Khám phá vĩ đại- khám phá ra OXY

KHÁM PHÁ VỀ Ô-XY (1 trong 100 khám phà vĩ đại) • Thời gian phát hiện: năm 1774. • Nội dung phát hiện: phát hiện ra một loạt chất khí. • Người phát minh: Joseph Prestley. o Hầu hết chúng ta đều biết rằng trong không khí có chứa khí ô-xy (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 1 O2 cho đến khi Joseph Priestly khám phá ra nó vào ngày 1-8-1774 nghĩa là cách đây hơn 200 năm Khám phá ra Ô-xy lại có tên trong 100 phát hiện khoa học vĩ đại Phát hiện ra khí oxy của Josseph Prestley đã mở ra một cuộc cách mạng khoa học. Ông là người đã tách một loại nguyên tố khí đơn nhất ra khỏi hỗn hợp khí thể mà ta vẫn quen gọi là không khí. Trước khi phát hiện này ra đời thì các nhà khoa học trước đó phần lớn đều tập trung vào nghiên cứu các chất kim loại Prestley đã chứng minh rằng không khí không phải một loại vật chất đơn nhất, từ đó tăng thêm sức hấp dẫn cho nhiều người tập trung nghiên cứu về không khí và các chất khí. Oxy là nhân tố quan trọng của sự đốt cháy, phát hiện của Priestley đã giải thích được hiện tượng cháy và giải thích rõ vật chất đã chuyển hóa thành năng lượng như thế nào thông qua phản ứng hóa học. Prestley còn xây dựng nên một phương pháp đơn giản mà hiệu quả để phân tích khí thể mới và nguyên tố của chất khí với một loạt các câu hỏi: loại khí đó là loại khí như thế nào? Nó có thể cháy được không (đầu tiên dùng nến sau đó dùng cành gỗ để thử nghiệm)? Chất khí đó có thể khiến chuột sống được không? Có bị tan trong nước hay không? Oxy đã được khám phá ra như thế nào? Công việc chính của Prestley là một mục sư nhưng ông lại rất say mê nghiên cứu không khí. Theo quan niệm truyền thống thì khí là một trong bốn nguyên tố cơ bản cấu tạo nên thế giới (ba nguyên tố còn lại là nước, lửa và đất). Prestley lại cho rằng khí cũng do một loại chất nào đó cấu tạo nên, ông vô cùng tò mò muốn khám phá ra đó là loại vật chất như thế nào? Rất nhiều nhà khoa học đã miêu tả những khí sinh ra trong quá trình làm thí nghiệm phản ứng hóa học, có người gọi chất khí mới này là “khí cuồng bạo” bởi vì khí này khi sản sinh sẽ gây ra sức ép cực lớn, có thể làm vỡ bình thí nghiệm hoặc có thể khiến cho gỗ bốc cháy với tốc độ nhanh gấp ba lần mức bình thường. Nhưng không một nhà khoa học nào có thể tách chất khí đó ra và nghiên cứu về nó. Và Priestley đã phát huy trí tưởng tượng của mình khi ông quyết tâm nghiên cứu loại “khí cuồng bạo” bất kham này. 2 Năm 1774, Prestley nhận định: muốn tách và nghiên cứu được loại khí mới này thì chỉ có một cách duy nhất là dùng bình thủy tinh thu nó vào, trong bình phải chứa đầy nước và úp xuống đáy nước để đảm bảo trong bình không có không khí. Ngày 1 tháng 8 năm 1774, Prestley dùng một kính lúp có độ phóng cao để tập trung ánh sáng mặt trời vào trong một chiếc bình chứa đầy bột thủy ngân đỏ (oxit thủy ngân). Miệng bình được bịt kín bằng lie, bên trong bình là một ống thủy tinh được dẫn ra một chậu đựng đầy nước. Trong chậu đã để sẵn một số bình thí nghiệm, khí sinh ra sẽ sủi bọt và được đi vào trong bình. Khi bình thủy ngân bị nóng, có thể quan sát rõ thấy những bọt khí phun vào trong ống thủy tinh và chúng lập tức được hút vào trong bình thí nghiệm. Cứ như vậy, Prestley đóng đầy được ba bình khí, ông là người đầu tiên thành công trong công việc thu được các loại khí thần kỳ này. Priestley cẩn thận lấy một bình chứa đầy khí từ dưới chậu lên, ông đặt một ngọn nến đang cháy ở phía dưới miệng bình. Ngọn lửa ngay lập tức cháy bùng lên. Đúng như các nhà khoa học khác đã nhận định, loại khí kỳ lạ này có thể khiến ngọn lửa bốc cháy với tốc độ cực nhanh. Sau đó, Prestley lại đong đầy một bình khác bằng không khí bình thường, dốc ngược bình đặt lên trên giá bằng kim loại cạnh chiếc bình thứ hai có chứa chất khí thần bí vừa thu được. Prestley cho vào mỗi bình một con chuột, sau đó ông quan sát và chờ đợi điều gì sẽ xảy ra. Chú chuột trong bình có chứa không khí sau 20 phút giãy giụa rồi chết ngay, thế nhưng chú chuột trong bình chứa chất khí thần bí kia lại có vẻ rất khỏe và hô hấp được hơn 40 phút. Chất khí kỳ diệu đo dường như chỉ có thể được gọi bằng cái tên “không khí nguyên chất”. Priestley lại cẩn thận vớt chiếc bình thứ hai chứa loại không khí nguyên chất này lên, ông đưa miệng bình vào dưới mũi, tim ông bỗng đập nhanh hơn, ông nhắm mắt lại, lấy hết can đảm hít vào hơi dài. Sau khi hít vào như vậy, Priestley không cảm thấy có gì khác lạ, thế là ông tiếp tục hít thêm một hơi nữa sâu hơn, lần này ông cảm thấy thật khoan khoái và dễ chịu, loại khí này lại cớ thể khiến cho con người ta hô hấp dễ dàng hơn. Một nhà khoa học khác là Antoine Lavoisier đã đặt tên cho loại khí thần kì đó là dưỡng khí (oxy), và tên gọi đó đã tồn tại đến ngày hôm nay. 3/ Người phát minh: Joseph Prestley Priestley khám phá ra khí oxi trong khi đang đun oxit thuỷ ngân đỏ ,một hợp chất có chứa khí oxi. 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 hít thở chất khí này và nó làm cho ông cảm thấy sảng khoái đầy sinh lực. Vào lúc ấy mọi chất khí đều được gọi là không khí, Priestley gọi chất khí ông khám phá ra là "không khí hoàn hảo" có 3 lẽ vì nó được làm từ những điều tuyệt vời như thế. Mặc dù Prestley thấy rằng những vật đốt trong "không khí hoàn hảo" thì cháy sáng hơn ngoài không khí nhưng ông không biết rằng chính oxi làm vật cháy sáng. 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 oxi (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 tê, khí này đôi khi được dùng như thuốc tê của nha sĩ . Ông cũng phát minh ra thiết bị thu các chất khí cho phòng thí nghiệm. ở Anh nhưng ông đi đây đi đó nhiều. Trong thời gian lưu lại ở Pari nước Pháp ông trở thành bằng hữu của Lavoisier. Priestly bị quê hương ghét bỏ vì ý thuyết giáo, thậm chí tính mạng còn bị đe doạ .Vào năm 1794 ông tới mỹ và chọn Northumberland thuộc bang Pennsylvania làm quê hương cho tới khi ông mất vào năm 1804. 4/ Lịch sử khám phá Ô-xy 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 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 4 Priestly (1733-1804) đốt thì cho ra ngọn lửa sáng. Ông cho nó đặc điểm là "không khí của lửa". 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 lẽ 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 5 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 Và Ông đã chứng minh tính chất hóa học của ô-xy 5/ Vài thông số khoa học về Oxygen: 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/cm 3 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 6 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 (O 2 ). Kết hợp với hydrogen, cho ra nước H 2 O 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. 6/ 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 (1s 2 , 2s 2 , 2p 6 ) nghĩa là tạo ra ion O 2- 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. Sưu tầm tổng hợp từ các trang interrnet : PHHH 10-2012 7 . Priestly khám phá ra nó vào ngày 1-8-1774 nghĩa là cách đây hơn 200 năm Khám phá ra Ô-xy lại có tên trong 100 phát hiện khoa học vĩ đại Phát hiện ra khí oxy của Josseph Prestley đã mở ra một cuộc. KHÁM PHÁ VỀ Ô-XY (1 trong 100 khám phà vĩ đại) • Thời gian phát hiện: năm 1774. • Nội dung phát hiện: phát hiện ra một loạt chất khí. • Người phát minh: Joseph Prestley Trong không khí oxygen ở dưới dạng phân tử có hai nguyên tử oxygen (O 2 ). Kết hợp với hydrogen, cho ra nước H 2 O Trong đất đá, nó có trong các khoáng chất có oxygen (oxyd, hydroxyd, silicat,