bài tập môn hóa học thực phẩm iodine và thực phẩm

Về mặt sinh học nó là nguyên tố vi lượng quan trọng và cần thiết cho sự tăng trưởng và phát triển bình thường của cơ thể, còn về mặt hóa học iodine là nguyên tố có độ âm điện thấp nhất v

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

Giảng viên hướng dẫn: Tôn Nữ Minh Nguyệt

3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

Nguyễn Thành Công Hiếu - 61201101

Giảng viên hướng dẫn: Tôn Nữ Minh Nguyệt

MỤC LỤC

1 Giới thiệu chung 4

1 Khái nhiệm về iodine 4

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC BẢNG:

DANH MỤC HÌNH:

7

Hình 1: cấu hình của iodine

1 GIỚI THIỆU CHUNG:

1.1 KHÁI NIỆM VỀ IODINE

Iodine (có gốc từ tiếng Hy Lạp, iodes nghĩa là “tím”, tên gọi chính thức theo Hiệp hội Quốc tế

về Hóa lý thuyết và Ứng dụng là iodine) Trong bảng tuần hoàn hóa học kí hiệu là I và có số hiệunguyên tử là 53

Trong tự nhiên iodine thường tồn tại ở dạng nguyên tử 2 phân tử giống các halogen khác : thể rắn và quá trình thăng hoa

Về mặt sinh học nó là nguyên tố vi lượng quan trọng và cần thiết cho sự tăng trưởng và phát triển bình thường của cơ thể, còn về mặt hóa học iodine là nguyên tố có độ âm điện thấp nhất và

ít hoạt động nhất , tuy nhiên nó lại là nguyên tố có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao nhất trong halogen

Hình 2: Tinh thể iodine trong tự nhiên

1.2 LỊCH SỬ CỦA IODINE

Iodine (gốc tiếng Hy Lạp iodes nghĩa là tím) được khám phá bởi Barnard Courtois năm 1811 Ông là con trai của một người sản xuất nitrat kali (dùng trong thuốc súng) Vào thời điểm Pháp đang có chiến tranh, thuốc súng được tiêu thụ mạnh Nitrat kali được tách từ rong biển lấy tại bờ biển Normandy và Brittany Để tách kali nitrat, rong biển được đem đốt và tro đem rửa vào nước Những chất không phải là nitrat kali bị phá hủy bởi việc thêm axít sunfuríc Vào một ngày Courtois thêm quá nhiều axít sunfuríc khiến một chất khí màu tím bay ra Courtois nhận thấy hơinày kết tinh trên các bề mặt lạnh tạo ra các tinh thể màu sẫm Courtois nghi ngờ rằng đây là một nguyên tố hóa học mới nhưng thiếu kinh phí để theo đuổi các quan sát chi tiết hơn.

Tuy vậy ông đã đưa các mẫu tinh thể này cho các bạn, Charles Bernard Desormes (1777–1862)

và Nicolas Clément (1779–1841) để họ tiếp tục nghiên cứu Ông cũng đem mẫu vật cho Joseph Louis Gay-Lussac (1778–1850), một nhà hóa học nổi tiếng lúc đó, và André-Marie Ampère (1775–1836) Ngày 29 tháng 11 năm 1813 Dersormes và Clément thông báo cho đại chúng về phát hiện của Courtois Họ miêu tả mẫu vật tại một cuộc họp của Viện Hoàng đế Pháp Ngày 6 tháng 12 Gay-Lussac thông báo rằng mẫu vật đó có thể là một nguyên tố hóa học mới hoặc một hợp chất ôxy Ampère đưa một số mẫu vật cho Humphry Davy (1778–1829) Davy đã tiến hành một số thí nghiệm trên mẫu vật và nhận thấy sự tương tự của nó với clo Davy gửi một bức thư ngày 10 tháng 12 tới Hội Hoàng gia Luân Đôn nói rằng ông đã tìm thấy nguyên tố mới Một cuộc cãi cọ lớn giữa Davy và Gay-Lussac về việc ai đã tìm ra iốt trước tiên đã nổ ra, nhưng cả hai đều đồng ý rằng Barnard Courtois là người đầu tiên đã tách nguyên tố hóa học mới này

Hình 3: Barnard Courtois (1777 - 1838)

