a. Trong môi trường đất:
1.3.1.Nguyên tố đồng [13,14, 36]
a. Vị trí, cấu tạo và tính chất của đồng
Đồng có ký hiệu hóa học là Cu (tên latin: cuprum), có số hiệu nguyên tử Z = 29, thuộc nhóm IB, chu kỳ 4 trong bảng hệ thống tuần hoàn. Khối lượng nguyên tử là 63,546 đvC. Thế ion hóa 20,29 eV, nhiệt độ nóng chảy 10830C, nhiệt độ sôi
25430C, nhiệt thăng hoa 339,6 kJ/mol, khối lượng riêng 8,94 g/cm3. Đồng có 5 vạch phổ λ (nm) đặc trưng để định tính: 521,820; 515,323; 510,554; 327,396; 324,754 (theo George R. Harrison).[16]
Trong tự nhiên đồng là nguyên tố tương đối phổ biến, chiếm khoảng 1.10-20
% khối lượng vỏ trái đất, vào khoảng 3.10-3 % tổng số nguyên tử của vỏ trái đất. Đồng có thể tồn tại ở cả hai dạng hợp chất và dạng tự do, dạng tự do được gọi là kim loại tự sinh thường có hàm lượng bé.
Đồng là một kim loại mềm, dẻo, dễ uốn, màu đỏ, có hóa trị I và II. Đồng là kim loại kém hoạt động. Trong không khí ở nhiệt độ thường, đồng bị bao phủ một màng màu đỏ gồm đồng kim loại và đồng (I) oxit. Nếu có mặt CO2, đồng bị bao phủ dần bởi một lớp màu lục do tạo thành cacbonat bazơ màu xanh Cu(OH)2CO3 (rỉ đồng hay tanh đồng).
Đồng có 11 đồng vị 58Cu đến 68Cu trong đó chủ yếu là 63Cu (69,2%) và 65Cu (30,8%). Phần lớn đồng tồn tại dưới dạng hợp chất có trong các khoáng vật sunfua hay dạng oxi hoá (oxit, cacbonat). Một số khoáng vật chính của đồng là: cuprit (Cu2O) chứa 88,8% Cu, cancosin (Cu2S) chứa 79,8% Cu, covelin (CuS) chứa 66,5% Cu, cancopirit (CuFeS) chứa 34,57% Cu, bozit (Cu5FeS4), crozocola (CuS2O3.nH2O), malachit [Cu(OH) - 2CuCO3], fenozit (CuO), tetrahedrit (Cu8Sb2O7).
b. Ứng dụng của đồng
- Đồng là kim loại màu quan trọng nhất đối với công nghiệp và kỹ thuật. Đồng được dùng làm dây dẫn điện, chế tạo hợp kim, các thiết bị trao đổi nhiệt, sinh hàn và chân không ..
- Hơn 50% lượng đồng khai thác hàng năm được dùng làm dây dẫn điện, loại đồng này phải có độ tinh khiết cao.
- Dùng để chế tạo hợp kim (trên 30%).
- Dẫn nhiệt tốt và chịu ăn mòn, đồng kim loại được dùng để chế các thiết bị trao đổi nhiệt, sinh hàn và chân không, chế nồi hơi, ống dẫn dầu và dẫn nhiêu liệu.
- Một số hợp chất của đồng được sử dụng làm chất màu trang trí mỹ thuật, chất liệu trừ nấm mốc và cả thuốc trừ sâu trong nông nghiệp.
c. Độc tính của đồng
Mọi hợp chất của đồng đều là những chất độc, khoảng 30g CuSO4 có khả năng gây chết người. Nồng độ an toàn của đồng trong nước uống đối với con người dao động theo từng nguồn, khoảng 1,5 - 2 mg/l. Lượng đồng đi vào cơ thể người theo đường thức ăn mỗi ngày khoảng 2 - 4 mg/l. Ở một nồng độ nào đó, ngay cả vết đồng có thể ảnh hưởng đến mùi vị và giá trị dinh dưỡng của thức ăn, nó sẽ kích thích sự tự oxi hoá của dầu mỡ chóng bị ôi khê, đẩy nhanh sự phá huỷ các vitamin. Đồng không gây ngộ độc do tích luỹ, nhưng nếu ăn phải một lượng lớn muối đồng thì bị ngộ độc cấp tính. Triệu chứng biểu hiện ngay như nôn nhiều và như vậy làm thoát ra ngoài phần lớn đồng ăn phải, chất nôn có màu xanh đặc hiệu của đồng. Nguyên nhân dẫn đến ngộ độc đồng của con người có thể là do: uống nước thông qua ống dẫn nước đồng, ăn thực phẩm có chứa lượng đồng cao như (nho, nấm, tôm…). Các hồ bơi có sử dụng thuốc diệt tảo (alagaecides) có chứa đồng để vệ sinh hồ. Đây là một chất độc đối với động vật: đối với người từ 60 – 100 mg/kg thể trọng gây buồn nôn, đến 1 kg thể trọng sẽ gây tử vong. Đối với cây trồng: cây trồng thiếu đồng thường có tỉ lệ quang hợp bất thường do phản ứng oxi hóa axit ascorbic bị chậm lại. Nhưng cây trồng thừa đồng có thể dẫn đến tình trạng chết cây do dùng nhiều thuốc diệt nấm, thuốc trừ sâu, bón phân đồng sunfat làm tích lũy đồng trong đất từ năm này qua năm khác.
d. Tác dụng sinh hóa của đồng [25]
Đồng là nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho các loài động, thực vật bậc cao. Trong cơ thể con người, đồng có trong thành phần của một số protein, enzym và tập trung chủ yếu ở gan.
Đồng được tìm thấy trong một số loại enzym, bao gồm nhân đồng của cytochrom coxidas enzym chứa Cu – Zn superoxid dismutas và nó là kim loại trung tâm của chất chuyên chở oxi hemocyanin. Máu của cua móng ngựa (cua vua) limulusvpolyphemus sử dụng đồng thay vì sắt để chuyên chở oxi.
Theo tiêu chuẩn RDA của Mỹ về hàm lượng của đồng đối với người trưởng thành là 0,9 mg/ngày. Hợp chất của đồng là cần thiết đối với quá trình tổng hợp hemoglobin và photpholipid. Sự thiếu đồng gây nên bệnh thiếu máu. Trong máu của động vật bậc thấp (ốc, sò và động vật thân mềm) có chất máu là hemocyanin, chứa đồng và có chức năng như hemoglobin ở trong máu của động vật có xương sống. Đồng được vận chuyển chủ yếu trong máu bởi protein trong huyết tương gọi là cerulopasmin. Đồng được hấp thụ trong ruột non và được vận chuyển đến gan bằng liên kết với albumin. Bệnh Wilson sinh ra bởi cơ thể giữ lại đồng, không tiết ra bởi gan vào trong mật, có thể dẫn đến tổn thương não và gan. Người ta cho rằng kẽm và đồng cạnh tranh về phương diện hấp thụ trong bộ máy tiêu hóa vì việc ăn uống dư thừa chất này sẽ làm thiếu hụt chất kia.
Các nghiên cứu cho thấy một số người mắc bệnh về thần kinh như bệnh schizophrenia có nồng độ đồng cao hơn trong cơ thể. Tuy nhiên, hiện vẫn chưa rõ mối liên quan của đồng với bệnh này như thế nào (là do cơ thể cố gắng tích lũy đồng để chống lại bệnh hay nồng độ cao của đồng là do căn bệnh này gây ra). Hợp chất của đồng không độc bằng hợp chất của kim loại nặng như chì và thủy ngân. Muối đồng rất độc với nấm mốc và rêu tảo. Người ta dùng CuSO4 để chống mốc cho gỗ, dùng nước boocđô là hỗn hợp của dung dịch CuSO4 và vữa vôi để trừ bọ cho một số cây trồng.