Lịch sử Nguyên Tử - Phần 2 docx

Lịch sử Nguyên Tử - Phần 2 Trước kia thế giới khoa học không quan tâm tới nhận thức của Avogadro nhưng đến nay, lời xác nhận lại của Cannizzaro lại được mọi người tán thành vì giới khoa học đang đi vào ngõ bí trong việc khảo sát nguyên tử và các phản ứng hóa học, vì sự ủng hộ của nhà hóa học nhiều uy tín Lothar Meyer và nhất là vì Cannizzaro đã đề cập tới một phương pháp cải biến từ tiêu chuẩn của Avogadro trong việc đo tỉ trọng của các chất khí. Avogadro trước kia đã dùng phân tử của Hydrogen làm đơn vị trong khi Cannizzaro lại đề nghị dùng phân nửa của phân tử tức là nguyên tử. Ý tưởng này đã khiến cho các nhà hóa học nhận thức được sự khác biệt giữa nguyên tử và phân tử, và lại biết rằng dù cho phần lớn các phân tử của nhiều đơn chất ở thể khí do hai nguyên tử tạo thành, nhưng chỉ có một nửa phân tử, tức là nguyên tử, tác dụng trong các phản ứng hóa học. Nhờ các định luật của Avogadro-Cannizzaro về chất khí, trọng lượng nguyên tử của nhiều đơn chất được tìm thấy và điều này khiến cho các nhà khoa học nghĩ đến việc xếp hạng các đơn chất theo trọng lượng nguyên tử. Dimitri Ivanovitch Mendeleev(1834-1907): là người đầu tiên thành công trong việc xếp các chất vào một bảng khiến cho các đơn chất thuộc cùng một họ có cùng một số các tính chât hóa học. Bảng Tuần Hoàn của Mendeleieff thời đó còn để nhiều khoảng trống và trong các năm 1875, 1879 và 1886, 3 đơn chất mới được tìm thấy và các chất này được điền đúng vào 3 chỗ trống trong bảng, đó là các chất Gallium, Scandium và Germanium. Như vậy vào năm 1895 tức là sau 2,500 năm, nguyên tử mới chính thức trở thành sự thật và các nhà khoa học đều công nhận lý thuyết của Democritus là đúng. Vào khoảng đầu năm 1896, các báo chí tại châu Âu đều đăng tải một tin phát xuất từ Vienne. Theo tin tức này, một giáo sư người Đức tên là Wilhelm Roentgen thuộc trường Đại Học Wurzburg, vừa mới khám phá ra một phương pháp chụp các vật đã được cất dấu, ngay cả xương chân tay của con người. Tin khoa học này đã khiến cho mọi phòng thí nghiệm đều thực hiện lại việc chụp hình các xương tay, xương chân, xương đùi Các nhà y học đã nhận biết ngay giá trị của phát minh kể trên áp dụng vào việc tìm hiểu các bộ phận ẩn khuất trong cơ thể và tia sáng đã được dùng vào việc chụp ảnh đó được Roentgen gọi tên là tia X. Người ta không được nghe nói do trường hợp nào Roentgen đã khám phá thấy tia X nhưng có lẽ do một sự tình cờ. Trong phòng thí nghiệm của trường Đại Học, Roentgen đã dùng ống tia âm cực và một cuộn dây Ruhmkorff, với hai thứ dụng cụ đơn giản này, Roentgen đã khảo cứu thứ tia mới lạ đó và thấy rằng khi đưa ra các bản thu ảnh, các bản nhậy cảm này đã bị tia X tác dụng như thể ánh sáng mặt trời hay ánh sáng đèn. Trong nhiều tháng vào năm 1895, Roentgen đã khảo sát nhiều lần tia X rồi công bố kết quả vào dịp lễ Giáng Sinh năm đó. Tại Wurzburg thời đó có một hội khoa học thường nhận các bài khảo cứu để đăng tải dưới hình thức tờ phúc trình. Ngày thứ Bẩy sau lễ Giáng Sinh, Roentgen đưa bản thảo cho viên thư ký của hội để rồi 10 ngày sau, ông ta nhận được các tập bài viết 10 trang. Roentgen đã gửi các tập bài này tới các nhà khoa học danh tiếng của châu Âu, kèm theo là các tấm ảnh do ông chụp được bằng tia X. Tại nước Pháp, các nhà khoa học thuộc Viện Hàn Lâm được thông báo về phát minh của Roentgen nhờ tập bài gửi tới tay Henri Poincaré, nhà toán học kiêm vật lý học. Vào buổi chiều ngày 20/1/1896, Henri Poincaré đã trình bày trước Hàn Lâm Viện Khoa Học các bức ảnh chụp xương tay do Oudin và Barthélémy thực hiện theo tờ phúc trình của Roentgen. Trong dịp này Henri Poincaré cũng giải đáp các câu hỏi cho các nhà khoa học Pháp có mặt trong buổi họp. 4/ Henry Becquerel và ông bà Curie. Trong số các thính giả của buổi trình bày này có Henri Becquerel, giáo sư vật lý tại Viện Bảo Tàng Lịch Sử Thiên Nhiên (Musée d’Histoire Naturelle). Henri Becquerel cũng là một nhà vật lý thuộc Hàn Lâm Viện Khoa Học giống như cha và ông nội của ông. Becquerel nhận thấy tia X đã làm sáng màn huỳnh quang trong khi đó, trạng thái huỳnh quang đã được cha của ông khảo cứu kỹ càng. Becquerel liền chú ý tới khám phá của Roentgen. Trong nhiều tháng trường, Becquerel đã làm thí nghiệm với chất huỳnh quang sulfat uranium và potassium. Đó là một hợp chất gồm hai chất kể trên với lưu huỳnh và Oxygen. Tinh thể của hợp chất này thường sáng lên khi được chiếu bằng tia tử ngoại (UV). Chủ đích của Becquerel là muốn khám phá các tia còn bí ẩn vì thế ông đã dùng một bản thu ảnh gói trong giấy đen. Muốn kích thích tính huỳnh quang của các tinh thể sulfat uranium và potassium, Becquerel dùng tới tia tử ngoại của ánh sáng mặt trời. Ông đặt lên cửa sổ các tinh thể trên giấy đen có gói bản thu ảnh bên trong. Sau vài giờ phơi nắng, Becquerel làm hiện hình tờ giấy ảnh: ông đã thấy các vết sám lớn dần tại chỗ có các tinh thể của hợp chất. Becquerel liền đặt các tinh thể trên một đồng tiền thì thấy hiện hình trên giấy ảnh một vòng tròn trắng trên một nền đen. Trong thí nghiệm thứ ba, Becquerel đặt giấy ảnh và tinh thể cách nhau bằng một miếng kính vì ông e ngại ánh sáng mặt trời sẽ làm cho các tinh thể sinh ra các hơi và những làn hơi này tác dụng trên mặt nhậy cảm của giấy ảnh. Trong lần này, Becquerel đã tìm thấy kết quả như thể không có miếng kính. Ngày 24 tháng 2 năm 1896, Becquerel tuyên bố với Hàn Lâm Viện ông đã tìm ra một thứ tia sáng đâm thấu. Ông đặt giả thuyết rằng tia X là một phần của bức xạ huỳnh quang. Becquerel đã nhầm lẫn, nhưng rất may ông vẫn còn tiếp tục khảo cứu. Ba ngày sau đó, mọi vật dụng thí nghiệm đều sẵn sàng nhưng thời tiết thay đổi, trời không có nắng nữa. Becquerel liền xếp vào ngăn kéo nào giấy ảnh, nào các tinh thể hóa chất. Các vật dụng này cất trong tối 5 ngày và Becquerel cho rằng chất sulfat uranium và potassium chỉ chiếu sáng khi được kích thích bằng tia tử ngoại. Nếu vậy các giấy ảnh vẫn còn trinh nguyên vì để trong bóng tối. Do lòng kiên nhẫn sẵn có, Becquerel đem làm hiện hình giấy ảnh thì thấy giấy ảnh lần này lại đen sẫm hơn những lần trước kia, điều này làm ông sửng sốt. Nếu vậy các tinh thể kia đã có thể tự phát ra các tia bức xạ. Becquerel liền thí nghiệm lại trong phòng thật tối và thấy rằng điều nhận xét đó đúng. Lúc này, Becquerel đã gặp khó khăn trong việc cắt nghĩa lý do vì thế ông tiếp tục tìm kiếm câu giải đáp. Becquerel thấy rằng những chất chứa Uranium và ngay cả các hợp chất có Uranium mà không có tính chất huỳnh quang, đều có thể phát ra các tia bức xạ trong khi các hợp chất khác chứa Calcium hay Kẽm chẳng hạn lại không có tính chất trên. Sau nhiều thí nghiệm, Becquerel đi tới kết luận chất Uranium là nguyên nhân khiến các bản thu ảnh bị tác dụng và ông đã nghĩ tới việc thí nghiệm bằng Uranium nguyên chất nhưng cho tới thời bấy giờ, chưa có thứ kim loại này. Ông đành chờ đợi. Thời bấy giờ, Henri Moissan thuộc trường Cao Đẳng Dược Khoa Paris, đang tìm kiếm phương pháp điều chế Uranium nguyên chất. Tới tháng 5, Moissan thành công và Becquerel đã làm thí nghiệm với một miếng của thứ kim loại mới này. Ông ta đã thấy các tia bức xạ mạnh gấp bội, hơn hẳn tại các lần thí nghiệm trước. Như vậy Becquerel đã khám phá ra tính chất của một thứ kim loại mới có khả năng phát ra các tia bức xạ. Nhưng các điều khám phá của Roentgen và Becquerel chưa khiến cho các nhà bác học đương thời lưu ý. Những điều tìm thấy đó bị bỏ quên trong một năm rưỡi, cho tới cuối năm 1897, mới được Marie Curie để tâm đến. Sau khi sinh hạ cô gái đầu lòng, Marie Curie muốn tiếp tục việc học. Bà muốn theo đuổi chương trình Tiến Sĩ Vật Lý và như vậy phải nộp luận án về một đề tài khoa học. Nếu thế, cách hay nhất là khảo cứu ngành nào chưa được ai quan tâm tới. Vì vậy Marie Curie bắt đầu bằng chất Uranium, thứ kim loại của Moissan, rồi bà Curie suy ra rằng còn có các kim loại khác phát ra các tia bức xạ. Marie Curie bắt đầu cuộc tìm kiếm và sau rất nhiều lần thử với vô số vật chất, bà đã để tâm tới chất pechblende. Pechblende là một khoáng chất chứa Uranium kết tinh. Marie Curie đã ngạc nhiên thấy pechblende cho các tia bức xạ mạnh hơn các tia của kim loại Uranium nguyên chất. Nếu vậy trong pechblende phải có một nguyên tố nào chưa biết, có đặc tính phát ra các tia đâm thâu, vì vậy phải tìm ra chất đó. Việc lấy một chất mới ra khỏi các chất khác đòi hỏi nhà bác học phải là một nhà hóa học thành thạo, thấu hiểu tất cả tính chất của những nguyên tố đã biết, trong khi đó cả ông Pierre lẫn bà Marie đều chưa phải là các nhà hóa học. Vì thế hai ông bà Curie đành phải đến hỏi Gustave Bémont trong khi ông này chỉ là trưởng phòng thí nghiệm của trường Lý Hóa. Sau nhiều tháng khổ công tìm kiếm bằng mọi cách, hai ông bà Curie đã thành công trong việc phân tách và tìm thấy một nguyên chất mới mà hai ông bà gọi là Polonium. Ngoài chất Polonium, ông bà Curie còn nhận thấy rằng trong pechblende còn có một chất phóng xạ khác. Với sự trợ giúp của Eugène Demarcay, hai ông bà tiếp tục tiến hành việc nghiên cứu. Vào cuối năm 1898, ông bà Curie công bố việc khám phá ra một chất mới thứ hai: chất Radium. Ngày 26/12/1898, Becquerel trình bày sự khám phá ra chất Radium của ông bà Curie trước Hàn Lâm Viện Khoa Học Pháp. Như vậy giới khoa học đã biết tới 3 chất phóng xạ. Chất thứ tư là Thorium được khảo sát do R. B. Owens, Giáo Sư thuộc Đại Học McGill tại Montreal, Canada. Lúc bấy giờ Owens mới 28 tuổi và là bạn của Ernest Rutherford, 27 tuổi, Giáo Sư Vật Lý tại trường Đại Học Montreal. Rutherford đã khuyến khích Owens nghiên cứu về chất Thorium và ông này đã dùng các phương pháp của Rutherford. Rutherford sinh trưởng tại Tân Tây Lan. Ngay từ nhỏ, ông đã nổi danh là một thần đồng. Khi còn theo học tại trường trung học Nelson, Rutherford rất giỏi về Toán, Lý, Hóa, Sử, La Tinh, Pháp Văn và Văn Chương Anh. Ông đã đỗ đạt rất sớm với hạng rất cao. Cuối năm 1825, Rutherford được gửi theo học tại Đại Học Cambridge. Thời bấy giờ giám đốc phòng thí nghiệm Cavendish là nhà bác học J. J. Thomson nhận thấy Rutherford là người có tài, nên nhận Rutherford làm phụ tá. Thomson và Rutherford cùng nghiên cứu về tia X và sự I ông hóa các chất khí trong hơn một năm trường. Vào mùa xuân năm 1898, một tin từ Đại Học McGill cho biết trường này hiện thiếu một chân giáo sư. Với sự giới thiệu của Thomson, Rutherford đã được bổ về trường McGill. Tại nơi đây, Rutherford đã khảo sát hiện tượng phóng xạ khơi mào (radioactivité provoquée). Những nhà khoa học tiền phong về chất phóng xạ kể trên như Becquerel, ông bà Curie, Rutherford đã khiến cho Sir William Crookes chú ý tới tính phóng xạ vào cuối năm 1899. Là nhà hóa học tại thành phố London, Crookes rất giàu có lại yêu thích công việc khảo cứu khoa học. Sau căn nhà, ông cho lập một phòng thí nghiệm riêng. Ngoài ra ông còn đứng ra xuất bản một tuần san về hóa học. Sir William Crookes cũng định tìm kiếm chất Radium trong pechblende nhưng sau nhiều lần gạn lọc và tìm hiểu, ông cảm thấy mình đang có trước mặt một chất mới, không phải là Polonium lẫn Radium mà ông gọi là Uranium X. Vào tháng 5 năm 1900, Crooks mang những điều tìm được của mình trình bày trước Hội Khoa Học Hoàng Gia London. . nguyên tử và phân tử, và lại biết rằng dù cho phần lớn các phân tử của nhiều đơn chất ở thể khí do hai nguyên tử tạo thành, nhưng chỉ có một nửa phân tử, tức là nguyên tử, tác dụng trong các. Lịch sử Nguyên Tử - Phần 2 Trước kia thế giới khoa học không quan tâm tới nhận thức của Avogadro nhưng. phân tử của Hydrogen làm đơn vị trong khi Cannizzaro lại đề nghị dùng phân nửa của phân tử tức là nguyên tử. Ý tưởng này đã khiến cho các nhà hóa học nhận thức được sự khác biệt giữa nguyên tử