Bài 8. Vai trò và ứng dụng của phức chất - Chuyên đề Hóa học 12 Chân trời sáng tạo

CH tr 43 MĐ

Một số phức chất sinh học trong tự nhiên như chlorophyll, hemoglobin, vitamin B12,... có vai trò rất quan trọng đối với cuộc sống. Vai trò của các phức chất sinh học là gì? Các phức chất khác được ứng dụng trong y học, đời sống và sản xuất, hoá học như thế nào?

Phương pháp giải:

Nêu vai trò và ứng dụng của phức chất sinh học.

Lời giải chi tiết:

- Vai trò của các phức chất sinh học:

+ Chlorophyll là chất xúc tác quan trọng trong quá trình quang hợp của cây xanh và một số loài sinh vật.

+ Heme B là một phần không thể thiếu của protein heme trong hồng cầu. Heme B đảm bảo sự trao đổi khí hiệu quả giữa phổi và các tế bào khác trong cơ thể.

+ Vitamin B12 là một loại vitamin thuộc nhóm B rất quan trọng đối với cơ thể nguời.

- Ứng dụng của phức chất trong y học, đời sống và sản xuất, hoá học:

+ Phức chất có hoạt tính sinh học ngày càng được sử dụng nhiều trong hoá dược để phát triển các loại thuốc trị các bệnh cụ thể. Chẳng hạn một số phức chất của platinum được sử dụng để sản xuất thuốc điều trị bệnh ung thư như cisplatin, carboplatin và một số loại khác. Các hoạt chất này được sử dụng để tấn công DNA trong tế bào ung thư.

+ Phức chất được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đời sống và sản xuất. Nhiều phức chất cũng được dùng làm chất tạo màu trong kĩ nghệ nhuộm, thuộc da hoặc gốm như các phức chất của sắt, cobalt, chromium, ... Trong nông nghiệp, người ta đã sử dụng các phức chất dễ tan để cung cấp nguyên tố vi lượng nhằm tăng năng suất và chất lượng của cây trồng.

+ Một trong những ứng dụng quan trọng của phức chất trong hoá học là sử dụng chúng làm xúc tác. Nhiều phức chất là xúc tác có độ chọn lọc cao được sử dụng trong các phản ứng tổng hợp hữu cơ. Ví dụ, phức chất Rh-phosphine (còn gọi là xúc tác Wilkinson) được sử dụng làm xúc tác trong phản ứng cộng hydrogen vào alkene, phức chất HRh(CO)[P(C6H5)3]3 được sử dụng làm xúc tác trong phản ứng chuyển hoá propene thành butanal. Nhiều phức chất được sử dụng trong phân tích định tính, định lượng hoặc các kĩ thuật phân tích sắc kí, quang phổ và điện hoá.

CH tr 43 TL

Tìm hiểu và cho biết vai trò sinh học của chlorophyll.

Phương pháp giải:

Chlorophyll là chất xúc tác quan trọng trong quá trình quang hợp của cây xanh và một số loài sinh vật.

Lời giải chi tiết:

Chlorophyll là phức chất của nguyên tố magnesium, nó là thành phần quan trọng trong chất diệp lục. Chlorophyll trong chất diệp lục là chất xúc tác đóng vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp, là quá trình mà thực vật và một số sinh vật khác chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hoá học ở dạng các hợp chất carbohydrate.

CH tr 44 TL1

Tìm hiểu và cho biết vai trò chính của heme B đối với cơ thể người.

Phương pháp giải:

Heme B là một phần không thể thiếu của protein heme trong hồng cầu. Heme B đảm bảo sự trao đổi khí hiệu quả giữa phổi và các tế bào khác trong cơ thể.

Lời giải chi tiết:

Vai trò chính của heme B đối với cơ thể con người là:

- Là thành phần không thể thiếu của hemoglobin, giúp cung cấp oxygen đến các tế bào và mô trong cơ thể.

- Giúp loại bỏ CO2 thông qua quá trình trao đổi khí.

- Là một thành phần quan trọng của enzyme, đóng vai trò quan trọng trong quá trình chống oxi hoá và bảo vệ tế bào.

- Trong hệ tuần hoàn, heme B đóng vai trò quan trọng của quá trình trao đổi khí giữa phổi và các tế bào khác trong cơ thể.

CH tr 44 TL2

Tìm hiểu và cho biết vai trò của vitamin B12 đối với cơ thể.

Phương pháp giải:

Vitamin B12 là một loại vitamin thuộc nhóm B rất quan trọng đối với cơ thể nguời.

Lời giải chi tiết:

Vitamin B12 có vai trò rất quan trọng trong quá trình chuyển hoá chất béo và protein của cơ thể. Vitamin B12 tham gia vào quá trình tạo tế bào máu, duy trì và tăng cường chức năng miễn dịch của cơ thể. Nó có tác dụng đặc biệt trong việc duy trì sức khoẻ và đảm bảo sự trao đổi chất tốt của hệ tiêu hoá.

CH tr 45 LT

Tìm hiểu thông tin từ sách, báo và trên internet, hãy cho biết 3 loại thực phẩm giàu vitamin B12 có lợi cho sức khoẻ con người.

Phương pháp giải:

Tìm hiểu thông tin từ sách, báo và trên internet.

Lời giải chi tiết:

3 loại thực phẩm giàu vitamin B12 có lợi cho sức khoẻ con người:

+ Động vật có vỏ: tôm, ngao …

+ Gan động vật.

+ Sữa và các thực phẩm chế biến từ sữa.

CH tr 45 TL1

Tìm hiểu trên internet hoặc trong sách, báo, hãy trình bày một số ứng dụng của phức chất trong y học.

Phương pháp giải:

Tìm hiểu thông tin từ sách, báo và trên internet.

Lời giải chi tiết:

Một số ứng dụng của phức chất trong y học:

- Thuốc chống ung thư: ví dụ phức chất của platinum được sử dụng để sản xuất thuốc điều trị bệnh ung thu (cisplatin, carboplatin và một số loại khác).

- Chất điều trị bệnh: một số phức chất được sử dụng như thuốc điều trị cho các bệnh thiếu máu, bệnh viêm khớp, các bệnh nhiễm trùng. 

- Điều trị bệnh tim mạch.

- Chẩn đoán hình ảnh để phát hiện các bất thường hoặc bệnh lý.

- Thuốc chống viêm.

CH tr 45 TL2

Tra cứu trong sách, báo và trên internet, lấy ví dụ phức chất được ứng dụng trong đời sống và sản xuất.

Phương pháp giải:

Tìm hiểu thông tin từ sách, báo và trên internet.

Lời giải chi tiết:

Phức chất cũng có nhiều vai trò quan trọng trong đời sống và sản xuất như: 

- Trong công nghiệp sản xuất hoá chất, nhiều chất hoá học được điều chế nhờ sự hỗ trợ của phản ứng có sử dụng chất xúc tác là phức chất. Ví dụ: phức chất của rhodium (Rh) với tên gọi là xúc tác Wilkinson được sử dụng cho phản ứng hydrogen hoá các alkene đầu mạch.

- Trong công nghiệp gốm sứ, phức chất của nhiều kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất được dùng để tạo màu sắc đa dạng cho các lớp men tráng trên gốm sứ.

CH tr 46

Tìm hiểu từ các nguồn thông tin để lấy ví dụ phức chất được ứng dụng trong hóa học.

Phương pháp giải:

Tìm hiểu từ thông tin trong sách giáo khoa hoặc internet.

Lời giải chi tiết:

Trong hoá học, một số phức chất được dùng để nhận biết và xác định hàm lượng các ion kim loại chuyển tiếp trong dung dịch.

