Mục đích của bài thảo luận này là tìm hiểu và trình bày về sự tồn tại của các nguyên tố trong vũ trụ, vỏ trái đất và trong cơ thể con người. Chúng tôi hy vọng bài thảo luận này sẽ cung cấp cho các bạn một số các kiến thức về các nguyên tố đặc biệt là sự hiểu biết về vai trò của các nguyên tố đối với cơ thể con người để bạn có thể áp dụng vào thực tiễn cuộc sống của mình một cách hiệu quả.
KHOA HĨA LÝ KỸ THUẬT BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC *****o0o***** THẢO LUẬN HĨA VƠ CƠ Chủ đề : Sự tồn (dạng tồn tại, hàm lượng) nguyên tố vũ trụ thể người MỤC LỤC MỞ ĐẦU Như chúng ta đã biết, hóa học là một ngành nghiên cứu về thành phần ,cấu trúc ,tính chất và sự thay đổi của vật chất,nghiên cứu về sự tồn tại của các ngun tố,hợp chất,ngun tử,phân tử và các phản ứng hóa học xảy ra giữa các thành phần đó Nguyên tố hóa học hay được gọi đơn giản là nguyên tố một chất hóa học tinh khiết, bao gồm một kiểu nguyên tử được phân biệt bởi số hiệu nguyên tử là số lượng proton có trong mỗi hạt nhân Tại thời điểm 2011 ,có tất cả 118 nguyên tố hóa học đã được tìm thấy trong đó có 94 ngun tố có nguồn gốc tự nhiên và 24 ngun tố còn lại là nhân tạo. Ngun tố nhẹ nhất là Hiđro là ngun tố đầu tiên xuất hiện trong vụ nổ lớn tất cả các ngun tố còn lại đươc tạo ra từ hàng loạt các phương thức khác nhau của tổng hợp hạt nhân Ngun tử của các ngun tố có thể kết hợp với nhau để tạo thành các đơn chất hay hợp chất hóa học trạng thái khối đơn nguyên tử hay hai nguyên tử hoặc đa nguyên tử, từ đó cấu trúc lên vũ trụ, trái đất và các cơ thể sống trong đó có con người Mục đích của bài thảo luận này là tìm hiểu và trình bày về sự tồn tại của các ngun tố trong vũ trụ, vỏ trái đất và trong cơ thể con người. Chúng tơi hy vọng bài thảo luận này sẽ cung cấp cho các bạn một số các kiến thức về các ngun tố đặc biệt là sự hiểu biết về vai trò của các ngun tố đối với cơ thể con người để bạn có thể áp dụng vào thực tiễn cuộc sống của mình một cách hiệu quả Sự tồn tại của các ngun tố trong vũ trụ 1.1. Ngun tố Hidro Hiđrơ là ngun tố phổ biến nhất trong vũ trụ, chiếm 75% các vật chất thơng thường theo khối lượng và trên 90% theo số lượng ngun tử. Hydro có 3 đồng vị tự nhiên gồm 1H, 2H và 3H. Ngun tố này được tìm thấy với một lượng khổng lồ trong các ngơi sao và các hành tinh khí khổng lồ. Các đám mây phân tử của H2 liên quan đến sự hình thành sao. Hydro đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng ngơi sao thơng qua phản ứng proton proton và tổng hợp hạt nhân chu trình CNO (chu trình cacbonnitooxi) Trong khắp vũ trụ, hydro được tìm thấy chủ yếu ở các trạng thái ngun tử và plasma với tính chất khác với hydro phân tử Ở dạng plasma, electron và proton của hydro không liên kết cùng nhau, tạo thành các chất dẫn diện rất cao và phát xạ cao. Các hạt tích điện bị ảnh hưởng cao bởi từ trường và điện trường. Ví dụ, gió mặt trời tương tác với từ quyển của Trái Đất làm tăng dòng Birkeland và Aurora. Hydro được phát hiện ở trạng thái ngun tử trung hòa điện trong các mơi trường liên sao. Một lượng lớn hydro trung hòa được tìm thấy trong các hệ Lymanalpha bị hãm được cho là thống trị mật độ baryon vũ trụ của Vũ trụ đến dịch chuyển đỏ 1.2.Ngun tố Heli Heli là ngun tố nhiều thứ hai trong vũ trụ, sau hyđrơ. Có 8 đồng vị của heli, nhưng chỉ 3He và 4He là bền. Chúng được tạo ra với số lượng lớn cùng Hiđro trong vụ nổ Bigbang và phổ biến trong các ngơi sao ở dạng sản phẩm của phản ứng tổng hợp hạt nhân với tỉ lệ là 27% 3He rất giàu trong mơi trường liên sao, ngồi ra còn tồn tại nhiều trong tầng phong hóa của Mặt Trăng và đặc biệt nó rất giàu trong gió mặt trời 1.3.Ngun tố Oxi Ơxy là ngun tố phổ biến thứ 3 trong vũ trụ sau hydro và heli.Khoảng 0,9% khối lượng của Mặt Trời là ơxy. Nước đóng băng là chất rắn phổ biến trên các hành tinh khác cũng như sao chổi. Chỏm băng của Sao Hỏa là cacbon điơxít đóng băng. Hợp chất của ơxy tìm thấy trong khắp vũ trụ và quang phổ của ơxy được tìm thấy ở các ngơi sao 16 17 18 Ơxy có mặt trong tự nhiên là hỗn hợp của 3 đồng vị bền gồm, O , O , và O , với 16O chiếm nhiều nhất (99,762%) Hầu