Thứ Năm, 27 tháng 9, 2018

CÁC BẬC NHÂN TÀI KHOA HỌC 35

(ĐC sưu tầm trên NET)
103 Paracelsus_1206.jpg

Những phát kiến vĩ đại sinh ra từ ý tưởng 'quái đản'

Thuốc súng, kính thiên văn là các phát minh vĩ đại làm nền tảng cho văn minh loài người hiện nay. Chúng có điểm chung là cùng xuất phát từ những ý tưởng khá là "điên rồ".

Chân dung vị bác sĩ Paracelsus. Ảnh: Wikipedia.
Chân dung vị bác sĩ Paracelsus. Ảnh: Wikipedia.
Ý tưởng y học: Đun nóng tinh trùng người rồi chôn cùng phân ngựa
Cho đến thế kỷ  XVI, ý tưởng về một viên thuốc tổng hợp những chất cần thiết để chữa loại bệnh bất kỳ vẫn còn khá mới mẻ, và người đưa ra ý tưởng này là bác sĩ người Thuỵ Sĩ tên Paracelsus.
Paracelsus cho rằng, trong con người có 4 “chất dịch cơ bản” gồm máu, đờm, nước mắt và mật. Sức khỏe là sự kết hợp cân bằng 4 chất dịch này trong cơ thể mỗi người. Nếu ai đó bị mắc bệnh, phần lớn là do các tác nhân bên ngoài làmđảo lộn thế cân bằng của các "chất dịch". Ngoài ra, theo ông, cơ thể người là một cấu trúc hoàn hảo, nó là phiên bản thu nhỏ của vũ trụ với 7 cơ quan tượng trưng cho 7 hành tinh thời bấy giờ. 
Nhưng ý tưởng của Paracelsus dần trở nên xa rời thực tế, khi ông tin rằng ông có thể “làm nên” một con người với các nguyên liệu thích hợp. Ông lấy tinh trùng người đun nóng trong ống nghiệm, rồi chôn cùng phân ngựa trong 40 ngày. Sau đó, ông quả quyết rằng bản thân đã tạo một người tí hon biết nói.
Paracelsus quyết định công bố khám phá trên với các nhà khoa học thời bấy giờ. Tuy nhiên khi các nhà khoa học khác nhìn thấy bát phân ngựa thì tất cả đều bỏ chạy. Từ đây, khoa học bắt đầu nghiên cứu và chế tạo nhiều loại thuốc hiện đại.
Ý tưởng về kính thiên văn: Đi tìm người sống trên cung trăng
Sao Thiên Vương - Uranus được phát hiện vào năm 1781 bởi nhà thiên văn học kiêm kỹ sư và nhạc sĩ người Anh gốc Đức - William Herschel. Khi đó, người nghệ sĩ tài năng đã chế tạo một bộ kính viễn vọng độc nhất vô nhị, dài khoảng 2 m, dựa trên ý tưởng của Isaac Newton. 
Phát minh này được xem là hình mẫu để xây dựng kính thiên văn sau này. Nhưng ít ai biết rằng, mục đích thực sự của Herschel khi tạo chiếc kính tuyệt vời như vậy là để tìm ra người sống trên cung trăng. Khi đó, Herschel bị thôi thúc bởi ý tưởng mặt trăng có người sinh sống. Ông cho rằng, bản thân đã nhìn thấy những khu rừng, thị trấn, thành phố tấp nập người qua lại trên mặt trăng. Thực chất, đây chỉ là những hố tròn trên bề mặt mặt trăng. Sau đó, William Herschel kết luận, tất cả các hành tinh trong hệ mặt trời đều mang sự sống với nhiều người ở trên đó. 
Hơn thế, ông khẳng định, sao Hỏa có đại dương và cũng tồn tại mùa trong năm giống trái đất. Thậm chí, Herschel còn cho rằng, mặt trời tự nó mang sự sống và bản chất không giống một quả bóng khí khổng lồ và luôn rực cháy. Nhờ các nghiên cứu, 5 năm sau, William Herschel tìm ra Thiên Vương tinh - Uranus, còn người mặt trăng thì không thấy đâu.
Ý tưởng về thuốc súng: truy lùng thuốc trường sinh bất lão
Thuốc súng là một trong 4 phát minh vĩ đại của người Trung Quốc. Nhờ đó mà loài người hiện nay mới được thưởng thức những màn pháo hoa tuyệt đẹp, cùng nhiều ứng dụng phục vụ cho loài người (như phá đá). Đây cũng là công cụ trong nhiều cuộc chiến tranh đẫm máu.
Thuốc súng chỉ tình cờ được phát hiện khi người Trung Quốc đang trên con đường truy lùng thuốc “trường sinh”. Trải qua hàng trăm năm, những nhà giả kim thuật Trung Quốc miệt mài nghiên cứu chuyên sâu về các kim loại có tính chất khác thường như vàng - rất khó bị ăn mòn hay thủy ngân - kim loại lỏng và lưu huỳnh. Họ thấy lưu huỳnh rất dễ cháy, nhất là khi trộn với diêm sinh (Kali nitrat- KNO3). Nhiều người khi đun nóng hỗn hợp này bị bỏng nặng, nhà cửa bị thiêu rụi, thậm chí tử vong.
Cuối cùng, mục đích tạo ra thuốc "trường sinh bất lão" của người Trung Quốc bất thành, nhưng họ lại thành công với một phát minh tuyệt vời được sử dụng cho đến ngày nay.
Ảnh minh họa: masonicfind.
Ảnh minh họa ý tưởng tạo la bàn: masonicfind.
 Ý tưởng tạo ra la bàn: thìa và đĩa
Trước kia, khi không muốn lạc lối trong mỗi chuyến hành trình, con người thường xác định phương hướng bằng mặt trời hoặc các vì sao. Nhưng khi phải di chuyển vào thời tiết xấu hoặc buổi tối, la bàn là một công cụ tuyệt vời.
Trung Quốc chính là nơi khởi nguồn của la bàn, với “kim chỉ nam” của họ. Ban đầu, người Trung Quốc nghĩ ra nó để phục vụ cho phong thủy, như sắp xếp các đồ đạc trong nhà theo hướng nhất định để tạo ra các luồng năng lượng dịch chuyển tự nhiên nhất có thể. Nguyên nhân là do người Trung Quốc khi sống tại khu đất mới thường có ý muốn sống yên bình với thiên nhiên và môi trường xung quanh, nên họ thường xây nhà dựa trên trục Bắc - Nam. 
Lúc đầu, "kim chỉ nam" của người Trung Quốc chỉ là một cái thìa, hoặc một cục đá nhọn bằng nam châm (tượng trưng cho sao Bắc Đẩu). Chúng được thả vào nước, hoặc trong một cái đĩa (trong phong thủy tượng trưng cho trái đất). Nam châm sẽ xoay tròn và luôn chỉ về hướng nam. 
Các nhà thám hiểm và thủy thủ nhận thấy, công cụ trên rất hữu dụng cho các chuyến phiêu lưu và hành trình dài, nên họ đã nghiên cứu và phát triển thành la bàn. Từ đó, la bàn trở thành một trong những phát minh quan trọng nhất của loài người. 
Theo Trí thức trẻ

