẫn còn rẻ hơn là phải thay kẽm trong các bộ pin. Trong thời ñại chúng ta, ý tưởng ñó ñã ñược sống lại: hàng ngàn hàng vạn ô tô ñiện ñang lướt nhanh trên các nẻo ñường của nhiều nước, hơn nữa, khi chọn nguồn ñộng lực, các nhà thiết kế thường ưu chuộng loại ăcquy kẽm - không khí. Bộ ăcquy này thay thế cho hàng chục con ngựa, nó cho phép ô tô chạy ñược hơn 100 kilômet mà không cần “cho ăn thêm”, nghĩa là không phải nạp thêm ñiện. Những nguồn ñiện tí hon kiểu như vậy ñang ñược sử dụng trong các máy nghe, trong các ñồng hồ so giờ, trong khí cụ ño ñộ lộ sáng (của máy ảnh), trong các máy tính loại nhỏ. Trong bộ “pin vuông” của các ñèn pin bỏ túi, dưới lớp vỏ giấy có ba ống kẽm: khi cháy (tức là khi bị oxi hóa), kẽm sinh ra dòng ñiện ñể thắp sáng bóng ñèn pin. ðối với các thiết bị lớn thì nguồn ñiện rất ñáng tin cậy, ñủ sức cung cấp ñiện cho hàng chục khí cụ cùng một lúc là những bộ ắcquy có ñiện cực bằng bạc và bằng kẽm. Chẳng hạn, một bộ ăcquy như vậy ñã làm việc trên một vệ tinh nhận tạo của Liên Xô bay vòng quanh trái ñất. Cuộc khủng hoảng năng lượng diễn ra trong những năm gần ñây ñã buộc nhiều tổ chức cỡ lớn về khoa học và công nghiệp phải tìm kiếm các nguồn năng lượng mới. Song những “tay chơi” nghiệp dư cũng không chịu thua kém các nhà sáng chế chuyên nghiệp. Chẳng hạn, một người thợ ñồng hồ ở thành phố Kiñerminxstơ nước Anh ñã sử dụng ... quả chanh bình thường vào công việc này. Khi cắm vào quả chanh một thanh kẽm và một thanh ñồng có dây dẫn ra ngoài, nhà phát minh này nhận ñược một nguồn ñiện ñộc ñáo. Do phản ứng của axit limonic với ñồng và kẽm, một dòng ñiện ñã sinh ra, ñủ cung cấp cho một ñộng cơ tí hon làm quay tấm biển quảng cáo trong tủ trưng bày của hiệu ñồng hồ trong vài tháng. Chẳng lẽ ñây không phải là một phát minh hay sao? Tiếc thay, theo tính toán của các nhà chuyên môn, ñể cung cấp ñủ ñiện cho một máy thu hình chẳng hạn, cần phải có một bộ pin làm từ vài triệu quả chanh. Nhà sinh hóa học Menvin Canvin (Melvin Calvin) người Mỹ từng ñược giải thưởng Nôben ñã ñề nghị dùng một nguồn ñiện thực vật mạnh hơn. Ông ñã hoàn chỉnh một bộ pin mặt trời, trong ñó, kẽm oxit và chất diệp lục của thực vật cùng nhau tạo ra dòng ñiện. Từ bề mặt của một “vườn phát ñiện màu xanh” có kích thước bằng một căn phòng nhỏ, có thể “thu hoạch” ñược một nguồn ñiện có công suất 1 kilôoat. Có lẽ trong tương lai không xa, mà có thể là ngay ở cuối thế kỷ này, chúng ta sẽ ñược chứng kiến những thành tựu mới của ngành năng lượng học mặt trời - thực vật, nhưng bây giờ thì hãy trở lại thế kỷ trước ñể tìm hiểu ba sự kiện quan trọng có liên quan trực tiếp với kẽm. Sự kiện thứ nhất xảy ra năm 1850: một người Pháp tên là Ghilo (Gillot) ñã ñề nghị một phương pháp ñộc ñáo ñể làm bản in kẽm. Hình ñược vẽ bằng tay lên một tấm kẽm bằng một thứ mực chống axit, sau ñấy dùng axit nitric ñể rửa bề mặt tấm kẽm. Khi ñó, những chỗ có mực thì vẫn nguyên vẹn, không bị hư hại gì, còn những chỗ không có mực thì axit sẽ “ăn” kẽm, tạo thành những vết lõm. Hình vẽ sẽ trở thành hình nổi và khi in lên giấy thì sẽ nhận ñược hình ảnh cần thiết. Về sau, phương pháp này của Ghilo ñược hoàn thiện thêm và trở