9

1.3 TÍNH CHẤT CỦA IODINE:

1.3.1 Tính chất vật lý:

Iodine là chất rắn có màu tím thẫm/xám có thể thăng hoa tại nhiệt độ thường tạo ra chất khí màu tím hồng có mùi khó chịu, chất halogen này có thể tạo thành hợp chất với nhiều nguyên tố hóa học khác, nhưng nó ít hoạt động hơn so với các nguyên tố khác trong nhóm nguyên tố VII và nó

có thêm một số tính chất hơi giống kim loại Iodine có thể hòa tan trong cloroform, cacbon tetraclorua hay carbon disunfua để tạo thành dung dịch màu tím.Nó hòa tan yếu trong nước tạo radung dịch màu vàng Màu xanh lam của một chất gây ra khi tương tác với tinh bột chỉ là đặc điểm của nguyên tố tự do

Iodine có thể oxy hóa với hydro ở nhiệt độ cao và có mặt chất xúc tác tạo ra khí hydro iodua theomột phản ứng thuận nghịch

Hình 4: iodine trong quá trình thăng hoa

Ở điều kiện thường, iodine là chất rắn, dạng tinh thể màu đen Khi đun nóng, iodine rắn biến thành hơi, không qua trạng thái lỏng Hiện tượng này gọi là sự thăng hoa của iodine

Iodine cũng như brom, tan rất ít trong nước nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ như: etanol, benzen, xăng, Vì thế người ta thường dùng xăng hay benzen để chiết iodine, brom khỏi dung dịch nước

Bảng 1: Biểu diễn nhiệt độ iodine trong nhóm halogen

1.3.2 Tính chất hóa học:

Iodine có bán kính nguyên tử lớn hơn so với clo, brom hay flo Là nguyên tố ít hoạt động và có

độ âm điện nhỏ hơn, vì vậy iodine có tính oxi hóa yếu hơn flo, clo, brom

Iodine oxi hóa được nhiều trong kim loại nhưng phản ứng chỉ xảy ra khi đun nóng hoặc có chất xúc tác:

Iodine chỉ oxi hóa được hidro ở nhiệt độ cao và có mặt chất xúc tác tạo khí hidro iotua HI, phản ứng là thuận nghịch:

Khí hidro iotua tan nhiều trong nước tạo ra dung dịch axit iothidric, là axit mạnh hơn và dễ oxi

11

hóa hơn axit bromhidric và axit clohidric.

Iodine hầu như không tác dụng với nước

Iodine có tính oxi hóa kém clo và brom nên clo và brom có thể oxi hóa duoc974 muối iotua thành iodine:

Iodine có tính chất đặc trưng là tác dụng với hồ tình bột tạo thành hợp chất có màu xanh Người

ta thường dùng iodine để nhận biết tinh bột và ngược lại

1.4 ĐỒNG VỊ:

Có 37 đồng vị của iốt, trong đó chỉ có duy nhất 127I là bền Đồng vị phóng xạ 131I (phát ra tia bêta), còn được biết đến với tên gọi iốt phóng xạ có chu kỳ bán rã là 8,0207 ngày, đã được dùng trong điều trị ung thư và các bệnh khác liên quan đến tuyến giáp 123I là đồng vị phóng xạ thường dùng trong chụp ảnh tuyến giáp và đánh giá điều trị cho bệnh Grave

129I (chu kỳ bán rã 15,7 triệu năm) là kết quả của bắn phá hạt nhân 129Xe bởi tia vũ trụ khi đi vào khí quyển Trái Đất và các phản ứng phân hạch của urani và plutoni, trong đất đá trên bề mặt Trái Đất và các lò phản ứng hạt nhân Các quá trình xử lý nhiên liệu hạt nhân hoặc thử nghiệm

vũ khí hạt nhân đã tạo ra lượng đồng vị lớn lấn át các đồng vị tạo ra bởi quá trình tự nhiên 129I được dùng trong nghiên cứu nước mưa sau thảm họa Chernobyl Nó cũng có thể đã được dùng trong nghiên cứu mạch nước ngầm để tìm dấu vết rỏ rỉ chất thải hạt nhân ra môi trường tự nhiên Nếu 129I được cho tiếp xúc với người, tuyến giáp sẽ hấp thụ nó như thể nó là iốt không phóng

xạ thông thường, dẫn đến nguy cơ ung thư tuyến giáp cao Đối với những người sống gần nơi có phản ứng phân hạch, hay nhứng nơi tương tự, có nguy cơ tiếp xúc với iốt phóng xạ khi tai nạn xảy ra, người ta thỉnh thoảng được cho uống viên iốt Việc hấp thụ một lượng lớn iốt sẽ làm bão hòa tuyến giáp và ngăn việc thu nhận thêm iốt

