Vấn đề 1. Bảng hệ thống tuần hoàn – Lịch sử và ý nghĩa (Phần 1)
Vấn đề 1. Bảng hệ thống tuần hoàn – Lịch sử và ý nghĩa (phần 2)
1.2.c. Thực nghiệm và những tiên đoán thiên tài của Mendeleev – Một thời kì hóa học mới lại mở ra:
Tin tưởng vào phát hiện của mình, Mendeleev đã gửi cho các cơ quan có thẩm quyền và các nhà hóa học trên thế giới những ý kiến về sự sắp xếp mới cho các nguyên tố hóa học và những dự đoán về các nguyên tố mới (gồm 10 nguyên tố, trong đó có 3 nguyên tố số 21, 31 và 32 được ông miêu tả khá tỉ mỉ về tính chất vật lí của đơn chất và một số hợp chất của chúng, 7 nguyên tố còn lại do vị trí của chúng trong bảng HTTH không thuận lợi cho việc tiên đoán nên ông chỉ mới ước lượng được khối lượng nguyên tử), ngoài ra ông còn đính chính lại khối lượng nguyên tử của một số nguyên tố hay hóa trị nguyên tố mà trước đó theo ông là đã bị xác định sai! Kiên trì chờ đợi những phản hồi có tính tích cực nhưng suốt mấy năm trời những tiên đoán của Mendeleev cũng không được chấp nhận do còn chưa được thực nghiệm xác minh tính chính xác, tuy nhiên ông giữ vững niềm tin và kiên trì chờ đợi sự ra đời của những nguyên tố mình đã tiên đoán. Và rồi điều Mendeleev mong chờ cuối cùng cũng đã đến.
Ngày 27.08.1875, nhà hóa học người Pháp P.E. Lecoq De Boisbaudran đã gửi thư thông báo đến viện Hàn lâm khoa học Paris về việc đã tìm ra một nguyên tố mới trong quặng kẽm trắng ở Pyrenees (Pháp), nguyên tố này được phát hiện bằng phương pháp phân tích quang phổ (spectrographic analysis). Boisbaudran gọi nguyên tố mới này là Gali (Gallium), xuất phát từ tên Gaule – tên nước Pháp (cũ). Sau khi kiểm nghiệm lại, viện Hàn lâm khoa học Paris đã đăng trên tạp chí của mình và đến khoảng tháng 11.1875 thì tạp chí này đến nước Nga, và Mendeleev quá vui mừng khi đọc được bài báo này bởi nguyên tố Gali có rất nhiều tính chất giống với tính chất của nguyên tố eka-nhôm (eka-aluminium) với số hiệu nguyên tử là 31 mà cách đấy mấy năm ông đã dự đoán được. Tuy nhiên có 1 số điểm khác biệt về những số liệu mà Mendeleev đã tiên đoán với những số liệu mà Boisbaudran đã tính được bằng thực nghiệm. Theo như nhà hóa học Pháp thì Gali có tỉ khối là 4,7 và khối lượng nguyên tử là 59,72 trong khi theo như những tiên đoán của Mendeleev thì eka-nhôm có tỉ khối khoảng 6,0 và khối lượng nguyên tử là khoảng 68. Tin tưởng vào những tiên đoán của mình, Mendeleev đã gửi một bức thư cho Boisbaudran nói về những nghiên cứu trong việc sắp xếp các nguyên tố của mình và những tiên đoán trước đây, ông còn góp ý với Boisbaudran về việc đo lại các số liệu về tỉ khối và khối lượng nguyên tử của Gali. Vốn dĩ cũng là người quan tâm đến việc sắp xếp các nguyên tố hóa học và phân lập các chất hóa học, Boisbaudran đã đồng ý tiến hành kiểm tra lại các số liệu đã tính được trước đây và thật bất ngờ, kết quả xác minh lại cho thấy khối lượng nguyên tử của Gali là 69,72 và tỉ khối là 5,904, rất gần với những tiên đoán của Mendeleev! Và để bày tỏ lòng ngưỡng mộ, tôn kính với thiên tài của Mendeleev, Boisbaudran đã gửi tặng ông món quà kèm bức ảnh với dòng chữ: “Xin gửi Ngài lòng kính trọng sâu sắc và ước ao được Ngài nhận là bạn.”
Dự đoán thành công của Mendeleev với trường hợp Gali đã làm cho giới khoa học thời bấy giờ xôn xao vì những nhận định của ông đã bị lãng quên trước đó. Nhiều nhà khoa học đã có lời chúc mừng đến Mendeleev với những tiên đoán thành công của ông, và bảng hệ thống tuần hoàn (HTTH) đã được dịch ra nhiều thứ tiếng, thu hút sự quan tâm của nhiều người. Không chỉ dừng lại ở đó, những năm sau đó các tiên đoán của Mendeleev đã lần lượt được thực nghiệm xác minh. Năm 1879, nhà hóa học Thụy Điển L. Nilson đã tìm ra một nguyên tố mới được đặt tên là Scanđi (Scandium), kí hiệu là Sc. Nguyên tố mới này có nhiều tính chất giống với nguyên tố eka-bo (vị trí số 21 trong bảng HTTH) mà Mendeleev đã từng tiên đoán, những năm sau đó các kết quả thực nghiệm của P. Cleve (Thụy Điển) và W. Fischer (Đức) đã chứng thực được những tiên đoán của Mendeleev phù hợp với thực nghiệm. Năm 1886, nguyên tố eka-silic (vị trí số 32) cũng đã được tìm ra, đó là nguyên tố Gemani (Germanium) với kí hiệu Ge, do nhà hóa học người Đức C. Winkler phát hiện ra trong khoáng vật agorođit (argyrodite). Với sự kiện nguyên tố Ge và eka-silic (được Mendeleev tiên đoán từ sự tồn tại trước đó… 15 năm!) có những tính chất vật lí và hóa học gần như tương đồng với nhau đã chứng tỏ một điều rằng những tiên đoán của Mendeleev là có cơ sở và rất phù hợp với thực tế. Bảng HTTH của Mendeleev đã được giới khoa học công nhận, trở thành một công cụ hỗ trợ đắc lực cho các nhà hóa học trên con đường phát hiện ra những nguyên tố mới. Hơn 100 năm sau, bảng HTTH của Mendeleev vẫn được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Mendeleev còn trải qua nhiều thử thách khi gặp các trường hợp đi ngược lại với các tiên đoán của mình như trường hợp sắp xếp vị trí của Ar và K trong bảng HTTH nhưng ông vẫn kiên định giữ vững những lập trường của mình và đưa ra những lí lẽ phù hợp (với khoa học thời kì đó) để giải thích.
Đến đầu thế kỉ XX nhờ sự phát triển của Vật lí hiện đại người ta đã chứng minh được quy luật sắp xếp của Mendeleev là ứng với sự tăng dần điện tích hạt nhân.
Định luật tuần hoàn và bảng HTTH ra đời đã mở ra một chương mới cho hóa học, từ đây các nhà hóa học đã có thể tìm được sợi dây liên hệ giữa các nguyên tố và các hợp chất của chúng với nhau. Giờ đây chúng ta quay trở lại giải quyết câu hỏi tại sao các tiền nhân đi trước ông lại thất bại trong việc tìm ra hệ thống tuần hoàn này? Phải chăng là do họ thiếu may mắn hơn Mendeleev? Không thể phủ nhận một điều rằng việc tìm ra HTTH cũng có một phần may mắn nhưng đó không phải là yếu tố quyết định. Chính bởi vì các nhá hóa học đi trước chỉ dành tập trung vào những nguyên tố hóa học có tính chất giống nhau còn Mendeleev thì lại nghiên cứu mối quan hệ chung, những quy luật chung kết nối các nguyên tố với nhau, đó chính là thiên tài của ông.
Dù vậy, Mendeleev cũng không phải là người đã hoàn toàn thoát khỏi những chi phối cổ hủ của tư tưởng cũ là nguyên tử không thể bị phân chia, chính vì vậy khi các nhà hóa học trẻ tìm ra những nguyên tố phóng xạ thì ông không dựa trên những vấn đề lí thuyết mới này để phát triển hệ thống nguyên tố của mình mà liên tục đưa ra những tư tưởng phủ định các hiện tượng đã được thực nghiệm xác minh đó, dấu sao cũng là chuyện bình thường trong giai đoạn chuyển giao giữa của hóa học.
Và lí thuyết về việc xây dựng các hệ thống tuần hoàn cũng còn phát triển tiếp và chúng ta sẽ còn tìm hiểu ở những vấn đề sau này. Còn bây giờ để kết thúc vấn đề đầu tiên của topic này, mời các bạn xem thử bảng HTTH mới nhất do IUPAC cung cấp năm 2005 
và vào địa chỉ sau đây khi cần tìm kiếm một số thông tin cơ bản về các nguyên tố hóa học: http://chemistry.about.com/library/blperiodictable.htm
Hi vọng topic này sẽ phát triển mạnh để có thể đưa thật nhiều kiến thức đến cho mọi thành viên của chúng ta
___________
Tài liệu tham khảo:
[1] Truyện kể 109 nguyên tố hóa học.
[2] Chimie, 1re année. MPSI et PTSI (bản dịch của Đào Quý Chiệu).
[3] Internet.
Leave a Reply