Bao gồm những vi khuẩn và nấm kiểm định gây bệnh ở người.
- Bacillus subtilis: Là trực khuẩn gram (+), có ở mọi nơi trong tự nhiên và khi điều kiện sống gay go thì chúng có khả năng tạo ra các bào tử gần như hình cầu, để tồn tại ở trong trạng thái “ngủ đông” trong thời gian dài. Loại sinh vật này có rất nhiều loài khác nhau, trong đó đa số là vô hại.
- Staphylococcus aureus: Là cầu khuẩn gram (+), gây mủ các vết thương, vết bỏng, gây viêm họng, nhiễm trùng có mủ trên da và các cơ quan nội tạng.
- Escherichia coli: Là trực khuẩn gram (-), sống ký sinh trong đường ruột của động vật máu nóng (bao gồm chim và động vật có vú), gây một số bệnh về đường tiêu hóa như viêm dạ dày, viêm đại tràng, viêm ruột, viêm lỵ trực khuẩn. E.coli thuộc họ vi khuẩn Enterchacteviaceae và thường được sử dụng làm sinh vật mô hình cho các nghiên cứu về vi khuẩn.
- Pseudomonas aeruginosa: Là trực khuẩn gram (-), còn gọi là trực khuẩn mủ xanh, là một vi khuẩn phổ biến gây bệnh ở người và động vật, gây nhiễm trùng huyết, các nhiễm trùng ở da và niêm mạc, gây viêm đường tiết niệu, viêm màng não, màng trong tim, viêm ruột.
- Lactobacillus fermentum: Là vi khuẩn gram (+), loại vi khuẩn đường ruột lên men có ích, thường có mặt trong hệ tiêu hóa của người và động vật.
- Enterococcus faecium: Là vi khuẩn gram (-), gây bệnh viêm đường tiết niệu, viêm ruột thừa, viêm màng trong tim, viêm màng não.
- Salmonella: Là trực khuẩn gram (-), có sức đề kháng tốt ở ngoại cảnh, xâm nhập cơ thể qua đường miệng và hầu hết là do ăn phải thức ăn bị nhiễm như thực phẩm, sữa, nước uống. Nhiễm Salmonella có thể đưa tới sốt thương hàn, nhiễm khuẩn máu, viêm ruột gây ra suy nhược, biếng ăn, mệt mỏi, gan lách to, xuất huyết ngoài da, lượng bạch cầu giảm. Có thể nói đây là một trong các bệnh có nhiều biến chứng nguy hiểm nhất trong số các bệnh lây truyền qua đường tiêu hóa.
- Candida albicans: Là nấm men, thường gây bệnh tưa lưỡi ở trẻ em và các bệnh phụ khoa [3].
1.6. Một số phƣơng pháp nghiên cứu phức rắn
Có nhiều phương pháp nghiên cứu phức rắn đã được đưa ra trong các tài liệu chuyên khảo. Ở đây chỉ đề cập đến vài nét của một số phương pháp nhằm làm sáng tỏ hơn những vấn đề sẽ trình bày trong phần thực nghiệm.
1.6.1. Phương pháp phân tích nhiệt
Đây là phương pháp hóa lý hiện đại để nghiên cứu phức rắn, áp dụng phương pháp này cho ta nhiều thông tin về phức chất.
Cơ sở của phương pháp phân tích nhiệt là: dựa vào các hiệu ứng nhiệt để nghiên cứu những quá trình phát sinh ra khi đun nóng hoặc làm nguội chất. Xây dựng giản đồ biểu thị sự biến đổi tính chất theo thời gian, dựa vào các giản đồ này có thể suy luận được thành phần và nhiều dữ kiện khác của các chất khi xảy ra các hiệu ứng nhiệt. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi tính chất của một chất trong hệ tọa độ: nhiệt độ - thời gian gọi là giản đồ nhiệt. Thông thường giản đồ nhiệt có ba đường:
Đường T chỉ sự biến đổi đơn thuần của mẫu nghiên cứu theo thời gian. Đường này cho biết nhiệt độ xảy ra sự biến hóa.
Đường DTA cũng chỉ ra sự biến đổi của nhiệt độ nhưng so với mẫu chuẩn. Đường này cho biết hiệu ứng nào là hiệu ứng thu nhiệt, hiệu ứng nào là hiệu ứng tỏa nhiệt. Hiệu ứng thu nhiệt ứng với pic cực tiểu, hiệu ứng tỏa nhiệt ứng với pic cực đại trên đường DTA.
Đường TGA cho biết biến thiên khối lượng của mẫu nghiên cứu trong quá trình đun nóng. Nhờ đường này có thể suy luận thành phần của phức chất căn cứ vào độ giảm của khối lượng khi xảy ra các hiệu ứng nhiệt [6,13].
Dựa vào phương pháp phân tích nhiệt, cho phép chúng ta thu được những dữ kiện về tính chất của phức rắn như:
Độ bền nhiệt của phức và các yếu tố ảnh hưởng tới độ bền nhiệt.
Xác định được phức có chứa nước hay không chứa nước, đó là nước phối trí hay nước kết tinh. Phức chứa nước thì hiệu ứng mất nước là hiệu ứng thu nhiệt. Nhiệt độ của hiệu ứng mất nước kết tinh thường thấp hơn nhiệt độ của hiệu ứng mất nước phối trí.
Hiện tượng đồng phân hình học, hiện tượng đa hình của phức thường kèm theo hiệu ứng tỏa nhiệt [6].
1.6.2. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại
Phổ hấp thụ hồng ngoại là phương pháp vật lý hiện đại cho nhiều thông tin quan trọng về thành phần cấu tạo của phức chất. Khi chiếu mẫu nghiên cứu bằng bức xạ hồng ngoại có thể làm dịch chuyển mức năng dao động quay của các phân tử. Đối với các phân tử đơn giản có thể dùng công thức năng lượng dao động để tính tần số của dải hấp thụ ứng với dao động cơ bản. Còn đối với các phân tử phức tạp ta thường dùng phương pháp gần đúng dao động nhóm. Phương pháp này dựa trên giả thiết trong phân tử các nhóm nguyên tử là tương đối độc lập với nhau. Do vậy mỗi nguyên tử được đặc trưng bằng một phổ hấp thụ nhất định trong phổ hồng ngoại.
Phương pháp phổ hồng ngoại là một phương pháp quan trọng trong việc xác định thành phần và cấu tạo phức chất. Khi có sự tạo phức giữa các phối tử và ion kim loại, dẫn đến sự thay đổi vị trí các dải hấp thụ nhóm khi chuyển từ phổ của phối tử tự do sang phổ của phức, cho ta biết vị trí phối trí, bản chất liên kết kim loại - phối tử trong phức, cách phối trí của phân tử phối tử [4].
Để đánh giá bản chất và đặc tính của các liên kết trong phức chất giữa kim loại M và phối tử L, người ta thường so sánh phổ các phức chất với phổ của muối kim loại kiềm cùng phối tử như KnL hay NanL đó là những chất mang bản chất ion. Hoặc với phổ của các chất kiểu R - L (R là ankyl hay H) có liên kết mang bản chất cộng hóa trị. Trên cơ sở này ta có thể đánh giá mức độ tương đối cộng hóa trị và độ bền của liên kết kim loại - phối tử trong phức chất nghiên cứu.
Xét một vài tần số đặc trưng của liên kết: C - O, N - H, O - H
Các tần số νc=o, νasc-o, νsc-o
Trong phổ hồng ngoại của các axit cacboxylic và muối của chúng có tính đặc thù cao. Đặc trưng của các nhóm –COOH là các dải hấp thụ mạnh trong vùng 1700 ÷ 1750 cm-1 (νc=o
), các nhóm –COO- trong vùng 1570 ÷ 1590 cm-1 (νasc-o) và vùng 1400 ÷ 1420 cm-1 (νsc-o). Các phân tử aminoaxit thường có cấu tạo lưỡng cực, trong phổ hồng ngoại của chúng các giá trị số νasc-o
nằm trong khoảng 1600 ÷ 1630 cm-1, còn νsc-o
nằm trong khoảng 1400 ÷ 1415 cm-1. Phương pháp phổ hồng ngoại thường rất tin cậy trong xác định sự có mặt các nhóm –COOH ; nhóm –COO-
trong phân tử và phân biệt nhóm –COOH phối trí hay không phối trí. Các giá trị νc=o trong các trường hợp này khác biệt khá lớn.
Các tần số νN-H, δN-H
Các dải dao động hóa trị của các liên kết N - H trong phổ của các amin nằm trong vùng 3500 ÷ 3330 cm-1 (νN-H), các dao động biến dạng nằm trong vùng 1600 cm-1
(δN-H). Trên phổ của các phức, dải hấp thụ νN-H rộng hơn còn các giá trị tần số của chúng thấp hơn trong phổ các amin. Dựa vào mức độ giảm νN-H
trên phổ của các phức so với phổ của các muối natri hoặc kali cùng các phối tử để đánh giá độ bền của liên kết M - N, sự chuyển dịch này càng lớn càng bền.
Các tần số νO-H
và δO-H
Các dải hấp thụ đặc trưng của ion hiđroxyl ở 3760 ÷ 3500 cm-1
(νO-H), của nước ẩm trong khoảng 3600 ÷ 3200 cm-1 (νO-H), của nước kết tinh trong mẫu khoảng 1600 ÷ 1615 cm-1 (δO-H
).
Việc phân tích phổ hồng ngoại của các phức aminoaxit với kim loại là không dễ dàng. Bởi sự hấp thụ của nhóm amin bị xen phủ bởi sự hấp thụ của nhóm nước kết tinh, có tần số dao động của nhóm –COO-
thì không những chịu ảnh hưởng của sự tạo phức mà còn chịu ảnh hưởng của liên kết hiđro giữa nhóm –C=O với nhóm –NH2 của phân tử khác. Mặt khác tần số dao động bất đối xứng của nhóm –COO-
và tần số dao động biến dạng của nhóm –NH2 trong phức của aminoaxit cùng nằm trong vùng gần 1600 cm-1 càng làm khó khăn cho việc quy gán các tần số hấp thụ. Do đó việc gán các dải hấp thụ cho các dao động xác định nhiều khi không thống nhất [13].
1.6.3. Phương pháp đo độ dẫn điện
Đo độ dẫn điện là phương pháp thuận tiện, được áp dụng rộng rãi để nghiên cứu phức chất. Nguyên tắc của phương pháp là: xác lập một số trị số trung bình mà độ dẫn điện mol (μ) hoặc độ dẫn điện đương lượng (λ) của dung dịch phức chất dao động xung quanh chúng. Các giá trị này sẽ đặc trưng cho tính chất điện li của các phân tử phức chất trong dung dịch.
Khi nghiên cứu phức chất bằng phương pháp này, trước tiên ta xác định độ dẫn điện riêng χ của dung dịch cần nghiên cứu ở một nhiệt độ nhất định, từ đó ta tính được độ dẫn điện mol phân tử μ hoặc độ dẫn điện đương lượng λ.
Đo độ dẫn điện mol là
, đặt giữa hai điện cực song song được tính theo công thức:
= .1000
M
C
(Ω-1.cm2.mol-1) Độ dẫn điện đương lượng λ (Ω-1
.cm2. đlg-1) tính theo công thức: λ = .1000 N C (Ω-1.cm2. đlg-1 ) Trong đó: (Ω-1 .cm-1) CM : nồng độ mol/l của dung dịch (M)
CN: nồng độ đương lượng của dung dịch (N)
Nhờ phép đo độ dẫn điện dung dịch có thể tìm được số lượng ion mà phức chất phân li ra, từ đó giới hạn số lượng công thức giả định khi nghiên cứu cấu trúc của một phức chất mới.
