"Khoa học là một sức mạnh trí tuệ lớn nhất, nó dốc hết sức vào việc phá vỡ xiềng xích thần bí đang cầm cố chúng ta."
Gorky
Thứ Bảy, 1 tháng 1, 2022
TT&HĐ V - 47/c
HÓA HỌC
"Cái khó hiểu nhất chính là hiểu được thế giới"
"Có hai cách để sống trên đời: một là xem như không có phép lạ nào cả, hai là xem tất cả đều là phép lạ".
Albert Einstein
“Chính qua cuộc đấu tranh nhằm thống nhất một cách hợp lý cái đa dạng
mà đã đạt được những thành công lớn nhất, dù rằng chính ý đồ đó có thể
gây ra những nguy cơ lớn nhất để trở thành con mồi của ảo vọng”.
Albert Einstein
“Người nhìn thấy cái đa dạng mà không thấy cái đồng nhất thì cứ trôi lăn trong cõi chết”.
CHƯƠNG VIII (XXXXVII): NÓNG – LẠNH
“Nhiệt thể hiện ở chuyển động của các hạt vật chất.”
M.V. Lômônôxốp
“Tính
chất kỳ lạ nhất của năng lượng là khả năng biến đổi của nó. Một trong
những dạng phổ biến nhất của năng lượng trong tự nhiên là năng lượng
chuyển động hay động năng. Năng lượng nhiệt là nguồn dự trữ động năng
của các phân tử hoặc nguyên tử chuyển động hỗn loạn và liên tục.”
K.A Gladkov
"Tôi thích sự ngu dốt nhiệt tình hơn là sự thông thái thờ ơ".
Anatole France
"Trong sâu thẳm mùa đông, cuối cùng tôi cũng hiểu được trong tôi có mùa hè bất diệt".
Albert Camus
" Phần lớn con người sống cuộc đời tuyệt vọng trong im lặng, và rồi xuống mồ khi trong mình vẫn còn vang điệu nhạc".
Henry David Thoreau
"Không
có đam mê, bạn không có năng lượng; không có năng lượng, bạn không có
cái gì. Không có gì tuyệt vời trên thế giới được làm xong mà không có
đam mê trong đó".
Donald Trump
"Hãy
nuôi dưỡng hy vọng vì không có hy vọng sẽ không có nhiệt huyết. Nhiều
khi chỉ cần một tia hy vọng cũng làm rực sáng cả bầu nhiệt huyết trong
lòng người, soi rọi những thành quả lớn lao".
NTT
"Không
thể tưởng tượng ra một Vũ Trụ vô tỉ! Chỉ khi nào vật lý học thừa nhận
rằng các hằng số Vũ Trụ phải là những con số xác định (không vô tỉ), thì
lúc đó nó mới có khả năng nhận thức được chân xác Vũ Trụ".
NTT
(Còn tiếp)
Thuyết phlôgistôn dần được thừa nhận rộng
rãi trong giới hóa học nhờ những hoạt động của các học trò Stan.
Theo thuyết này, Phlôgistôn là thành phần
quyết định tính chất cháy được của vật thể. Trên cơ sở luận điểm đó, Stan đã
giải thích mối quan hệ giữa phlôgistôn với lửa. Ông cho rằng lửa (hay nhiệt)
cần thiết cho việc thực hiện các quá trình hóa học nhưng không thể xem như một
thành phần của vật thể thoát ra khi vật thể phân hủy, nghĩa là ông phủ nhận
“nguyên tố lửa” của Arixtốt. Còn Phlôgistôn, sau khi được giải phóng khỏi vật
thể cháy, có thể kết hợp với các vật chất khác, đặc biệt có thể kết hợp với
không khí thành một hợp chất rất bền vững. Khi vật chất cháy, Phlôgistôn bay
ra, chuyển động xoáy và kết hợp với không khí tạo thành ngọn lửa. Stan cho
rằng, phlôgistôn nằm trong bồ hóng là thứ Phlôgistôn tinh khiết nhất. Tuy
nhiên, Stan không coi Phlôgistôn như một chất cụ thể nào, mà cho rằng Phlôgistôn chỉ có tính vật chất khi nó kết hợp với một chất khác trong vật thể
hỗn hợp, lúc đó nó có thể thể hiện dưới dạng ngọn lửa khi nung nóng. Còn ở
trạng thái tự do thì Phlôgistôn là một thứ không xác định, không cụ thể. (Ngày
nay, có thể thấy thuyết Phlôgistôn là một sai lầm “đáng yêu” tương tự như
thuyết địa tâm: là lý thuyết tương phản của chân lý khoa học. Quá trình đốt cháy kim
loại trong không khí thành vôi hay xỉ (tức là ôxyt kim loại) chính là một quá
trình ôxy hóa khử và như vậy, có thể viết:
kim loại – Phlôgistôn = Kim loại + ôxy =
vôi kim loại (tức là ôxýt kim loại)
hay ôxy
= – Phlôgistôn)
Đến giữa thế kỷ XVIII, thuyết Phlôgistôn
đã được thừa nhận khắp châu Âu. Quan niệm về Phlôgistôn trong các quá trình
cháy đã làm hồi sinh quan niệm cổ về sự tồn tại và vai trò của các “chất lỏng
không có trọng lượng” trong các quá trình hóa học, đặc biệt là quan niệm coi
nhiệt như một chất lỏng không có trọng lượng, có khả năng “chảy” từ vật thể này
sang vật thể khác. Tuy rằng ngay từ đầu thế kỷ XVIII, một số nhà vật lý học như
Đềcác, Huc nêu nhiều lý lẽ bác bỏ quan niệm “chất lỏng nhiệt” và cũng chứng
minh cho quan niệm cơ học về bản chất nhiệt, nhưng đến giữa thế kỷ XVIII thì ý
kiến của họ hầu như bị lãng quên. Thuyết Phlôgistôn cùng với quan niệm tồn tại
các “chất lỏng không trọng lượng”, trong đó có “chất nhiệt” vẫn nghiễm nhiên
ngự trị trong khoa học.
Như có lần chúng ta đã kể, Lômônôxốp là
một nhà bác học vĩ đại, một trong những đại diện xuất sắc nhất của nền khoa học
Nga thế kỷ XVIII. Ông nổi tiếng là một thiên tài bách khoa: vừa là nhà vật lý
học, hóa học, địa chất học, khí tượng học…, vừa là nhà nghiên cứu lịch sử, ngôn
ngữ, vừa là thi sĩ, nghệ sĩ… Puskin, nhà thơ thiên tài người Nga đã viết thế
này: “Lômônôxốp đã xây dựng trường đại học đầu tiên của nước Nga và nói đúng
hơn, ông chính là trường đại học đầu tiên của nước Nga”.
Công lao to lớn của Lômônôxốp trong việc
thúc đẩy nhận thức của nhân loại về tự nhiên lên một tầm cao mới là bất tử,
không thể phủ nhận được. Một cống hiến đặc biệt quan trọng của ông cho khoa học
là lý thuyết cơ học về nhiệt hay thuyết nguyên tử - phân tử về nhiệt. Lập luận
một cách chặt chẽ, ông đã giải thích bản chất của nhiệt theo hướng cơ học mà
Đềcác, Húc… nêu ra trước đó, đưa đến quan niệm đúng đắn (hơn?!) về nhiệt, và quan niệm
này mang tính vượt thời đại. Ngay trong những luận văn đầu tiên của mình, Lômônôxốp
đã cố gắng chứng minh rằng “nhiệt thể hiện ở chuyển động của các hạt vật chất”.
Lômônôxốp chính là người đầu tiên phát
biểu nguyên lý bảo toàn vật chất và chuyển động dưới hình thức rõ ràng và chặt
chẽ. Ông viết: “Khi một vật thể truyền chuyển động cho một vật thể khác và làm
cho vật thể này chuyển động nhanh hơn, thì nó chỉ truyền một phần chuyển động
đúng bằng phần chuyển động mà nó mất”, và: “Mọi biến đổi trong thiên nhiên đều
xảy ra sao cho lấy từ vật thể này bao nhiêu thì thêm vào vật thể khác bất
nhiêu, nếu ở chỗ này vật chất bớt đi bao nhiêu thì ở chỗ khác vật chất tăng lên
bấy nhiêu…”. Trên cơ sở nguyên lý này, Lômônôxốp đã lập luận về chuyển động
nhiệt của các phân tử. Trong công trình “Bàn về tính rắn và tính lỏng của các
vật”, ông viết: “Trước tiên, tôi đã chứng minh rằng, ngọn lửa sơ đẳng của
Arixtốt hoặc các chất nhiệt đặc biệt - theo cách nói những nhà thông thái mới…
chỉ là một điều bịa đặt , và tôi đã khẳng định rằng lửa và chuyển động quay của
các tiểu phân, đặc biệt chẳng qua chỉ là do của các chất đã tạo ra vật”.
Những kết luận và chứng minh cuối cùng
của Lômônôxốp về bản chất nhiệt được trình bày trong bản luận văn “Luận về bản
chất của nóng và lạnh” viết năm 1744, công bố năm 1750. Ông viết: “Vật thể A
khi tác dụng lên vật thể B không thể truyền cho vật thể B một tốc độ lớn hơn
tốc độ của chính bản thân A. Vì vậy, nếu vật B lạnh nhúng vào vật A nóng thì
chuyển động của các hạt vật A sẽ gây cho các hạt vật B chuyển động nhiệt, nhưng
các hạt vật B không thể bị kích thích đến mức chuyển động nhanh hơn là chuyển
động nhiệt của các hạt vật A và vì vậy vật B lạnh nhúng vào vật A nóng tất
nhiên không thể nhận một lượng nhiệt lớn hơn lượng nhiệt mà vật A có”. Có thể
coi phát biểu này là dạng sơ khai, là tiền thân của nguyên lý II nhiệt động học
(đến nửa sau thế kỷ XIX mới chính thức được khám phá!).
Cũng trong bản luận văn nói trên, Lômônôxốp
đã dựa vào quan niệm mà ông nêu ra về bản chất của nhiệt để nói về giới hạn của
nóng và lạnh. Theo ông, vì không thể nêu ra một giới hạn cao nhất cho tốc độ
chuyển động của các hạt nên mức độ nóng của vật thể cũng không thể có giới hạn
cao nhất, trái lại vì giới hạn thấp nhất của chuyển động là đứng yên (vận tốc
bằng 0) nên tất nhiên phải có một giới hạn lạnh nhất, tương ứng với sự ngừng
hoàn toàn chuyển động của các hạt hợp thành vật thể. Đó chính là nhiệt độ không
tuyệt đối mà ngày nay đã được xác định là OoK (độ Kenvin) hay -273oC
(độ Celsi).
Quan niệm tiên tiến của Lômônôxốp về bản
chất của nhiệt tỏ ra hoàn toàn xa lạ và không thể hiểu nổi đối với số đông các
nhà khoa học thời đó. Chính vì vậy mà khi “Luận về bàn chất của nóng và lạnh”
của ông xuất hiện ở Đức, nó đã gây ra những chê bai và cả đả kích của những
người theo quan niệm về sự tồn tại của các “chất lỏng nhiệt không có trọng lượng”.
Có một điều đáng tiếc nhỏ, tuy Lômônôxốp
đã quan niệm nói chung là đúng đắn về cấu tạo vật chất và bản chất của nhiệt
cũng như không thừa nhận về sự tồn tại của các “chất lỏng không có trọng lượng",
song ông lại không những không từ bỏ thuyết Phlôgistôn mà còn dùng nó để giải
thích các hiện tượng hóa học, tính chất kim loại…
Sự phát triển kiến thức hóa học sau
khoảng 100 năm để đáp ứng đòi hỏi ngày một nâng cao về trình độ sản xuất cũng
như nhận thức trong thời kỳ đầu tư bản chủ nghĩa, đã đạt đến độ chín muồi làm
sụp đổ thuyết Phlôgistôn vào cuối thế kỷ XVIII, tạo ra sự chuyển biến mạnh mẽ
trong hóa học mà nhiều người mệnh danh là “Cuộc cách mạng trong hóa học”. Về
thời kỳ này, Angghen đã đánh giá khá xác đáng: “Bằng công trình thực nghiệm
hàng thế kỷ của mình, thuyết Phlôgistôn lần đầu tiên đã cung cấp đủ tài liệu để
Lavoaziê có thể tìm thấy trong chất ôxy mà Phistly mới điều chế được hình ảnh
thực tế lộn ngược của chất Phlôgistôn hoang đường và do đó lật nhào cả thuyết Phlôgistôn". Nhưng điều đó không có nghĩa là loại trừ mọi kết quả thực nghiệm
của những người theo thuyết Phlôgistôn. Ngược lại, các kết quả này tiếp tục tồn
tại, chỉ cần đảo ngược lại cách diễn đạt chúng, chuyển từ ngôn ngữ của thuyết Phlôgistôn sang ngôn ngữ hóa học hiện đại…
Angtoan Lôrăng Lavoaziê (Antoine Loran
Alvoisier) là nhà bác học thiên tài người Pháp, có kiến thức bách khoa uyên
bác, thuộc vào danh sách các bậc vĩ nhân của nhân loại, và được vinh danh là
người sáng lập ra hóa học hiện đại. Ông sinh ra ngày 26-8-1743 và là con của
một luật sư làm biện lý tại nghị viện Pháp.
| Antoine Lavoisier | |
|---|---|
Cha đẻ của hóa học hiện đại
|
|
| Sinh | 26 tháng 8, 1743 Paris, Pháp |
| Mất | 8 tháng 5, 1794 (50 tuổi) Paris, Pháp |
| Nghề nghiệp | nhà hóa học |
Sau khi tốt nghiệp đại học, Lavoaziê
không đi theo con đường của cha mà gia nhập vào hàng ngũ các nhà khoa học tự
nhiên. Năm 1765, Lavoaziê công bố công trình khoa học đầu tiên về độ tan của thạch cao, sự mất nước của nó khi nung nóng và khả năng tái kết hợp của nó với nước. Năm 1766, Lavoaziê được tặng giải thưởng của Viện Hàn lâm khoa học Pari về phương án tốt nhất để thắp sáng đuòng phố trong các thành phố lớn. Hai năm sau, chính xác là vào tháng 5-1768, Lavoaziê vào làm trợ lý về hóa học và cũng năm đó ông được bầu vào viện hàn lâm khoa học Pháp, làm thành viên thứ 71, phá qui định "Viện hàn lâm khoa học Pháp chỉ giới hạn 70 thành viên". Năm 1778, Lavoaziê trở
thành viện sĩ ăn lương và năm 1785 thì được cử làm giám đốc viện hàn lâm khoa
học Pari. Năm 1788, ông trở thành hội viên Hội hoàng gia Luân Đôn (tức là Viện
hàn lâm khoa học Anh).
Một trong những thành công nhất của Lavoaziê là tìm ra "Định luật bảo toàn vật chất", một đề tài cổ xưa của nhân loại. Ông đã chứng minh nó bằng định lượng và phát biểu nó như một định luật cơ bản của hóa học (định luật lavoaziê).
Một trong những thành công nhất của Lavoaziê là tìm ra "Định luật bảo toàn vật chất", một đề tài cổ xưa của nhân loại. Ông đã chứng minh nó bằng định lượng và phát biểu nó như một định luật cơ bản của hóa học (định luật lavoaziê).
Con đường tiến thân trong khoa học của
Lavoaziê nói chung là thuận lợi và vinh quang. Còn con đường tiến thân trong
đời sống xã hội cũng thuận buồm xuôi gió, gặt hái không ít danh lợi, nhưng kết
thúc bất ngờ một cách bí ẩn. Năm 1768, Lavoaziê nhận làm việc với Sở thầu thuế.
Ở nước Pháp quân chủ, Sở thầu thuế là một cơ quan kinh doanh được chính phủ
giao cho trách nhiệm thu thuế của nhân dân. Hàng năm, Sở thầu thuế phải nộp cho
nhà nước một số tiền nhất định, số tiền dư còn lại, những người thầu thuế chia
nhau hưởng riêng. Với cách làm như vậy, những người thầu thuế kiếm được rất
nhiều tiền và giàu lên nhanh chóng (tất nhiên là một cách tỉ lệ thuận với mức
độ oán ghét của dân chúng. Chẳng hạn, năm 1763 tổng số tiền sở thầu thuế nộp
cho nhà nước là 90 triệu frăng, năm 1763 nộp 112 triệu frăng, nhưng số tiền mà họ thu được
của dân chúng gấp 3 lần những số tiền đó. Chính quyết định làm việc ở sở thầu
thuế của Lavoaziê đã dẫn ông đến thảm họa kết thúc đời mình.
Ngày 14-7-1789, quần chúng cách mạng đánh
chiếm ngục Basti, mở đầu cho cuộc cách mạng tư sản Pháp, làm sụp đổ hoàn toàn
chế độ quân chủ chuyên chế ở nước Pháp. Năm 1789 cũng được coi là năm của “cuộc
cách mạng hóa học” bằng sự ra đời cuốn sách nổi tiếng về hóa học của Lavoaziê
có tựa đề “Khái luận về hóa học”. Đó là cuốn sách giáo khoa với ngôn ngữ giản
dị, dễ hiểu, trình bày những cơ sở lý thuyết của môn hóa học mới. Trong lời phê
bình cuốn sách này, Fuốcra và Cađêđờvô nhân danh Hội canh nông đã viết: “Không
còn nghi ngờ gì nữa, Lavoaziê là một trong những người có ảnh hưởng lớn nhất
đến cuộc cách mạng tốt lành trong hóa học khí của thời đại chúng ta”.
Năm 1789, cách mạng tư sản Pháp bùng nổ. Lavoisier với những hoạt động chính trị và kinh doanh liên quan đến giới quý tộc như tham gia đầu tư, quản trị của công ty thu thuế cá nhân Ferme Générale; chủ tịch uỷ ban của Discount Bank (sau đổi tên thành Banque de France); và là một thành viên giàu quyền lực trong một số hội đồng quản trị quý tộc khác và nhất là việc ông trở thành một chuyên viên thu thuế đã khiến ông trở thành một đối tượng của cách mạng. Người tham gia kết tội ông là Antoine Fouqier-Tinville, ủy viên công tố của phái Jacobin dựa trên những lời kết tội của một nhà khoa học khác là Jean-Paul Marat, một người có nhiều mâu thuẫn với Lavoisier.
Năm 1789, cách mạng tư sản Pháp bùng nổ. Lavoisier với những hoạt động chính trị và kinh doanh liên quan đến giới quý tộc như tham gia đầu tư, quản trị của công ty thu thuế cá nhân Ferme Générale; chủ tịch uỷ ban của Discount Bank (sau đổi tên thành Banque de France); và là một thành viên giàu quyền lực trong một số hội đồng quản trị quý tộc khác và nhất là việc ông trở thành một chuyên viên thu thuế đã khiến ông trở thành một đối tượng của cách mạng. Người tham gia kết tội ông là Antoine Fouqier-Tinville, ủy viên công tố của phái Jacobin dựa trên những lời kết tội của một nhà khoa học khác là Jean-Paul Marat, một người có nhiều mâu thuẫn với Lavoisier.
Tháng 3-1792, Quốc hội ra sắc lệnh giải
thể Sở thầu thuế, ngày 10-8-1793, Viện hàn lâm khoa học Pari bị đóng cửa. Tháng
10-1793, Hội nghị Quốc ước ra lệnh bắt giam những người tham gia Sở thầu thuế
và bắt họ phải báo cáo chi tiết các công việc đã làm cùng với các bản thanh
toán. Bản tổng kết này do Lavoaziê làm xong vào tháng 4-1794. Ngày 7-5-1794, 28
người thầu thuế bị buộc tội là “thủ phạm và tòng phạm trong những âm mưu nhằm
giúp kẻ thù của nước Pháp bằng cách cưỡng đoạt và bóc lột nhân dân Pháp qua sưu
cao thuế nặng… thu lạm thuế đến 6 - 10 % tài sản của nhân dân trong khi theo
luật pháp, chỉ cho phép thu 4 %, chiếm riêng lợi nhuận đáng lẽ phải thuộc về
Ngân khố quốc gia, cưỡng đoạt của nhân dân và của quốc gia những tài sản lớn
đáng lẽ dùng để đài thọ cho cuộc chiến tranh chống liên minh của bọn độc tài và
đã chuyển số tiền đó cho bọn độc tài, kẻ thù của nước Pháp”. Với tội trạng đã
qui kết đó, Lavoaziê và các đồng sự của ông bị kết án tử hình.
Buổi chiều ngày 8-5-1794, bản án được thi
hành. Tài sản của Lavoazie bị tịch biên. Khi biết tin Lavoaziê phải lên máy
chém, nhà toán học nổi tiếng Lagrăng, người Pháp, đã nói: “Chỉ cần một nháy mắt
là người ta chặt xong một cái đầu, nhưng có lẽ hàng trăm năm cũng chưa tạo được
một cái đầu như thế”.
Năm 1796, bản án được xem xét lại. Sau
đó, người ta đã phục hồi danh dự cho Lavoaziê và trả lại tài sản đã tịch biên
cho người vợ góa của ông. Năm 1900, để ghi nhớ công lao của ông, một bức tượng Lavoaziê được dựng nên ở Pari.
Đóng góp của Lavoaziê đối với hóa học là
to lớn. Một trong những đóng góp quan trọng của ông là khẳng định sự tồn tại
của nguyên tố ôxy và từ đó đánh đổ thuyết phlôgistôn.
Lúc đầu, dựa trên các kết quả thí nghiệm
của mình về sự đốt cháy, Lavoaziê rút ra được: không khí không đơn giản như các
nhà nghiên cứu khi đó vẫn ngộ nhận mà là một hỗn hợp hay hợp chất của một số
chất khí có tính chất khác nhau, trong đó có chất khí vừa cần thiết cho việc
duy trì sự cháy, vừa “thuận lợi nhất cho sự hô hấp” (và sau này chính Lavoaziê
đề nghị đặt tên cho nó là “ôxy” - tiếng Pháp là “oxygène”, tiếng La tinh là
“oxygenium”, có nghĩa: “sinh ra axít").
Vốn là người cẩn thận, Lavoaziê thực hiện
nhiều thí nghiệm do mình đề ra nữa theo hướng khẳng định sự tồn tại của ôxy,
vai trò của nó đối với sự cháy và ôxy hóa kim loại. Cuối cùng, ngày 28-6-1785,
Lavoaziê dã trình bày bản luận văn được chuẩn bị kỹ lưỡng của mình có tựa đề:
“Luận về Phlôgistôn - Tiếp tục lý thuyết cháy và vôi hóa công bố năm 1777”,
trước Viện hàn lâm khoa học Pari. Trong đó có đoạn viết: “Nhiệm vụ của tôi trong
bản luận văn này là phát triển lý thuyết cháy mà tôi đã công bố năm 1777. Lý
thuyết của tôi chứng minh rằng Phlôgistôn của Stan chẳng qua là một chất tưởng
tượng mà ông đã giả thiết một cách không có căn cứ là có mặt trong kim loại,
trong lưu huỳnh, phốt pho, trong mọi vật thể cháy được. Lý thuyết của tôi cho
thấy nếu không dùng đến khái niệm Phlôgistôn thì hiện tượng cháy và nung nóng sẽ
được giải thích một cách đơn giản và dễ dàng hơn rất nhiều so với khi dùng khái
niệm Phlôgistôn. Tuy vậy, tôi không mong đợi quan điểm của tôi sẽ được mọi
người thừa nhận trong chốc lát. Đầu óc con người thường quen nhìn nhận sự vật
theo cách cũ, và những người nào trong môi trường hoạt động của mình vẫn quen
xem xét thiên nhiên theo quan điểm cũ sẽ khó mà hiểu nổi những quan điểm mới.
Như vậy, hãy để cho thời gian xác nhận hoặc bác bỏ ý kiến của tôi”.
(Còn tiếp)
-------------------------------------------------------
(Còn tiếp)
-------------------------------------------------------
Đăng ký:
Đăng Nhận xét (Atom)
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét