hóa học làm cho nó trở thành một môn khoa học lý thuyết được không?
6.6 – Hóa hạt nhân
Dựa trên cơ sở nào có thể cho rằng hóa hạt nhân hiện thực hóa những ước mơ của những nhà giả kim?
Nghiên cứu về tính phóng xạ đưa ra khả năng có thể tách các electron từ nguyên tử một cách nhân tạo. Những biến đổi này trong nguyên tử nguyên tố, gọi là các phản ứng hạt nhân, chính những phản ứng này tổn tại trong bom nguyên tử với những hạt có năng lượng vô cùng lớn.
6.6.1 Tổng hợp những nguyên tố trước Urani
Tại sao các nguyên tố thứ 43,61,85 và 87 không tồn tại trong bất cứ một phát minh hóa học nào?
Phương pháp hạt anpha ( hạt nhân nguyên tử heli) cho phép tách các chất được biết đến vào năm 1907 bởi nhà khoa học William Ramsay và những nhà nghiên cứu khác, khi nghiên cứu tác động của xạ khí Radi lên nước và các khí khác. Thực vậy tác dụng tác động tách hạt anpha đối với nguyên tố thực sự được phát hiện bởi E. Rutherford vào năm 1919. Nghiên cứu sự tương tác giữa hạt anpha và các chất khí khác, ông phát hiện ra rằng trong bình kín từ nitơ có thể tạo thành oxi. Xét tới định luật bảo toàn điện tích và khối lượng phản ứng này có thể được viết như sau :
Dần sau đó rất nhiều phản ứng đã được thử nghiệm, trong đó từ 2 hạt nhân ban đầu có thể tạo ra 2 hạt nhân mới. Khởi đầu của bom nguyên tử ứng dụng hạt
anpha. Sau đó người ta ứng dụng các hạt như neutron, proton, deuteron, các ion có điện tích lớn ( kim loại nặng), photon. Người ta còn phát hiện ra rằng nếu hạt nhanh chóng chuyển hóa thành một hạt nhân mới, từ đó sẽ phát sinh ra rất nhiều những hiệu ứng khác.
Vào tháng 1-1934, nhà vật lý Pháp Iren và Phederich Josho Cuirie đã phát hiện ra nguyên tố phóng xạ nhân tạo. Khi dung hạt anpha tương tác với nguyên tử nhôm, chúng tạo ra một nguyên tố mới không tồn tại trong tự nhiên và là một dạng đồng vị của photpho. Phát hiện này đã được tặng thưởng giải Nobel về hóa học năm 1935.
Sau đó mọi thứ trở lên thật rõ ràng rằng, phản ứng hạt nhân không chỉ biến nguyên tố này thành nguyên tố khác, mà còn tổng hợp lên những nguyên tố mới không có trong tự nhiên. Năm 1937 nhà vật lý Mỹ E.O Lawrence (1901-1958) trên máy gia tốc cộng hưởng từ xiclotrôn thuộc trường đại học Califonia đã nghiên cứu quá trình nổ bom sử dụng hạt deuteron ( hạt nhân đồng vị nguyên tử hidro dơteri) trên tấm phẳng được làm từ kim loại molipden. Nhà hóa học K. Pierre và nhà vật lý E .J Segre (1905-1989) từ nước Ý đã phát hiện ra một tấm mỏng, có tính phóng xạ cao, vào khoảng gần 1/10 tỷ gam nguyên tố hóa học mới. Họ gọi nó là “tecneci”, từ này nếu dịch từ tiếng hi lạp sang có nghĩa là “ nhân tạo”. Đó là nguyên tố đầu tiên mà con người thu được mà không tìm thấy bất kỳ một hợp chất của nó nào trong tự nhiên. Người ta cũng tìm ra được rằng trong tự nhiên tecneci tồn tại một lượng rất nhỏ trong sản phẩm của quá trình bán rã phóng xạ một nguyên tố khác. Tính toán chỉ ra rằng trong 20 km vỏ trái đất chỉ có khoảng 1,5 kr tecneci.
Hai năm sau phát minh ra nguyên tố tecneci là phát minh nguyên tố thứ 87 trong bảng hệ thống tuần hoàn. Nghiên cứu quá trình bán rã của nguyên tố actini, nhà hóa học phóng xa Pháp Marguerite Perey (1909-1975) phát hiện ra rằng mỗi nguyên tử actini chuyển đổi thành nguyên tố lâu nay đã biết thori, hạt này kết hợp với một hạt anpha tạo thành nguyên tố mới. Dần dần Perey xác định được rằng theo như tính chất hóa học của nguyên tố này, thì đó chính là nguyên tố được
Mendeleev giả định với tên gọi là “ekacezi”. Sau chiến tranh thế giới thứ 2, những kết quả của Perey được chứng minh, sau đó bà đã đặt tên cho nguyên tố mới là “Franci” từ niềm tự hào của quê hương mình.
Tiên đoán của Mendeleev về nguyên tố số 85 “ekaiot” đã thu được bằng phương pháp nhân tạo vào năm 1940 bởi những nhà vật lý người Ý J. Corso và K. McKenzie. Họ sử dụng phản ững hạt nhân để thu được nguyên tố mới, trong đó hạt nhân bitmut được cho tương tác với hạt nhân heli. Tên gọi nguyên tố mới là “actat” được đặt năm 1947. Từ này dịch từ tiếng hi lạp có nghĩa là “ không bền”. Hàm lượng actat trong vỏ trái đất chiều dày 1,6 km vào khoảng 70mr.
Nguyên tố mới số 61 được tìm ra năm 1947 bởi nhà vật lý phóng xạ Mỹ G. Mari, L. Glendeninu và C. Coryell. Tên của nó được đặt theo tên của người anh hung huyền thoại hi lạp cổ Promete. Trong vỏ trái đất cũng có phát hiện ra nguyên tố này, nó hình thành trong quá trình phân tách hạt nhân uran.
Cho tới giữa thế kỷ 20, hầu hết những chỗ trống trong bảng tuần hoàn đã không còn nữa. Nó thực sự trở thành thắng lợi rực rỡ nhất của định luật tuần hoàn.
Câu hỏi :
1. Tại sao những ô trống cuối cùng trong bảng hệ thống tuần hoàn chỉ có thể
được tìm ra vào giữa thế kỷ 20?