82

thành phương pháp làm bản kẽm ngày nay, nhờ nó mà các máy in trên toàn thế giới hàng ngày ñang tái tạo lại vô số hình vẽ và tranh ảnh trong các sách báo và tạp chí. Năm 1887, nhà bác học nổi tiếng người ðức là Heinrich Rudolph Hertz ñã phát hiện ra hiện tượng hiệu ứng quang ñiện: dưới tác ñộng của ánh sáng, một chất nào ñó sẽ phát ra các ñiện tử. Một năm sau, nhà vật lý học người Nga là A. C. Xtoletôp ñã nghiên cứu kỹ lưỡng hiệu ứng quang ñiện này. Tại phòng thí nghiệm của trường ñại học tổng hợp Maxcơva, ông ñã tiến hành một thí nghiệm tinh tế từng ñi vào lịch sử của khoa học. Ông nối tấm kẽm với cực âm của một bộ pin và nối tấm lưới kim loại với một cực dương, rồi ñặt ñối diện với tấm kẽm, cách xa một khoảng nào ñó. Tất nhiên, trong mạch ñiện hở này không có dòng ñiện ñi qua và kim của ñiện kế vẫn chỉ số không. Khi nhà bác học chiếu một luồng ánh sáng chói lọi vào tấm kẽm thì kim của ñiện kế lập tức rời khỏi vị trí số không. ðiều ñó có nghĩa là ñã xuất hiện dòng ñiện trong mạch. Xtoletôp tăng thêm nguồn sáng chiếu vào tấm kẽm và nhận thấy kim ñồng hồ dịch ñi xa hơn, ñiều ñó chứng tỏ dòng ñiện tăng lên. Ngay sau khi ngắt nguồn chiếu sáng, dòng ñiện này biến mất và kim của ñiện kế trở về vị trí số không. Dụng cụ này thực tế ñã là tế bào quang ñiện ñầu tiên - một linh kiện mà kỹ thuật hiện ñại không thể thiếu ñược. Cũng trong năm mà Xtoletôp thực hiện thí nghiệm lịch sử của mình, tấm kẽm ñã trở thành “người cùng tham gia” một phát minh thú vị: kỹ sư Beclinơ (Berliner), người ðức, vốn làm việc ở Mỹ, ñã chế tạo ra một khí cụ dùng ñể ghi và phát lại âm thanh, gọi là máy hát và ông ñã ñề nghị dùng ñĩa làm bằng kẽm có phủ một lớp sáp mỏng ñể làm vật tải âm. Từ ñĩa này có thể chuyển sang một bản sao băng kim loại, tức là làm khuôn ñể sản xuất hàng loạt ñĩa hát. Chiếc ñĩa hát ñầu tiên trên thế giới do chính Beclinơ chế tạo hiện ñang ñược lưu giữ tại viện bảo tàng quốc gia Hoa Kỳ ở thủ ñô Oasinhtơn. Năm 1907, ở Pari, các ñĩa ghi lại giọng hát của Enrico Caruzo, Franchexco Tamanho, Anñelina Patti và của các ca sĩ xuất sắc khác ñã ñược trịnh trọng ñặt vào trong các hộp kín có tráng kẽm ñể bảo quản lâu dài. Người ta dự ñịnh sẽ mở các hộp ñó sau 100 năm. Tức là vào năm 2007. Trong kỹ thuật hiện ñại không chỉ sử dụng kẽm nguyên khối mà cả bụi kẽm nữa. Chẳng hạn, bụi kẽm giúp những người làm thuốc pháo nhuộm ngọn lửa thành màu xanh lam. Các nhà luyện kim dùng bụi kẽm ñể lấy vàng và bạc ra khỏi các dung dịch xianua. Ngay cả khi ñiều chế kẽm, nếu không có bị kẽm thì cũng không xong: bụi kẽm ñược dùng ñể loại ñồng và cañimi ra khỏi dung dịch kẽm sunfat trong phương pháp thủy luyện (phương pháp ñiện phân). Cầu cống và các kết cấu nhà công nghiệp bằng kim loại, các máy móc cơ lớn thường ñược phủ một lớp sơn màu xám ñể giữ cho kim loại khỏi bị ăn mòn: trong thành phần của loại sơn ñó cũng có bụi kẽm. Nếu ñã nhắc ñến sự ăn mòn thì phải nói ñến vai trò quan trọng nhất của kẽm: gần một nửa sản lượng kẽm trên thế giới ñược dùng vào việc bảo vệ thép trước một kẻ thù hung ác nhất - ñó là sự han gỉ mà hàng năm nuốt mất hàng chục triệu tấn sắt thép. Xô và chậu tráng kẽm, mái nhà và ống thoát nước tráng kẽm thì dùng ñược nhiều năm, trong khi ñó, một tấm tôn không tráng kẽm thì chỉ cần qua một trận mưa nhỏ là ñã có thể bị hoen gỉ. Vậy do ñâu mà chính kẽm ñược giao phó nhiệm vụ ñầy khó khăn và vinh quang là bảo vệ “biên cương” của sắt thép? Thế mà nó hoàn toàn không ñược mang danh là “chiến sĩ kiên



83

cường” chống lại các hóa chất xâm thực như crom, niken hoặc coban, vì sao? Thì ra lời giải ñáp cho câu hỏi này cũng ẩn giấu ở chính ñiều này. Theo lối diễn ñạt của một nhà hiền triết nào ñó thì cũng giống như người phụ nữ, sở dĩ mạnh chính là vì sự yếu ớt của mình. Kẽm bảo vệ sắt một cách chắc chắn, giữ cho sắt không bị ăn mòn, bởi vì chính nó ... lại không ñủ sức chống lại sự ăn mòn. Kẽm có tính hoạt ñộng hóa học mạnh hơn sắt, nên khi xuất hiện nguy cơ bị oxi hóa thì kẽm liền ñưa mình ra ñể chống ñỡ: nó hy sinh thân mình ñể cứu sắt khỏi sự hủy diệt. Không phải ngẫu nhiên mà ñôi khi người ta gọi phương pháp bảo vệ như vậy là phương pháp “thí mạng”. Ngay cả khi trên lớp “áo giáp” bằng kẽm xuất hiện những vết xước thì sự ăn mòn cũng không thể thực hiện ñược ý ñồ tạo gỉ của mình: chừng nào trên bề mặt của chi tiết làm bằng thép còn lại dù chỉ là vài hạt kẽm nhỏ thôi thì sắt vẫn không bị phá hủy. Về ñiểm này, các lớp mạ bằng crom và niken tuy có sức chống ăn mòn cao, nhưng trong thực tế ñôi khi lại tỏ ra không ñáng tin cậy: chúng chỉ có tác dụng tốt khi chưa xảy ra bất kỳ sự hư hỏng nào, còn một khi trên lớp mạ ñó ñã xuất hiện hiện cho dù chỉ là một lỗ thủng rất nhỏ, bằng dấu chấm thôi, cũng ñủ ñể các tác nhân xâm thực có ñường ñột nhập vào sắt, làm cho sắt bắt ñầu bị gỉ “ngay trước mắt” niken hoặc crom vốn là những kim loại “bất khả xâm phạm” về hóa học. Nếu tính ñến việc dùng kẽm ñể giữ cho thép không bị ăn mòn sẽ rẻ hơn rất nhiều so với dùng các thứ kim loại khác, thì thật dễ hiểu tại sao mà lớp mạ bằng kẽm lại ñang ñường ñường chiếm vị trí số một - cả về quy mô lẫn tầm quan trọng - trong số tất cả mọi lớp mạ bằng kim loại. Trong thời gian gần ñây, lớp mạ bằng kẽm ñã mở rộng phạm vi hoạt ñộng bảo vệ của mình: kẽm bắt ñầu ñược tráng lên bề mặt các kết cấu kim loại chịu lượng tải nhiệt lớn. Chặng hạn, trước ñây, các kết cấu của tổ hợp thiết bị khởi ñộng dùng ñể phóng các con tàu vũ trụ thường giảm ñộ bền theo thời gian do chúng bị ñốt quá nóng. Hiện nay, ñể tránh ñiều ñó, người ta phủ lên chúng một lớp kẽm. Do có nhiệt ñộ sôi thấp nên trong thời gian diễn ra “cơn sốt” khởi ñộng, lớp kẽm bốc hơi rất nhanh, hấp thụ một lượng nhiệt lớn, và nhờ vậy mà giữ cho kết cấu kim loại không bị quá nóng. Công nghệ mạ kẽm khá ñơn giản. Thông thường ñể làm việc này, các lá thép, ống thép, hoặc các chi tiết bằng thép ñược nhúng trực tiếp vào kẽm nóng chảy. Song bạn hãy thử nhúng vào kẽm nóng chảy, chẳng hạn một cây cột ñiện xem sao: khi ñó thì bể kẽm phải có kích thước của một bể bơi cỡ lớn. Trong những trường hợp như vậy phải dùng ñến phương pháp phun bụi kẽm nhờ các khí cụ bơm phun. Người ta ñã chế ra một loại súng chuyên dùng “ñạn” là một sợi kim loại lỏng ñể khi ñông ñặc lại thì tạo thành một lớp mạ bảo về dàn ñều trên kết cấu cần xử lý. Còn muốn cho lớp mạ kẽm ñược nhẵn bóng thì dùng phương pháp ñiện phân. Phạm vi hoạt ñộng không những của bản thân kẽm, mà cả của các hợp chất của kẽm cũng rất ña dạng. Thời trung cổ, các thầy thuốc Arập và Tây Âu dùng “tuyết trắng” - thứ bột kẽm oxit xôm xốp như lông tơ mà các nhà giả kim thuật gọi là “len mầu nhiệm” - vào mục ñích chữa bệnh. Ngày nay, trong bất kỳ hiệu thuốc nào, chúng ta ñều có thể bắt gặp các thứ thuốc mỡ, phấn rôm trẻ em, thuốc nhỏ mắt v. v... chứa nguyên tố kẽm ở một dạng nào ñó. Hiếm có một người phụ nữ nào lại không dùng ñến kẽm oxit. Chẳng nên nghi ngờ gì ñiều ñó, bởi vì phấn xoa mặt chẳng phải là cái gì khác mà chính là bột kẽm oxit pha thêm các chất thơm,