129I có nhiều điểm giống với 36Cl Nó là halogen hòa tan được, ít hoạt động hóa học, tồn tại chủyếu ở dạng anion không hấp thụ, và được sinh ra bởi các tia vũ trụ, nhiệt hạt nhân, và các phản ứng phân hạch khác Trong lĩnh vực nghiên cứu về nước, mật độ 129I được đo theo tỷ lệ 129I trên tổng I (hầu hết là 127I) Tương tự 36Cl/Cl, tỷ lệ 129I/I trong tự nhiên là rất nhỏ, 10-14 đến 10-10 (cực đạt nhiệt hạt nhân của 129I/I trong thập niên 1960 và 1970 là 10-7) 129I khác 36Cl ởchỗ chu kỳ bán rã dài hơn (15,7 so với 0,301 triệu năm), xuất hiện trong các sinh vật ở nhiều dạng ion với nhiều ứng xử hóa học khác nhau 129I dễ dàng du nhập vào sinh quyển, nằm trong cây cỏ, đất, sữa, mô sinh học

Lượng lớn 129Xe trong thiên thạch được cho là kết quả của phân rã bêta của hạt nhân 129I Đây

là hạt nhân phóng xạ tuyệt chủng đầu tiên được nhận dạng trong hệ Mặt Trời Nó phân rã theo sơ

đồ đo tuổi phóng xạ I-Xe cơ bản, bao trùm 50 triệu năm của sự tiến hóa của hệ Mặt Trời

1.5 ỨNG DỤNG:

Iodine trong đời sống có một số ứng dụng: Tách chiết các chất khác (21,8%), thuốc sát trùng (17,1%), chất xúc tác (15,1%), phụ gia thực phẩm (9%), dược phẩm (8,9%), chất ổn định (7,6%),phụ gia cho muối (6,2%), thuốc diệt cỏ (3,7%), nhiếp ảnh (2,3%)

Bảng 2: Biểu đồ ứng dụng của iodine trong đời sống

1.6 MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA IODINE:

Hidro iotua và axit iodhydric:

HI là khí không màu, phản ứng với oxi tạo ra nước và iốt Trong khí ẩm, HI là dạng hơi(khói) của axit iodhyric HI tan nhiều trong nước, tạo ra axit iodhyric một lít nước sẽ hòa tan 425 lít HI,tức là chỉ có 4 phân tử nước cho mỗi phân tử HI

axit iodhydric:

13

Axit iodhydric là hỗn hợp hidro iotua và nước Dung dịch HI bão hòa thường có nồng độ 48% - 57% HI có tính axit mạnh, do sự phân tán của điện tích ion trên các anion Ion iốt lớn hơn nhiều

so với các halogenua phổ biến khác vì vậy, điện tích âm được phân tán trên một không gian lớn Ngược lại, ion clo nhỏ hơn nhiều, có nghĩa là điện tích âm của nó là tập trung nhiều hơn, dẫn đếnmột sự tương tác mạnh mẽ hơn giữa proton và ion clo Sự tương tác H+ -I− yếu tạo điều kiện cho sự phân ly của proton từ anion, vì vậy, HI là axit mạnh nhất trong các axit halogenhydric

HI(g) + H2O(l) → H3O(aq)+ + I- (aq) Ka≈ 1010

HBr(g) + H2O(l) → H3O(aq)+ + Br- (aq) Ka≈ 109

HCl(g) + H2O(l) → H3O(aq)+ + Cl- (aq) Ka≈ 108

HI bị oxi hóa trong không khí tạo ra I2:

4 HI + O2 → 2H2O + 2 I2

HI + I2 → HI3

HI3 có màu nâu sậm, do vậy, sản phẩm này của HI thường có màu nâu sậm

Giống như HBr và HCl, HI cũng cho phản ứng cộng với anken

HI + H2C=CH2 → H3CCH2I

HI là axit mạnh Do đó nó có tính chất của axit mạnh Tính axit của HI tương tự như HBr Muối iotua là muối của axit HI Đa số muối iotua dễ tan trong nước trừ một số không tan và có màu đặc trưng Vd: AgI có màu vàng đậm, PbI2 có màu vàng Khi cho dung dịch muối iotua tác dụngvới clo, brom thì ion iotua bị oxi hóa theo phương trình sau: 2NaI + Cl2 -> 2NaCl + I2 2NaI + Br2 -> 2NaBr + I2 Do muối của bạc với iot nói riêng và các halogen [trừ Flo] khác nói chung đều không tan và có màu đặc trưng nên các muối tan của bạc được dùng để nhận biết các hợp chất của halogen: AgCl màu trắng, AgBr màu vàng nhạt, AgI màu vàng đậm

