Chuyên đề Hóa 12 Bài 8 (Chân trời sáng tạo): Vai trò và ứng dụng của phức chất

Giải Chuyên đề Hóa 12 Bài 8: Vai trò và ứng dụng của phức chất

Khởi động trang 43 Chuyên đề Hóa học 12: 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?

Lời giải:

- 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. Ví dụ phức chất Na₃[Ag(S₂O₃)₂] tan tốt trong nước nên nguời ta dùng Na₂S₂O₃ để loại bỏ phần hợp chất không tan của bạc trên phim trong kĩ thuật nhiếp ảnh. 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.

1. Vai trò của một số phức chất sinh học

Câu hỏi thảo luận 1 trang 43 Chuyên đề Hóa học 12: Tìm hiểu và cho biết vai trò sinh học của chlorophyl.

Lời giải:

Chlorophyll là phức chất của magnesium, là thành phần chính trong chất diệp lục.

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

Câu hỏi thảo luận 2 trang 44 Chuyên đề Hóa học 12: Tìm hiểu và cho biết vai trò chính của heme B đối với cơ thể người.

Lời 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.

Câu hỏi thảo luận 3 trang 44 Chuyên đề Hóa học 12: Tìm hiểu và cho biết vai trò của vitamin B12 đối với cơ thể.

Lời giải:

Vitamin B12 là một loại vitamin thuộc nhóm B, 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.

Luyện tập trang 45 Chuyên đề Hóa học 12: 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.

Lời giải:

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.

2. Ứng dụng của phức chất trong một số lĩnh vực

Câu hỏi thảo luận 4 trang 45 Chuyên đề Hóa học 12: Tìm hiểu trên internet hoặc trong sách, báo, hãy trình bày một số ứng dụng của phức chất trong y học.

Lời giải:

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.

- Nhiều phức chất được sử dụng làm thành phần chính của các thuốc điều trị bệnh: cisplatin, carboplatin, oxaliplatin,… là các phức chất của platinum, dùng trong điều trị ung thư; vitamin B₁₂ là phức chất của cobalt, được úng dụng trong điều trị các bệnh về thần kinh, thiếu máu, bổ sung dinh duỡng cho phụ nữ mang thai và trẻ em,…

- Một số phức chất được ứng dụng để bổ sung cation kim loại cho cơ thể hoặc bài tiết cation kim loại ra khỏi cơ thể.

+ Khi cơ thể thiếu cation kim loại, người ta đưa vào cơ thể phức chất không độc với nguyên tử trung tâm là kim loại cần bổ sung.

+ Khi hàm lượng cation kim loại trong cơ thể cao bất thường (chẳng hạn do nhiễm độc thủy ngân, chì hoặc dư thừa sắt), người ta đưa một số chất vào cơ thể để tạo phức chất với cation kim loại đó. Các phức chất này sẽ được thải ra ngoài cơ thể qua đường bài tiết.

- Phức chất của nguyên tố gadolinium được sử dụng làm chất tương phản trong kĩ thuật chụp MRI (chụp cộng hưởng từ).

Câu hỏi thảo luận 5 trang 45 Chuyên đề Hóa học 12: Tra cứu trong sách, báo và trên internet, lấy ví dụ phức chất được ứng dụng trong đời sống và sản xuất.

Lời giải:

Ví dụ phức chất được ứng dụng trong đời sống và sản xuất:

+ Phức chất Na₃[Ag(S₂O₃)₂] tan tốt trong nước nên nguời ta dùng Na₂S₂O₃ để loại bỏ phần hợp chất không tan của bạc trên phim trong kĩ thuật nhiếp ảnh.

+ Có thể dùng phức chất Na₃[Co(NO₂)₆] để phát hiện cation K⁺ có trong dung dịch.

+ Phức chất [Rh(CO)₂I₂]⁻ đã giúp thực hiện thành công quá trình sản xuất hàng trǎm ngàn tấn CH₃COOH mỗi năm từ phản ứng của CH₃OH và CO.

+ Phức chất Na₃[AlF₆] (cryolite) được sử dụng làm chất giảm nhiệt độ nóng chảy của Al₂O₃ trong sản xuất nhôm.

+ Phức chất chứa phối tử EDTA (ethylenediaminetetraacetic) hoặc EDDHA (ethylenediamine – di – o – hydroxylphenylacetic acid) ở dạng muối dễ tan, được ứng dụng làm chất cung cấp phối tử tổng hợp phân bón chelate nhằm nâng cao năng suất và chất lượng của cây trồng.

Luyện tập trang 46 Chuyên đề Hóa học 12: Tìm hiểu từ các nguồn thông tin để lấy ví dụ phức chất được ứng dụng trong hoá học.

Lời giải:

Ví dụ phức chất được ứng dụng trong hoá học:

+ 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.

+ Phức chất [PdCl₄]^2- được dùng làm chất xúc tác cho quá trình chuyển hoá C₂H₄ thành CH₃CHO.

+ Phức chất được tạo ra bởi ion Fe³⁺ và SCN^- có màu đỏ đậm được dùng trong phân tích định tính hoặc định lượng cation Fe³⁺.

+ Dạng muối của hợp chất EDTA (ethylenediaminetetraacetic) có thể tạo ra phức chất tan với nhiều cation kim loại, nên thường được dùng trong chuẩn độ tạo phức, …

Bài tập (trang 47)

Bài tập 1 trang 47 Chuyên đề Hóa học 12: Cardiolite được ứng dụng trong y học. Tìm hiểu thông tin và cho biết cardiolite được ứng dụng trong y học như thế nào?

Lời giải:

Cấu tạo của cardiolite:

Trong y học cardiolite là chất đánh dấu để tạo ra hình ảnh của cơ tim. Khi kết hợp với bài kiểm tra gắng sức, việc quét cardiolite giúp xác định xem các khu vực của tim có nhận đủ máu hay không. Nó rất hữu ích trong việc chẩn đoán bệnh tim mạch vành và sự hiện diện của tắc nghẽn trong động mạch vành.

Bài tập 2 trang 47 Chuyên đề Hóa học 12: 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 dịnh dung lượng phối trí của phối tử bipy. Giải thích.

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

Lời giải:

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

Công thức Lewis của bipyridine

b) Trong phức chất [Ru(bipy)₃]Cl₂.6H₂O có 3 phối tử bipy, mỗi phối tử tạo 2 liên kết s với Ru²⁺, nên số phối trí của nguyên tử trung tâm Ru²⁺ là 6.

Bài tập 3 trang 47 Chuyên đề Hóa học 12: 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.

Lời giải:

Phân bón vi lượng Horti Ponic

Horti Ponic chứa các chất khoáng vi lượng dạng phức chất bao gồm: Zn, Cu, Fe, Mo, Bo và Mn sản xuất theo công nghệ hấp thụ nhanh của Anh Quốc, giúp cây trồng dễ dàng hấp thu qua lá, kịp thời bổ sung đầy đủ các khoáng chất vi lượng cần thiết cho cây, giúp cây sinh trưởng phát triển tốt, tăng sức đề kháng với thời tiết khắc nghiệt, cũng như ngăn ngừa hiện tượng cháy lá, vàng lá và thối rau củ quả. Hơn nữa sản phẩm Horti Ponic giúp khắc phục hiện tượng lem lép hạt lúa, gạo bị bạc bụng và biến dạng trái cây do thiếu hụt dinh dưỡng trong cây…