MỞ ĐẦU
Các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) có những tính chất hết sức đặc biệt, do đó chúng
được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật như làm vật liệu từ, công
nghiệp thủy tinh màu và thủy tinh quang học, làm chất xúc tác trong công nghiệp hóa dầu,
tổng hợp hữu cơ, làm nguyên liệu và phụ gia trong công nghệ hạt nhân, luyện kim, chế tạo
gốm, vật liệu composit, chế tạo vật liệu phát quang, chế tạo thiết bị laze… Trong thời
gian gần đây, hóa học phức chất các NTĐH thông qua các ứng dụng rộng rãi của nó đã
ngày càng phát triển và khẳng định vai trò quan trọng trong khoa học và đời sống. Các
NTĐH có khả năng tạo phức với nhiều phối tử vô cơ lẫn hữu cơ. Nhiều phối tử hữu cơ
có khả năng tạo phức tốt với các NTĐH đã được nghiên cứu như hợp chất màu azo,
các hợp chất hữu cơ chứa photpho, các hợp chất hữu cơ đa chức… Một trong những
phối tử hữu cơ đáng chú ý là các amino axit. Các công trình khoa học mới đây về phức
chất của NTĐH với các amino axit đã chỉ ra những hoạt tính sinh học đặc biệt của
chúng như khả năng ức chế sự phát triển của các loại vi trùng của Aspartat đất hiếm,
ảnh hưởng của các Glutamat Europi đến sinh tổng hợp Protein và enzim ở chủng nấm
mốc, khả năng kích thích tăng trưởng của các NTĐH với cây trồng [17], [18], [19],
[22], 24.
Trong lĩnh vực nông nghiệp các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) là một trong những
nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho một số loại cây trồng [4], [5], [10], [15], [20]. Các
NTĐH tồn tại rất ít ỏi trong đất mới được khai phá lần đầu tiên để trồng trọt, do đó khi
trồng trọt trên loại đất này thì cây phát triển tốt, chất lượng đặc biệt trong những vụ
đầu tiên. Nhưng trãi qua vài, ba vụ gieo trồng các NTĐH và các chất dinh dưỡng đa
lượng cũng như vi lượng bị hao hụt dần qua quá trình sử dụng của thực vật và bị rửa
trôi bởi mưa, lũ. Khi đó cần thiết phải bổ sung các loại phân bón thì cây trồng phát
triển tốt [1], [6], [8]. Sở dĩ các NTĐH có thể gây nên những ảnh hưởng nhất định đến
dinh dưỡng và năng suất cây trồng là vì chúng tham gia vào thành phần nhiều loại
enzim, có khả năng thúc đẩy sự hoạt động của các loại enzim đó, như khả năng tăng
hàm lượng diệp lục, tăng quá trình quang hoá, tăng sự hấp thu các chất dinh dưỡng đa
lượng, tăng khả năng chống chịu điều kiện thời tiết, môi trường...[10], [12], [21], [23].
Vì vậy các NTĐH đều rất cần thiết cho cây trồng, tuy chỉ chiếm một tỷ lệ rất thấp.
Nồng độ các NTĐH trong dung dịch đất thấp quá hoặc cao quá, so với nhu cầu dinh

1.1. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC NTĐH VÀ LANTAN
1.1.1. Lịch sử phát triển của nguyên tố đất hiếm
Tên đất hiếm đã đưa vào ngành hóa học hơn 100 năm nay. Gọi là “đất” vì trước
đây người ta gọi các oxit kim loại là các đất. Đặt tên đất hiếm cho các kim loại (chiếm
vị trí 57 đến 71 và Y (vị trí 39), Sc (vị trí 21)) này thực ra không đúng, không phù hợp vì

có một số nguyên tố họ này không hiếm lắm, thậm chí còn phổ biến hơn cả kẽm, thiếc
hay chì.
Khởi đầu sự khám phá ra dãy các nguyên tố đất hiếm là sự phát hiện rất tình cờ
một mẫu quặng đen chưa biết vào năm 1787 do viên trung úy quân đội Thụy Điển –
Arrhenius tại vùng mỏ Ytecbi, một vùng dân cư nhỏ bé ở gần Stockholm. Năm 1794,
Johan Gadolin, một nhà hóa học Phần Lan (Học viện Hoàng gia Abo) tách ra từ mẫu
thí nghiệm lấy ở quặng này một “đất” mới chưa ai biết (với danh pháp hiện nay là
oxit) làm tiền đề cho một chuỗi những sự kiện nghiên cứu kéo dài cho đến nay. Nhà
nghiên cứu A. G. Ekeberg ở Uppsala đề nghị đặt tên cho quặng trên là Gadolinit và
“đất” mới do Gadolin tách được là Yttria vào năm 1797. Sau đó năm 1803, M. H.
Klaproth, nhà nghiên cứu người Đức và Berzelius, nhà hóa học Thụy Điển cùng cộng
tác viên của ông là Wilhelm Hisinger độc lập tách ra từ mẫu quặng tìm thấy lần đầu
tiên ở vùng mỏ Bastnas – Thụy Điển một “đất” nữa tương tự nhưng khác chút ít về
tính chất. Đất này được đặt tên là Ceria, sau khi đã phát hiện ra thiên thể Ceres và
quặng có chứa Ceria gọi là quặng Cerit.
Vào thời kỳ ấy, người ta tin rằng hai đất yttria và ceria có nguồn gốc từ các
nguyên tố thuần túy, nhưng những nghiên cứu sau này cho thấy mỗi đất là một phức
hợp các oxit. Việc tách ra toàn bộ các nguyên tố của hai hỗn hợp trên đòi hỏi sự cố
gắng của nhiều người trong hơn một thế kỉ. Một sĩ quan quân y kiêm nhà hóa học và
khoáng vật học Thụy Điển C. G. Mosander có thời gian làm trợ giáo cho Berzelius,
sau nhiều năm nghiên cứu tách các chất này đã cho những bằng chứng rõ ràng về sự
phức hợp của hai đất ceria và yttria. Trong thời gian từ 1839 – 1841, ông đã tách được
một đất mới, ông đặt tên là lantan theo tiếng Hi Lạp lanthanein là “dấu mặt” và sau đó


Cùng thời gian đó, năm 1905 nhà hóa học Pháp G. Urbain và Lacombe cũng tách được
nguyên tố này và là nguyên tố cuối cùng của dãy đất hiếm và để kỉ niệm thành phố
Pari, ông đặt tên là Lutexi (tên cũ của Pari là Lutetia), năm 1949 thì thống nhất gọi là
Luteti [10].

4


1.1.2. Đặc điểm của các NTĐH
Các NTĐH chiếm vị trí 57 đến 71 trong bảng hệ thống tuần hoàn bao gồm các
nguyên tố Lantan (La), Xeri (Ce), Praseodim (Pr), Neodym (Nd), Prometi (Pm),
Samari (Sm), Europi (Eu), Gadolini (Gd), Terbi (Tb), Dysprosi (Dy), Holmi (Ho), Erbi
(Er), Thuli (Tm), Yterbi (Yb), Lutexi (Lu). Hai nguyên tố Ytri (Y) - vị trí 39 và Scandi
(Sc) - vị trí 21 có tính chất tương tự nên cũng được xếp vào họ NTĐH.
Trong lĩnh vực xử lí quặng, các nguyên tố đất hiếm thường chia thành hai hoặc
ba nhóm (Bảng 1.1)
Bảng 1.1: Các phân nhóm của nguyên tố đất hiếm
57

58

59

60

61

62

63

71

72

Tm Yb Lu

Y

NTĐH nặng( Phân nhóm Ytri)

NTĐH trung

NTĐH nặng

- Cấu tạo điện tử
Các nguyên tử của NTĐH có cấu hình electron hóa trị là 4f0-12 5d0-2 6s2, lớp 4f là lớp
thứ ba kể từ ngoài vào. Năng lượng tương đối của các obitan 4f và 5d rất giống nhau và
nhạy cảm nên electron dễ chiếm cả 2 obitan này. Cấu hình electron của các cation REE3+:
[Xe] 4fn 5d0 6s0 rất đều đặn (REE: Rare Earth Elements). Do tính chất hóa học của các
nguyên tố hóa học được quyết định bởi các electron phân lớp ngoài nên các NTĐH có
tính chất rất giống nhau và giống tính chất các nguyên tố nhóm IIIB (Sc, Y, La, Ac).
- Tính chất chung
Do sự “co lantanoit” và cấu hình lớp ngoài cùng của các NTĐH giống nhau nên
các NTĐH cũng có khác nhau và biến đổi tuần hoàn hoặc tuần tự trong dãy các
NTĐH. Các tính chất biển đổi tuần hoàn trong dãy các NTĐH là do qui luật tuần hoàn
trong quá trình sắp xếp điện tử vào các obitan 4f, đầu tiên là 1 và sau đó là 2. Các tính
chất biến đổi tuần hoàn trong dãy các NTĐH là mức oxi hóa, tính chất từ, màu sắc của
các ion Ln3+ (Ln: lantanoit) và một số thông số vật lý như: khối lượng riêng, nhiệt độ
sôi, nhiệt độ nóng chảy…
- Mức oxi hóa

2700

Y
4,47
1525
3025

La
6,12
920
3470

Ce
6,77
804
3470

Pr
6,77
936
3017

Nd
7,01
1024
3210

Pm
1080
-

hóa học, là hợp chất bền, khó nóng chảy (như La2O3 nóng chảy ở trên 2000 oC).
1.1.3.2. Hidroxit đất hiếm
Là kết tủa vô định hình, được tạo ra khi cho Ln3+ tác dụng với dung dịch amoniac
hoặc kiềm. Bảng 1.3 cho thấy giá trị pH bắt đầu kết tủa Ln(OH)3 từ 6 - 8,5.
Bảng 1.3: Giá trị pH bắt đầu kết tủa Ln(OH)3
NTĐH
pH
(kết tủa )

La

Ce

Pr & Nd

Sm

Gd

Dy

Yb

Lu

7,3-8,4

7,1-7,4

7,0-7,4



1.1.5. Số phối trí
Trong các hợp chất của NTĐH thì số phối trí thường là 6-12.
Trước đây, người ta cho rằng trong dung dịch, số phối trí 6 là đặc trưng nhất
nhưng sau này thì người ta đã chứng minh được các NTĐH có thể có số phối trí lớn
hơn 6. Trong các tinh thể hợp chất NTĐH, người ta quan sát số phối trí 7 (trong các
Ln(đixet)2. H2O. Các phức chất hidrat của một số NTĐH chứa 8-9 phân tử nước.
Trong các tinh thể các NTĐH thì số phối trí 9 là đặc trưng nhất. Số phối trí 9 tồn tại
trong phức bromua, sunfat, etylsunfat và trong các halogenua khan của các NTĐH
[10].
1.1.6. Giới thiệu về lantan (La)
1.1.6.1. Trạng thái tự nhiên và phƣơng pháp điều chế
Lantan thuộc nhóm nguyên tố phân tán rất nhiều trong tự nhiên. Trữ lượng của
lantan có trong vỏ Trái Đất là 2.5.10-4% tổng số nguyên tử. Lantan không tạo nên
khoáng vật riêng mà ở lẫn trong khoáng vật đa kim của kim loại đất hiếm như
monazit, bastnezit, xenotim, gadolini, fergusonit....
Năm 1839, Mozande tách được từ “đất xeri” một oxit màu vàng của xeri và
“đất lantan”. Năm 1841, từ “đất lantan”, ông tách ra được oxit màu trắng của lantan.
Sau đó, Mozande lần đầu tiên điều chế lantan kim loại theo phương pháp Vole. Tên
gọi Lantan xuất phát từ chữ Latos, tiếng Hi lạp có nghĩa là giấu giếm vì khó phát hiện.
Quá trình tách các NTĐH từ quặng rất phức tạp: tuyển khoáng, chế hóa tinh
quặng bằng phương pháp hóa học khác nhau như: phương pháp axit, kiềm...để được
tổng các NTĐH; sau đó tách riêng lantan hoặc các NTĐH khác bằng phương pháp
chiết với dung môi hữu cơ, trao đổi ion.
Để điều chế lantan, người ta điện phân muối LaCl3 trong bình điện phân làm
bằng kim loại titan (bền với kim loại đất hiếm nóng chảy và khí quyển argon) hay
dùng kim loại canxi, magie hay kali để khử muối LaCl3, La2O3 ở nhiệt độ cao.
2LaCl3




đvC. Lantan là kim loại màu trắng bạc, mềm dẻo, tương đối khó nóng chảy và khá
giòn, dẫn điện và dẫn nhiệt tương đối kém, kết tinh ở dạng tinh thể lập phương [10].
Một số đặc điểm của lantan được trình bày ở bảng 1.2.
Bảng 1.4: Một số đặc điểm của lantan
Khối lượng riêng (g/cm3)

6,16

Độ dẫn điện (Hg =1)

1,54

Nhiệt độ nóng chảy (0C)

920

Ái lực electron (eV)

0,55

Nhiệt độ sôi (0C)

3470

Thế khử chuẩn (V)

-2,522


dễ tan trong axit trừ dung dịch HF, H3PO4 vì tạo muối không tan ngăn cản phản ứng
tiếp tục xảy ra. Kim loại này không tan trong kiềm kể cả khi đun nóng.
2La +

6H20 

2La +

nH2



2LaHn

2La + 2NH3



2LaN

La + 6NO2

1500C

2La(OH)3 + 3H2

9

+ 3H2


với axit humic [4], [5], [10].
1.1.6.5. Một số thuốc thử quan trọng của lantan
- Antipirin C (C32H28N8O10S2)
Thuốc thử này dùng để xác định La bằng phương pháp so màu. Phản ứng với
La ở pH = 2,5 tạo thành hợp chất nội phức, phổ hấp thụ có 2 cực đại ở 735nm và 660
nm trong đó 735 = 105.
- Axit dietyltriaminpentaaxetic (DTPA) (C23H15N5O12S2)
10


Hợp chất tan tốt trong nước và có cực đại phổ hấp thụ ở 550 – 660 nm. Người
ta ứng dụng thuốc thử này để xác định La, Ce.
1.1.6.6. Các hợp chất của La
- Oxit La2O3
Là chất rắn màu trắng, khó nóng chảy, bền nhiệt, có dạng tinh thể lập phương,
tỉ trọng d = 6,51 g/cm3; t0nc = 2208oC ; G0tt = -1600 kJ/mol.
La2O3 tác dụng với nước tạo thành hidroxit và phát nhiệt. Tan dễ trong axit tạo
thành dung dịch chứa ion [La(H2O)n]3+, nhưng sau khi nung sẽ mất hoạt tính hóa học.
La2O3 không tác dụng với dung dịch kiềm nhưng tan trong kiềm nóng chảy tạo
ra lantanat NaLaO2 rất bền nhiệt và bền hóa học.
Người ta điều chế La2O3 bằng cách nhiệt phân hidroxit, oxalat của La ở 8000C –
12000C trong không khí.
-

Lantan(III) hidroxit(La(OH)3)

Là chất kết tủa vô định hình, phân hủy khi đun nóng, không tan trong nước có tính
bazơ khá mạnh, tính bazơ nằm giữa Mg(OH) 2 và Al(OH)3. Giá trị pH bắt đầu kết tủa
La(OH)3 nằm trong khoảng 7,3 - 8,4.
La(OH)3 tan trong kiềm nóng chảy tạo hợp chất lantanat.

trong dung dịch HNO3.
+ Lantan cacbonat La2(CO3)3
Là chất ở dạng kết tủa, thực tế không tan trong nước nguội nhg khi đun nóng
nó chuyển thành cacbonat bazơ:

La2(CO3)3 + H2O  2La(OH)CO3 + CO2

La2(CO3)3 được dùng làm chất đầu dể điều chế các oxit hay hợp chất khác
nhau của La [10].
1.2. ỨNG DỤNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM
1.2.1. Trong công nghiệp
Các NTĐH có rất nhiều ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật
và vai trò của nó trong công nghệ chế tạo vật liệu là không thể thay thế được.
Các NTĐH được dùng làm xúc tác crackinh dầu mỏ, xúc tác trong quá trình tổng
hợp amoniac, xilen và nhiều hợp chất hữu cơ khác. NTĐH còn dùng làm xúc tác để
làm sạch khí thải ô tô, xúc tác trong lò đốt rác y tế. So với các xúc tác cùng loại chứa
nguyên tố quý (Pt), xúc tác chứa NTĐH bền nhiệt, bền hóa học, có hoạt tính cao hơn
và điều quan trọng là giá thành rẻ hơn. Sau khi sử dụng một thời gian, xúc tác đất hiếm
được phục hồi lại bằng cách rửa bằng HCl loãng.
Trong công nghiệp thủy tinh, các NTĐH được sử dụng khá nhiều để khử màu và
tạo màu cho thủy tinh như: Nd2O3 (tím hồng), CeO2 (vàng chanh), Pr6O11 (xanh lá
cây), Er2O3 (hồng nhạt). Nd2O3 còn được dùng trong quang học laze và dùng làm tụ
điện gốm.
Trong công nghiệp luyện kim, các NTĐH được dùng để cho thêm vào một số
hợp kim. Thí dụ như để sản xuất gang biến tính người ta cho thêm các NTĐH. Do tác
dụng của các NTĐH, không những một số tạp chất có hại trong gang bị loại ra mà cấu

12



Trung Quốc. Kết quả thu được cho thấy đất hiếm có ảnh hưởng tới hơn 20 loại cây
trồng [21]. Trong quá trình khảo sát đã xác định hàm lượng đất hiếm phù hợp dùng
13


cho các loại cây khác nhau. Trung bình 1g đất hiếm đủ để pha dung dịch ngâm 10 kg
hạt giống, tăng năng suất 10%. Kết quả nghiên cứu về vai trò sinh lí của đất hiếm cho
thấy đất hiếm có khả năng tăng hàm lượng chlorophyl, thúc đẩy quá trình quang hợp
và làm tăng khả năng kháng bệnh của cây trồng, bảo vệ được môi trường (không làm
cho các loài vật sống chung bị tiêu diệt, không thoái hóa chất độc như các loại thuốc
trừ sâu). Phân bón loại này rất nhỏ (cỡ %0,%00) có tác dụng làm tăng hàm lượng chất
diệp lục của cây, tăng sự hấp thụ các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng, tăng khả
năng chống chịu điều kiện thời tiết hết sức khắc nghiệt. Đó là một trong những nguyên
nhân chính làm tăng năng suất và chất lượng sản phẩm thu hoạch [22], [23].
Song với việc nghiên cứu ứng dụng các nguyên tố vi lượng và các NTĐH trong
nông nghiệp, các nhà khoa học đã nghiên cứu ảnh hưởng của đất hiếm đối với cơ thể
sống bằng cách trộn đất hiếm vào thức ăn của khỉ. Kết quả nghiên cứu cho thấy, ở một
giới hạn nhất định, đất hiếm hoàn toàn không độc đối với cơ thể sống [23].
Về mặt sinh thái, đất hiếm có tác dụng rõ rệt tới sự phát triển của lá và rễ, đặc
biệt rõ rệt nhất đối với cây họ đậu [4], [5], [20].
Phương pháp sử dụng đất hiếm trong nông nghiệp thay đổi tùy theo từng loại
cây, loại đất và điều kiện thời tiết. Đối với cây thời vụ, nồng độ 0,01 – 0,03% là thích
hợp nhất. Ngược lại cây ăn quả đòi hỏi nồng độ cao hơn 0,05 – 0,1%.
Hiệu quả kinh tế của việc sử dụng đất hiếm trong nông nghiệp: hơn 90% cây
trồng trong đó có ngũ cốc, rau, cây ăn quả được xử lí bằng đất hiếm cho năng suất tăng
từ 5 – 10% hoặc cao hơn.
Ở nước ta, Viện Thổ nhưỡng và Nông hóa (Bộ Nông Nghiệp và Lương thực
Thực phẩm) đã phối hợp với Viện Vật Lý (Viện Khoa Học Việt Nam) nghiên cứu ảnh
hưởng của đất hiếm đến tốc độ sinh trưởng của cây đậu tương, cây lạc và cây chè. Kết
quả sơ bộ cho thấy, dung dịch đất hiếm làm tăng sinh khối khoảng 15% [4], [5], [15].

khác. Khi bị nung nóng trên 1750C, nó bị phân hủy để giải phóng dioxit cacbon và
nước.
Bảng 1.5: Một số tính chất vật lí của axit xitric
Công thức phân tử axit xitric

C6H8O7

Danh pháp IUPAC

Axit 2-hidroxypropan-1,2,3-tricacboxylic

Tên khác

Axit 3-hidroxypentandioic axit 3-cacboxylic

Phân tử gam

192,123 g/mol (khan);
210,14 g/mol (monohidrat)

Hình dạng bên ngoài

Chất rắn kết tinh màu trắng

Tỷ trọng

1,665 g/cm3

15


sử dụng như là chất tạo độ chua trong các loại đồ uống và khoảng 20% trong các ứng
dụng thực phẩm khác, 20% cho các ứng dụng chất tẩy rửa và 10% cho các ứng dụng
phi thực phẩm khác như hóa mỹ phẩm và công nghiệp hóa chất.
Trong vai trò của một phụ gia thực phẩm, axit xitric được sử dụng như là chất
tạo hương vị và chất bảo quản trong thực phẩm và đồ uống, đặc biệt là các loại đồ
uống nhẹ. Nó được ký hiệu là E330. Các muối xitrat của các kim loại khác nhau được
sử dụng để tổng hợp các khoáng chất vi lượng ở dạng có thể sử dụng được về mặt sinh
học, làm các chất bổ sung dinh dưỡng. Tính chất đệm của các xitrat được sử dụng để
kiểm soát pH trong các chất tẩy rửa dùng trong gia đình và trong dược phẩm. Tại Hoa
Kỳ, độ tinh khiết của axit xitric cần thiết để làm phụ gia thực phẩm được định nghĩa
bởi Food Chemical Codex (FCC), được công bố trong Dược điển Hoa Kỳ (USP).
Khả năng của axit xitric trong chelat các kim loại làm cho nó trở thành hữu ích
trong xà phòng và các loại bột giặt. Bằng sự chelat hóa các kim loại trong nước cứng,
nó làm cho các chất tẩy rửa này tạo bọt và làm việc tốt hơn mà không cần phải làm
mềm nước. Theo kiểu tương tự, axit xitric được dùng để tái sinh các vật liệu trao đổi
ion dùng trong các chất làm mềm nước bởi nó kết tủa các ion kim loại đã tích lũy như
là các phức chất xitrat.
Axit xitric được sử dụng trong công nghệ sinh học và công nghiệp dược phẩm
để thụ động hóa các hệ thống ống dẫn cần độ tinh khiết cao (thay cho việc sử dụng axit
nitric. Vì axit nitric bị coi là nguy hiểm và khó xử lý khi sử dụng cho mục đích này,
trong khi axit xitric thì không)

16


Axit xitric là thành phần hoạt hóa trong một số dung dịch tẩy rửa vệ sinh nhà
bếp và phòng tắm. Dung dịch với hàm lượng 6% axit xitric sẽ loại bỏ các vết bẩn do
nước cứng từ thủy tinh mà không cần phải lau chùi. Trong công nghiệp nó được dùng
để đánh tan lớp gỉ trên bề mặt thép.
Axit xitric cũng có thể thêm vào kem để giữ cho các giọt mỡ nhỏ tách biệt nhau

phân tích nhiệt.
1.4.1. Phƣơng pháp phổ hồng ngoại
Phổ hồng ngoại là phương pháp vật lí hiện đại có thể cho nhiều thông tin quan
trong về thành phần và cấu tạo của phức chất. Dưới tác dụng của điện trường của ion
trung tâm và sự tạo thành liên kết phối trí khi tạo phức, cấu hình hình học của phối tử
và lớp vỏ eletron của ion trung tâm bị biến đổi, gây ra sự thay đổi mật độ eletron trên
các mối liên kết, thay đổi độ phân cực của liên kết, kiểu lai hóa của các nguyên tử
trong phối tử… Những biến đổi đó có thể được phản ánh trực tiếp trong phổ hấp thụ
hồng ngoại của phức chất .
Theo quan niệm dao động nhóm, những nhóm nguyên tử giống nhau trong các
phân tử có cấu tạo khác nhau sẽ có những dao động định vị thể hiện ở những tần số
giống nhau. Những tần số ứng với những dao động nhóm rất có ích trong việc nhận ra
các nhóm nguyên tử giống nhau trong phân tử, vì vậy được gọi là tần số đặc trưng
nhóm. Bảng 1.6 trích ra tần số đặc trưng nhóm của một số nhóm nguyên tử, ở đó
cường độ vân phổ được viết tắt như sau: m (mạnh), tb (trung bình), y (yếu), bđ (biến
đổi).
Bảng 1.6: Tần số đặc trưng nhóm của một số nhóm nguyên tử
Nhóm

Tần số (cm-1)

Nhóm

Tần số (cm-1)

O–H

3650 – 3200 (bđ)

C=O

thông qua các hiệu ứng electron, hiệu ứng không gian và liên kết hidro nội phân tử.
Tần số tỉ lệ nghịch với khối lượng rút gọn tức cũng tỉ lệ nghịch với khối lượng các
nguyên tử tham gia liên kết. Khi thay nguyên tử bằng một nguyên tử đồng vị khác, bản

18


chất của liên kết hóa học không thay đổi nhưng tần số sẽ biến đổi. Do đó, việc thế
đồng vị có thể dùng để kiểm tra sự quy kết các vân phổ hồng ngoại. Bảng 2.2: dẫn ra
chi tiết tần số hấp thụ của một số liên kết thường gặp
Bảng 1.7: Tần số hấp thụ của một số liên kết thường gặp
Tần số (cm-1)

Kí hiệu

Ghi chú

>CH2

2960 – 2850 (m)

CH

Thường 2 hoặc 3 vân

-CH

2890 – 2880 (y)

CH

3200 – 2500 (bđ)

OH

-OH liên kết hidro nội
phân tử

OH của axit cũng ở vùng
này

H2O kết tinh (mẫu rắn)

1640 – 1615 (y)

OH

Vết nước trong KBr gây ra

H2O ẩm

3500 – 3450

OH

một vân rộng ở 3450 cm-1

-NH2

3490 (tb)


3000

Đo ở thể rắn (có thể
NH +

19

có

vài

vân

rộng

ở


Nhóm

Tần số (cm-1)

Kí hiệu

Ghi chú
2500 – 2000 cm-1)

NH2+, -NH+, =NH+

2700 – 2250 (tb)

1.4.2. Phƣơng pháp phân tích nhiệt
Phương pháp phân tích nhiệt là phương pháp phân tích vật lý thuận lợi để
nghiên cứu các phức chất rắn. Các hiệu ứng kèm theo các quá trình biến đổi lý học
hay hóa học của mẫu thể hiện các pic trên đường DTA. Nghiên cứu các phức chất
bằng phương pháp phân tích nhiệt có thể cho phép kết luận về số lượng và đặc điểm
phối trí của các phân tử nước hay của các phối tử trung hòa trong thành phần phức
chất.
20


Có nhiều kĩ thuật khác nhau trong phương pháp phân tích nhiệt, trong đó hai
kỹ thuật thường được sử dụng là khảo sát sự thay đổi trọng lượng theo nhiệt độ (TGA)
và phân tích nhiệt vi sai (DTA).
Nguyên lí của TGA là khảo sát sự thay đổi trọng lượng của mẫu khi thực
hiện chương trình nhiệt độ. Sự thay đổi bao gồm cả tăng và giảm trọng lượng. Yêu
cầu có thể áp dụng kĩ thuật TGA là quá trình cần khảo sát phải gồm quá trình giải
phóng hoặc hấp thụ khí do những nguyên nhân lý hóa nào đó khi thực hiện chương
trình nhiệt độ. Để nhận biết một số đặc trưng của giản đồ TGA, người ta thường
nhận giản đồ dưới dạng vi sai (DTA). Điều này thật sự thuận tiện khi cần phân tích
các quá trình gồm nhiều quá trình con chồng chập lên nhau. Trên giản đồ DTA, dễ
nhận ra các thành phần chồng phủ nhau hơn so với trên giản đồ TGA. Dù vậy
không nên hiểu DTA như là một kỹ thuật khác với TGA hay là giàu thông tin hơn
TGA mà chỉ nên hiểu đó là một dạng thức của giản đồ TGA.
Nguyên lí kỹ thuật của DTA là phát hiện sự chênh lệch nhiệt độ của mẫu trong
quá trình thực hiện chương trình nhiệt độ bằng cách so sánh nhiệt độ. Kỹ thuật này liên
quan tới hiện tượng thu hay tỏa nhiệt khi xảy ra quá trình biến đổi. Nói cách khác nhờ
kỹ thuật DTA có thể nghiên cứu các quá trình xảy ra có kèm theo hiệu ứng tỏa nhiệt
hay thu nhiệt.
Từ đặc điểm của giản đồ thường TGA hoặc DTA có thể xác định định tính và
định lượng các hiệu ứng khối lượng mẫu trong những khoảng nhiệt độ nhất định.

Đặc tính của cây cà chua là bò lan ra xung quanh hoặc mọc thành bụi. Căn cứ
vào đặc điểm sinh trưởng chiều cao cây có thể phân thành 3 loại:
+ Loại lùn: Cây thấp, chiều cao cây dưới 65 cm, cây lùn mập, khoảng cách giữa
các lóng ngắn, loại này trong sản xuất ít phải tạo hình, hạn chế việc tỉa cành, số cành
từ 3-4, tùy theo tình hình sinh trưởng của cây, không phải làm giàn, tăng mật độ hợp lý
để tăng năng suất trên đơn vị diện tích. Loại này thích hợp cho thu hoạch bằng máy
3.
+ Loại cao: Cây cao trên 120 cm đến 200 cm như cà chua Múi Hà Nội, cà chua
Phổ Yên (Thái Nguyên), P375, Red Grow 250, thân lá sinh trưởng mạnh 3.
+ Loại cao trung bình: Một số tác giả D.H. Van Sloten (1975), Tạ Thu Cúc
(2004) v.v… cho rằng giữa 2 loại thấp cây và cao cây còn có loại trung gian.
Loại này có chiều cao 65 cm đến dưới 120 cm, thân lá sinh trưởng mạnh. Loại
này thích hợp cho nhiều vùng sinh thái, đặc biệt là cà chua xuân hè và cà chua thời vụ
(trồng sau mùa sớm ở vùng đồng bằng sông Hồng). Sự phân loại này cũng chỉ là tương
đối vì chiều cao cây còn phụ thuộc vào kỹ thuật trồng trọt 3.

22


1.5.1.3. Lá
Lá cà chua là đặc trưng hình thái để phân biệt giống này với giống khác. Lá cà
chua thuộc lá kép lông chim lẻ, mỗi lá hoàn chỉnh gồm 3-4 đôi lá chét tùy theo giống
ngọn lá có một phiến lá riêng biệt gọi là lá đỉnh. Ở giữa các đôi lá chét còn có lá giữa,
trên gốc lá chét có những phiến lá nhỏ gọi là lá bên. Bộ lá có ý nghĩa quan trọng đối
với năng suất, số lá trên cây ít, khi lá bị bệnh hại sẽ ảnh hưởng lớn đến năng suất quả
3.
1.5.1.4. Hoa
Hoa cà chua thuộc loại hoa hoàn chỉnh (gồm lá đài, cánh hoa, nhị và nhụy). Cà
chua tự thụ phấn là chủ yếu, do đặc điểm cấu tạo của hoa. Các bao phấn bao quanh
nhụy, thông thường vị trí của nhụy thấp hơn nhị. Núm nhụy thường thành thục sớm

Số quả trên cây của loài cà chua trồng trọt thay đổi rất lớn từ 4-5 quả đến vài
chục quả, những giống có tỷ lệ đậu cao có thể đạt tới hàng trăm quả. Cà chua trồng lưu
niên có tới hàng vạn quả.
Khối lượng quả có sự chênh lệch đáng kể giữa loài và trong loài cà chua trồng trọt
từ 2-3 g đến 200-300 g. Căn cứ vào khối lượng quả có thể phân loại thành 3 cấp: quả nhỏ
có khối lượng dưới 50 g, quả trung bình có khối lượng 50-100 g, quả to có khối lượng 100
g.
Số lượng quả trên cây tương quan rất chặt với năng suất, khối lượng quả cũng là
tính trạng quan trọng ảnh hưởng đến năng suất cá thể. Khi chọn tạo giống các nhà chọn
tạo giống thường quan tâm nhiều đến những tính trạng trên cây. Nếu số quả trên cây trên
25 quả, khối lượng quả trên 80 g thì năng suất trên đơn vị diện tích sẽ cao 3.
1.5.2. Giá trị dinh dƣỡng và ý nghĩa kinh tế
Cà chua là loại rau ăn quả có giá trị dinh dưỡng cao, trong quả chín có nhiều
đường, chủ yếu là đường glucoza, có nhiều vitamin: caroten, B1, B2, C; axit amin và
các chất khoáng quan trọng: Ca, P, Fe....
Trong 100 g cà chua chín, phần ăn được có thành phần hóa học như sau:
Muối khoáng và vitamin (mg%)
Nước

: 94,0 (g%)

Ca : 12

B1

: 0,06

Protein

: 0,6


(Nguồn: Bảng thành phần hóa học thức ăn Việt Nam, 1992)
Theo Edawrd C.Tegchelaar(1989) thì thành phần hóa học của cà chua như sau:
Nước

: 94-95%

Chất khô : 5-6%
Trong chất khô gồm có các chất chủ yếu sau:
- Đường (glucaza, fructoza, sucroza): 55%
24


- Chất không hòa tan trong rượu (protein, xenlulo, pectin, polysacarit): 12%
- Chất vô cơ: 7%
- Các chất khác (cartenoit, ascorbic, chất dễ bay hơi, amino axit, ...): 5%
- Chất khô: 4,3-6,4%
- Đường tổng số: 2,6-3,5%
- Hàm lượng các chất tan: 3,4-6,2%
- Axit tổng số: 0,22-0,72%.
- Vitamin C: 17,1-38,81 mg% (Tạ Thu Cúc, 2004).
Do có thành phần dinh dưỡng phong phú nên cà chua đã trở thành món ăn thông
dụng của nhiều nước trên 150 năm nay và là cây rau ăn quả được trồng rộng rãi khắp
các châu lục. Cà chua cũng là loại rau có nhiều cách sử dụng: có thể dùng để ăn như
quả tươi, trộn salat, nấu canh, xào, nấu sốt vang và chế biến thành các sản phẩm như:
cà chua cô đặc, tương cà chua, nước sốt nấm, cà chua nguyên quả và nước quả....
Theo FAO (1999), hiện nay có tới 158 nước trồng cà chua. Diện tích, năng suất
và sản lượng cà chua trên thế giới như sau:
Diện tích (1000 ha):



Châu Mỹ

300

44,66

13,419

Châu Á

1,565

25,27

40,001

Châu Âu

461

66,40

19,538

Châu Đại Dương

10

41,18