Paracelsus

1493-1541
Thụy Sĩ
Hóa Học
104 Joseph_Priestley_1222.jpg 
Joseph Priestley(13-1804) - Khám73 phá ra khí ôxy


Hầu hết chúng ta đều biết rằng trong không khí có chứa khí Oxygen và mọi người đều cần nó để tồn tại. Oxygen là 1 nguyên tố hoá học phong phú nhất trên trái đất .Tuy vậy,thật là lạ lùng khi không ai biết bất cứ điều gì về khí O2 cho đến khi Joseph Priestly khám phá ra nó vào ngày 1-8-1774 nghĩa là cách đây hơn 200 năm.


Priestley khám phá ra khí oxygen trong khi đang đun oxyt thuỷ ngân đỏ,một hợp chất có chứa khí oxygen .Khí O2 thoát ra như 1 chất khí khi hợp chất bị đun nóng . Ông đổ chất khí vào đầy 1 cái hũ và đặt 1 chú chuột nhắt vào đó.Chú chuột trở nên rất lanh lợi,nhanh nhẹn. Ông đốt 1 ngọn nến trong chất khí và nhận thấy rằng nó sáng hơn khi cháy ở ngoài trời ông thử hết thở chất khí này và nó làm cho ông cảm thấy sảng khoái đầy sinh lực
.Vào lúc ấy mọi chất khí đều đc gọi là không khí ,Priestley gọi chất khí ông khám phá ra là không khí hoàn hảo có lẽ vì nó đc làm từ những điều tuyệt vời như thế .Mặc dù Prestley thấy rằng những vật đốt trong O2 thì cháy sáng hơn ngoài không khí nhưng ông không biết rằng chính O2 làm vật cháy sáng.Nhưng khám phá cuả ông dẫn đến lời giải thích chính xác về sự nung đốt sau đó vài năm bởi nhà khoa học người Pháp tên Lavoisier.Chính Lavoisier đã đặt tên cho chất khí này là oxygen.

Priestley không dự tính sẽ trở thành 1 nhà khoa học. Thực sự ông là 1 mục sư. Thực hiện các thí nghiệm về hoá chất đặc biệt là chất khí là sở thích của ông . Ông còn khám phá ra khí gây ta đôi khi đc dùng như thuốc tê của nha sĩ . Ông cũng phát minh ra thiết bị thu các chất khí cho phòng thí nghiệm.

Priestly (1733-1804) ở Anh nhưng ông đi đây đi đó nhiều.Trong thời gian lưu lại ở Pari nước Pháp ông trở thành bằg hữu của lavoisier .Pri.. bị quê hương ghét bỏ vì cái ý thuyết giáo,thậm chí tính mạng còn bị đe doạ .Vào năm 1794 ông tới mỹ và chon Northumberland thuộc bang Pennsylvania làm quê hương cho tới khi ông mất vào năm 1804.

Oxyge

104Joseph_Priestley_1222.jpg 
Joseph Priestley(13-1804) - Khám73 phá ra khí ôxy


Hầu hết chúng ta đều biết rằng trong không khí có chứa khí Oxygen và mọi người đều cần nó để tồn tại. Oxygen là 1 nguyên tố hoá học phong phú nhất trên trái đất .Tuy vậy,thật là lạ lùng khi không ai biết bất cứ điều gì về khí O2 cho đến khi Joseph Priestly khám phá ra nó vào ngày 1-8-1774 nghĩa là cách đây hơn 200 năm.


Priestley khám phá ra khí oxygen trong khi đang đun oxyt thuỷ ngân đỏ,một hợp chất có chứa khí oxygen .Khí O2 thoát ra như 1 chất khí khi hợp chất bị đun nóng . Ông đổ chất khí vào đầy 1 cái hũ và đặt 1 chú chuột nhắt vào đó.Chú chuột trở nên rất lanh lợi,nhanh nhẹn. Ông đốt 1 ngọn nến trong chất khí và nhận thấy rằng nó sáng hơn khi cháy ở ngoài trời ông thử hết thở chất khí này và nó làm cho ông cảm thấy sảng khoái đầy sinh lực
.Vào lúc ấy mọi chất khí đều đc gọi là không khí ,Priestley gọi chất khí ông khám phá ra là không khí hoàn hảo có lẽ vì nó đc làm từ những điều tuyệt vời như thế .Mặc dù Prestley thấy rằng những vật đốt trong O2 thì cháy sáng hơn ngoài không khí nhưng ông không biết rằng chính O2 làm vật cháy sáng.Nhưng khám phá cuả ông dẫn đến lời giải thích chính xác về sự nung đốt sau đó vài năm bởi nhà khoa học người Pháp tên Lavoisier.Chính Lavoisier đã đặt tên cho chất khí này là oxygen.

Priestley không dự tính sẽ trở thành 1 nhà khoa học. Thực sự ông là 1 mục sư. Thực hiện các thí nghiệm về hoá chất đặc biệt là chất khí là sở thích của ông . Ông còn khám phá ra khí gây ta đôi khi đc dùng như thuốc tê của nha sĩ . Ông cũng phát minh ra thiết bị thu các chất khí cho phòng thí nghiệm.

Priestly (1733-1804) ở Anh nhưng ông đi đây đi đó nhiều.Trong thời gian lưu lại ở Pari nước Pháp ông trở thành bằg hữu của lavoisier .Pri.. bị quê hương ghét bỏ vì cái ý thuyết giáo,thậm chí tính mạng còn bị đe doạ .Vào năm 1794 ông tới mỹ và chon Northumberland thuộc bang Pennsylvania làm quê hương cho tới khi ông mất vào năm 1804.

Lịch sử các phát minh

Oxygen

Mọi người đếu biết rằng lúc khởi thủy, không có oxygen trên trái đất. Khí quyển chỉ gồm các hợp chất nitrogen, hơi nước và  khí carbonic được phóng thích ra từ các  núi lửa, nhưng  không có oxygen nguyên tố.
Cách đây hai tỉ năm, sự ngưng tụ hơi nước  và sự hình thành đại dương đã cho phép các vi sinh vật có thể tổng hợp diệp lục tố (rong, vi khuẩn), dùng khí carbonic và thải ra khí oxygen.
Oxygen nhờ đó mà xuất hiện từ từ trong  khí quyển, lúc đầu chỉ có 0,2%. Sau đó oxygen tạo thành tầng  ozon, sẽ làm màn chắn bớt các  tia tử ngoại (ultraviolet) tới mặt đất. Nhờ đó mà có được sự sống tập thể trên mặt đất. Sự phát triển  mạnh mẽ của thực  vật tạo lớp khí quyển càng  ngày càng có nhiều oxygen
Nhờ sự sản xuất oxygen mà trái đất ta đã qua một bước ngoặc mới trong  lịch sử của nó. Trong  một tì năm, cây dưới nước tiếp tục thải ra khí oxygen, và  dần dần tụ lên  bầu khí quyển

Khám phá khí oxygen:

Nhà hóa học Thụy Điển Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) nghiên cứu các chất khí vào những  năm 1768-1770, đã quan sát một chất khí không  mùi, khi đốt thì cho ra ngọn  lửa sáng. Ông cho nó đặc điểm là "không  khí của lửa".

Điều chế oxygen bằng oxyt thủy ngân
Tháng 4 năm 1774 Pierre Bayen thí nghiệm khi đốt oxyd thủy ngân (đá vôi thủy ngân, (chaux mercurielle ou mercure précipité per se), sẽ tỏa ra một chất khí và khối lượng bị mất. Ông hứng  khí đó và ghi nhận rằng nó hơi đặc hơn không khí. Bayen cho rằng công bố quan sát này không  ích lợi gì, ông  muốn thực hiện những  thí nghiệm tỉ mỉ hơn, cẩn thận hơn mà không  xem xét chất khí thoát ra đó. Có phải ông cho rằng chất khí đó bình thường như mọi chất khác?
Ngày 1 tháng 8 1774, Joseph Priestley làm thí nghiệm y hệt như Pierre Bayen tại khà ông gần Calne, Anh quốc. Ông thu được cùng chất khí trên và đặt tên  là khí để đốt (air déphlogistiqué). Ông còn nhận thấy rằng chất khí này khi hít vô sẽ cảm thấy khoẻ và cây cối có thể làm tái sinh một phần chất khí mà chuột và ngọn lửa thải ra. Từ các  thí nghiệm trên, ông  kết luận  trên là không  khí quanh ta gồm hai hợp chất, một chất làm hoạt động sự đốt và  một cặn bã.
Nói về chất khí này, ông viết: "cái làm cho tôi ngạc nhiên nhất là đèn cầy cháy bằng chất khí này có độ sáng  rất mãnh liệt..."  Ông  cũng diễn tả một cách tỉ mỉ các thí nghiệm của ông và cho in  ra các kết quả. Nhân dịp bữa ăn tối, khi Priestley được mời qua Pháp tháng  10 năm 1774 thì Lavoisier mới biết được  sự khám phá ra chất khí đặc biệt mà ông  gọi là "khí để hô hấp tốt hết sức" (air éminemment respirable)
 Lavoisier biết các công trình của Bayen nhưng cũng  như Bayen, không để ý độ quan trọng của chất khí này. Sự gặp gỡ với Priestley  là một phát hiện mới đối với Lavoisier: ông bị thu hút bởi các "khí" mới này và  quyết định nghiên cứu  các  chất khí và những hiện tượng của sự đốt cháy.   Bảy tháng sau, ông lập lại thí nghiệm của các nhà hóa học trên và thấy rằng  "chất nhiên  khí" đó là một nguyên tố mới, quan trọng  hơn, là nguyên tố dùng để đốt. Ngoài ra  ông  thấy ngay sự gia tăng khối lượng của các kim loại khi bị nung khô (calcination).
Năm 1775, ông  thực  hiện thí nghiệm đáng ghi nhớ trong  12 ngày và 12 đêm trên  oxyd thủy ngân đỏ.  Khí tỏa ra được nghiên cứu có đặc tình quan trọng: làm hoạt động sự cháy, giúp  sự hô hấp động vật. Lavoisier  kêu tên là "khí cho sự sống" (air vital). Lavoisier  khám phá  rằng  khí quyển là hỗn hợp của hai khí, air vital và mofette (nitrogen)
Bayen đã thấy sự sai lầm của mình khi không  công bố sự khám phá của mình, nhưng  đã trễ, ông đã bị  lịch sử quên tên
Chính Pristley là cha đẻ của oxygen, xác định đặc tính của nó
Lavoisier xác định nó là một nguyên tố

Oxygen:

Oxygen theo mẫu của Bohr
Tên: Oxygen
Ký hiệu: O
Số nguyên tử: 8
Khối lượng nguyên tử: 15.9994 amu
Điểm nóng chảy: -218.4°C (54.750008°K, -361.12°F)
Điểm sôi: -183.0°C (90.15°K, -297.4°F)
Số Protons/Electrons: 8
Số Neutrons: 8
Phân loại: không kim loại
Cơ cấu tinh thể: khối lập phương
Tỷ trọng ở 293 K: 1.429 g/cm3
Màu: không  màu
Oxygen tượng trưng cho:
21% thể tích khí quyển
Nửa trọng  lượng lớp vỏ địa cầu
88,8 % trọng  lượng  nước
23,2 % không  khí (75,6 % nitrogen)
62,5 % cơ thể con người và cho tới 88 % ở một số sinh vật ở biển
Có thể sống sót lâu với không  khí chứa 14 % oxygen, rối loạn quan trọng  ở 7 % và nghẹt thở ở 3 %
Oxygen, nguyên  tố cần thiết cho đời sống
Là nguyên tố phổ biến, dồi dào nhất của vỏ trái đất trong  số đó có đất đá và sông biển với khí quyển. Nó tượng trưng cho 49,5% của khối lượng vỏ quả đất (53,3% tính theo số nguyên tử), đứng trước quá xa so với silicium (25,7% tính theo khối lượng). Trong  không  khí oxygen ở dưới dạng phân tử có hai nguyên tử oxygen (O2). Kết hợp với hydrogen, cho ra nước H2O
Trong đất đá, nó có trong  các khoáng chất có oxygen (oxyd, hydroxyd, silicat, carbonat, sulfat, phosphat..)
Nơi các sinh vật, oxygen  ở dưới dạng phân tử hữu cơ có oxygen và  những  hợp chất vô cơ như phosphat apatitic trong  xương  và răng, các carbonat trong vỏ sò.

Cơ cấu nguyên tử của oxygen:

Tầng điện tử hóa trị (tầng  2) gồm 6 điện tử và oxygen  được xếp hạng  ở cột thứ VIA của bảng  phân loại tuần hoàn. Đó là nguyên tố dầu tiên của nhóm tương đối đồng  nhất gồm 4 nguyên tố khác  là: lưu huỳnh (S), selenium (Se), tellurium (Te) và polonium (Po). Hai điện tử 2s tạo thành một cặp điện tử có spin nghịch chiều nhau và 4 điện tử 2p khác phải rải lên ba  quỹ đạo 2px, 2py và 2pz cùng  một mực  lăng  lượng: Hai trong số các điện tử sẽ tạo thành một cặp điện tử trên cùng  một quỹ đạo, nhưng  hai điện tử còn  lại bị bó buộc  phải ở trên  hai quỹ đạo còn lại (Luật Hund), nên là những điện tử độc thân. Cấu hình điện tử của oxygen làm cho nó có tính chất đặc biệt.
Theo luật tám điện tử, nguyên tử oxygen có khuynh hướng  thu thêm hai điện tử để tạo ra cấu trúc  của neon (Ne) là khí hiếm đứng sát bên nó (1s2, 2s2, 2p6) nghĩa là tạo ra ion O2-
Do đó oxygen là nguyên tố có tính âm điện  mạnh (3,44 theo thang Pauling),   tính âm điện của nó chỉ bị fluor (F) qua mặt (3,98). Đó là một nguyên tố không  kim loại điển hình.

Võ Thị Diệu Hằng

n

Mọi người đếu biết rằng lúc khởi thủy, không có oxygen trên trái đất. Khí quyển chỉ gồm các hợp chất nitrogen, hơi nước và  khí carbonic được phóng thích ra từ các  núi lửa, nhưng  không có oxygen nguyên tố.
Cách đây hai tỉ năm, sự ngưng tụ hơi nước  và sự hình thành đại dương đã cho phép các vi sinh vật có thể tổng hợp diệp lục tố (rong, vi khuẩn), dùng khí carbonic và thải ra khí oxygen.
Oxygen nhờ đó mà xuất hiện từ từ trong  khí quyển, lúc đầu chỉ có 0,2%. Sau đó oxygen tạo thành tầng  ozon, sẽ làm màn chắn bớt các  tia tử ngoại (ultraviolet) tới mặt đất. Nhờ đó mà có được sự sống tập thể trên mặt đất. Sự phát triển  mạnh mẽ của thực  vật tạo lớp khí quyển càng  ngày càng có nhiều oxygen
Nhờ sự sản xuất oxygen mà trái đất ta đã qua một bước ngoặc mới trong  lịch sử của nó. Trong  một tì năm, cây dưới nước tiếp tục thải ra khí oxygen, và  dần dần tụ lên  bầu khí quyển

Khám phá khí oxygen:

Nhà hóa học Thụy Điển Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) nghiên cứu các chất khí vào những  năm 1768-1770, đã quan sát một chất khí không  mùi, khi đốt thì cho ra ngọn  lửa sáng. Ông cho nó đặc điểm là "không  khí của lửa".

Điều chế oxygen bằng oxyt thủy ngân
Tháng 4 năm 1774 Pierre Bayen thí nghiệm khi đốt oxyd thủy ngân (đá vôi thủy ngân, (chaux mercurielle ou mercure précipité per se), sẽ tỏa ra một chất khí và khối lượng bị mất. Ông hứng  khí đó và ghi nhận rằng nó hơi đặc hơn không khí. Bayen cho rằng công bố quan sát này không  ích lợi gì, ông  muốn thực hiện những  thí nghiệm tỉ mỉ hơn, cẩn thận hơn mà không  xem xét chất khí thoát ra đó. Có phải ông cho rằng chất khí đó bình thường như mọi chất khác?
Ngày 1 tháng 8 1774, Joseph Priestley làm thí nghiệm y hệt như Pierre Bayen tại khà ông gần Calne, Anh quốc. Ông thu được cùng chất khí trên và đặt tên  là khí để đốt (air déphlogistiqué). Ông còn nhận thấy rằng chất khí này khi hít vô sẽ cảm thấy khoẻ và cây cối có thể làm tái sinh một phần chất khí mà chuột và ngọn lửa thải ra. Từ các  thí nghiệm trên, ông  kết luận  trên là không  khí quanh ta gồm hai hợp chất, một chất làm hoạt động sự đốt và  một cặn bã.
Nói về chất khí này, ông viết: "cái làm cho tôi ngạc nhiên nhất là đèn cầy cháy bằng chất khí này có độ sáng  rất mãnh liệt..."  Ông  cũng diễn tả một cách tỉ mỉ các thí nghiệm của ông và cho in  ra các kết quả. Nhân dịp bữa ăn tối, khi Priestley được mời qua Pháp tháng  10 năm 1774 thì Lavoisier mới biết được  sự khám phá ra chất khí đặc biệt mà ông  gọi là "khí để hô hấp tốt hết sức" (air éminemment respirable)
 Lavoisier biết các công trình của Bayen nhưng cũng  như Bayen, không để ý độ quan trọng của chất khí này. Sự gặp gỡ với Priestley  là một phát hiện mới đối với Lavoisier: ông bị thu hút bởi các "khí" mới này và  quyết định nghiên cứu  các  chất khí và những hiện tượng của sự đốt cháy.   Bảy tháng sau, ông lập lại thí nghiệm của các nhà hóa học trên và thấy rằng  "chất nhiên  khí" đó là một nguyên tố mới, quan trọng  hơn, là nguyên tố dùng để đốt. Ngoài ra  ông  thấy ngay sự gia tăng khối lượng của các kim loại khi bị nung khô (calcination).
Năm 1775, ông  thực  hiện thí nghiệm đáng ghi nhớ trong  12 ngày và 12 đêm trên  oxyd thủy ngân đỏ.  Khí tỏa ra được nghiên cứu có đặc tình quan trọng: làm hoạt động sự cháy, giúp  sự hô hấp động vật. Lavoisier  kêu tên là "khí cho sự sống" (air vital). Lavoisier  khám phá  rằng  khí quyển là hỗn hợp của hai khí, air vital và mofette (nitrogen)
Bayen đã thấy sự sai lầm của mình khi không  công bố sự khám phá của mình, nhưng  đã trễ, ông đã bị  lịch sử quên tên
Chính Pristley là cha đẻ của oxygen, xác định đặc tính của nó
Lavoisier xác định nó là một nguyên tố

Oxygen:

Oxygen theo mẫu của Bohr
Tên: Oxygen
Ký hiệu: O
Số nguyên tử: 8
Khối lượng nguyên tử: 15.9994 amu
Điểm nóng chảy: -218.4°C (54.750008°K, -361.12°F)
Điểm sôi: -183.0°C (90.15°K, -297.4°F)
Số Protons/Electrons: 8
Số Neutrons: 8
Phân loại: không kim loại
Cơ cấu tinh thể: khối lập phương
Tỷ trọng ở 293 K: 1.429 g/cm3
Màu: không  màu
Oxygen tượng trưng cho:
21% thể tích khí quyển
Nửa trọng  lượng lớp vỏ địa cầu
88,8 % trọng  lượng  nước
23,2 % không  khí (75,6 % nitrogen)
62,5 % cơ thể con người và cho tới 88 % ở một số sinh vật ở biển
Có thể sống sót lâu với không  khí chứa 14 % oxygen, rối loạn quan trọng  ở 7 % và nghẹt thở ở 3 %
Oxygen, nguyên  tố cần thiết cho đời sống
Là nguyên tố phổ biến, dồi dào nhất của vỏ trái đất trong  số đó có đất đá và sông biển với khí quyển. Nó tượng trưng cho 49,5% của khối lượng vỏ quả đất (53,3% tính theo số nguyên tử), đứng trước quá xa so với silicium (25,7% tính theo khối lượng). Trong  không  khí oxygen ở dưới dạng phân tử có hai nguyên tử oxygen (O2). Kết hợp với hydrogen, cho ra nước H2O
Trong đất đá, nó có trong  các khoáng chất có oxygen (oxyd, hydroxyd, silicat, carbonat, sulfat, phosphat..)
Nơi các sinh vật, oxygen  ở dưới dạng phân tử hữu cơ có oxygen và  những  hợp chất vô cơ như phosphat apatitic trong  xương  và răng, các carbonat trong vỏ sò.

Cơ cấu nguyên tử của oxygen:

Tầng điện tử hóa trị (tầng  2) gồm 6 điện tử và oxygen  được xếp hạng  ở cột thứ VIA của bảng  phân loại tuần hoàn. Đó là nguyên tố dầu tiên của nhóm tương đối đồng  nhất gồm 4 nguyên tố khác  là: lưu huỳnh (S), selenium (Se), tellurium (Te) và polonium (Po). Hai điện tử 2s tạo thành một cặp điện tử có spin nghịch chiều nhau và 4 điện tử 2p khác phải rải lên ba  quỹ đạo 2px, 2py và 2pz cùng  một mực  lăng  lượng: Hai trong số các điện tử sẽ tạo thành một cặp điện tử trên cùng  một quỹ đạo, nhưng  hai điện tử còn  lại bị bó buộc  phải ở trên  hai quỹ đạo còn lại (Luật Hund), nên là những điện tử độc thân. Cấu hình điện tử của oxygen làm cho nó có tính chất đặc biệt.
Theo luật tám điện tử, nguyên tử oxygen có khuynh hướng  thu thêm hai điện tử để tạo ra cấu trúc  của neon (Ne) là khí hiếm đứng sát bên nó (1s2, 2s2, 2p6) nghĩa là tạo ra ion O2-
Do đó oxygen là nguyên tố có tính âm điện  mạnh (3,44 theo thang Pauling),   tính âm điện của nó chỉ bị fluor (F) qua mặt (3,98). Đó là một nguyên tố không  kim loại điển hình.

Võ Thị Diệu Hằng


Joseph Priestley

1733-1804
Vương Quốc
Hóa Học
105 Antoine_Henri_Becquerel_1392.jpg

Người khám phá ra hiện tượng phóng xạ tự nhiên

Ngày 12/6/1901, nhà bác học vĩ đại người Pháp Antoine Henri Becquerel đã công bố những nghiên cứu đầu tiên về hiện tượng phóng xạ. Becquerel phát hiện được rằng tinh thể muối uranium liên tục phóng ra một loại bức xạ có khả năng xuyên qua các màn chắn ánh nắng và làm đen các kính ảnh. Đó chính là hiện tượng phóng xạ tự nhiên.

Antoine Henri Becquerel sinh ngày 15/12/1852 tại Paris, trong một gia đình gồm những nhà vật lý nổi tiếng. Ông nội của Henri Becquerel là Antoine César Becquerel, một trong những người sáng lập ra môn điện hóa học; cha ông là Alexandre Edmond Becquerel, người đã phát minh ra quang phổ kế.

Sau khi tốt nghiệp đại học, năm 1895, Henri Becquerel là giáo sư vật lý tại Trường Bách khoa và quốc học Pháp. Henri Becquerel đã nghiên cứu về tia Roentgen. Ông cho rằng, nhiều loại chất khác nhau có thể phát ra tia Roentgen sau khi chúng được ánh nắng rọi vào.

Ông bắt đầu một loạt thí nghiệm. Đầu tiên, ông thử một muối uranium và thấy rằng ánh sáng ban ngày phát triển trong khoáng chất này một lân quang được nhìn thấy rõ trên các ảnh chụp.

Những ngày cuối tháng 2/1896, Becquerel sửa soạn vài gương ảnh và đem ra phơi ngoài trời. Nhưng lại gặp những ngày không nắng, ông đành phải cất các gương ảnh vào ngăn kéo. Ngày 1/ 3/1896 đợi thời tiết thật tốt, nhà bác học đem phơi ra ánh sáng mặt trời các gương ảnh đã chuẩn bị từ hai hôm trước. Và thật ngạc nhiên, những gương ảnh cất kĩ trong tủ, không có ánh sáng lại ăn ảnh. Người ta thấy rõ một vết ở chỗ có để muối. Như vậy Becquerel đạt đến một khám phá to lớn: Uranium và hợp chất của nó phát ra một bức xạ đặt biệt bắt được trên gương ảnh. Đó chính là hiện tượng phóng xạ tự nhiên.

Năm 1903, Becquerel đã được tặng giải thưởng Nobel về vật lý cùng với Pierre và Marie Curie vì những công trình nghiên cứu của mình về uranium và các chất phóng xạ.

Nhờ có phát minh của Becquerel, người ta quan tâm nhiều hơn đến các chất phóng xạ. Một loạt các chất phóng xạ được tìm ra với sự hy sinh của nhiều nhà khoa học như Ernest Rutherford, Marie Curie, Pierre Curie. Đến nay, 78 chất phóng xạ khác nhau đã được tìm ra như cacbon phóng xạ, iốt phóng xạ, urani, radi, poloni, plutoni... Các loại vật chất này đã khiến cho cuộc sống loài người có nhiều thay đổi lớn lao.

Ứng dụng chất phóng xạ trong y học và sinh học

Chất phóng xạ đã và đang cứu được hàng nghìn người trên thế giới với ứng dụng trong lĩnh vực y sinh học. Ứng dụng đặc sắc nhất của chất phóng xạ là trong điều trị các bệnh ung thư.


Với tác dụng làm hỏng DNA, các chất phóng xạ có khả năng làm tế bào ung thư chết dần dần, khối ung thư thì nhỏ lại không thể hồi phục. Hàng loạt những bệnh nhân ung thư đã được sử dụng chất phóng xạ trong điều trị ung thư máu (leukemia), ung thư tinh hoàn, ung thư buồng trứng, ung thư gan, ung thư tuyến giáp, ung thư vú, ung thư tuyến tiền liệt...

Ngoài ra, người ta còn sử dụng phóng xạ trong lĩnh vực chẩn đoán. Một trong các bệnh được ứng dụng khá tốt là nhồi máu cơ tim và bệnh Basedow. Ở đây, người ta sử dụng chất phóng xạ là i ốt.

Sự ứng dụng mang tính đột phá có lẽ là trong công nghệ chẩn đoán hình ảnh. Sử dụng các tia giống tia phóng xạ như tia X, tia gamma, người ta thu được những hình ảnh sắc nét, rõ ràng, giúp phát hiện và hỗ trợ chẩn đoán, điều trị bệnh đạt hiệu quả và độ chính xác cao.

Những thảm họa mang tên “hạt nhân”

Bên cạnh những ứng dụng có ích của chất phóng xạ, người ta lại luôn tìm cách khuếch đại mức năng lượng này lên. Vì vậy, chúng cũng đã gây ra những thảm họa mà lịch sử không bao giờ quên.

Thảm họa kinh hoàng đầu tiên của chất phóng xạ là hai quả bom nguyên tử mà Mỹ ném xuống Nhật Bản ở hai thành phố là Hiroshima và Nagasaki vào năm 1945. Năng lượng hạt nhân và phóng xạ do nó tạo ra làm chết ngay 140.000 người ở Hiroshima và 74.000 người ở Nagasaki. Trong khi đó, gánh nặng ung thư do phóng xạ còn tồn tại dai dẳng đến ngày nay.


Thảm họa thứ hai là vụ nổ Nhà máy điện nguyên tử tại Chernobyl (Ukraine) năm 1986. Theo đánh giá của giới khoa học, thảm họa Chernobyl tương đương với vụ nổ của 500 quả bom nguyên tử mà Mỹ ném xuống thành phố Hiroshima của Nhật Bản năm 1945. 31 người bị chết trực tiếp trong vụ nổ và hàng trăm nghìn người khác phải sơ tán. Khoảng 600-800 nghìn binh lính, nhân viên cứu hộ và người dân Liên Xô đã trực tiếp tham gia khắc phục sự cố Chernobyl, trong đó, đa số họ đã bị nhiễm xạ và cho tới nay vẫn còn hàng trăm nghìn người phải điều trị thường xuyên.

Và năm 2011, thế giới lại chứng kiến sự cố nhà máy điện hạt nhân số 1 (Fukushima) của Nhật Bản.

Chưa tính tới những hậu quả ung thư hay bệnh tật, người ta biết rằng, cùng với sóng thần và động đất, tác hại hạt nhân và phóng xạ làm ít nhất 1,4 triệu người không có nước, hơn 500.000 người sống không có nhà. Đây thực sự là những thảm kịch mang tên phóng xạ.

Cho đến nay, việc ngăn chặn sự phát tán rộng của phóng xạ đang còn thách thức. Đứng trước những gì mà chất phóng xạ đã và đang làm được, việc nói công hay tội thật khó công bằng. Ở đây, vai trò của chất phóng xạ là cứu tinh hay là thảm họa của loài người, điều đó phụ thuộc vào cách hành xử của chính con người chúng ta.

Mặc dù ngày nay, chất phóng xạ vẫn đang được sử dụng nhưng người ta đã cảnh giác hơn rất nhiều với các chất phóng xạ trong tự nhiên cũng như nhân tạo. Còn các nhà khoa học thì vẫn miệt mài không ngừng nghỉ trong việc nghiên cứu các chất phóng xạ để tìm ra cách khai thác tối đa mặt có lợi và hạn chế những tác hại của chúng.


Trung tâm Thông tin Tư liệu/TTXVN

Những người tìm ra hiện tượng phóng xạ

Đăng lúc: Thứ tư - 17/01/2007 16:19 - Người đăng bài viết: Administrator

Những người tìm ra hiện tượng phóng xạ

Năm 1789, M. G. Klaproth khám phá ra trong quặng nhựa có chứa một nguyên tố và đặt tên là Uranium.

Suốt một thời gian dài nhiều ngàn năm về trước và cả trăm năm sau ngày khám phá ra Uranium, con người vẫn vô tư chung sống với chất này, mà chẳng hề biết Uranium có một đặc tính vô cùng quý giá nhưng vô cùng nguy hiểm đối với sức khoẻ con người và sinh vật. Đó là tính phóng xạ của nguyên tố có cấu trúc hạt nhân không ổn định. Vào tháng 11/1895, Viện Hàn lâm Khoa học Paris tổ chức một phiên họp bất thường và đặc biệt để công bố bức thư của W. K. Roentgen – nhà khoa học Đức giải trình về việc tìm ra tia X. Cuộc họp trở nên sôi nổi khi các nhà khoa học muốn biết thêm về bản chất và nguồn gốc của tia X. Trình độ khoa học lúc bấy giờ không  cho phép nhà khoa học giải thích được bản chất của tia X. Chỉ có giả thuyết và giả thuyết của nhà toán học lừng danh Henri Poincaré được mọi người quan tâm. Tia X có liên quan với hiện tượng huỳnh quang.
Phát biểu này đã gây ấn tượng mạnh mẽ đối với nhà khoa học Antoine Henri Becquerel (sinh 1852). Tia X phát ra là do ống Crookes bị điện kích thích. Phải chăng các vật chất khác bị kích thích cũng sẽ phải phát ra tia? Becquerel quyết tâm thực nghiệm lập luận của mình. Phòng thí nghiệm của ông không có ống Crookes và máy hút chân không. Becquerel thử sử dụng tia sáng mặt trời. Trước mắt ông đủ mọi vật thử: đồng, chì, sắt, kẽm… Ông bốc lấy một cục quặng nhựa, bấy giờ có tên là Oxyde Uranium. Ông đem ra ngoài ánh sáng mặt trời, đặt mẫu quặng lên một thấu kính dưới có tấm phim. Vài giờ sau, đem rửa tấm phim, Becquerel mừng phát reo lên vì tấm phim in rõ dấu hình mẫu quặng. Lập lại thí nghiệm nhiều lần kết quả đều như nhau. Như vậy là giả thuyết đã trở thành chân lý!
Becquerel làm một kiểm chứng. Ông đặt cây thánh giá giữa mẫu quặng và thấu kính. Theo lý luận, cây thánh giá phải in hình trên tấm phim. Không may hôm ấy không có nắng. Becquerel bỏ dở cuộc thí nghiệm. Ông đem tất cả vào nhà bỏ trên bàn. Cũng lại tình cờ, cây thánh giá dựng giữa mẫu quặng và thấu kính. Bẵng đi vài hôm, ông trở lại phòng thí nghiệm, vô tình lấy tấm phim ra rửa, Becquerel giật nẩy mình vì mẫu quặng và cây thánh giá in rất rõ trên phim. Không ánh sáng mặt trời, không hiện tường huỳnh quang, mẫu quẵng vẫn phát ra tia và là loại tia không giống tia X. Becquerel lấy các mẫu vật khác thử nghiệm thì hoàn toàn không có mẫu vật nào phát ra tia. Như vậy lập luận: vật chất bị kích thích sẽ phát ra tia của Becquerel hoàn toàn phá sản. Nhưng thay vào đó ông đã tình cờ phát hiện ra tia Uranium. Nếu mẫu thử đầu tiên mà ông chọn là một thứ nào khác, không phải mẫu quặng hỗn hợp Sulffure oxide kalium uranium, thì không thể có kết luận đặc biệt quan trọng nói trên. Ngày 24/2/1896, Henri Becquerel vui mừng báo cáo tia Uranium trước Viện Hàn lâm Khoa học Paris.
Khi tia X ra đời, khắp nơi nồng nhiệt đón mừng vì tia X tạo không khí vui nhộn như gánh xiếc. Nào chụp thấy cả bộ xương trong cơ thể, chụp được cả đồng xu, chiếc đồng hồ dưới 2, 3 lớp áo… Còn tia Uranium phải bỏ tiền mua Uranium, và chụp một thời gian dài hình mới hiện ra. Vì thế tia Uranium không lôi cuốn bằng tia X.
Tia Uranium đã hấp dẫn được một nhà khoa học nữ gốc Ba Lan, bà Marie Curie (Marie Sklodowska, sinh 1867). Bà đang nghiên cứu tia âm cực và tia X, khi nghe báo cáo của Henri Becquerel, bà như bừng tỉnh trước khám phá mới này. Bằng tĩnh điện kế, bà Curie đã đo được cường độ của tia Uranium, tỷ lệ thuận với lượng Uranium trong quặng. Và cũng nhơ tĩnh điện kế, bà lần lượt khảo sát tất cả mọi nguyên tố khác và phát hiện nguyên tố Thorium cũng phát ra tia cùng một lúc với nhà vật lý người Đức Gerhard Carl Schmidt. Hiện tượng nguyên tố tự phát tia được đặt tên là phóng xạ (Radiation – Radioactivité).
Tiếp tục sử dụng máy tĩnh điện kế, bà Curie lại phát hiện mẫu quặng Pechblend (Oxyde Uran) có tính phóng xạ cao hơn cả Urainum và Thorium. Ông Pierre Curie, chồng bà, gác bỏ mọi nghiên  cứu khác cùng với bà nghiên cứu kỹ quặng Pechblend. Tháng 7/1898, hai ông bà xác định được một nguyên tố mới có tính phóng xạ mạnh gấp trăm lần Uranium và đặt tên cho chất này là Polonium, để kỷ niệm quê hương Ba Lan (Pologne) của bà Curie. Năm sau, 1899, ông bà lại tìm ra chất có tính phóng xạ mạnh gấp ngàn lần Uranium và đặt tên là Radium.
Năm 1902, ông bà Curie tách được 0,1g RaCl2 từ 8 tấn quặng Pechblend và định trọng lượng nguyên tử của nó là 226. Những khám phá liên tiếp của ông bà Curie tạo một không khí sôi nổi khắp thế giới. Năm 1903, Hội đồng giải thưởng trao tặng giải Nobel vật lý cho H. Becquerel và đống tác giả là ông bà Curie. Năm 1911, bà Curie lại được trao tặng giải Nobel lần thứ 2 về hoá học vì giải thích được bản chất và tách được Radium dưới dạng kim loại. Năm 1921, Tổng thống Hoa Kỳ Warren Harding trao tặng cho bà Curie 1g Radium và năm 1929 tặng thêm cho bà 50.000 đô la để bà tiếp tục nghiên cứu.
Khám phá hiện tượng phóng xạ là một phát minh to lớn nhưng cũng tạo ra bi kịch với cái chết của những người tìm ra nó.
Tác giả bài viết: DS Bùi Văn Quế

Antoine Henri Becquerel

1852-1908
Pháp
Vật Lý

Không có nhận xét nào:

Đăng nhận xét