hết 16O được tổng hợp giai đoạn cuối của quá trình phản ứng tổng hợp heli trong các sao lớn nhưng một số hình thành trong q trình đốt cháy neon. 17O chủ yếu được hình thành trong q trình đốt cháy hydro thành heli trong chu trình CNO, do vậy nó là đồng vị phổ biến trong các đới đốt cháy 14 hydro của các sao. 18O được tạo ra khi N (hình thành phổ biến trong q trình đốt cháy CNO) bắt các hạt nhân 4 He , nên 18O phổ biến trong các đới giàu heli của q trình tiến hóa sao lớn. 1.4.Ngun tố Liti Theo lý thuyết vũ trụ hiện đại, liti (bao gồm cả 2 đồng vị bền liti6 và liti7) nằm trong 3 ngun tố được tổng hợp trong vụ nổ Big Bang. Mặc dù số lượng liti được tạo ra trong sự tổng hợp hạt nhân Big Bang bị phụ thuộc vào số lượng các photon trong baryon, các giá trị liti phổ biến được chấp nhận có thể tính tốn được, và có một "sự khác biệt liti vũ trụ học" trong Vũ trụ: các sao già có vẻ có ít liti hơn mọi người vẫn nghĩ, và một số sao trẻ hơn có nhiều hơn nhiều. Sự thiếu vắng liti trong các sao già hơn dường như được gây ra bởi sự trộn lẫn liti vào bên trong sao đó, tại đó nó bị phân hủy Hơn thế nữa, liti được tạo ra trong các sao trẻ hơn. Mặc dù nó chuyển hóa thành 2 ngun tử heli do sự va chạm với một proton ở nhiệt độ trên 2,4 triệu độ C (hầu hết các sao dễ dàng có được nhiệt độ này bên trong lòng của nó), liti có nhiều hơn lượng dự đốn trong các sao được hình thành sau, còn về ngun nhân thì chưa được hiểu rõ Mặc dù nó là một trong 3 ngun tố (cùng với heli và hydro) được tổng hợp từ Big Bang, liti cùng với berylli và boron có số lượng thấp hơn đáng kể so với các ngun tố lân cận. Đây là kết quả của nhiệt độ thấp cần thiểt để phân hủy liti, và sự thiếu vắng một q trình phổ biến để tạo ra nó. Liti cũng được tìm thấy trong sao lùn nâu và có giá trị dị thường trong các sao cam. Do liti có mặt trong các sao lùn nâu có khối lượng nhỏ hơn, lạnh hơn, nhưng nó bị phân hủy ở các sao lùn đỏ nóng hơn, sự có mặt của nó trong phổ của các sao có thể được sử dụng làm thí nghiệm liti để phân biệt các nhóm sao này, cũng như các sao nhỏ hơn Mặt trời Một số ngơi sao màu cam cũng có thể chứa một nồng độ liti cao. Các sao màu cam này được tìm thấy có hàm lượng liti cao hơn so với hàm lượng bình thường (chẳng hạn như Centaurus X4) quay quanh các vật thể lớn (có thể là các sao neutron hoặc các lỗ đen) tồn bộ lực hấp dẫn rõ ràng đã kéo liti nặng hơn lên bề mặt của các sao hydroheli, làm cho liti được quan sát có nhiều hơn 1.5.Nguyên tố Cacbon Cacbon là nguyên tố phổ biến thứ 4 trong vũ trụ về khối lượng sau hydro, heli, và ơxy. Cacbon có rất nhiều trong Mặt Trời, các ngơi sao, sao chổi và bầu khí quyển của phần lớn các hành tinh. Một số thiên thạch chứa các kim cương vi tinh thể, loại được hình thành khi hệ Mặt Trời vẫn còn là một đĩa tiền hành tinh. Các kim cương vi tinh thể này có thể đã được tạo ra bằng áp lực rất mạnh và nhiệt độ cao tại những nơi mà thiên thạch đó va chạm Cacbon có 2 đồng vị ổn định, có nguồn gốc tự nhiên: cacbon12, hay 12C, (98,89%) và cacbon13, hay 13C, (1,11%) Cacbon không tạo ra trong Vụ Nổ Lớn (The Big Bang) vì thiếu các yếu tố cần thiết cho sự va chạm ba của các hạt alpha (hạt nhân heli) để sản xuất nó. Vũ trụ đầu tiên được mở rộng ra và bị làm nguội q nhanh để điều này có thể xảy ra. Tuy nhiên, nó được sản xuất trong tâm của các ngơi sao trong nhánh ngang, đó các ngơi sao chuyển hóa nhân heli thành cacbon bằng các cách thức của quy trình baalpha 1.6.Ngun tố Silic Silic cũng là một ngun tố tương đối phổ biến trong vũ trụ và cũng như cacbon, silic khơng sinh ra ngay sau vụ nổ lớn. Silic là thành phần cơ bản của các loại aerolit. Silic có nhiều trong các thiên thạch, các tiểu hành tinh, các hành tinh đá trên vũ trụ như Trái Đất, Sao Hỏa, Sao Kim,…. Điển hình như Sao Hỏa, theo NASA một mẫu đất Sao Hỏa do robot Spirit phân tích cho thấy có rất nhiều Silic ở mức rất cao là 90% Silic 1.7.Ngun tố Sắt Sắt là kim loại phổ biến nhất, và người ta cho rằng nó là nguyên tố phổ biến thứ 10 trong vũ trụ. Sắt cùng Cơban (Co) và Niken (Ni) được biết là 2 ngun tố cuối cùng có thể tạo thành qua tổng hợp ở nhân sao (hình thành qua phản ứng hạt nhân ở tâm các vì sao) mà khơng cần phải qua một vụ nổ siêu tân tinh hay các biến động lớn khác. Do đó sắt và Niken khá dồi dào trong các thiên thạch kim loại và các hành tinh lõi đá (như Trái Đất, Sao Hỏa) Sắt còn được coi là đứa con cưng của tự nhiên. Trong tự nhiên, vật chất bền vững nhất là sắt, với hạt nhân của nó gồm 30 nơtơrơn và 26 prơton. Tất cả các ngun tố nhẹ hơn thì sẽ bị tổng hợp thành Fe và các ngun tố nặng hơn cũng sẽ bị phân rã thành sắt. Người ta dự đốn vào năm 1e1500 năm vũ trụ của chúng ta gồm các hố đen cỡ hệ Mặt Trời, các sao nơ tơ rơn, các sao lùn đen và tất cả phần còn lại của vũ trụ là những quả cầu sắt lang thang vào một vũ trụ với thời gian vơ tận phía trước 1.8.Các ngun tố còn lại Đồng vị bền của nhơm được tạo ra khi hydro hợp hạch với magiê hoặc trong các sao lớn hoặc trong các vụ nổ siêu tân tinh.Các thành phần của thiên thạch, sau khi thốt khỏi nguồn gốc của chúng, trong khi chu du trong khơng gian bị tấn cơng bởi các tia vũ trụ, sinh ra các ngun tử26Al Sự giàu có của 24Mg ổn định tìm thấy số thiên thạch chonđrit cacbon giàu CaAl. Sự phổ biến bất thường của 26Mg là do sự phân rã của 26Al trong các thiên thạch này Các hợp chất chứa nitơ cũng được quan sát là có trong vũ trụ. Nitơ N14 được tạo ra như là một phần của phản ứng tổng hợp hạt nhân trong các ngôi sao.Phân tử nitơ và các hợp chất nitơ đã được các nhà thiên văn học phát môi trường liên cách sử dụng Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer. Nitơ dạng phân tử đã được biết là có trong khí quyển của Titan Trong vũ trụ canxi được hình thành trong các vụ nổ khốc liệt cuối cùng là vụ nổ siêu tân tinh. Canxi sẽ được hình thành cùng các chất khác Các kim loại nặng vàng, bạc, chì nguyên tố với số nguyên tử lớn sắt, cho hình thành từ trình tổng hợp hạt nhân siêu Những vụ nổ siêu tung bụi có chứa kim loại vào vùng không gian sau đặc lại thành hệ mặt trời hệ mặt trời Trái Đất Sự tồn tại của các ngun tố trong vỏ Trái Đất Hình 1.1 Tỉ lệ các ngun tố trong vỏ Trái Đất 2.1. Ngun tố Oxi Ơxy là ngun tố phổ biến nhất ở vỏ Trái Đất. Người ta ước tính nó chiếm 49,4% khối lượng vỏ Trái Đất và chiếm khoảng 88,8% khối lượng các đại dương (là H2O, hay nước) và 20% theo thể tích bầu khí quyển 10 Trái Đất (là O2, ơxy phân tử, hay O3, ơzơn). Trong vỏ Trái Đất Các hợp chất ơxy, chủ yếu ơxít kim loại, silicat (SiO44−) cacbonat (CO32−), tìm thấy đất đá Khí ơxy tự hầu không tồn khí Trái Đất trước khi archaea và vi khuẩn tiến hóa, có lẽ vào khoảng 3,5 tỉ năm trước. Ơxy tự do xuất hiện đầu tiên với một lượng lớn trong suốt đại cổ sinh (giữa 3,0 và 2,3 tỉ năm trước).Trong 1 tỉ năm đầu, bất kỳ dạng ơxy tự do được sinh ra từ các sinh vật này đã kết hợp với sắt hòa tan trong các đại dương để hình thành nên các tầng sắt. Khi ơxy này chìm xuống trở nên bão hòa, ơxy tự do bắt đầu thốt ra ở dạng khí từ các đại dương cách nay 3–2,7 tỉ năm, đạt đến 10% với mức như hiện nay vào khoảng 1,7 tỉ năm trước 2.2. Ngun tố Silic Theo khối lượng, silic chiếm 25,8% vỏ Trái Đất, là ngun tố phổ biến thứ hai sau ơxy. Silic ngun tố khơng tìm thấy trong tự nhiên. Nó thường xuất hiện trong các ơxít và silicat. Cát, amêtít, mã não (agate), thạch anh, đá tinh thể, đá lửa, jatpe, và opan là những dạng tự nhiên của silic dưới dạng oxit Granit, amiăng, fenspat, đất sét, hcblen, mica là dạng khống chất silicat 2.3. Ngun tố Nhơm Nhơm là ngun tố phổ biến thứ 3 (sau ơxy và silic), và là kim loại phổ biến nhất trong vỏ Trái Đất. Nhơm chiếm khoảng 8% khối lớp rắn của Trái Đất. Kim loại nhơm hiếm phản ứng hóa học mạnh với các mẫu quặng và có mặt hạn chế trong các mơi trường khử cực mạnh. Tuy vậy, nó vẫn được tìm thấy ở dạng hợp chất trong hơn 270 loại khống vật khác nhau. Quặng chính chứa nhơm là bơ xít 13 2.10. Các ngun tố còn lại Các ngun tố còn lại chiếm 1,4% vỏ Trái Đất. Ta có thể nêu qua một số dạng tồn tại của các chất còn lại: Những khống vật kẽm sphalerit(ZnS), calamin(ZnCO 3), grenokit(CdS); thủy ngân xibana (HgS) ; titan rutin (TiO2), inmenit (FeTiO3) và peropskit (CaTiO3) ; những khống vật chính của vonfram là silit (CaWO4), voframit [(Fe,Mn)WO4); của crom là sắt cromit ([Fe(CrO2)]); molipđen molidenit (MoS4) ; khoáng vật mangan là hausmant(Mn3O4) , pirolusit (MnO2), braunit (Mn2O3) và manganit (MnOOH); của thiếc là canxiterit còn của chì là galen; …… Sự tồn tại của các ngun tố trong cơ thể người 3.1. Ngun tố Oxi Chiếm 65% trọng lượng cơ thể. Oxi tồn t ại trong n ước và các hợp chất hữu cơ khác như protein, photpholipit, axit nucleic, Oxi có vai trò sinh học hết sức to lớn. Nếu khơng có oxi những động vật máu nóng trong đó có con người sẽ chết trong vài phút.Khi khơng khí tiếp xúc với máu phổi, oxi kết hợp với hemoglobin hồng cầu tạo nên oxihemoglobin là hợp chất kém bền và dễ phân hủy. Oxihemoglobin sẽ được vận chuyển bằng các mạch máu đến các cơ quan củ cơ thể. Tại đó chất này bị phân hủy thành hemoglobin và oxi rồi oxi qua thành mao quản khuếch tán vào trong các mơ tế bào. Trong các mơ oxi tham gia vào những q trình oxi hóa chậm các chất dinh dưỡng và sinh ra năng lượng cần thiết cho sự sống 14 Mỗi giờ người lớn thở vào khoảng 0,5m3 khơng khí và cơ thể giữ lại 1/3 lượng oxi có trong khơng khí có nghĩa là một người 1 ngày đêm cần khoảng 0,5m3 oxi và thải ra khoảng 0,4m3 khí cacbonic 3.2. Ngun tố Cacbon Cacbon chiếm 18,6% trọng lượng cơ thể. Cacbon tồn tại trong mọi sự sống hữu cơ và nó là nền tảng của hóa hữu cơ. Phi kim này còn có thuộc tính hóa học đáng chú ý là có khả năng tự liên kết với nó và liên kết với một loạt ngun tố khác, tạo gần 10 triệu hợp chất biết Khi liên kết với ơxy nó tạo ra cacbon điơxít là thiết yếu đối với sinh trưởng của thực vật. Khi liên kết với cả ơxy và hiđrơ nó có thể tạo ra rất nhiều nhóm các hợp chất bao gồm các axít béo, là cần thiết cho sự sống, và este, tạo ra hương vị của nhiều loại hoa quả Có khoảng 10 triệu hợp chất khác nhau của cacbon mà khoa học đã biết và hàng nghìn trong số đó là tối quan trọng cho các q trình của sự sống và cho các phản ứng trên cơ sở hữu cơ rất quan trọng về kinh tế. Trong tổ hợp với các ngun tố khác, cacbon được tìm thấy trong bầu khí quyển Trái Đất và hòa tan trong mọi thực thể có chứa nước 3.3. Ngun tố Hidro Chiếm 9,7% trọng lượng cơ thể , Hidro có mặt trong nước và hầu hết các hợp chất hữu cơ khác. Nó cùng với Cacbon và Oxi là nền tảng của sự sống 3.4. Nguyên tố Nito Chiếm 3,2% trọng lượng cơ thể. Nitơ là thành phần của các loại protein, axit nucleic (ADN và ARN) và trong nhiều hợp chất hữu cơ khác. Điều này làm cho nitơ trở nên thiết yếu đối với sự sống 15 3.5. Nguyên tố Canxi Chiếm 1,8% trọng lượng cơ thể. Nó có trong xương, răng, mơ tế bào và còn có cả trong huyết thanh. Trong xương người chứa 80% Ca 3(PO4)2 và 13% CaCO3. Hàm lượng của Ca của cơ thể là tăng theo độ tuổi Mỗi ngày một người lớn cần khoảng 0,60,8 gram Ca. Tuy vậy, l ượng Ca có trong thức ăn phải lớn hơn nhiều, vì các muối Ca là rất khó hấp thu qua đường ruột. Do vậy, mỗi ngày trong thức ăn cần phải có khoảng 34 gram Ca. Đối với phụ nữ trong thời gian mang thai thì nhu cầu của thai là rất lớn, vì Ca sẽ tham gia vào cấo tạo của xương. Để Ca có thể tham gia vào cấu tạo của hệ xương thì cần phải có đủ một lượng photpho nhất định mà tỷ lệ tối ưu của Ca và P là 1:1,5 Ca có ảnh hưỏng đến nhiều phản ứng của các enzim trong cơ thể. Ca có vai trò rất quan trọng trong q trình đơng máu và trong hoạt động của hệ cơ và hệ thần kinh nói chung. Và như đã biết ở trên ,Ca còn có vai trò quan trọng trong cấu tạo của hệ xương Những thực phẩm giàu canxi là: Các sản phẩm từ sữa: sữa, pho mát và sữa chua, Sữa đậu nành, Nước cam, một số loại đậu phụ, xương cá hồi, còn có trong các loại rau (rau muống, mùng tơi, rau dền, rau ngót…) nhưng hàm lượng là khơng cao và các loại thức ăn thuỷ sản 3.6. Ngun tố Photpho Photpho chiếm 1% trọng lượng c ơ thể. Ph otpho là ngun tố quan trọng trong mọi dạng hình sự sống đã biết. Ph otpho vơ cơ trong dạng photphat PO43 đóng vai trò quan trọng phân tử sinh học như ADN và ARN trong đó nó tạo thành một phần của phần cấu trúc cốt tủy phân tử Các tế bào sống sử dụng phốtphat để vận 16 chuyển năng lượng tế bào thơng qua ađênơsin triphốtphat (ATP) . Gần như mọi tiến trình trong tế bào có sử dụng năng lượng đều có nó trong dạng ATP. ATP cũng là quan trọng trong phốtphat hóa, một dạng điều chỉnh quan trọng trong các tế bào. Các phốtpholipit là thành phần cấu trúc chủ yếu của mọi màng tế bào. Các muối phốtphat canxi được các động vật dùng để làm cứng xương của chúng. Trung bình trong cơ thể người chứa khoảng gần 1 kg phốtpho, khoảng ba phần tư số nằm xương dưới dạng apatit. Một người lớn ăn uống đầy đủ tiêu thụ và bài tiết ra khoảng 13 g phốtpho trong ngày trong dạng phốtphat Nhu cầu photpho hàng ngày của người trưởng thành là 12 gram. Các thực phẩm giàu photpho như: sữa chua, trứng, hạt quinoa, các loại thịt, các loại đậu, hạt bí ngơ, các loại cá… 3.7. Ngun tố Kali Chiếm 0,4% trọng lượng cơ thể. Trong cơ thể, K tồn tại chủ yếu trong các bào và dưới dạng muối clorua và bicacbonat. Hàm lượng K có cao nhất là trong các mơ tuyến, mơ thần kinh, mơ xương Trong cơ thể, kali giúp điều hòa cân bằng nước và điện giải, giúp duy trì hoạt động bình thường, đặc biệt là của hệ tim mạch, cơ bắp, tiêu hóa, tiết niệu. Nhiều nghiên cứu những năm gần đây đã làm phong phú thêm vai trò của một chế độ ăn giàu kali đối với cơ thể có tác dụng làm giảm huyết áp, tăng cường hoạt động của hệ tiêu hóa, hơ hấp, giảm bệnh hen phế quản… Khảo sát trên lâm sàng, người ta nhận thấy rằng cứ 5 người phải nhập viện vì những lý do khác nhau, thì một người có kali máu thấp. Người ta bổ sung chế độ ăn với kali hoặc tăng tiêu thụ những thực phẩm giàu kali giúp huyết áp hạ xuống, làm giảm nguy cơ những cơn đau tim, cải thiện việc sử dụng 17 insulin của cơ thể, giảm tần suất chứng loạn nhịp tim, cải thiện những dấu hiệu trầm cảm và chứng biếng ăn Mặt khác, kali cũng giúp ích cho cơ thể sản xuất ra protein từ các amino acid và biến đổi glucose thành glucogen (polysaccharide dự trữ chính của cơ thể) một nguồn năng lượng chủ yếu cho mọi hoạt động của cơ thể K được đưa và cơ thể hằng ngày khoảng 23 gram chủ yếu theo thức ăn và được tìm thấy trong hầu hết các loại thức ăn như thịt trứng, sữa, trái cây và đặc biệt là rau củ Hình 1.2 Những thực phẩm giàu Kali 3.8. Nguyên tố Natri Chiếm 0,2% trọng lượng cơ thể, Natri tồn tại trong cơ thể chủ yếu dưới dạng hòa hợp với clorua, bicacbonat và photphat, một phần kết hợp với axit hữu cơ và protein. Na còn tồn tại các gian bào và các dịch thể như: máu, bạch huyết… Na được thu nhận vào cơ thể chủ yếu dưới dạng muối NaCl 18 Natri giữ vai trò sống còn: duy trì nồng độ và thể tích dịch ngồi tế bào. Na+ là ion chủ yếu ở ngồi tế bào, vì vậy rối loạn Na+ bao giờ cũng kèm theo rối loạn nước; Giữ tính kích thích và dẫn truyền thần kinh cơ do duy trì hiệu thế hoạt động giữa trong và ngồi tế bào; Duy trì thăng bằng base acid; Điều hòa Na trong cơ thể do hormon vỏ thượng thận aldosteron (tái hấp thu Na + thải K+, H+ qua ống thận) và hormon vasopressin (hay ADH, hormon chống bài niệu) của tuyến hậu yên Thường ngày người trưởng thành cần khoảng 45 gram Na tương ứng với 1012,5 gram muối ăn được đưa vào cơ thể. Đưa nhiều muối Na vào cơ thể là khơng có lợi và đưa nhiều muối vào cơ thể cũng khơng có lợi Khi Na+ giảm, làm giảm áp lực thẩm thấu của huyết tương, nước từ ngồi tế bào sẽ đi vào trong tế bào. Đặc biệt là khi tế bào thần kinh bị "trương", sẽ gây các triệu chứng thần kinh như: kích thích, mỏi mệt, lo sợ, run tay, tăng phản xạ co thắt các cơ, hơn mê Khi Na+ sẽ làm tăng áp lực thẩm thấu, tăng trương lực của dịch ngồi tế bào, nước trong tế bào ra ngồi tế bào, gây khát, mệt mỏi, nhược cơ, hơn mê, giảm đáp ứng với ADH 3.9. Nguyên tố Clo Clo chiếm 0,2% trọng lượng cơ thể. Clo trong cơ th ể ch ủ y ếu ở d ạng muối NaCl và một phần dạng muối KCl. Cl còn có trong dịch vị dạng HCl. Ion Clo, là một thành phần của muối ăn và các hợp chất khác, nó phổ biến trong tự nhiên và chất cần thiết để tạo ra phần lớn các loại hình sự sống, bao gồm cả cơ thể người Khi cơ thể nhận được nhiều muối ăn thì Cl sẽ được dự trữ dưới da. Cl tham gia vào q trình cân bằng các ion giữa nội và ngoại bào. Nếu thiếu Cl sẽ 19 kém ăn và nếu thừa Cl thì có thể gây độc cho cơ thể. Bổ sung Cl cho cơ thể chủ yếu dưới dạng muối NaCl. Mỗi ngày mỗi người cần khoảng 10–12,5 gram NaCl 3.10. Ngun tố Magie Magiê chiếm 0,06% trọng lượng cơ thể. Magiê hữu cơ là quan trọng cho cả thực vật và động vật. Nhiều loại enzym cần có cation magiê cho các phản ứng xúc tác của chúng, đặc biệt là các enzym sử dụng ATP. Magie còn tồn tại ở xương dưới dạng Mg3(PO4)2 có trong tất cả các tế bào của cơ thể Mg có tác dụng sinh lý là ức chế các phản ứng thần kinh và cơ. Nếu trong thức ăn hằng ngày mà thiếu Mg thì cơ thể có thể bị mắc bệnh co giật. Mg còn cần cho các enzim trong q trình trao đổi chất, thúc đẩy sự canxi hố để tạo thành photphat canxi và magie trong xương và răng. Mg được cung cấp nhiều trong thức ăn thực vật, động vật. Gạo, lúa mì, yến mạch là những thực phẩm bổ sung magiê tuyệt vời. Cứ 100gr gạo thô chứa 781mg magiê, 100gr lúa mì chứa 611mg magiê 100gr yến mạch chứa 235mg magiê. Ngồi ra còn có các loại hạt, các loại rau màu xanh đậm, các loại thảo mộc khơ 3.11. Nguyên tố Lưu huỳnh Lưu huỳnh chiếm o,o4% trọng lượng cơ thể người. Các axit amin, cystein và methionin chứa lưu huỳnh cũng như moil polypeptid, protein và enzym có chứa axit amin này Điều đó làm cho lưu huỳnh trở thành thành phần cần thiết cho mọi tế bào. Các liên kết disulfua giữa các polypeptid là rất quan trọng trong sự tạo thành và cấu trúc của protein. Lưu huỳnh có vai trò cấu trúc giống như phức hợp của protein và mơ liên kết. Nó là cầu nối giữa hai phân tử, giúp cho một 20 lượng lớn mơ liên kết bọc ngồi các mơ và các tổ chức tạo thành sụn gân. Nó còn cho phép tạo nên lưới xương, nơi mà canxi, photpho và magie có thể được lắng đọng. Lưu huỳnh cũng tham gia vào q trình tạo thành các protein , từ các nhóm axit amin. Tiêu biểu là những thiol nơi các axit amin bên trong của một protein kết nối chặt chẽ. Để thực hiện một cầu nối giữa hai nhóm thiol, thơng thường ngun tử kẽm được nối với phần tận cùng của lưu huỳnh và giữ nó đối diện với một axit amin khác của kẽm. Lưu huỳnh có trong nhiều phân tử quan trọng như insulin hay protein P53, một chất chống ung thư, trì trạng thái cần thiết để chúng hoạt động Homocystein và taurin cũng là các axít amin chứa lưu huỳnh nhưng khơng được mã hóa bởi AND và chúng cũng khơng phải là một phần của cấu trúc sơ cấp của các protein Nhu cầu về axit amin có lưu huỳnh được ước tính mỗi ngày khoảng 13mg/kg trọng lượng đối với phụ nữ và 14mg/kg trọng lượng đối với nam. Lưu huỳnh có trong nhiều thực phẩm như trong các loại nước khống, thức ăn từ biển, nấm , tỏi, hạt có dầu, thịt, cá, trứng (nhất là lòng đỏ) 3.12. Ngun tố Đồng, Kẽm, Selen, Molybden, Flo,Iot, Mangan, Coban, Sắt Các ngun tố này chiếm 0,7% trọng lượng cơ thể và có rất nhiều ngun tố trong nhóm này có vai trò hết sức quan trọng đối với cơ thể 3.12.1. Ngun tố Đồng Đồng có trong tất cả các cơ quan trong cơ thể, nhưng nhiều nhất là ở gan. Đồng có nhiều chức năng sinh lý quan trọng chủ yếu cho sự phát triển của cơ thể như: thúc đẩy sự hấp thu và sử dụng sắt để tạo thành Hemoglobin của hồng cầu. Nếu thiếu đồng trao đổi sắt cũng sẽ bị ảnh hưởng, nên sẽ bị thiếu máu và sinh trưởng chậm… Đồng tham gia thành phần cấu tạo của nhiều loại enzim có liên quan chặt chẽ đến q trình hơ hấp của cơ thể. Đồng tham 21 gia vào thành phần của sắc tố màu đen. Nếu thiếu đồng thì da sẽ bị nhợt nhạt, lơng mất màu đen… Nhu cầu của cơ thể với đồng ít hơn sắt nhưng khơng thể thiếu đồng tới hoạt động của hệ thần kinh và các hoạt động khác của cơ thể… Cần bổ sung đồng khi đang dùng kẽm hàm lượng cao, vì kẽm làm giảm nồng độ của đồng. Đồng cũng cần dùng trong một số rối loạn di truyền như hội chứng Menke (mất khả năng hấp thu đồng). Những trường hợp này đồng được chỉ định dưới dạng tiêm Đồng còn rất hữu ích trong việc chống viêm trong viêm khớp dạng thấp, viêm xương khớp,… 3.12.2. Ngun tố Kẽm Lượng kẽm trong cơ thể khoảng 2 3g, phân phối khơng đồng đều, nhiều ở tinh hồn (300mcg/g). Sau đó là tóc (150mcg/g), xương (100mcg/g) gan, thận, cơ vân, da, não. Kẽm có đặc điểm: khơng dự trữ trong cơ thể, có nửa đời sống sinh học ngắn (12,5 ngày) trong các cơ quan nội tạng. Kẽm tham gia vào cấu tạo các enzyme (men). Trên 200 enzyme lệ thuộc kẽm là những enzyme chủ yếu (men oxy hóa khử, men vận chuyển, men thủy phân). Ví dụ, men carboanhydraz giữ vai trò quan trọng trong hoạt động hô hấp , men carboxypeptidaz men làm tách các acid amine tận cùng khỏi peptid và protid Kẽm có vai trò điều hòa chuyển hóa lipid ngăn ngừa mỡ hóa gan Kẽm tham gia vào chức năng tạo máu. Vai trò của kẽm trong cơ thể khơng kém vai trò của sắt 22 Kẽm cần thiết cho sự biệt hóa tế bào và sự ổn định màng. Thiếu kẽm, q trình tổng hợp DNA và q trình sao chép trong tế bào bị suy yếu. Thiếu kẽm trong thời kỳ mang thai, gây hiện tượng đứt đoạn q trình nhân đơi ở các tế bào phơi. Ở động vật bị thiếu kẽm, xảy ra các dị tật não, mặt, hệ thần kinh, tim, lách, xương và hệ sinh dục tiết niệu Thiếu kẽm ảnh hưởng xấu đến tốc độ hấp thu các acid amine. Kẽm cần thiết chotổng hợp tryptophan Ảnh hưởng của kẽm đối với hoạt động các hormone tuyến yên, thượng thận và thận đã được thừa nhận. Tình trạng thiếu kẽm thường kết hợp với giảm kích thích tố tăng trưởng trong huyết tương ở người và động vật. Thiếu kẽm làm giảm testosterone trong huyết tương gây thiểu năng sinh dục nam. Thiếu kẽm cũng gây thiểu năng sinh dục nữ. Theo Scott và Fisher, tác dụng giảm glucose huyết của insulin phụ thuộc vào kẽm có trong insulin.Kẽm có vai trò trong hệ miễn dịch. Nó kích thích sự phát triển và biệt hóa lympho bào. Nó đẩy mạnh sự xuất tiết các cytokin (nhất là interleukin 2) để đáp ứng lại các kích thích kháng ngun Các thực phẩm giàu kẽm được biết đến là: ngũ cố, mầm lúa mì, hạt bí ngơ, thịt, hạt vừng, động vật có vỏ, trái cây, socola đen, các loại rau củ quả 3.12.3. Ngun tố Flo Chất Flo là một trong số các ngun tố vi lượng rất cần thiết cho cơ thể với chức năng để thực hiện sự trao đổi chất. Trong Nha khoa, Flo là một chất rất 23 cần thiết cho việc củng cố men răng. Nếu khơng có Flo thì men răng dễ bị sâu, xương bị yếu Vì cần phải cho Flo vào nước thường xuyên để trẻ con sau này lớn lên có số lượng Flo vừa đủ, giúp củng cố men răng cứng hơn. Theo tiêu chuẩn Việt Nam hàm lượng Flo trong nguồn nước sử dụng từ 0,5 1mg/lít là an tồn, nếu hàm lượng này trên mức quy định thì sẽ dẫn đến hội chứng “ngộ độc” Flo, khiến xương bị giòn, dễ gãy 3.12.4. Ngun tố Iot Hàm lượng Iot trong cơ thể là rất ít. Iot chủ yếu là trong tuyến giáp tràng của cơ thể. Iot được hấp thu vào cơ thể chủ yếu ở ruột non và màng nhầy của cơ quan hấp thu. Iot có chức năng sinh lý chủ yếu là tham gia vào cấu tạo hoocmon thyroxin của tuyến giáp trạng. Thiếu hụt iot trong cơ thể dẫn đến hậu quả rất tai hại. Thiếu iot làm não bị hư hại nên người thiếu iot trở nên đần độn, chậm chạp, có thể điếc, câm, liệt chi, lùn. Thiếu iot còn gây ra bệnh bướu cổ và hàng loạt rối loạn khác, đặc biệt nguy hiểm đối với bà mẹ và trẻ em. Ngun nhân của các rối loạn trên là do thiếu Iot trong thức ăn và nước uống hằng ngày. Vì vậy, cần phải bổ sung Iơt hằng ngày qua muối, rong biển, cá biển… 3.12.5 . Ngun tố Sắt Hàm lượng Fe trong cơ thể là rất ít, chiếm khoảng 0,004% được phân bố ở nhiều loại tế bào của cơ thể. Sắt là ngun tố vi lượng tham gia vào cấu tạo thành phần Hemoglobin của hồng cầu, myoglobin của cơ vân và các sắc tố hơ hấp mơ bào và trong các enzim như: catalaz, peroxidaza… Fe là thành phần quan trọng của nhân tế bào 24 Sắt có trong các loại thực phẩm được chia ra làm hai loại – chất sắt heme thu được từ các nguồn động vật và chất sắt nonheme thu được từ các thực vật Một cách khác giúp ích rất nhiều trong việc tăng cường hấp thu sắt là kết hợp các loại thực phẩm giàu loại khống chất này với những thực phẩm chứa nhiều vitamin C. Các thực giàu sắt là động vật thân mềm, gan, hạt bjs xanh bí đỏ, thịt bò và thịt cừu, cac loại đậu, rau có lá màu xanh đậm, sơcơla đen và các loại cacao. 3.12.6 . Ngun tố Mangan Magan là chất có tác dụng kích thích của nhiều loại enzim trong cơ thể, có tác dụng đến sự sản sinh tế bào sinh dục, đến trao đổi chất Ca và P trong cấu tạo xương. Thức ăn cho trẻ em nếu thiếu Mn thì hàm lượng enzim phophotaza trong máu và xương sẽ bị giảm xuống nên ảnh hưởng đến cốt hố của xương, biến dạng… Thiếu Mn còn có thể gây ra rối loạn về thần kinh như bại liệt, co giật… 3.12.7 . Ngun tố Coban Coban là một thành phần trung tâm của vitamin cobalamin, hoặc vitamin B 12.Coban có chức năng là kích thích sự tạo máu tuỷ xương. Nếu thiếu Coban sẽ dẫn tới là thiếu vitamin B12 và dẫn đến thiếu máu ác tính, chán ăn suy nhược cơ thể… 3.13 . Ngun tố Liti, Stronti, Nhơm, Silic, Chì, Vanadi, Arsen, Brom Các ngun tố này có rất ít trong cơ thể người và sự tăng lên về tỉ lệ của các ngun tố này đều có tác hại khơng hề nhỏ đối với cơ thể con người Vi lượng nhơm này hòa tan vào thức ăn đi vào cơ thể con người, sẽ tích tụ tại gan, tỳ, thận và tổ chức não. Theo tiêu chuẩn của Tổ chức Y tế thế giới, 25 lượng nạp nhơm vào cơ thể (an tồn) cho mỗi người mỗi tuần là 2mg cho 1kg cân nặng . Ngun tố nhơm có thể ức chế tiêu hóa đối với việc hấp thu chất phốtpho, đảo lộn sự chuyển hóa chất phốtpho trong cơ thể, phá hoại hoạt tính của dung mơi albumin của dạ dày, dẫn đến rối loạn chức năng tiêu hóa, ảnh hưởng đến sức khỏe,làm cho người chóng già, sinh ra đứa trẻ kém thơng minh, người cao tuổi bị lẫn Theo tiêu chuẩn quy định của Bộ Y tế, hàm lượng chì có trong sản phẩm nhơm tái chế là 7mg/kg, nếu hàm lượng chì vượt q sẽ là ngun nhân làm lỗng máu, da xanh, hủy hoại hồng cầu. Ở mức độ nhiều hơn chúng sẽ tích tụ trong gan, thận gây ung thư, giảm chức năng gan và nặng nữa thì gây ngộ độc cấp tính Đối với thủy ngân, độc tính của nó đối với cơ thể con người tùy thuộc vào dạng hóa học của nó. Nếu nuốt phải thủy ngân kim loại thì sau đó có thể được thải ra mà khơng gây hậu quả nghiêm trọng. Nhưng thủy ngân dễ bay hơi nhiệt độ thường nếu hít phải hơi thủy ngân sẽ rất độc. Trong nước, metyl thủy ngân là dạng độc nhất chất này hòa tan vào mỡ và phần chất béo của màng não tủy, phá hoại hệ thần kinh trung ương, phân liệt nhiễm sắc thể và q trình phân bào. Thủy ngân có khả năng phản ứng với các axit amin chứa lưu huỳnh như hemoglobin, abumin. Thủy ngân có khả năng liên kết màng tế bào, làm thay đổi hàm lượng kali, thay đổi cân bằng axit bazo trong các mơ, làm thiếu hụt năng lượng cung cấp cho hệ thần kinh Với nồng độ thấp asen kích thích sinh trưởng, nhưng ở nồng độ cao lại nguy hiểm cho đời sống động và thực vật trong đó có con người. Asen đi vào nguồn nước theo con đường tự nhiên như núi lửa hoặc con đường nhân tạo như các chất thải cơng nghiệp, thuốc trừ sâu. Asen có thể gây ra 19 loại bệnh khác nhau. Các ảnh hưởng chính của asen tới sức khỏe con người là làm keo 26 tụ protein, hóa hủy q trình photpho hóa, gây ung thư biểu mơ da, phổi , phế quản, xoang…Tiêu chuẩn tối đa cho phép trong nước sạch là 0,41,0 micro g/l Bụi oxit silic tự do gây bệnh bụi phổi silic một bệnh khơng chữa được, người bị bệnh ra khỏi mơi trường tiếp xúc bệnh vẫn tiến triển. Bệnh bụi phổi silic gây biến chứng giãn phế nang phổi thường gặp nhất, làm cho người khó thở, suy hơ hấp, nhiễm khuẩn phế quản, viêm phổi cấp tính, viêm phế quản, tâm phế mãn, tràn khí phế mạc gây tử vong 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồng Nhâm (2003) Hóa Vơ cơ tập 1,2,3 , Nhà xuất bản Giáo dục Trang web Wikipedia Tiếng Việt Trang wed Hóa học ngày nay Trang web Sức khỏe và đời sống Trang web Bách khoa tri thức ... các cơ thể sống trong đó có con người Mục đích của bài thảo luận này là tìm hiểu và trình bày về sự tồn tại của các ngun tố trong vũ trụ, vỏ trái đất và trong cơ thể con người. Chúng tơi hy vọng bài thảo luận này sẽ cung cấp cho các bạn một số các kiến thức về ... hausmant(Mn3O4) , pirolusit (MnO2), braunit (Mn2O3) và manganit (MnOOH); của thiếc là canxiterit còn của chì là galen; …… Sự tồn tại của các ngun tố trong cơ thể người 3.1. Ngun tố Oxi Chiếm 65% trọng lượng cơ thể. Oxi tồn t ại trong n... cách hiệu quả 4 Sự tồn tại của các ngun tố trong vũ trụ 1.1. Ngun tố Hidro Hiđrơ là ngun tố phổ biến nhất trong vũ trụ, chiếm 75% các vật chất thơng thường theo khối lượng và trên 90% theo số lượng ngun tử. Hydro có