Đang tải... (xem toàn văn)
History of the periodic table
Lch s phát trin ca bng h thng tun hoànTrang1TÓM TT LCH S PHÁT TRIN CA BNG HTHNG TUN HOÀN(The Young Vietnamese Chemistry Specialists)c dù Dmitri Mendeleev thng c coi là cha ca bng HTTH, nhng bên cnh ó có nhngóng góp ca nhiu nhà khoa hc vào vic xây dng bng HTTH mà chúng ta ang s dng hinnay.Lúc s khait u kin tiên quyt cho vic xây dng bng HTTH là s tìm ra nhng nguyên tn l. Mcdù nhng nguyên t nh vàng, bc, thic, ng, chì và thy ngân ã c bit t thi ci, nhngkhám phá khoa hc u tiên v mt nguyên t hóa hc là vào nm 1649 khi Hennig Brand tìm raphospho. Trong sut 200 nm sau ó, các nhà hóa hc ã t c mt khi kin thc khng l vtính cht ca các nguyên t và nhng hp cht mà h tìm ra. Vào nm 1869 tng cng có 63nguyên tã c tìm ra. T nhng nguyên tã bit các nhà khoa hc bt u nhn ra tính chta chúng phát trin s phân loi các nguyên t.Qui tc tam tVào nm 1817 Johann Dobereiner nhn thy rng trng lng nguyên t ca strontium ri vàokhong gia trng lng ca Ca và Ba, Ca và Ba có tính cht hóa hc ging nhau. Nm 1829 saukhi tìm ra b ba halogen bao gm chlorine, bromine, iodine và b ba kim loi kim K, Na, Li,Johann Dobereiner cho rng tính cht cha ng trong b ba nguyên t là nguyên t nm giatrong b ba có tính cht trung bình so vi 2 nguyên t nm bên cnh nó khi th tc sp xptheo trng lng nguyên t (qui tc bô ba).Ý tng mi v b ba nguyên tã tr nên ph bintrong công vic nghiên cu thi by gi. Gia nhng nm 1829 n 1858 mt s nhà khoa hc(Jean Baptiste Dumas, Leopold Gmelin, Ernst Lenssen, Max von Pettenkofer, and J.P. Cooke ) tìmra rng nhng mi quan h hóa hc vt ra ngoài qui tc tam t. Trong thi gian này Flo ã dcthêm vào nhóm halogen, Oxy, Lu Hunh, Salen và Telu c gp thành mt nhóm trong khi óNit, phospho, Asen, Selen và Telu, Antimon va Bimut thì c phân theo nhóm khác. Không maylà nhng lnh vc nghiên cu này ã b phê phán bi s tht v các giá tr chính xác ca nhng gìkhông luôn sãn có.Nhng c gng u tiên cho vic thit k bng HTTHu Bng HTTH c xem nh là trt t sp xp ca các nguyên t hóa hc th hin tính tun hoàna tính cht vt lý và tính cht hóa hc, mt nhà a cht ngi Pháp c ghi nhn là ngi ara bng HTTH u tiên xut bn nm 1862 ó là A.E.Beguyer de Chancourtois. De Chancourtoisã chép mt lot các nguyên tc ghi trên mt cái ng ong theo th t tng dn v trng lngnguyên t. Khi cái ng ong c a ra thì 16 n v khi lng có th ln lt c vit lên,nhng nguyên t liên quan cht ch vi nhau c vit theo hàng c. u này ã aA.E.Beguyer de Chancourtois i n ý tng rng “ tính cht ca các nguyên t là tính cht cacác con s” A.E.Beguyer de Chancourtois là ngi u tiên nhn ra rng tính cht ca các nguyên Lch s phát trin ca bng h thng tun hoànTrang2 lp li cho mi 7 nguyên t, nh vào u này ông ta ã có th phng oán v t lng ca nhiuoxit kim loi. Nhng tht không may s ca ông ta có cha các ion và các hp cht ngoài cácnguyên t.Qui tc bát tJonh Newlands, mt nhà hóa hc ngi Anh ã vit bài báo nm 1863 trong ó phân loi 56nguyên t c xp vào 11 nhóm da vào s ging nhau v tính cht vt lí ca chúng. Và ghi chúng tn ti nhng cp nguyên t tng t nhau, nhng ch khác nhau trng lng nguyên t theoi s 8. Nm 1864 Newlands ã cho xut bn bng HTTH ca mình và nghi qui tc Octaves(B tám) (tng t nh by khong trong thang nhc, nhng ai ã tng hc piano s hiu rõ unày, dch nhng t nay ra ting vit tht là khó, chúng tôi ch cm nhn c ch không th nóithành li mong c thông cm). Qui tc này phát biu rng bt c nguyên tã cho nào cng sth hin tính tng t v tính cht vi 8 nguyên t theo sau nó trong bng HTTH hóa hc.Ai là cha ca bng HTTH?ã có nhiu ý kin không tán thành v nhng ngi xng áng c xem là cha ca bng HTTHcác nguyên t hóa hc, nhà hóa hc ngi c Lothar Meyer hay Dmitri Mendeleev ngi Nga. Chai nhà hóa hc này u a ra nhng kt qu tng t cùng mt thi gian áng c ghi nhn, hu làm vic rt c lp. Qun sách c vit bi Meyer vào nm 1864 ính kèm mt bn tho vitt v bng HTTH dùng phân loi các nguyên t. Bn tho này ã cp n khong mt nacác nguyên tã bit c sp sp theo trng lng nguyên t và trình bày nhng thay i tunhoàn v hóa tr nh là mt hàm s ca trng lng nguyên t. Nm 1868, Meyer xây dng bng mng mà ông ã trao cho mt ng nghip ánh giá. Nhng không may cho Meyer là bngHTTH ca Mendeleev tr nên ph bin i vi gii khoa hc qua ln xut bn nm 1869 trc khibang HTTH ca Meyer xut hin vào 1870.Dimitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907), con út ca mt gia ình có 17 ngi con, sinh ra trongthành ph nh ca ToBol’sk ni cha ông ta là mt thy giáo vn hc và trit hc Nga. Mendeleevã không c xem là mt hc sinh ni bt trong nhng nm u i hc ca ông, do ông khôngthích nhng ngôn t cn, mà ó là nhng yêu cu quan trng ca nn giáo dc thi m màthm chí ông ã th hin s ni tri v toán và các môn khoa hc, nhng vn hc li c coi trngn. Sau cái cht ca cha mình, Mendeleev và m chuyn n St. Petersburg theo hc i hc.Sau khi b hai trng i hc, mt Maxcva và mt St. Petersburg t chi vì lch s ca quêông và vì ông ch là mt sinh viên bình thng, nhng cui cùng thì ông cng kim c mt hcvin dy các môn khoa hc chính thc ( hc vin St Petersburg). Sau khi tt nghip, Mendeleevm nhn v trí dy các môn khoa hc trong nhà tp th dc. Sau mt thi gian làm thy giáo, ôngc công nhn lun án tt nghip ti trng i hc St. Petersburg ni mà ông ã ly bng thac svào nm 1856. Mendeleev ã rt n tng vi ging viên ca ông nên ông c gi li làm gingviên hóa hc. Sau hai nm nghiên cu sinh Hóa Hc c, ông ã c công nhn là giáo s Hóac i hc St. Petersburg, và gi v trí này cho n nm 1890 . Trong khi vit qun sách v hthng hóc hc vô c, nhng nguyên tc hóa hc, 13 n tái bn và ln tái bn cui cùng vào nm1947. Mendeleev ã trình bày tài liu ca mình bng nhng thut ng v nhng nhóm các nguyênã bit có cùng tính cht. Phn u ca ca sách cp rt nhiu n nhóm c bit n nhiunht trong hóa hc ó là nhóm halogen. Phn k tip ông ã tng quát hóa các nguyên t kim loitheo kh nng kt p, kimloi kim trc ri n kim loi kim th…. Tuy nhiên tht khó phânloi nh là Cu và Hg có nhiu kh nng kt hp, có lúc kt hp mt có khi kt hp hai (kh nngt hp c cp ây bn có th hiu theo ting vit ó là hóa tr ca nguyên t). Trong khi cng tìm ra ng i trong tình trng tin thoái lng nan, Mendeleev ã ghi nhn nhng s gingnhau v tính cht và trng lng nguyên t ca các nguyên t nhóm halogen và các nguyên t kimloi kim. Ông ã quan sát s tng t gia các nguyên t nh Cl-K- Ca,Br-Rb-Ba. Trong mt c Lch s phát trin ca bng h thng tun hoànTrang3ng m rng tính cht này cho nhng nguyên t khác, ông ã to ra mt tm card cho mi nguyên trong 63 nguyên tã bit thi ó. Mi card có cha kí hiu nguyên t,trng lng phân t, ctính hóa hc và tính cht vt lý. Khi Mendeleev sp xp các tm card này trên mt tm bng theoth t tng dn trng lng nguyên t, nhóm các nguyên t có cùng tính cht theo cách riêng chkhông ging nh s sp xp các tm card trong trò chi yêu thích ca ông, trò solitare card, mtcách kiên nhn và th là bng HTTH c hình thành. T bng này, Mendeleev phát trin phátbiu ca ông vnh lut tun hoàn và cho xut bn thành qu ca mình nm 1869 vi ta “S liên quan gia tính cht và trng lng nguyên t ca các nguyên t”. Thun li ca bngMendeleev qua nhng c gng trên th hin s tun hoàn không ch trong nhng n v nh nhnhng nhóm ba nguyên t na mà nó còn th hin trong ct cc b và hàng ngang cc b, và cnhng quan h chéo nhau na. Nm 1906, Mendeleev mt trong nhng ngi c bu nhn giithng Nobel cho công trình nghiên cu ca mình. thi m mà Mendeleev phát trin trinng HTTH ca mình thì nhng xác nh thc nghim v khi lng nguyên t là cha chính xác.Mendeleev ã sp xp li th t các nguyên t mc dù khi lng ca chúng chc chp nhn,ngha là cha bit c khi lng chính xác ca chúng. Ví d nh, ông ã thay i trng lnga Bery t 14 sang 9. u này ã t Bery bên trên Magiê nhóm 2, mà tính cht ca chúng cóphn ging Magiê hn là v trí nm trên Nit. Trong tt c các nguyên tã bit Mendeleev nhnthy rng 17 nguyên t phi c xp vào v trí mi chúng c xác nh mt cách cht ch vtrng lng nguyên t có th bit c tính cht ca chúng có liên quan n tính cht ca nhngnguyên t khác. Nhng thay i này ã xác nhn rng ã có nhng sai sót trong vic qui c trngng nguyên t ca môt s nguyên t (trng lng nguyên tã c tính toán t trng lngqui c, trng lng ca mt nguyên tc qui c cho mt trng lng chun nào ó). Tuynhiên, sau khi ã công vic chnh sa ã c tin hành bi vic xác nh li khi lng nguyên t,t s nguyên t vn cn phi c a ra khi s sp xp theo khi lng nguyên t ca chúng. nhng khong trng xut hin trong bng ca Mendeleev, ông ã doán s tn ti và tính chta nhng nguyên t cha bit mà ông gi là eka-aluminium, eke-bo, và eka- Silic. Nhng nguyê nh Gali, Scandi, và Germani ã c tìm thy sau này, nhng li tng i phù hp vi nhngoán ca Mendeleev. Hn th na Bng HTTH ca Mendeleev ã c xut bn trc bng caMeyer, bng ca Mendeleev mang tính d oán tng quát hn v nhng nguyên tã b trngtrong bng HTTH. Mendeleev ã doán tt c là 10 nguyên t mi, trong ó có 7 nguyên tãc tìm ra còn ba nguyên t có trng lng nguyên t là 45, 146 và 175 không tn ti. Ông tang ã sai trong vic ngh rng các cp nguyên t nh: Agon- Kali, Coban-Nicken và Tuli-iodnên thay i v trí cho nhau vì trng lng ngyên t không chính xác. Mc dù nhng nguyên tnày không cn phi thay i theo mi liên quan rng s tun hoàn là mt hàm ca trng lngnguyên t. khám phá ra các khí trm 1895 Lord Rayleigh báo cáo v s khám phá ra nhng nguyên t di dng khí c t tênlà Agon và ã c chng minh rng nó tr v mt hóa hc. Nguyên t mi này không phù hp vinhng nhóm tun hoàn ã bit. Nm 1898 William Ramsey ngh rng nên t Agon vào bngHTTH gia Clo và Kali trong cùng mt h vi Heli, mc dù s tht thì Agon ã có trng lngnguyên t ln hn Kali. Nhóm này c gi là nhóm zero do các nguyên t u có hóa tr 0.Ramsey ã doán chính xác v s tìm ra và tính cht ca neon.u trúc nguyên t và bng h thng tun hoànc dù bng HTTH ca Mendeleev ã th hin c tình tun hoàn t nhiên ca các nguyên t, nócòn mng cho s khám phá ca các nhà khoa hc trong th k 20 có th gii thích ti saonhng tính cht ca các nguyên t li lp li mt cách tun hoàn. Nm 1911 Ernest Rutherford xutn nhng nghiên cu v s phân tán ca các ht anpha bi nhân nguyên t nng ã a n s xác Lch s phát trin ca bng h thng tun hoànTrang4nh vn tích nguyên t. Ông ã trình bày n tích nguyên t trên mt ht nhân là t l thuni trng lng nguyên t ca nguyên t. Cng vào nm 1911, A.van de Broek trong hai bài báoa mình ã ngh rng trng lng nguyên t ca mt nguyên t xp x bng vi n tích trênt nguyên t. n tích này, sau ó c gi là s nguyên t, có th dùng ánh s các nguyên trong bng HTTH. Vào 1913, Henry Moseley báo cáo kt quo lng ca ông ta v dàisóng nhng ng ph ca tia X ca mt s nguyên t cho thy rng trt t ca phát x tia X cacác nguyên t ã trùng khp vi trt t ca s nguyên t ca các nguyên t. Vi s khám phá vcác ng v ca các nguyên t rõ ràng là trng lng nguyên t không óng vai trò quan trngtrong nh lut tun hoàn nh ca Mendeleev, Meyer và các nhà khoa hc khác ã ngh tính chta các nguyên t bin i tun hoàn vi s nguyên t. Vn t ra ây là ti sao tn ti nhlut tun hoàn nh các nhà khoa hc ã phát trin s hiu bit v cu trúc n t, bt u lànhng nghiên cu ca Niel Borh v s sp xp các electron trong các lp v và qua nhng khámphá ca G.N. Lewis v liên kt gia các cp electron.ng h thng tun hoàn hin iNhng thay i ch yu và sau ht ca bng HTTH là nhng nghiên cu ca Glenn Seaborg vàogia th k 20 vi khám phá ca ông v nguyên t plutonium vào nm 1940, ông ã tìm ra tt ccác nguyên t có s nguyên t cao hn uranium ó là các nguyên t có s nguyên t t 94 n 102.Ông ã sp xp li bng HTTH bng vic t các nguyên t thuc h Actini bên di các nguyên tt him. Nm 1951, Seaborg ã nhn c gii thng Nobel v hóa hc cho công trình ca ông.Nguyên t th 106 ã c t tên Seaborgium tng nhn Seaborg. . các tm card này trên mt tm bng theoth t tng dn trng lng nguyên t, nhóm các nguyên t có cùng tính cht theo cách riêng chkhông ging nh. cht trung bình so vi 2 nguyên t nm bên cnh nó khi th tc sp xptheo trng lng nguyên t (qui tc bô ba).Ý tng mi v b ba nguyên tã