Khi áp dụng các định luật đặc trưng của chất điện li mạnh thông thường cho phức chất có sự tương ứng gần đúng là: cùng nồng độ dung dịch 10-3mol/l ở 250
C những phức chất phân li thành hai ion trong dung dịch sẽ có độ dẫn điện mol gần 100 (Ω-1
.cm2.mol-1), những phức chất phân li thành 3, 4 và 5 ion sẽ có độ dẫn điện mol tương ứng khoảng 250, 400 và 500 (Ω-1
.cm2.mol-1). Đối với phức chất có bản chất trung hoà điện thì độ dẫn điện rất bé.
Độ dẫn điện của dung dịch phức chất phụ thuộc vào các yếu tố sau:
Bản chất của ion trung tâm.
Bản chất của phối tử.
Cấu tạo của ion phức.
Dung lượng phối trí của các phối tử.
Các phức chất mà phân tử của chúng có các vòng 5 hoặc 6 cạnh đều rất bền. Vì vậy độ dẫn điện của dung dịch của chúng thực tế không thay đổi theo thời gian và nhỏ hơn độ dẫn điện của dung dịch phức chất không vòng.
Dựa theo kết quả đo độ dẫn điện ở một chừng mực nào đấy có thể suy đoán về độ bền tương đối của các phức chất có cùng kiểu cấu tạo với nhau. Đối với các phức chất có cùng kiểu cấu tạo thì dung dịch của phức chất nào có độ dẫn điện lớn hơn sẽ kém bền hơn [6].
Chƣơng 2
THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ
2.1. Hóa chất và thiết bị
2.1.1. Hóa chất
2.1.1.1. Dung dịch đệm pH = 4,2
Lấy 4,0 ml CH3COOH 60,05%, d=1,05 g/ml hòa tan vào 150ml nước cất hai lần trong bình định mức 250ml. Lấy 0,5ml NH3 25%, d=0,88 g/ml hòa tan trong 40ml nước cất hai lần rồi cho vào bình định mức trên, thêm nước cất hai lần đến vạch định mức ta được dung dịch đệm có pH = 4,2 (kiểm tra lại bằng máy đo pH) [3].
2.1.1.2. Dung dịch asenazo (III) 0,1%
Cân một lượng chính xác asenazo (III) theo tính toán trên cân điện tử 4 số. Dùng nước cất hai lần hòa tan sơ bộ, nhỏ từng giọt Na2CO3 0,1% cho đến khi dung dịch có màu xanh tím. Đun nóng hỗn hợp ở 60oC, tiếp theo nhỏ từng giọt axit HCl loãng cho đến khi dung dịch có màu tím đỏ và định mức đến thể tích cần thiết [13].
2.1.1.3. Dung dịch DTPA 10-3M (đietylen triamin pentaaxetic)
Cân lượng chính xác DTPA (M=393,35 g.mol-1
) theo tính toán trên cân điện tử 4 số, hòa tan bằng nước cất hai lần, định mức đến thể tích cần thiết.
2.1.1.4. Dung dịch LnCl3 10-2M (Ln: Pr, Nd, Eu, Sm, Gd)
Các dung dịch này được điều chế từ các oxit tương ứng như sau: cân chính xác một lượng oxit Pr2O3, Nd2O3, Eu2O3, Sm2O3, Gd2O3 lại 99,99% (Nhật Bản) theo tính toán trên cân điện tử 4 số, hòa tan bằng dung dịch axit HCl 1N (được pha từ ống chuẩn). Cô cạn trên bếp cách thủy, sau đó hòa tan bằng nước cất hai lần và định mức đến thể tích xác định. Dùng phương pháp chuẩn độ complexon với chất chuẩn là DTPA 10-3M, thuốc thử asenazo(III) 0,1%, đệm pH = 4,2 để xác định lại nồng độ ion đất hiếm [13].
2.1.1.5. Thuốc thử Folin-Ciocalto
Chuẩn bị bình cầu đáy tròn 1 lít có lắp ống sinh hàn ngược: 700ml nước cất, 100g Na2W2O4.2H2O (natrivonframat) và 25g Na2Mo2O4.2H2O (natrimolipdat), 50ml dung dịch axit H3PO4 85%, 100ml dung dịch HCl đặc. Lắp ống sinh hàn ngược vào bình đun sôi trong 10 giờ, sau đó thêm 150g Li2SO4.2H2O, 50ml nước cất và 5 giọt Br2, lắc đều tiếp tục đun 15 phút không có ống sinh hàn để loại Br2 thừa. Làm lạnh và thêm nước cất đến 1 lít thu được dung dịch Folin - Xiocanto có màu vàng, bảo quản dung dịch trong lọ màu [3].
2.1.1.6. Một số hóa chất khác
Dung dịch tyrosin 1μmol/ml Thuốc thử phenol phtalein 1%
Dung dịch axit tricloaxetic 5% Dung dịch axit sunfosalisilic 20%
Dung dịch Na2CO3 6%
Dung dịch NaKC4H4O6 1% Dung dịch HCl 0,2N
Dung dịch NaOH 2%
Cồn tuyệt đối (Merck – Đức) Dung dịch Na2CO3 2% trong NaOH 0,1N
Dung dịch CuSO4 0,5%
Dung dịch đệm photphat pH = 6 Dung dịch NaOH 0,1N.
2.1.2. Thiết bị
Máy phân tích đa nguyên tố Truspec CNS, Leco( Mỹ)
Máy quang phổ hồng ngoại Mangna IR 760 Spectrometer ESP Nicinet (Mỹ) Máy phân tích nhiệt DTG - 60H Shimazu (Nhật)
Máy đo độ dẫn điện FIGURE 7 (Mỹ) Cân điện tử 4 số PRECISA XT 120A Máy pH Presica 900 (Thụy Sĩ)
Tủ sấy (Hàn Quốc); lò nung (Trung Quốc) Bếp cách thủy có rơle tự ngắt
Bình hút ẩm, bình định mức, pipet, buret, ống nghiệm… và một số dụng cụ thí nghiệm thông thường khác.
2.2. Tổng hợp và nghiên cứu phức chất của một số NTĐH với L-serin
2.2.1. Tổng hợp phức chất
Hòa tan riêng rẽ LnCl3 (Ln: Pr, Nd, Eu, Sm, Gd) và L-serin trong dung môi hỗn hợp nước : etanol = 1:1 (pH = 66,5), sau đó trộn 2 dung dịch này theo tỉ lệ mol
LnCl3:Ser = 1:3. Đun và khuấy hỗn hợp phản ứng trên máy khuấy từ gia nhiệt ở 60oC, thời gian 6 giờ. Khi hỗn hợp xuất hiện váng bề mặt thì ngừng đun. Sau khoảng 1 tuần phức sẽ tách ra. Lọc, rửa phức chất 2 3 lần bằng axeton và bảo quản trong bình hút ẩm. Phức chất tan trong nước, kém tan trong các dung môi hữu cơ như etanol, axeton… [26]
2.2.2. Xác định thành phần của các phức chất thu được
- Hàm lượng các NTĐH được xác định bằng cách: Nung một lượng xác định phức chất ở 900oC trong 1 giờ. Ở nhiệt độ này các phức chất bị phân hủy chuyển về dạng oxit tương ứng Ln2O3. Hòa tan các oxit thu được bằng HCl 1N. Cô cạn dung dịch trên bếp cách thủy, hòa tan bằng nước cất 2 lần và định mức đến thể tích cần thiết. Chuẩn độ ion Ln3+
bằng dung dịch chuẩn DTPA 10-3M, chỉ thị asenazo III 0,1%, đệm pH = 4,2. Hàm lượng đất hiếm được tính theo công thức sau:
%Ln = 1 2 . . . .100% . DTPA DTPA Ln V C V M V a
Trong đó: %Ln: khối lượng của đất hiếm trong phức chất CDTPA: nồng độ của dung dịch chuẩn DTPA (M) VDTPA: thể tích của DTPA đã chuẩn độ (ml)
V1: thể tích dung dịch muối LnCl3 đã định mức (ml) V2: thể tích dung dịch muối LnCl3 đem chuẩn độ (ml)