5. Phương pháp nghiên cứu
1.2.3.3. Nguyên tố đồng
a) Giới thiệu về nguyên tố Đồng[15] - Tính chất vật lí
Đồng là một kim loại thuộc nhóm IB của bảng tuần hoàn.
Bảng 1.4. Một số đặc điểm của nguyên tố đồng
Số thứ tự Cấu hình electron hóa trị Bán kính nguyên tử, Ao
29 3d104s1 1,28
Trạng thái oxi hóa đặc trưng của đồng là +1 và +2. Đồng là kim loại nặng, mềm, có ánh kim, có màu đỏ.
Trong thiên nhiên có 2 đồng vị bền: 63Cu (70,13%); 65Cu (29,87%). - Tính chất hóa học:
Về mặt hóa học đồng là kim loại kém hoạt động. Ở nhiệt độ thường và trong không khí, đồng bị bao phủ một màng màu đỏ bao gồm đồng kim loại và đồng (I) oxit. Oxit này được tạo nên bởi những phản ứng:
2Cu + O2 + 2H2O→ 2Cu(OH)2 Cu(OH)2 + Cu → Cu2O + H2O
Nếu trong không khí có mặt CO2, đồng bị bao phủ dần một lớp màu lục gồm cacbonat bazơ có công thức là Cu(OH)2CO3. Khi đun nóng trong không khí ở nhiệt độ 130oC, đồng tạo nên ở trên bề mặt một màng Cu2O, ở 200oC tạo
nên lớp gồm hỗn hợp oxit Cu2O và CuO, ở nhiệt độ nóng đỏ đồng cháy tạo nên CuO và cho ngọn lửa màu lục.
Ở nhiệt độ thường Cu không tác dụng với flo bởi vì màng CuF2 được tạo nên rất bền sẽ bảo vệ đồng.
Khi đun nóng, Cu tác dụng với Cl2, S, C, P…Khi có mặt oxi trong không khí, đồng có thể tan trong dung dịch HCl, NH3 đặc và dung dịch xianua kim loại kiềm [14], [15].
b) Dạng tồn tại của Cu trong đất
Đồng là một kim loại nặng tương đối ít di động trong đất, rất khó chiết đồng ở các tầng đất sâu. Mật độ Cu2+ trong dung dịch đất bị khống chế bởi sự hấp thụ đồng với các tác nhân vô cơ và hữu cơ được giữ rất chặt chẽ trong đất. Sự di động của đồng xảy ra chủ yếu trong môi trường bề mặt và đồng được xem là cation có nhiều loại ion có thể xuất hiện trong đất như: Cu2+, Cu+, CuOH+, Cu(OH)22+, Cu(OH)2, …
Nhiều loại hợp chất hữu cơ tạo các phức tan và không tan với đồng, do vậy khả năng hòa tan đồng phụ thuộc rất lớn vào loại và số lượng chất hữu cơ trong đất.
Tóm lại, phần lớn đồng liên kết với các hợp chất vô cơ và hữu cơ. Nồng độ đồng trong dung dịch đất khoảng 0,01 μg [11]thường cây hấp thụ đồng dưới dạng Cu2+ và Cu(OH)+, khả năng hấp thụ bị ảnh hưởng một số yếu tố nhưng chủ yếu là pH của môi trường, trong đất ít chua, trung tính hoặc kiềm yếu thì độ tan và khả năng dễ tiêu của Cu bị giảm. Tính di động của Cu thấp là do trong đất có nhiều chất hữu cơ và hàm lượng mùn, đạm cao. Ngoài ra tính linh động và khả năng dễ tiêu của Cu tùy thuộc vào lượng mưa, nhiệt độ, nếu đất đủ độ ẩm thì tính linh động của Cu tăng còn khô hạn thì giảm xuống. Lượng Cu ở dạng dễ tiêu trong đất cỡ 0,05 →14 μg/kg đất. Mức độ linh động của Cu trong đất có thành phần cơ giới nhẹ lại thường cao còn trong đất thịt nặng thường thấp [3].
c) Chức năng sinh lý của Cu
Ý nghĩa của đồng đối với cây trồng được phát hiện ra cách đây trên 30 năm. Một số loài cây cần đồng một cách mạnh mẽ là các loại ngũ cốc như ngô, kê…, các loại đậu, các loại rau, lanh, củ cải đường và các loại cây ăn quả. Đồng có vai trò đặc biệt trong đời sống thực vật và không thể thay thế nó bằng một hoặc bằng tập hợp một số nguyên tố khác. Cu tham gia vào các quá trình oxi hóa, làm tăng cường độ quá trình hô hấp. Cu tham gia vào các quá trình trao đổi nitơ, thiếu Cu làm giảm quá trình tổng hợp protein, khi thừa nitơ thì dấu hiệu thiếu Cu càng rõ. Trong cây, lượng Cu chiếm từ 1,3 → 8,1 mg/kg chất khô.
Vai trò sinh lý của đồng chủ yếu là tham gia vào quá trình oxi hóa khử trong cơ thể. Đồng là thành phần bắt buộc của nhiều hệ men oxi hóa khử quan trọng như poliphenoloxidaza, uriccooxydaza, xytocromoxydaza,… và có thể biến đổi từ Cu2+ đến Cu+ khi trao đổi electron.
Ngoài ra, đồng cũng góp phần tích cực cho quá trình hình thành và bảo đảm độ bền vững của diệp lục. Trong lục lạp cũng như ti thể hàm lượng đồng thường rất cao so với các thành phần khác của tế bào sống (khoảng 70% tổng lượng đồng ở trong lá tập trung trong lục lạp) và hầu như một nửa số lượng đó ở trong thành phần của plaxtioxiamin là chất mang electron.
Đồng có ảnh hưởng mạnh mẽ với quá trình tổng hợp và chuyển hóa gluxit, photphatit, nucleoprotit, quá trình trao đổi protit, sinh tố, kích thích yếu tố sinh trưởng.
Đồng có khả năng tạo phức rất lớn đối với các chất hữu cơ có trọng lượng phân tử thấp và với protein.
Đồng xuất hiện trong nhiều enzym có chức năng sống trong sự trao đổi chất của thực vật.
Đồng có vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh lý – quang hợp, thoát hơi nước, sự phân bố, sự ổn định và sự khử nitơ, trao đổi chất protein và trao đổi vách tế bào.
Đồng kiểm soát sự sản xuất AND, ARN và sự thiếu hụt nó làm kìm hãm sự sinh sản ở thực vật như sản xuất giống, tính bất thụ phấn.
Đồng ảnh hưởng đến sự thẩm thấu các ống xilem, bởi vậy nó kiểm soát các mối quan hệ của nước.
Đồng có liên quan đến cơ chế kháng bệnh. Cũng có bằng chứng rằng thực vật có hàm lượng đồng cao thì nhạy cảm một vài loại bệnh. Những hiện tượng này có thể chỉ ra rằng vai trò của đồng trong kháng bệnh là một yếu tố gián tiếp [7].