84

chất màu và một số chất khác. Nếu phóng ñại lên thì các hạt phấn trông hao hao như một con nhện ñầy lông với những cái chân loằng ngoằng xoè ra khắp mọi phía. Khoảng hai trăm năm trước ñây, bột kẽm trắng ñã xuất hiện ở Pháp và Anh. Khác với bột chì trắng vẫn ñược dùng từ lâu, bột kẽm trắng không ñộc hại ñối với cơ thể con người, vì thế mà nó ñã nhanh chóng ñi vào cuộc sống hàng ngày. Không bao lâu, thứ bột trắng mới này ñã ñược sản xuất ở nhiều nước khác. Chẳng hạn, năm 1807, một tạp chí xuất bản ở nước Nga ñã ñăng bài “Về việc sản xuất bột trắng bằng kẽm oxit - thứ bột có thể thay thế các thứ bột trắng thông thường”. Kẽm có thể làm tang chứng chắc chắn ñể buộc tội các họa sĩ làm giả mạo tác phẩm của các bậc danh họa thời trước. Nếu ñem giám ñịnh một bức tranh ñược xưng là tác phẩm của Bruegel de Oude, của Rubens hoặc của El Greco, mà phép phân tích màu lại cho thấy trong ñó có bột kẽm trắng thì có thể khẳng ñịnh ngay rằng, ñó là một bức tranh giả mạo. Nếu không có kẽm oxit thì các xí nghiệp làm cao su và vải sơn sẽ không làm ăn gì ñược. Kẽm cũng quen biết thủy tinh từ lâu: năm 1851, tại triển lãm quốc tế ở London, một mặt hàng mới của công nghệ thủy tinh là pha lê chứa kẽm có ñộ nhẵn bóng và ánh quang ñặc biệt khiến mọi người rất ưu thích. Hiện nay, các họa sĩ trang trí ñồ thủy tinh ñã dùng kẽm sunfua làm thuốc vẽ vì nó cho phép nhuộm thủy tinh với màu sắc và sắc ñộ rất phong phú, biến thủy tinh thành ngọc bích hoặc cẩm thạch, thành ngọc mắt mèo hoặc ngọc lam. Trong những năm 20 của thế kỷ chúng ta, tinh thể kẽm oxit lần ñầu tiên hãnh diện ñi vào ngành thông tin vô tuyến: nhờ nó mà lúc bấy giờ người ta ñã lập ñược kỷ lục về cự ly thu tín hiệu vô tuyến. Các hợp chất của kẽm cũng tìm ñược việc làm trong kỹ thuật truyền hình: ba màu cơ bản - xanh lam, xanh lục và ñỏ - xuất hiện trên màn ảnh truyền hình nhờ những tính chất phát quang của kẽm sunfua, kẽm selenua và kẽm fotfat ñược hoạt hóa bởi bạc, mangan hoặc các chất phụ gia khác. Tinh thể kẽm selenua nhân tạo ñảm nhận vai trò ñầy trọng trách trong việc xây dựng kỹ thuật truyền hình laze sau này: diện tích màn ảnh của máy thu hình laze màu sẽ ñến vài mét vuông, nghĩa là hình ảnh màu rực rỡ sẽ choán hết cả bức tường trong căn phòng. Các hợp chất của kẽm còn mang tính bán dẫn, ñiều ñó hứa hẹn với chúng một tương lai sáng lạn. Không phải chỉ có kỹ thuật mới cần ñến kẽm - cơ thể ñộng vật và thực vật cũng rất cần ñến nguyên tố này với liều lượng nhỏ. Nhu cầu trong một ngày ñêm của con người về nguyên tố vi lượng này dao ñộng trong khoảng từ 5 ñến 20 miligam. Còn những người nghiện rượu thì có nhu cầu rất lớn: hình như rượu gạt kẽm ra khỏi cơ thể thì phải. Ở Iran và Ai Cập, các cuộc khám nghiệm ñối với người lùn ñã cho thấy, sở dĩ chiều cao không phát triển ñược là vì trong khẩu phần thức ăn của những người này chứa một hàm lượng kẽm rất thấp. Còn những con chuột cái mà khẩu phần của chúng hoàn toàn không có kẽm thì chẳng bao lâu sẽ trở nên hung dữ, hay cắn xé nhau. ðặc ñiểm tính cách này sau ñó ñược truyền lại cho thế hệ kế tiếp, mà thể hiện rõ nhất là ở “phái yếu”. Ở một số ñộng vật biển không xương sống, kẽm giữ vai trò như sắt trong máu người: trong tro của các loài thân mềm, ñôi khi có ñến 12% kẽm. Trong nọc ñộc của rắn, nhất là rắn lục và rắn hổ mang, có một hàm lượng kẽm ñáng kể. Các nhà bác học cho rằng, nguyên tố này bảo vệ rắn khỏi chính nọc ñộc của mình.



85

Kẽm giữ vai trò quan trọng cả trong giới thực vật. Chẳng hạn, lúa mì có thể bị chết nếu trong ñất không có kẽm. Trong các loại quả như nho, cam, lê, có khá nhiều kẽm; trong cà chua, hành, xà lách cũng có kẽm; các loại nấm như nấm xép vàng, nấm xép nâu, nấm mào gà, ñều chứa nhiều kẽm. Từ thời xa xưa người ta ñã nhận thấy rằng, nhiều loại thực vật ưa sống gần có mỏ quặng. Chẳng hạn, hoa violet rừng và hoa păng - xê ñồng thích mọc ở những nơi có kẽm. Những người tìm quặng thời xưa ñã biết ñến những ñặc tính này của cây cỏ; và ngay cả các nhà ñịa chất hiện nay cũng sử dụng dấu hiệu ñó ñể tìm kiếm các khoáng sản ẩn náu trong lòng ñất. Khoáng vật hay gặp nhất của kẽm là sfalerit mà người ta còn gọi là “ñồ giả bằng kẽm”. Vì những tội lỗi gì mà thứ ñá này phải mang cái tên nhạo báng như vậy? Có lẽ là vì tạp chất của các nguyên tố khác làm cho khoáng vật này có ñủ màu sắc khiến người ta dễ lẫn lộn và nhận nhầm sfalerit thành một thứ quặng khác nào ñó. Tại vùng núi Antai hay gặp loại quặng có tên là “sóc vằn” - một thứ hỗn hợp của sfalerit và fenspat nâu. Loại ñá vằn này thực sư giống như con sóc vằn. Trong thiên nhiên, kẽm thường ở dạng các quặng ña kim chứa cả ñồng, chì, sắt, và nhiều nguyên tố hiếm. Một trong những mỏ chì - kẽm ở châu Âu ñã từng là nguyên nhân ra ñời của hẳn một quốc gia. Chuyện này xảy ra hồi thế kỷ trước, sau khi ñế chế Napolêon bị ñánh bại thì một phần ñất ñai thuộc ñế chế này phải gạt về cho các nước thắng trận. Khi phân chia “tài sản ñất ñai”, giữa nước Hà Lan và nước Phổ ñã nảy sinh sự tranh chấp về vùng Morene nằm ở ranh giới hai nước này. Cuối cùng, năm 1816, một giải pháp nhân nhượng ñã ñược chấp nhận: một phần của vùng này ñược nhập vào nước Hà Lan, một phần nhập vào nước Phổ, còn phần mà trên ñó có mỏ kẽm và chì rất quý giá (vì thế mà xảy ra sự tranh chấp) thì ñược tuyên bố là vùng trung lập. Nước cộng hòa tí hon Morene ra ñời trong bối cảnh như vậy, nó chiếm một diện tích chỉ vẻn vẹn có 3,3 kilômet vuông và với dân số chỉ vài trăm người. Song dù sao chăng nữa thì chủ quyền và khoáng sản của ñất nước vẫn cần ñược bảo vệ. ðể bảo vệ nước cộng hòa, một quân ñội gồm ... một quân nhân ñã ñược thành lập - người này thực hiện chức năng của cả người lính lẫn chức năng của một vị tổng tư lệnh. (Hẳn rằng, khi có mặt ông ta thì ai nấy ñều khó khẳng ñịnh: “một người trên trận tiền thì không phải là chiến binh”). ðến giữa những năm 80 của thế kỷ trước, trữ lượng kẽm và chì trên thực tế ở ñây ñã cạn kiệt, nhưng quốc gia Morene vẫn tồn tại cho ñến năm 1920, sau ñó mới ñược sáp nhập vào nước Bỉ. Trong thời gian gần ñây, những nguồn của cải thiên nhiên khác thường ñã thu hút sự chú ý của các nhà chuyên môn: trong lòng biển ðỏ, ở ñộ sâu khoảng hai kilômet, người ta ñã phát hiện ñược những vỉa quặng sền sệt chứa kẽm, ñồng, bạc. Từ ñó ra ñời dự án chế tạo một chiếc tàu ñặc biệt: từ mạn tàu, một ống hút sẽ ñược thả xuống ñáy biển - qua ống hút này, quặng ở dạng bùn nhão sẽ ñược hút từ ñáy biển lên. Trên tàu, bùn nhão sẽ ñược chế biến thành tinh quặng giàu kẽm. Như vậy, quặng kẽm không những ñược khai thác ở trên cạn mà còn ñược khai thác cả ở dưới nước nữa. Và những tính chất của kim loại này cũng như các hợp kim chứa nó ñang ñược nghiên cứu chº³ng những trong các ñiều kiện của trái ñất mà cả trong không gian vũ trụ: trong số các thì nghiệm do các nhà vật liệu học Bungari chuẩn bị ñể thực hiện trên trạm quỹ ñạo “Chào mừng” của Liên Xô, cũng có thí nghiệm về việc nuôi các tinh thể kẽm và



86

ñiều chế hợp kim của kẽm với sắt. Từ vũ trụ, liệu kẽm sẽ ñem lại ñiều gì vui mừng cho chúng ta ? Những ñiều cần biết về viên kẽm (Zn) Kẽm là gì ?

Kẽm là một kim loại thiết yếu tìm thấy trong hầu hết các tế bào. Cơ thể chứa khoảng 2 ñến 3 g. Kẽm tìm thấy trong xương, răng, tóc, da. gan, cơ bắp, bạch cầu và tinh hoàn. Một phần ba (1/3) kẽm trong huyết tương gắn lỏng lẻo với albumin, trong khi 2/3 gắn chặt với globulin. Kẽm kích thích hoạt ñộng của khoảng 100 enzym, là những chất xúc tác phản ứng sinh hóa trong cơ thể. Kẽm hỗ trợ một hệ thống miễn nhiễm lành mạnh, cần thiết cho vết thương lành lại, giúp bảo vệ vị giác và khứu giác và cần thiết cho sự tổng hợp DNA. Kẽm cũng hỗ trợ cho việc tăng trưởng và phát triển bình thường thai nhi trong bụng mẹ, thời kỳ ấu thơ, và thiếu niên. Thức ăn nào cung cấp kẽm?

Kẽm tìm thấy trong nhiều loại thức ăn. Con hào (oyster) chứa kẽm nhiều nhất trong mỗi phần ăn, nhưng các giống cùng họ như nghêu, sò ốc hến có thể cũng chứa nhiều kẽm mà chưa ai nghiên cứu. Thịt ñỏ và thịt gà cũng cung cấp nhiều kẽm. Những nguồn thức ăn khác là ñậu, quả hạch (nut), một số hải sản, hạt ngũ cốc chưa chế biến, hay thức ăn cereals ñã ñược gia tăng chất bổ dưỡng (fortified) và thức ăn biến chế từ sữa. Kẽm ñược hấp thụ nhiều hơn trong chế ñộ dinh dưỡng giàu ñạm ñộng vật hơn là ñạm thực vật. Chất phytates trong bánh mì làm bằng lúa mì nguyên hạt, cereals, rau quả có thể giảm hấp thụ kẽm. RDA là gì?

RDA là từ viết tắt của Recommended Dietary Allowance là lượng yếu tố nên dùng hàng ngày, chúng ta thường thấy từ này sau lưng chai thuốc ña sinh tố và khoáng chất sản xuất tại Hoa-kỳ. Lượng kẽm khuyên nên dùng hàng ngày cho trẻ em từ 7 tháng ñến 3 tuổi là 3mg và nhiều nhất là cho các bà mẹ ñang cho con bú 14mg mỗi ngày. Lúc nào có thể thiếu kẽm?

Hầu hết trường hợp thiếu kẽm xảy ra khi lượng kẽm tiêu thụ chưa ñủ hay hấp thụ kém, khi tăng thất thoát kẽm khỏi cơ thể, hay khi nhu cầu cơ thể về chất kẽm gia tăng. Dấu hiệu và triệu chứng thiếu kẽm gồm lớn chậm, rụng tóc, tiêu chảy, cơ quan sinh dục trưởng thành chậm và bất lực, thương tổn ở da và mắt và ăn mất ngon. Cũng có bằng cớ là sụt cân, vết thương chậm lành, vị giác bất thường và chứng ngủ lịm do não bộ có thể xảy ra. Trường hợp thiếu kẽm trầm trọng ñược báo cáo ở nhóm người lùn Iran. Những nam thiếu niên này ăn một lượng lớn ñất sét, chậm lớn và chậm phát triển cơ quan sinh dục, thiếu máu, giảm năng tuyến sinh dục, lớn gan và lá lách, da thô và trí não lừ ñừ. Sau khi chữa trị bằng thức ăn cân ñối chứa ñủ lượng kẽm trong 1 năm, lông ở cơ quan sinh dục mọc ra, kích thước cơ quan sinh dục lớn bình thường, bề cao phát triển và da trở nên bình thường.



87

Chứng thiếu máu ñáp ứng với chất bổ dưỡng sắt. Một số người xơ gan bị thiếu kẽm do không giữ ñược kẽm. Dấu hiệu sinh hóa ñi kèm với thiếu kẽm gồm giảm mức kẽm trong huyết thanh (< 70 mcg/dl hay <10.7 micromol/L), giảm alkaline phosphatase, alcohol dehydrogenase trong võng mạc (không thấy ban ñêm) giảm testosterone trong huyết tương và hỏng chức năng hoạt ñộng của tế bào lymphô T, giảm tổng hợp chất tạo keo (collagen) từ ñó vết thương không liền ñược và giảm hoạt ñộng của RNA polymerase trong nhiều mô. Vì phần lớn những triệu chứng trên có thể xảy ra ở nhiều bệnh khác, ñừng vội kết luận người bệnh thiếu kẽm khi thấy những triệu chứng trên. ðiều quan trọng là nên tham khảo bác sĩ về các triệu chứng bệnh ñể ñược chăm sóc thích hợp. Ai cần thêm kẽm? Hiện nay chưa có một xét nghiệm ñơn thuần nào ñủ ñể ño lượng kẽm trong dinh dưỡng. Nếu bác sĩ nghi ngờ thiếu kẽm sẽ xem lại các yếu tố nguy hiểm như ăn chưa ñủ số calori cần thiết, nghiện rượu, bệnh tiêu hóa và triệu chứng như chậm lớn trong giai ñoạn thiếu nhi và thiếu niên khi xác ñịnh người bệnh có can kẽm không. Những người ăn chay thường cần thêm 50% lượng kẽm ở người không ăn chay vì hấp thụ kẽm kém hơn ở thức ăn nguồn thực vật, do ñó người ăn chay nên chọn những thức ăn có lượng kẽm tốt. Bà mẹ thiếu kẽm sẽ làm cho thai nhi chậm phát triển. Dùng kẽm hỗ trợ có thể làm tăng tốc ñộlớn ở một số trẻ em chậm lớn nhẹ hay vừa phải và ñồng thời thiếu kẽm. Sữa người không cung cấp ñủ lượng kẽm cần thiết cho trẻ em từ 7 ñến 12 tháng, vì vậy trẻ em bù sữa mẹ phải ăn thêm thức ăn chứa kẽm hay dùng sữa bột có chứa kẽm. Bác sĩ nhi khoa có thể khuyên dùng thêm kẽm trong trường hợp này. Bú sữa mẹ cũng làm cạn nguồn dự trữ kẽm ở bà mẹ vì nhu cầu tăng lên khi cho con bú. Các bà mẹ cho con bú nên chọn thức ăn giàu chất kẽm và các bà ñang mang thai nên theo lời khuyên bác sĩ dùng thêm sinh tố và khoáng chất cần thiết. Theo một nghiên cứu ñăng trên American Journal of Clinical Nutrition số tháng 5/04, mức ñộ kẽm ở bà mẹ thấp có thể ảnh hưởng ñến xương của hài nhi. Nghiên cứu này thực hiện ở Peru là quốc gia thường gặp bệnh thiếu kẽm. Họ nghiên cứu 242 phụ nữ mang thai, một nửa dùng vitamin có chứa kẽm và nửa kia dùng vitamin không có kẽm. Thai nhi của những bà mẹ có uống thêm chất kẽm xương phát triển hơn ở vùng chậu và xương ñùi hơn là thai nhi của các bà mẹ không uống kẽm. Họ dùng kỹ thuật siêu âm ñể kiểm soát. Tình trạng thiếu kẽm thấy ở 30% ñến 50% người uống rượu. Rượu làm giảm hấp thụ kẽm và tăng thất thoát kẽm trong nước tiểu. Ngoài ra, nhiều người nghiện rượu không ăn nhiều loại thức ăn khác nhau, nên lượng kẽm ñưa vào cơ thể có thể không ñủ. Tiêu chảy cũng làm mất kẽm. Người nào bị mổ cắt ruột hay dạ dày hay có bệnh ñường tiêu hóa làm kém hấp thụ như bệnh sprue (viêm ruột loét miệng), bệnh Crohn và hội chứng ngắn ruột dễbị thiếu kẽm. Người bị tiêu chảy kinh niên cần bảo ñảm dùng ñủ lượng kẽm cần thiết từ nguồn thức ăn hay chất hỗ trợ dinh dưỡng. Bác sĩ sẽ ñánh giá xem có nên dùng thêm chất hỗ trợ dinh dưỡng cấp thêm kẽm nếu thức ăn không ñủ. Kẽm, nhiễm trùng và lành vết thương .



88

Hệ miễn nhiễm bị tác dụng nghịch cả khi thiếu kẽm ở mức ñộ vừa phải. Thiếu kẽm trầm trọng sẽ ñàn áp hệ miễn nhiễm. Kẽm cần thiết cho sự phát triển và hoạt ñộng của tế bào lymphô T, một loại bạch cầu giúp chống nhiễm trùng. Khi dùng thêm chất hỗ trợ kẽm cho người thiếu kẽm, số tế bào lymphô T lưu thông trong máu gia tăng và khả năng chống nhiễm trùng cải thiện. Các nghiên cứu cho thấy trẻ em nghèo và thiếu dinh dưỡng ở Ấn-ñộ, Phi châu, Nam Mỹ và ðông nam Á bị tiêu chảy nhiễm trùng trong một thời gian ngắn hơn sau khi dùng chất hỗ trợ kẽm. Lượng kẽm dùng trong nghiên cứu này từ 4 mg ñến 40 mg mỗi ngày và ñược cung cấp ở nhiều dạng muối (zinc acetate, zinc gluconat và zinc sulfat). Thuốc bồi dưỡng kẽm thường ñược cho ñể giúp trị loét ngoài da, nhưng không tăng tốc ñộ lành vết trong khi mức ñộ kẽm trong cơ thể ở mức bình thường. Kẽm và bệnh cảm mạo .

Dùng kẽm ñể chửa bệnh cảm mạo tạo ra kết quả nghịch nhau về mức ñộ trầm trọng và thời gian mắc bệnh. Một nghiên cứu trên 100 nhân viên ở Cleveland Clinic cho thấy viên kẽm ngậm giảm thời gian bị cảm xuống một nửa, mặc dầu không thấy khác biệt giữa thời gian bị sốt và mức ñộ cơ bắp bị ñau nhức. Những nhà nghiên cứu khác quan sát tác dụng của viên kẽm lên thời gian bị cảm và mức ñộ trầm trọng của bệnh cảm trên 400 bệnh nhân ñược chọn theo lối tình cờ. Trong nghiên cứu ñầu tiên, họ dùng 1 siêu vi gây ra triệu chứng cảm lạnh. Thời gian bệnh ngắn hơn một cách ñáng kể ở nhóm dùng viên ngậm Zn gluconat (hàm lượng 13.3 mg kẽm), nhưng không thay ñổi ở nhóm dùng Zn acetate hàm lượng 5 ñến 11.5 mg kẽm. Cả 2 dạng bào chế ñều không ảnh hưởng ñến mức ñộ trầm trọng của bệnh trong 3 ngày ñầu ñiều trị. Trong nghiên cứu thứ hai, quan sát tác dụng viên kẽm lên thời gian và mức ñộ trầm trọng của bệnh cảm tự nhiên, không thấy khác biệt giữa người dùng viên kẽm và người dùng giả dược (viên ñường). Những nghiên cứu mới nay ñề nghị tác dụng của kẽm có thể ñược ảnh hưởng do công thức bào chế ñặc biệt cung ứng ion kẽm cho màng nhầy miệng. Cần thêm những nghiên cứu khác ñể xem công thức bào chế có tác dụng nào lên chứng cảm mạo không. Khi dùng kẽm dưới dạng bơm vào mũi hay ngậm kẽm, mục ñích không phải tăng mức ñộ kẽm trong cơ thể, nhưng ñể can thiệp vào tác dụng của siêu vi sau cuống họng hay trong mũi. Người ta thấy chỉ có Zn acetate hay Zn gluconat dùng ñể chống siêu vi. Một số chất phụ gia trong viên ngậm như tăng vị ngọt hay tăng mùi thơm có thể ngăn cản tác dụng chống siêu vi của kẽm. Dextrose, ñường, mannitol và sorbitol dùng ñược, nhưng không nên dùng acid citric và tartaric. Tác dụng của glycin trong viên ngậm cũng không rõ ráng. Tác dụng chống siêu vi có thể gia tăng khi phối hợp với các chất chống oxyt hóa. Kẽm và hấp thụ sắt.

Bệnh thiếu máu do thiếu sắt ngày nay ñược xem là một vấn ñề nghiêm trọng của ngành y tế công cộng. Chương trình tăng thêm chất dinh dưỡng sắt ñược phát triển ñể ngừa chứng thiếu sắt, và ñã cải thiện ñược mức ñộ sắt ở hàng triệu phụ nữ, hài nhi và trẻ em. Một số nhà



89

nghiên cứu ñặt vấn ñề tăng cường sắt có ảnh hưởng ñến hấp thụ các chất dinh dưỡng khác không, trong ñó có cả nguyên tố kẽm. Thức ăn tăng thêm sắt không ảnh hưởng hấp thụ kẽm. Tuy nhiên nếu sắt ở lượng lớn có thể làm giảm hấp thụ kẽm kể cả dung dịch sắt. Dùng thuốc bồi dưỡng sắt giữa các bữa ăn sẽ giảm thiểu tác dụng hấp thụ kẽm. Kẽm và thị giác:

Các nhà khoa học biết rằng kẽm giữ một vai trò quan trọng trong hoạt ñộng bình thường của rhodopsin, một protein trong mắt liên quan ñến chứng viêm võng mạc sắc tố (retinitis pigmentosa), một bệnh di truyền có thể ñưa ñến mù mắt. Nếu không gắn vào kẽm, rhodopsin rất không bền, ñó là ñặc ñiểm của chứng viêm võng mạc sắc tố. Bác sĩ John Hwa ở ñại học y khoa Hanover, New Hamshire giải thích. Do ñó nồng ñộ kẽm trong võng mạc có thể quan trọng trong ñiều trị chứng viêm võng mạc sắc tố. (Theo báo Hóa sinh học ngày 20 tháng 8 năm 2004)) Nếu kẽm dư thừa thì sẽ nguy hiểm cho sức khoẻ ra sao ?

Nhiễm ñộc kẽm ñã thấy ở dạng cấp và mãn tính. Dùng 150mg ñến 450mg mỗi ngày thường kết hợp với tình trạng nguyên tố ñồng (Cu) thấp trong cơ thể, thay ñổi chức năng của sắt, suy giảm hệ miễn nhiễm, giảm mức cholesterol tốt HDL. Một báo cáo cho biết người bệnh nôn mửa dữ dội sau khi nuốt 4 gam Zn gluconat (570 mg nguyên tố kẽm). Năm 2001, viện khoa học quốc gia Hoa-kỳ ñưa ra liều tối ña cơ thể có thể chịu ñựng ñược không thấy phản ứng nghịch gọi là mức ñộ cao (Upper levels viết tắt là UL). Mức ñộ cao này không áp dụng cho người uống viên kẽm do bác sĩ ñiều trị một chứng bệnh nào ñó vì ñã có bác sĩ theo dõi. Nhiễm ñộc kẽm thường do ăn uống thức ăn chua ñựng trong những bình chứa bằng tôn (mạ kẽm). Sau ñây là mức ñộ cao cho hài nhi, trẻ em và người lớn:

Tuổi Trẻ em Nam hay nữ Có thai hay cho bú 0 ñến 6 tháng 4 mg 7 ñến 12 tháng 5 mg 1 ñến 3 tuổi 7 mg 4 ñến 8 tuổi 12 mg 9 ñến 13 tuổi 23 mg 14 ñến 18 tuổi 34 mg 19 tuổi trở lên 40 mg Một số kinh nghiệm lâm sàng chưa ñược chứng minh bằng nghiên cứu: Một bác sĩ chuyên viên dinh dưỡng viện dinh dưỡng lâm sàng ở Saigon ñã kể cho chúng tôi một số kinh nghiệm dùng kẽm chữa lành một số bệnh mà chưa có nghiên cứu nào ñề cập ñến những trường hợp này, thí dụ: + Ông chỉ cho chúng tôi lớp da chai dưới bàn chân có thể do thiếu kẽm gây ra;



90

+Một số trẻ em biếng ăn hay ñần ñộn không học ñược, sau khi dùng thêm viên kẽm, em bé ñó ăn uống bình thường trở lại hay ñi học ñược + Ngay cả một số trường hợp giống như rối loạn tâm thần hay bị chứng panic, ñôi khi viên kẽm cũng giúp trở lại trạng thái bình thường. +Viên kẽm giúp giảm nôn mửa ở những phụ nữ có thai. Dạng muối kẽm và liều lượng:

Kẽm có thể ở dạng muối vô cơ hay hữu cơ, nhưng muối có phân tử lượng thấp thường cho một tỷ lệ kẽm cao và có thể gây cảm giác buồn nôn, do ñó nên chọn dạng có phân tử lớn như kẽm gluconat. Vì nhu cầu tối ña là 14 mg mỗi ngày, nên trong viên ña sinh tố và khoáng chất như viên Centrum, hàm lượng kẽm 15 mg ñủ cung ứng cho nhu cầu hàng ngày khỏi cần uống thêm. Trường hợp uống ñể chửa bệnh, liều tối ña kẽm nguyên tố là 40 mg từ ñó ta có thể suy ñoán lượng muối kẽm như Zn gluconat hay Zn acetate là bao nhiêu. Nên hỏi người ñược sĩ hàm lượng kẽm trên chai thuốc là kẽm nguyên tố hay muối kẽm, và nên dùng viên có hàm lượng thấp khoảng 30 mg và trong một thời gian ngắn.



chuyên đề nhôm – crom – kẽm

Documents