Ví dụ: Để nhận biết ion Fe3+ trong dung dịch, người ta cho ion vào để tạo phức chất có màu đỏ máu đặc trưng; dựa vào khả năng tạo phức chất bền của ethylenediaminetetraacetate (EDTA) với nhiều ion kim loại để chuẩn độ xác định hàm lượng ion kim loại có trong dung dịch...

CH tr 47 BT1

Cardiolite được ứng dụng trong y học. Tìm hiểu thông tin và cho biết cardiolite được ứng dụng trong y học như thế nào?

Phương pháp giải:

Tìm hiểu thông tin từ sách, báo và trên internet.

Lời giải chi tiết:

Ứng dụng trong y học của cardiolite:

- Cardiolite (Tc-99m) là đồng vị đánh dấu mà các thiết bị y tế có thể phát hiện trong cơ thể con người. Sau khi Tc-99m được đưa vào trong cơ thể người, nơi có mật độ cao sẽ chỉ ra nơi có khối u. 

- Khi Tc-99m kết hợp với hợp chất liên kết với hồng cầu có thể sử dụng để lập bản đồ rối loạn trong hệ tuần hoàn và thường được dùng để phát hiện chỗ chảy máu trong hệ tiêu hoá. 

- Các ion pyrophotphate với Tc-99m bám vào calcium tích luỹ trong cơ tim bị tổn thương để phán đoán tổn thương sau khi nhồi máu cơ tim. 

- Chất keo của Tc-99m chứa lưu huỳnh được lá lách lọc sạch, nên nó được dùng trong chiếu chụp cấu trúc của lá lách.

CH tr 47 BT2

Phức chất bát diện [Ru(bipy)3]Cl2.6H2O là một trong những phức chất phổ biến được sử dụng trong phân tích quang phổ, đặc biệt là trong phổ huỳnh quang.

Trong đó bipy là viết tắt của bipyridine, có cấu tạo:

a) Xác định dung lượng phối trí của phối tử bipy. Giải thích.

b) Xác định số phối trí của nguyên tử trung tâm.

Phương pháp giải:

- Số liên kết σ giữa nguyên tử trung tâm với các phối tử gọi là số phối trí.

- Dung lượng phối trí của một phối tử bằng số liên kết ở giữa phối tử đó với nguyên tử trung tâm khi hình thành phức chất.

Lời giải chi tiết:

a) Phối tử bipy có hai cặp electron chưa liên kết trên hai nguyên tử N có thể cho nguyên tử trung tâm để hình thành liên kết σ, nên phối tử này có dung lượng phối trí là 2.

b) Trong phức chất [Ru(bipy)3]Cl2.6H2O có 3 phối tử bipy (bipyridine), mỗi phối tử tạo hai liên kết σ với nên số phối trí của nguyên tử trung tâm trong phức chất này là 6.

CH tr 47 BT3

Em hãy tìm hiểu thông tin và giới thiệu về một loại phân bón vi lượng chứa phức chất, được sử dụng trong nông nghiệp.

Phương pháp giải:

Tìm hiểu thông tin từ sách, báo và trên internet.

Lời giải chi tiết:

Trung vi lượng dạng chelate là một loại phân bón mà các ion vi lượng (Fe, Zn, Mn, Cu) được gắn với một phức hữu cơ có hình càng cua – gọi là chelate. Chelate là phức chất vòng càng giữa các hợp chất hữu cơ dẫn xuất từ amino polycacboxylic axit với các ion kim loại.  Nhờ đó, các nguyên tố trung vi lượng được bảo vệ khỏi quá trình oxy hóa, kết tủa và cố định trong một số điều kiện nhất định. Giúp cây trồng hấp thụ các dinh dưỡng vi lượng nhanh hơn. Các sản phẩm sử dụng trung vi lượng dạng Chelate: sản xuất các loại phân bón hỗn hợp NPK chất lượng cao, phân bón tưới nhỏ giọt, dung dịch thủy canh, phân bón lá, cây trồng giá trị cao,…