ĐỀ CƯƠNG CHUYÊN đề

Cho biết đặc điểm cấu tạo electron của ion kim loại chuyển tiếp và khả năng tạo phức chất của ion kim loại chuyển tiếp với ligan trong môi trường nước.. - Phức xúc tác: là phức chất bao

ĐỀ CƯƠNG CHUYÊN ĐỀ

I Gói câu hỏi 1

Câu 1 Thế nào là phức xúc tác? Cho ví dụ

Câu 2 Đặc điểm các trạng thái oxy hóa của các kim loại chuyển tiếp?

Câu 3 Đặc điểm phối trí với các ligan với ion kim loại chuyển tiếp?

Câu 4 Cho biết ưu nhược điểm của hệ thống oxy hóa tiên tiến (AOP) dùng xử lý nước thải hữu cơ dùng O3 làm chất oxy hóa

Câu 5 Khái niệm về cơ chế của phản ứng ôxi hóa cơ chất bằng chất oxi hóa với xúc tác phức? Phân tích bằng ví dụ?

Câu 6 Khái niệm về Biến đổi khí hậu (theo Công ước LHQ về Biến đổi khí hậu) và lịch

sử về BĐKH

Câu 7 Phương pháp để xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu cho Việt Nam

Câu 8 Kịch bản biến đổi khí hậu đối với khí áp và độ ẩm theo mức phát thải trung bình Câu 9 Mục tiêu của Chiến lược quốc gia ứng phó với BĐKH (Quyết định số 2139/QĐ-TTg)

Câu 10 Cơ hội phát triển của Việt Nam do các thách thức của BĐKH

II Gói câu hỏi 2

Câu 1 Trình bày mối quan hệ giữa xúc tác phức và xúc tác enzim? Cho ví dụ

Câu 2 Cho biết đặc điểm cấu tạo electron của ion kim loại chuyển tiếp và khả năng tạo phức chất của ion kim loại chuyển tiếp với ligan trong môi trường nước Cho ví dụ Câu 3 Sự thay đổi bền thủy phân trong xúc tác phức đồng thể do tạo phức?

Câu 4 Sự tạo phức làm thay đổi thế oxy hóa của ion kim loại

Câu 5 Thế nào là các quá trình oxy hóa tiên tiến (AOPs)? Đặc điểm và lĩnh vực ứng dụng của AOPs trong thực tế

Câu 6 Cơ chế nội cầu của phản ứng xúc tác phức Lấy ví dụ chứng minh

Câu 7 Xúc tác tăng năng suất và chất lượng sản phẩm của nhiều quá trình công nghệ

Câu 8 Xúc tác phức trong bảo vệ môi trường?

Câu 9 Xúc tác phức trong phân tích vi lượng ?

Câu 10 Biểu hiện của hiện tượng nước biển dâng ở Việt Nam

Câu 11 Các kịch bản BĐKH phổ biến trên thế giới và lựa chọn kịch bản BĐKH củaViệt Nam

Câu 12 Kết quả Kịch bản biến đổi khí hậu đối với nhiệt độ nước ta theo mức phát thải trung bình

Câu 13 Kết quả Kịch bản biến đổi khí hậu đối với lượng mưa mức phát thải trung bình Câu 14 Tóm tắt kịch bản nước biển dâng ở Việt Nam

Câu 15 Kết quả dự báo nguy cơ ngập theo mực nước biển dâng đối với nước ta

Câu 16 Quan điểm của nhà nước Việt Nam về xây dựng về triển khai Chương trình mục tiêu quốc gia ứng phó với BĐKH

Câu 17 Các hoạt động chính nhằm đánh giá mức độ và tác động của biến đổi khí hậu ở Việt Nam

Câu 18 Các hoạt động chính nhằm xây dựng chương trình khoa học công nghệ về biến đổi khí hậu

Câu 19 Các hoạt động chính nâng cao nhận thức và phát triển nguồn nhân lực thực hiện chương trình quốc gia về BĐKH

Câu 20 Tham gia của các tổ chức xã hội, cộng đồng dân cư và hộ gia đình

III Gói câu hỏi 3

Câu 1 Nêu khái niệm về Enzim Với vai trò là xúc tác sinh học, cơ chế hoạt động của các Enzim xảy ra như thế nào ?Cho ví dụ

Câu 2 Phân tích sự tạo thành NH3 và N2H4 từ N2 với xúc tác là enxim của nguyên tố Mo (Nitrogenaza) xảy ra trong tế bào?

Câu 3 Mô tả quá trình hình thành phân tử phức chất của ion kim loại chuyển tiếp với ligan theo thuyết liên kết hóa trị (VB)

Câu 4 Cơ sở khoa học của phản ứng Phenton và nhược điểm của phản ứng này trong quá trình áp dụng Phương pháp Phenton quang học được áp dụng để giải quyết những vấn đề

gì của phản ứng Phenton

Câu 5 Khả năng tạo thành phức trung gian hoạt động phức xúc tác?

Câu 6 Những thách thức về Biến đổi khí hậu đối với Việt Nam - Nhiệt độ tăng, mực nước biển dâng

Câu 7 Các biểu hiện của biến đổi khí hậu và nước biển dâng toàn cầu

Câu 8 Biểu hiện của biến đổi khí hậu ở Việt Nam

Câu 9 Nội dung các kết luận và khuyến nghị về BĐKH và NBD ở Việt Nam

Câu 10 Mục tiêu của chương trình quốc gia về biến đổi khí hậu

ĐỀ CƯƠNG CHUYÊN ĐỀ

I GÓI CÂU HỎI 1:

Câu 1: Thế nào là phức xúc tác? Cho ví dụ?

- Phức xúc tác: là phức chất bao gồm nhân và Ligan

+ Nhân là ion các kim loại chuyển tiếp

+ Ligan: đơn giản hơn so với Ligan của enzim, phân tử nhỏ hơn, có thể điều chế được trong PTN, dễ sử dụng

- Phức xúc tác chia làm 3 loại:

+ Phức tạo bởi ion trung tâm là cation K/L và phối tử là các chất vô cơ

VD: [Cu(NH3)4]2+

+ Phức tạo bởi ion trung tâm là cation K/L và phối tử là anion vô cơ

VD:FeF6

+ Phức tạo bởi ion trung tâm là cation K/L và phối tử anion hoặc phân tử chất hữu cơ VD: [Fe(C2O4)3]

3-Câu 2: Đặc điểm các trạng thái oxh của kim loại chuyển tiếp

- Do đặc điểm cấu tạo điện tử của các kim loại chuyển tiếp, chúng có thể tồn tại ở nhiều hóa khác nhau

- Chúng có khả năng tạo phức bền ở các trạng thái oxh đó

- Khi trong hệ có điều kiện oxh hoặc khử thì chúng có thể bị oxh hoặc bị khử tùy vào trạng thái của ion kim loại

- Điều này cho phép thực hiện chu trình oxh-kh thuận nghịch (mức độ thuận nghịch phụ thuộc vào nhiều yếu tố), phục hồi trạng thái xúc tác nên duy trì đc chức năng xúc tác của hệ

Câu 3: Đặc điểm phối trí với các ligan với ion kim loại chuyển tiếp

-Do khả năng lai hóa lớn, kim loại chuyển tiếp có miền phối trí rộng

-Do những chuyển động quay tịnh tiến của 1 hay nhiều nguyên tử sao cho có lợi hơn về mặt năng lượng trong quá trình pư mà 1 số phức trung gian đc hình thành với số phối trí khác nhau tương ứng với cùng ion trung tâm

-Cơ chế biến đổi trong trường phối trí phụ thuộc vào bản chất của từng loại li gian là những phần tử trung hòa hay các anion Nhiều liên kết 3, có thể mạch thằng, vòng, phân nhánh chứa 1 hay nhiều nhóm chức dưới tác động của đkiện pư, chúng thể hiện khả năng proton hóa hay deproton khác nhau

Câu 4: Cho biết ưu nhược điểm của hệ thống oxy hóa tiên tiến (AOP) dùng xử lý nước thải hữu cơ dùng O 3 làm chất oxy hóa

-Ưu điểm:

+Có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại trong nước mà ko phụ thuộc vào nguồn thải

+Khống chế sự tạo cặn và ăn mòn

-Nhược điểm

+Ozon kém hòa tan trong nước và là hợp chất không bền khi tăng pH Vì vậy để đạt được

số lượng ozon hòa tan trong nước đủ lớn cho quá trình oxi hóa, phải đưa vào hệ một số lượng ozon lớn

+Ngoài nhược điểm trên, khi sử dụng ozon làm chất oxi hóa trong xử lí nước và nước thải là phải sản xuất ozon tại chỗ, ngay trong dây chuyền xử lý

Câu 5: Khái niệm về cơ chế của pư oxh cơ chất bằng chất oxh với xúc tác phức Phân tích bằng ví dụ?

- Khái niệm: cơ chế của p/ư oxh cơ chất = chất oxh với xúc tác phức bao gồm nhiều biến đổi hóa học tinh tế qua những giai đoạn có thể đồng thời, nhưng chủ yếu là kế tiếp nhau với time rất ngắn Trong đó cơ chế vận chuyển e, hình thái phân bố lại mật độ điện tử trên các hạt nhân đóng vai trò chủ chốt

- VD: P/ư Peroxiđaza phân huỷ hợp chất hữu cơ = H2O2 xúc tác bởi phức [Fe(II)L], L là Lumomagnezon Quá trình xảy ra theo sơ đồ sau:

[Fe(II)L] → [LFe(II)H2O2] → [LFe(III)H2O2] → [Fe(II)L] + HO2 + H+

Quá trình xúc tác oxi hóa xảy ra theo các giai đoạn sau:

+ Giai đoạn tạo phức trung gian hoạt động:

[Fe(II)L] + H2O2 → [LFe(II)H2O2]

+ Giai đoạn trao đổi e giữa nguyên tử trung tâm với H2O2 ngay trong phức trung gian hoạt động:

[LFe(II)H2O2] → [LFe(III)H2O2*]

+ Giai đoạn phục hồi phức xúc tác và tạo gốc tự do HO2 là tác nhân oxi hóa L

[LFe(III)H2O2*] → [Fe(II)L] + HO2 + H+

L + HO2 → Sản phẩm oxi hóa L

Câu 6: Khái niệm về BĐKH (theo Công ước LHQ về BĐKH) và lịch sử về BĐKH

- “Biến đổi khí hậu” là sự thay đổi của khí hậu được qui cho trực tiếp hoặc gián tiếp do hoạt động của con người làm thay đổi thành phần của khí quyển toàn cầu và sự thay đổi này được cộng thêm vào khả năng biến động tự nhiên của khí hậu quan sát được trong những thời kỳ có thể so sánh được

- Lịch sử BĐKH: trong khoảng 1000 năm gần đây:

+ Từ khoảng năm 1010÷1360, trái đất nóng hơn hiện nay

+ Từ khoảng 1360÷1750, trái đất lạnh hơn hiện nay và lạnh nhất vào khoảng năm

1670, thấp hơn hiện nay khoảng 0,6℃

Câu 7: Phương pháp để xây dựng kịch bản BĐKH cho VN

- Ứng dụng phần mềm SDSM: là một công cụ hỗ trợ, đánh giá sự thay đổi khí hậu ở quy

mô địa phương = cách sử dụng kỹ thuật chi tiết hóa thống kê

- Ứng dụng phần mềm SIMCLIM: có 2 chức năng chính là tính toán xây dựng các kịch bản và đánh giá tác động theo các kịch bản

- Phương pháp chi tiết hóa thống kê s/d những thông tin khí hậu và BĐKH từ mô hình khí hậu toàn cầu có độ phân giải tương đối thô để tính toán chi tiết và có độ phân giải cao hơn cho 1 khu vực

- Phương pháp s/d số liệu "phân tích lại" kết hợp với nguồn số liệu quan trắc tương ứng

để thiết lập mô hình Do nguồn số liệu tái phân tích đc coi là nguồn số liệu gần thực tế,

tương tự như số liệu quan trắc nên mối quan hệ tạo ra giữa chúng được coi là gần với quan hệ thực

Câu 8: Kịch bản BĐKH đối với khí áp và độ ẩm theo mức phát thải trung bình

-Theo kịch bản phát thải trung bình, cuối thế kỉ 21, khí áp về mặt có thể tăng trên toàn lãnh thổ nước ta với mức tăng khoảng từ 20-30hpa; trên khu vực giữa biển đông tăng khoảng 30-40 hpa

-Độ ẩm tương đối trung bình năm có khả năng giảm trên phạm vi cả nước trong các thời

kì khác nhau của TK21 với mức giảm phổ biế từ 3-7% Khu vực Đông Bắc Bộ, Đồng bằng Bắc Bộ và Nam Bộ là những nơi có độ ẩm tương đối trung bình năm giảm nhiều nhất

Câu 9: Mục tiêu của chiến lược quốc gia ứng phó với BĐKH ( Quyết định số

2139/QĐ- TTg)

-Mục tiêu chung

+Phát huy năng lực toàn đất nước, tiến hành giải pháp thích ứng với BĐKH, giảm nhẹ phát thải khí nhà kính, bảo đảm an toàn tính mạng ng dân và tài sản, phát triển bền vững +Tăng cường năng lực thích ứng với BĐKH, bảo vệ nâng cao chất lượng cuộc sống, bảo đảm an ninh, phát triển bền vững, tích cực bảo vệ hệ thống khí hậu trái đất

-Mục tiêu cụ thể:

+Đảm bảo an ninh lương thực, năng lượng, nguồn nước, xóa đói giảm nghèo, bình đẳng giới, nâng cao đời sống …

+Nền kinh tế cacbon thấp, tăng trưởng xanh chủ đạo; giảm phát thải và tăng khả năng hấp thụ khí nhà kính

+Nâng cao nhận thức, trách nhiệm với ứng phó BĐKH, phát triển khoa học công nghệ… +Góp phần tích cực với vộng đồng quốc tế trong ứng phó BĐKH, tăng cường hoạt động hớp tác quốc tế

Câu 10: Cơ hội phát triển của VN do các thách thức của BĐKH

- Vấn đề BĐKH tạo cơ hội để chúng ta thay đổi tư duy phát triển, tìm ra mô hình và phương thức phát triển theo hướng thải cacbon thấp, bền vững

- Thúc đẩy hợp tác toàn cầu, đa phương, song phương, giúp Việt Nam có thể tiếp cận các các cơ chế mới đang hình thành để tiếp nhận hỗ trợ tài chính và chuyển giao công nghệ từ các nước phát triển

-Nâng cao vai trò và vị thế của Việt Nam trong khu vực cũng như trên thế giới

II GÓI CÂU HỎI 2:

Câu 1 :Trình bày mối quan hệ giữa xúc tác phức và xúc tác enzym ? Cho ví dụ ?

- Xúc tác enzym và xúc tác phức là hai loại xúc tác gần như đồng dạng với nhau Một dạng tồn tại trong cơ thể sống và một dạng được tổng hợp nên, chúng có thành phần cấu tạo và hoạt động tương đương nhau Vì vậy sự hiểu biết sâu sắc về loại xúc tác này là cơ

sở định hướng cho những nghiên cứu dạng xúc tác kia

- Về mặt hình thức, xúc tác phức – nhất là phức đa nhân và xúc tác enzyme có nhg đặc điểm cơ bản giống nhau do đó việc nghiên cứu xúc tác phức không chỉ để làm sáng tỏ các quy luật động học, nhiệt động học tạo phức và những khả năng ứng dụng của chúng

mà để hiểu biết sâu sắc và toàn diện hơn các quá trình xúc tác enzyme thg diễn ra Ngược lại khám phá cấu trúc cũng như thành phần và cơ chế hoạt động của enzyme là nền tảng cho việc chế tạo xúc tác phức dựa trên mô hình tâm hoạt động của xúc tác tối

ưu này

- VD: Phản ứng Nitrogenaza: Khi phân tử N2 bị khử về NH3 không kèm theo một sản phẩm phụ khác nhờ quá trình xúc tác theo cơ chế vận chuyển 4 điện tử của các tâm Mo3+ trong enzim chứa sắt, người ta đã tổng hợp thành công phức đa nhân dị hạch giữa Mo và V hoặc Ti để xúc tác cho phả ứng khử N2 với sản phẩm là Nh3 hoặc N2H4 tùy thuộc điều kiện phản ứng

Câu 2 : Cho biết đặc điểm cấu tạo electron của kim loại chuyển tiếp và khả năng tạo phức chất của ion kim loại chuyển tiếp với ligan trong môi trg nước Cho Ví dụ ?

1. Đặc điểm cấu tạo của electron của kim loại chuyển tiếp :

- Kim loại chuyển tiếp là nhg nguyên tố nhóm d, phân bố trg chu kỳ lớn của hệ thống tuần hoàn, nằm giữa nguyên tố s,p Đặc điểm cấu trúc điện tử của nguyên tử nguyên tố này là

ở chỗ : electron không điền ở nguyên tố s và p mà điền ở orbital (n-1) d ở phá trong Các nguyên tố d có một số điểm sau :

+ 5 orbital (n-1) d, 1 orbital ns và 3 orbital np có năng lượng xấp xỉ nhau

+Các orbital có hóa trị ở bất kỳ trạng thái oxy hóa nào của ion kim loại và các điện tử trên orbital (n-1) cũng có thể trao đổi vs ng tử hay phân tử khác

+Khả năng lai hóa giữa các orbital cao

2. Khả năng tạo phức chất của ion kim loại chuyển tiếp với ligan trong môi trường nước - 1

số ion K/L ở dạng tự do không là chất xúc tác nhưng khi chuyển sang dạng phức thì lại thể hiện hoạt tính xúc tác Tuy nhiên không phải phức nào cũng có khả năng xúc tác Sự

tạo thành phức xúc tác phụ thuộc vào: bản chất ion K/L, bản chất các ligan, các chất có cùng tương tác trong môi trường p/ư, các điều kiện t, áp suất, pH…

Câu 3 : Sự thay đổi độ bền thủy phân trong xúc tác đồng thể do tạo phức ?

- Trong dung dịch nước, ion kim loại chuyển tiếp Mz+ dễ bị thủy phân khi tăng pH lên cao:

Mz+ + H2O → MOH+ + H+ → M(OH)2 → M2(OH)2…

- Tốc độ thủy phân phụ thộc vào nhiều yếu tố : Trước hết là trạng thái hóa trị (z+) và số phối trị của ion trung tâm (NK) Nếu độ chưa bão hòa phối trí của ion trung tâm càng lớn thì tốc độ thủy phân càng cao và ngược lại

- Ngoài ra cũng cần phải tính đến vai trò tương hỗ của các ligan trong phức ; khi pH tăng, quá trình deproton hóa của các dạng LH+, LH22+, xảy ra nhanh hơn, các l thể hiện phân cực lớn hơn làm cho việc phân bố lại mật độ điện tử xung quanh Mz+ sẽ diễn ra theo xu hướng giảm khả năng hút điện tích âm (như OH-) về phía mình, tức là giảm độ phân cực nước kết quả là quá trình thủy phân cũng được trì hoãn

- Do đó, trong hệ xúc tác đồng thể thì sự tạo phức [Mz+Li] đã làm tăng tính bền thủy phân của các ion kim loại nên quá trình xúc tác có thể diễn ra trong vùng pH rộng hơn so vs xúc tác bằng ion kim loại Mz+

Câu 4 :Sự tạo phức làm thay đổi thế oxy hóa của ion kim loại ?

- Khi tạo phức, do tương tác phối trí với ligan mà cấu trúc điện tử kim loại bị thay đổi Mỗi phức được đặc trưng bởi một hằng số K(LiMz+) Trong quá trình xúc tác , hóa trị của ion trung tâm có thể bị chuyển từ trạng thái cao sang trạng thái thấp và ngược lại Độ bền phức của các trạng thái hóa trị khác nhau Điều này tác động trực tiếp tới sự thay thế oxy hóa khử của các cặp ion kim loại

- Ta có phương trình nest

φ(LiM(z+1)+/LiMZ+) = φ(M(z+1)+/Mz+) -

Ở đây : K(LiMz+): hằng số bền của phức ở dạng khử

K(LiM(z+1)+) : hằng số bền của phức ở dạng oxi hóa

φ(M(z+1)+/Mz+) : Thế oxy hóa khử ở dạng tự do

R : hằng số khí

T : Nhiệt độ tuyệt đối

F : hằng số faraday

- Ta thấy rằng sự phụ thuộc tương quan mức độ thay đổi độ bền chung của phức ion kim loại ở các trạng thái oxy hóa khử của cặp ion kim loại thay đổi theo

- Đặc tính của từng loại phức sẽ cho tỷ lệ K(LiM(z+1)+)/K(LiMz+) đặc trung khác nhau : + Nếu K(LiM(z+1)+)>K(LiMz+) thì φ(LiM(z+1)+/LiMZ+) < φ(M(z+1)+/Mz+) : phức tạo thành ổn định ở trạng thái oxy hóa cao của ion kim loại, khả năng oxy hóa của hệ sẽ tăng

+ Ngược lại sẽ không cho phép chờ đợ tác nhân oxy hóa từ trạng thái oxy hóa cao của ion kim loại

Câu 5 : Thế nào là các quá trình oxy hóa tiên tiến (AOPs)? Đặc điểm và lĩnh vực ứng dụng của AOPs trong thực tế ?

- Các quá trình oxy hóa tiên tiến (AOPs) được định nghĩa là các quá trình xử lý nước gần

vs nhiệt độ và áp suất ngoài, điều đó được dựa treen cơ sở phát sinh gốc hydroxin (OH)

để khơi mào cho sự phân hủy oxy hóa các chất hữu cơ

- AOPs dùng để xử lý nước thải dựa trên cơ sở các tác nhân

+ O3

+H2O2

+ O3+H2O2

+Phản ứng phenton

+Các quá trình phenton quang hóa

+Oxy hóa quang hóa : UV + H2O2, UV + O3+H2O2

+Xúc tác quang hóa UV + TiO2

+Chiếu xạ chùm điện tử

+Siêu âm

- AOPs thường có thể phân hủy oxy hóa triệt để các hợp chất bền vung bằng

O3 và H2O2 Trong điều kiện như vậy AOPs đã oxy hóa tổng hợp ( tức là sự khoáng hóa ) các chất gây ô nhiễm hữu cơ thành CO2, H2O và các muối khoáng

- AOPs thích hợp để phân hủy hiệu quả các chất ô nhiễm hữu cơ như các hydro cac bon và các chất thơm

- Chính vì vậy mà , AOPs đc coi là có khả năng phân huiyr các hợp chất hữu cơ độc hại trong nước mà không phụ thuộc vào nguồn thải nhg thường kết hợp vs công nghệ truyền thống

Câu 6 : Cơ chế nội cầu của xúc tác phức Lấy ví dụ chứng minh ?

- Khi phức [LiMz+] có khả năng xúc tác , có nghĩa là phức đó chưa bão hòa phối trí Do vậy, các cơ chất sẽ có điều kiện liên kết trực tiếp với các ion trung tâm Mz+ bằng cách xen phủ cực đại các orbital của Mz+ tạo thành và bảo toàn tính đối xứng của MO chung của phức trung gian hoạt động mọi định hướng của các orbital hay nhg xoay chuyển cấu trúc và việc vận chuyển điên tử qua lại giữa các hạt nhân hay nhóm nguyên tử xảy ra một cách dễ dàng, gây nên hiệu ứng hoạt hóa đều được thực hiện trong khuôn khổ nội