Xem mẫu

  1. L ch s phát tri n c a b ng h th ng tu n hoàn TÓM T T L CH S PHÁT TRI N C A B NG H TH NG TU N HOÀN (The Young Vietnamese Chemistry Specialists) c dù Dmitri Mendeleev th ng c coi là cha c a b ng HTTH, nh ng bên c nh ó có nh ng óng góp c a nhi u nhà khoa h c vào vi c xây d ng b ng HTTH mà chúng ta ang s d ng hi n nay. Lúc s khai t u ki n tiên quy t cho vi c xây d ng b ng HTTH là s tìm ra nh ng nguyên t nl.M c dù nh ng nguyên t nh vàng, b c, thi c, ng, chì và th y ngân ã c bi t t th i c i, nh ng khám phá khoa h c u tiên v m t nguyên t hóa h c là vào n m 1649 khi Hennig Brand tìm ra phospho. Trong su t 200 n m sau ó, các nhà hóa h c ã t c m t kh i ki n th c kh ng l v tính ch t c a các nguyên t và nh ng h p ch t mà h tìm ra. Vào n m 1869 t ng c ng có 63 nguyên t ã c tìm ra. T nh ng nguyên t ã bi t các nhà khoa h c b t u nh n ra tính ch t a chúng phát tri n s phân lo i các nguyên t . Qui t c tam t Vào n m 1817 Johann Dobereiner nh n th y r ng tr ng l ng nguyên t c a strontium r i vào kho ng gi a tr ng l ng c a Ca và Ba, Ca và Ba có tính ch t hóa h c gi ng nhau. N m 1829 sau khi tìm ra b ba halogen bao g m chlorine, bromine, iodine và b ba kim lo i ki m K, Na, Li, Johann Dobereiner cho r ng tính ch t ch a ng trong b ba nguyên t là nguyên t n m gi a trong b ba có tính ch t trung bình so v i 2 nguyên t n m bên c nh nó khi th t cs px p theo tr ng l ng nguyên t (qui t c bô ba).Ý t ng m i v b ba nguyên t ã tr nên ph bi n trong công vi c nghiên c u th i b y gi . Gi a nh ng n m 1829 n 1858 m t s nhà khoa h c (Jean Baptiste Dumas, Leopold Gmelin, Ernst Lenssen, Max von Pettenkofer, and J.P. Cooke ) tìm ra r ng nh ng m i quan h hóa h c v t ra ngoài qui t c tam t . Trong th i gian này Flo ã d c thêm vào nhóm halogen, Oxy, L u Hu nh, Salen và Telu c g p thành m t nhóm trong khi ó Nit , phospho, Asen, Selen và Telu, Antimon va Bimut thì c phân theo nhóm khác. Không may là nh ng l nh v c nghiên c u này ã b phê phán b i s th t v các giá tr chính xác c a nh ng gì không luôn sãn có. Nh ng c g ng u tiên cho vi c thi t k b ng HTTH u B ng HTTH c xem nh là tr t t s p x p c a các nguyên t hóa h c th hi n tính tu n hoàn a tính ch t v t lý và tính ch t hóa h c, m t nhà a ch t ng i Pháp c ghi nh n là ng i a ra b ng HTTH u tiên xu t b n n m 1862 ó là A.E.Beguyer de Chancourtois. De Chancourtois ã chép m t lo t các nguyên t c ghi trên m t cái ng ong theo th t t ng d n v tr ng l ng nguyên t . Khi cái ng ong c a ra thì 16 n v kh i l ng có th l n l t c vi t lên, nh ng nguyên t liên quan ch t ch v i nhau c vi t theo hàng c. u này ã a A.E.Beguyer de Chancourtois i n ý t ng r ng “ tính ch t c a các nguyên t là tính ch t c a các con s ” A.E.Beguyer de Chancourtois là ng i u tiên nh n ra r ng tính ch t c a các nguyên Trang1
  2. L ch s phát tri n c a b ng h th ng tu n hoàn l p l i cho m i 7 nguyên t , nh vào u này ông ta ã có th ph ng oán v t l ng c a nhi u oxit kim lo i. Nh ng th t không may s c a ông ta có ch a các ion và các h p ch t ngoài các nguyên t . Qui t c bát t Jonh Newlands, m t nhà hóa h c ng i Anh ã vi t bài báo n m 1863 trong ó phân lo i 56 nguyên t c x p vào 11 nhóm d a vào s gi ng nhau v tính ch t v t lí c a chúng. Và ghi chú ng t n t i nh ng c p nguyên t t ng t nhau, nh ng ch khác nhau tr ng l ng nguyên t theo i s 8. N m 1864 Newlands ã cho xu t b n b ng HTTH c a mình và nghi qui t c Octaves (B tám) (t ng t nh b y kho ng trong thang nh c, nh ng ai ã t ng h c piano s hi u rõ u này, d ch nh ng t nay ra ti ng vi t th t là khó, chúng tôi ch c m nh n c ch không th nói thành l i mong c thông c m). Qui t c này phát bi u r ng b t c nguyên t ã cho nào c ng s th hi n tính t ng t v tính ch t v i 8 nguyên t theo sau nó trong b ng HTTH hóa h c. Ai là cha c a b ng HTTH? ã có nhi u ý ki n không tán thành v nh ng ng i x ng áng c xem là cha c a b ng HTTH các nguyên t hóa h c, nhà hóa h c ng i c Lothar Meyer hay Dmitri Mendeleev ng i Nga. C hai nhà hóa h c này u a ra nh ng k t qu t ng t cùng m t th i gian áng c ghi nh n, h u làm vi c r t c l p. Qu n sách c vi t b i Meyer vào n m 1864 ính kèm m t b n th o vi t t v b ng HTTH dùng phân lo i các nguyên t . B n th o này ã c p n kho ng m t n a các nguyên t ã bi t c s p s p theo tr ng l ng nguyên t và trình bày nh ng thay i tu n hoàn v hóa tr nh là m t hàm s c a tr ng l ng nguyên t . N m 1868, Meyer xây d ng b ng m ng mà ông ã trao cho m t ng nghi p ánh giá. Nh ng không may cho Meyer là b ng HTTH c a Mendeleev tr nên ph bi n i v i gi i khoa h c qua l n xu t b n n m 1869 tr c khi bang HTTH c a Meyer xu t hi n vào 1870. Dimitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907), con út c a m t gia ình có 17 ng i con, sinh ra trong thành ph nh c a ToBol’sk n i cha ông ta là m t th y giáo v n h c và tri t h c Nga. Mendeleev ã không c xem là m t h c sinh n i b t trong nh ng n m u i h c c a ông, do ông không thích nh ng ngôn t c n, mà ó là nh ng yêu c u quan tr ng c a n n giáo d c th i m mà th m chí ông ã th hi n s n i tr i v toán và các môn khoa h c, nh ng v n h c l i c coi tr ng n. Sau cái ch t c a cha mình, Mendeleev và m chuy n n St. Petersburg theo h c i h c. Sau khi b hai tr ng i h c, m t Maxc va và m t St. Petersburg t ch i vì l ch s c a quê ông và vì ông ch là m t sinh viên bình th ng, nh ng cu i cùng thì ông c ng ki m c m th c vi n d y các môn khoa h c chính th c ( h c vi n St Petersburg). Sau khi t t nghi p, Mendeleev m nh n v trí d y các môn khoa h c trong nhà t p th d c. Sau m t th i gian làm th y giáo, ông c công nh n lu n án t t nghi p t i tr ng i h c St. Petersburg n i mà ông ã l y b ng thac s vào n m 1856. Mendeleev ã r t n t ng v i gi ng viên c a ông nên ông c gi l i làm gi ng viên hóa h c. Sau hai n m nghiên c u sinh Hóa H c c, ông ã c công nh n là giáo s Hóa c i h c St. Petersburg, và gi v trí này cho n n m 1890 . Trong khi vi t qu n sách v h th ng hóc h c vô c , nh ng nguyên t c hóa h c, 13 n tái b n và l n tái b n cu i cùng vào n m 1947. Mendeleev ã trình bày tài li u c a mình b ng nh ng thu t ng v nh ng nhóm các nguyên ã bi t có cùng tính ch t. Ph n u c a c a sách c p r t nhi u n nhóm c bi t n nhi u nh t trong hóa h c ó là nhóm halogen. Ph n k ti p ông ã t ng quát hóa các nguyên t kim lo i theo kh n ng k t p, kimlo i ki m tr c r i n kim lo i ki m th …. Tuy nhiên th t khó phân lo i nh là Cu và Hg có nhi u kh n ng k t h p, có lúc k t h p m t có khi k t h p hai (kh n ng th p c c p ây b n có th hi u theo ti ng vi t ó là hóa tr c a nguyên t ). Trong khi c ng tìm ra ng i trong tình tr ng ti n thoái l ng nan, Mendeleev ã ghi nh n nh ng s gi ng nhau v tính ch t và tr ng l ng nguyên t c a các nguyên t nhóm halogen và các nguyên t kim lo i ki m. Ông ã quan sát s t ng t gi a các nguyên t nh Cl-K- Ca,Br-Rb-Ba. Trong m t c Trang2
  3. L ch s phát tri n c a b ng h th ng tu n hoàn ng m r ng tính ch t này cho nh ng nguyên t khác, ông ã t o ra m t t m card cho m i nguyên trong 63 nguyên t ã bi t th i ó. M i card có ch a kí hi u nguyên t ,tr ng l ng phân t , c tính hóa h c và tính ch t v t lý. Khi Mendeleev s p x p các t m card này trên m t t m b ng theo th t t ng d n tr ng l ng nguyên t , nhóm các nguyên t có cùng tính ch t theo cách riêng ch không gi ng nh s s p x p các t m card trong trò ch i yêu thích c a ông, trò solitare card, m t cách kiên nh n và th là b ng HTTH c hình thành. T b ng này, Mendeleev phát tri n phát bi u c a ông v nh lu t tu n hoàn và cho xu t b n thành qu c a mình n m 1869 v i t a “S liên quan gi a tính ch t và tr ng l ng nguyên t c a các nguyên t ”. Thu n l i c a b ng Mendeleev qua nh ng c g ng trên th hi n s tu n hoàn không ch trong nh ng n v nh nh nh ng nhóm ba nguyên t n a mà nó còn th hi n trong c t c c b và hàng ngang c c b , và c nh ng quan h chéo nhau n a. N m 1906, Mendeleev m t trong nh ng ng i c b u nh n gi i th ng Nobel cho công trình nghiên c u c a mình. th i m mà Mendeleev phát tri n tri n ng HTTH c a mình thì nh ng xác nh th c nghi m v kh i l ng nguyên t là ch a chính xác. Mendeleev ã s p x p l i th t các nguyên t m c dù kh i l ng c a chúng ch c ch p nh n, ngh a là ch a bi t c kh i l ng chính xác c a chúng. Ví d nh , ông ã thay i tr ng l ng a Bery t 14 sang 9. u này ã t Bery bên trên Magiê nhóm 2, mà tính ch t c a chúng có ph n gi ng Magiê h n là v trí n m trên Nit . Trong t t c các nguyên t ã bi t Mendeleev nh n th y r ng 17 nguyên t ph i c x p vào v trí m i chúng c xác nh m t cách ch t ch v tr ng l ng nguyên t có th bi t c tính ch t c a chúng có liên quan n tính ch t c a nh ng nguyên t khác. Nh ng thay i này ã xác nh n r ng ã có nh ng sai sót trong vi c qui c tr ng ng nguyên t c a môt s nguyên t (tr ng l ng nguyên t ã c tính toán t tr ng l ng qui c, tr ng l ng c a m t nguyên t c qui c cho m t tr ng l ng chu n nào ó). Tuy nhiên, sau khi ã công vi c ch nh s a ã c ti n hành b i vi c xác nh l i kh i l ng nguyên t , t s nguyên t v n c n ph i c a ra kh i s s p x p theo kh i l ng nguyên t c a chúng. nh ng kho ng tr ng xu t hi n trong b ng c a Mendeleev, ông ã d oán s t n t i và tính ch t a nh ng nguyên t ch a bi t mà ông g i là eka-aluminium, eke-bo, và eka- Silic. Nh ng nguyê nh Gali, Scandi, và Germani ã c tìm th y sau này, nh ng l i t ng i phù h p v i nh ng oán c a Mendeleev. H n th n a B ng HTTH c a Mendeleev ã c xu t b n tr c b ng c a Meyer, b ng c a Mendeleev mang tính d oán t ng quát h n v nh ng nguyên t ã b tr ng trong b ng HTTH. Mendeleev ã d oán t t c là 10 nguyên t m i, trong ó có 7 nguyên t ã c tìm ra còn ba nguyên t có tr ng l ng nguyên t là 45, 146 và 175 không t n t i. Ông ta ng ã sai trong vi c ngh r ng các c p nguyên t nh : Agon- Kali, Coban-Nicken và Tuli-iod nên thay i v trí cho nhau vì tr ng l ng ngyên t không chính xác. M c dù nh ng nguyên t này không c n ph i thay i theo m i liên quan r ng s tu n hoàn là m t hàm c a tr ng l ng nguyên t . khám phá ra các khí tr m 1895 Lord Rayleigh báo cáo v s khám phá ra nh ng nguyên t d i d ng khí c t tên là Agon và ã c ch ng minh r ng nó tr v m t hóa h c. Nguyên t m i này không phù h p v i nh ng nhóm tu n hoàn ã bi t. N m 1898 William Ramsey ngh r ng nên t Agon vào b ng HTTH gi a Clo và Kali trong cùng m t h v i Heli, m c dù s th t thì Agon ã có tr ng l ng nguyên t l n h n Kali. Nhóm này c g i là nhóm zero do các nguyên t u có hóa tr 0. Ramsey ã d oán chính xác v s tìm ra và tính ch t c a neon. u trúc nguyên t và b ng h th ng tu n hoàn c dù b ng HTTH c a Mendeleev ã th hi n c tình tu n hoàn t nhiên c a các nguyên t , nó còn m ng cho s khám phá c a các nhà khoa h c trong th k 20 có th gi i thích t i sao nh ng tính ch t c a các nguyên t l i l p l i m t cách tu n hoàn. N m 1911 Ernest Rutherford xu t n nh ng nghiên c u v s phân tán c a các h t anpha b i nhân nguyên t n ng ã a n s xác Trang3
  4. L ch s phát tri n c a b ng h th ng tu n hoàn nh v n tích nguyên t . Ông ã trình bày n tích nguyên t trên m t h t nhân là t l thu n i tr ng l ng nguyên t c a nguyên t . C ng vào n m 1911, A.van de Broek trong hai bài báo a mình ã ngh r ng tr ng l ng nguyên t c a m t nguyên t x p x b ng v i n tích trên t nguyên t . n tích này, sau ó c g i là s nguyên t , có th dùng ánh s các nguyên trong b ng HTTH. Vào 1913, Henry Moseley báo cáo k t qu o l ng c a ông ta v dài sóng nh ng ng ph c a tia X c a m t s nguyên t cho th y r ng tr t t c a phát x tia X c a các nguyên t ã trùng kh p v i tr t t c a s nguyên t c a các nguyên t . V i s khám phá v các ng v c a các nguyên t rõ ràng là tr ng l ng nguyên t không óng vai trò quan tr ng trong nh lu t tu n hoàn nh c a Mendeleev, Meyer và các nhà khoa h c khác ã ngh tính ch t a các nguyên t bi n i tu n hoàn v i s nguyên t . V n t ra ây là t i sao t n t i nh lu t tu n hoàn nh các nhà khoa h c ã phát tri n s hi u bi t v c u trúc n t , b t u là nh ng nghiên c u c a Niel Borh v s s p x p các electron trong các l p v và qua nh ng khám phá c a G.N. Lewis v liên k t gi a các c p electron. ng h th ng tu n hoàn hi n i Nh ng thay i ch y u và sau h t c a b ng HTTH là nh ng nghiên c u c a Glenn Seaborg vào gi a th k 20 v i khám phá c a ông v nguyên t plutonium vào n m 1940, ông ã tìm ra t t c các nguyên t có s nguyên t cao h n uranium ó là các nguyên t có s nguyên t t 94 n 102. Ông ã s p x p l i b ng HTTH b ng vi c t các nguyên t thu c h Actini bên d i các nguyên t t hi m. N m 1951, Seaborg ã nh n c gi i th ng Nobel v hóa h c cho công trình c a ông. Nguyên t th 106 ã c t tên Seaborgium t ng nh n Seaborg. Trang4
nguon tai.lieu . vn