HI được sử dụng trong hóa hữu cơ để biển đổi ancol bậc 1 thành Dẫn xuất halogen Phản ứng này là phản ứng thế SN2, trong đó các ion iođua thay thế nhóm hydroxyl "linh động" (nước) HI phản ứng tốt hơn hydro halogenua khác bởi vì các ion iốt là một tác nhân nucleophin mạnh hơn nhiều hơn brom hoặc clo, do đó, phản ứng có thể xảy ra mạnh mà không cần nhiệt độ cao Phản ứng này cũng xảy ra đối với rượu bậc 2 và bậc 3, nhưng là phản ứng thế SN1

HI (hoặc HBr) cũng có thể được sử dụng để tách ete thành ankyl iốttua và tượu, tương tự như phản ứng thế của rượu Phản ứng tách này rất quan trọng bởi vì nó có thể chuyển đổi một ete trơ

và bền về mặt hóa học thành chất linh động Ví dụ đietyl ete được tách thành etanol và etyl iotua

Phản ứng cộng HI cũng theo Quy tắc Markovnikov và không theo Quy tắc Markovnikov như

HCl và HBr.

2.PHÂN BỐ:

2.1 PHÂN BỐ TRONG CƠ THỂ:

Iodine là một nguyên tố lượng nhỏ không thể thay thế được trong dinh dưỡng cơ thể Vai trò củaiodine được biết ngay trong đầu những thế kỉ trước, hồi đó người ta đã nói nó liên quan tới dịch bướu cổ , tổng số iodine trong cơ thể là 20-25 mg, phần lớn 80% iodine tập trung ở tuyến

giáp,tao liên kết đồng hóa trị với glycoprotein,,thyroglobulin,tại gốc tyrosine của protein, 20% còn lại tập trung ở các cơ quan khác như cơ,da,xương, tuyến nước bot, thận…

Hình 5: Phân bố của iodine trong cơ thể

2.2 PHÂN BỐ TRONG TỰ NHIÊN:

Hàm lượng iodine trong tảo bẹ cao nhất, sau đó là các loại cá biển và các động vật cứng ở biển.Các thực phẩm trên cạn như trứng sữa chứa hàm lượng iodine cao, sau đó là các loại thịt , cá nướngọt có hàm lượng iodine tương đương hoặc thấp hơn các loại thịt Thực vật có hàm lượng iodine thấp nhất

15

Hình 6: Phân bó của iodine trong tự nhiên

3 CHỨC NĂNG CỦA IODINE TRONG CƠ THỂ:

3.1 CHỨC NĂNG SINH HỌC:

Là thành phần chính trong quá trình hình thành hormone tuyến giáp Iodine thật sự cần thiết cho

sự sống của chúng ta ,nếu thiếu hụt iodine cơ thể sẽ không tự tổng hợp được hormone này, vì hormone tuyến giáp điều khiển quá trình trao đổi chất của mọi tế bào trong cơ thể và thực hiện hầu hết chức năng sinh lý trong cơ thể sự thiếu hụt iodine có thể ảnh hưởng đến tình trạng sức khỏe của chúng ta,

Iodine kiểm soát hoạt động của tuyến giáp trong cơ thể con người do đó ảnh hưởng đáng kể đến quá trình trao đổi chất trong cơ thể Những lợi ích sức khỏe mà iodine mang lại trong quá trình

sử dụng tối ưu năng lượng là ngăn cản việc dự trữ chất béo dư thừa,ngoài ra còn loại bỏ các chất độc hại khỏi cơ thể và hỗ trợ cho các hệ thống trong việc sử dụng các chất khoáng khác nhau nhưcanxi và silicon

Thúc đẩy quá trình phát triển của cơ thể Các hormone tuyến giáp khống chế quá trình phát triển

hệ xương, giới tính cũng như chiều cao của trẻ trong giao đoạn phát triển Việc thiếu hụt

hormone tuyến giáp sẽ khiến cơ thể phát triển không bình thường

Hỗ trợ phát triển trí não.Trong giao đoạn phát triển trí não của thai kỳ hay thời kỳ phát triển của trẻ nhỏ, nhất thiết phải dựa vào hormone tuyến giáp Việc thiếu hụt hormone tuyến giáp sẽ ảnh hưởng cho quá trình phát triển não, về sau sẽ gây trở ngại cho sự phát triển trí tuệ

Nếu qua giai đoạn đó mới bổ sung iodine chỉ có tác dụng giữ cho cơ thể phát triển bình thường, giúp tăng cường chức năng tuyến giáp vốn đã bị suy nhược, hồi phục chức năng cơ thể, cải thiện các hoạt động trí lực một cách gián tiếp

Hiện nay trên thế giới có khoảng một tỷ rưỡi ngưới sống trong vùng thiếu iodine và có nguy cơ

bị các rối loạn do thiếu iodine trong đó 655 triệu người bị tổn thương não và 11,2 triệu người bị đần độn

Việt Nam là một nước nằm trong vùng thiếu iodine Tỷ lệ thiếu iodine rất cao và phổ biến toàn quốc từ miền núi đến đồng bằng Trên những vùng thực hiện tốt chương trình phòng chống bướu

cổ thì tỉ lệ giảm đáng kể Lượng iodine tối ưu cho cơ thể người trưởng thành là 200 mcg/ngày, giới hạn an toàn là 1000mcg/ ngày

3.2 CÁC TRIỆU CHỨNG THIẾU HỤT IODINE:

Trong những năm đầu thế kỷ 20, sự thiếu hụt iodine trong chế độ ăn hằng ngày là khá phổ biến ở

Mỹ và Canada Tuy nhiên, vấn đề này kể từ đó đã được giải quyết dứt điểm bằng cách sử dụng muối iodine trong chế độ ăn Thêm vài đó là việc thêm iodine vào phần ăn của vật nuôi, việc này

đã làm tăng lượng iodine trong thực phẩm chế biến từ động vật, bao gốm cả sữa bò

Thật không may ở những quốc gia mà muối iodine được tiệu thụ phổ biến, sự thiếu hụt iodine là một vấn đề đáng lo ngại Một chế độ dinh dưỡng thiếu chất khoáng sẽ làm giảm quá trình tổng hợp hormon tuyến giáp

Theo báo cáo của WHO thiếu iodine là một trong những nguyên nhân hàng đầu của chậm phát triển tâm thần trên toàn thế giới Sự thiếu hụt có thể ảnh hưởng nghiêm trọng trên cơ thể.Các triệu chứng của thiếu iodine bao gồm sự thất vọng, trầm cảm, chậm phát triển, tâm thần, mức độ nhận thức kém, bướu cổ, tăng cân bất thường, giảm khả năng sinh sản, da khô , phụ nữ có thai, táo bón, mệt mỏi.Trong trường hợp nặng, chậm phát triển tâm thần liên quan đến các bệnh đần độn, đặc trưng bởi các dị tật về thể chất nghiêm trọng,

\Khi cơ thể bị thiếu iodine, tuyến giáp làm việc nhiều hơn để tổng hợp thêm nội tiết tố giáp trạng nên tuyến giáp to lên, gây ra bướu cổ Bướu cổ là cách thích nghi của cơ thể để bù lại một phần thiếu iodine, khi có kích thước to sẽ chèn ép đường thở, đường ăn uống gây ra các vấn đề ảnh

17

hưởng sức khỏe.

Bình thường cơ thể thu nhận một số iodine vô cơ vào dinh dưỡng cho tuyến giáp trạng Có một

lý do nào đó tuyến giáp trạng không nhận được đầy đủ hàm lượng iodine nên đã tạo thành kích thích tổ tuyến giáp trạng dẫn đến hiện tượng sự bài tiết bị tụt giảm Vì nguyên nhân này tuyến giáp trạng phải tăng thêm kích thích để sản xuất hormon, biến thành xưng to, tạo thanh bướu cổ.Thiếu iodine ở phụ nữ trong thời kỳ mang thai có thể gây sẩy thai tự nhiên, thai chết lưu, đẻ non Khi thiếu iodine nặng trẻ em có thể bị đần độn với tổn thương não vĩnh viễn Trẻ sơ sinh có thể

Lượng I-ốt tối ưu cho cơ thể người trưởng thành là 200 mg/ngày, giới hạn an toàn là 1000 mg/ngày

TRẦM CẢM THỪA CÂN

Hình 7: Các triệu chứng của sự thiếu hụt iodine

4 NGUỒN CUNG CẤP: