TT&HĐ V - 47/c

 

HÓA HỌC

PHẦN V:     THỐNG NHẤT 

"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 

 

"Mỗi một thành tựu lớn của nhà khoa học chính là xuất phát từ những ảo tưởng táo bạo". 
JohnDewey

"Chân lý chỉ có một, nó không nằm trong tôn giáo, mà nằm trong khoa học."
Leonardo da Vinci
 

"Cái khó hiểu nhất chính là hiểu được thế giới" 

Albert Einstein

 "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”.

Upanishad       

 

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 O^oK (độ Kenvin) hay -273^oC (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).

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.

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)
-------------------------------------------------------