Tài liệu Skkn sử dụng kiến thức lịch sử hóa học vào giảng dạy bộ môn hóa 10

Tên SKKN: SỬ DỤNG KIẾN THỨC LỊCH SỬ HÓA HỌC VÀO GIẢNG DẠY BỘ MÔN HÓA 10 I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Nhân loại đã bước vào thế kỉ XXI, thế kỉ của khoa học- kĩ thuật và công nghệ. Từng giây từng phút, các nhà khoa học đã miệt mài nghiên cứu cống hiến cho đời những thành quả to lớn. Hóa học là một ngành khoa học, không những có vai trò quan trọng trong cuộc sống mà bất cứ ngành khoa học kĩ thuật hay công nghệ nào cũng bị ảnh hưởng ít nhiều bởi hóa học. Để có được những thành quả như ngày hôm nay, hóa học đã trải qua những bước thăng trầm từ những ngày sơ khai hình thành. Việc tìm hiểu lịch sử hóa học đóng vai trò quan trọng, giúp bổ sung, hệ thống hóa những kiến thức về hóa học, hiểu thêm về những công trình, những phát minh và việc nghiên cứu của các nhà bác học. Qua đó, giúp ta thêm yêu thích môn khoa học này, học hỏi ở những người đi trước sự ham mê nghiên cứu và ý chí phấn đấu không ngừng. Môn hóa học ở trường phổ thông là môn học giúp học sinh bước đầu tìm hiểu về ngành hóa học, là môn học cung cấp cho các em những kiến thức căn bản nhất về các hiện tượng hóa học trong tự nhiên, đời sống, những kiến thức của quá trình sản xuất các nguyên vật liệu phục vụ đời sống. Giúp các em hiểu đúng, chính xác và say mê môn học là nhiệm vụ của người giáo viên. Vì vậy quá trình hình thành và phát triển của ngành khoa học hóa học là phần kiến thức không thể thiếu của người giáo viên hóa học. Phần kiến thức này sẽ giúp giáo viên có bài giảng sinh động hơn, logic và khoa học hơn. Lịch sử tìm ra các nguyên tố, quá trình làm việc của các nhà khoa học phát hiện ra và điều chế các nguyên tố cùng những giai thoại xung quanh các nguyên tố và các nhà hóa học sẽ kích thích được lòng say mê khoa học ở học sinh, tạo được niềm tin về khả năng chinh phục tự nhiên của con người nơi các em. Tuy nhiên, hiện nay tư liệu về kiến thức lịch sử hoá học được đưa vào sách giáo khoa, sách giáo viên còn hạn chế. Phần lớn giáo viên chưa có nhiều thời gian và điều 1 kiện nghiên cứu tìm hiểu về lịch sử hoá học, vì vậy tư liệu, kiến thức về vấn đề này còn rời rạc chưa hệ thống. Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi đã chọn đề tài “Sử dụng kiến thức Lịch sử Hoá học vào giảng dạy Bộ môn Hoá 10”. Với đề tài này chúng tôi nghiên cứu hệ thống kiến thức lịch sử hoá học, sử dụng vào giảng dạy môn hoá học lớp 10 ở trường THPT. Mục đích đề tài: tìm hiểu, lựa chọn những kiến thức lịch sử có liên quan đến nội dung môn hoá học lớp 10 ở trường THPT, sử dụng vào giảng dạy nhằm nâng cao hiệu quả dạy học. II. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ NHIỆM VỤ CỦA LỊCH SỬ HOÁ HỌC - Lịch sử hóa học nghiên cứu và mô tả quá trình tích lũy các kiến thức hóa học trong lịch sử loài người. - Hóa học không phải là một lĩnh vực cô lập mà nằm trong hoạt động chung nhiều mặt của lịch sử xã hội loài người, vì vậy chỉ có thể xem xét đúng đắn lịch sử hóa học trong quá trình phát triển chung của xã hội loài người và trong mối quan hệ với các mặt hoạt động khác của con người. - Ở mỗi giai đoạn lịch sử, hóa học phát triển trong những điều kiện kinh tế xã hội nhất định và có liên quan mật thiết với các biến chuyển trong xã hội. - Trong quá trình phát triển, hóa học luôn có môí quan hệ với các ngành khoa học khác và khi nghiên cứu lịch sử hóa học phải chú ý xem xét các sự kiện hóa học trong mối quan hệ với các ngành khoa học khác. 2 2.2. TÁC DỤNG CỦA VIỆC ĐƯA KIẾN THỨC LỊCH SỬ HOÁ HỌC VÀO GIẢNG DẠY - Thông qua các kiến thức của lịch sử hóa học, giáo viên có thể giáo dục quan điểm vô thần, hình thành thế giới quan duy vật biện chứng cho học sinh một cách hiệu quả. - Các tình huống có thực trong lịch sử hóa học giúp giáo viên dễ dàng xây dựng các tình huống có vấn đề trong dạy học, đưa học sinh trở lại với các tình huống mà các nhà khoa học đã trải qua trong quá trình tìm tòi khám phá, tạo sự tin tưởng và huy động được sự chú ý của học sinh vào bài học. - Giúp giáo viên mở rộng và hoàn thiện kiến thức. - Thuận lợi cho giáo viên trong việc truyền đạt kiến thức mới, tạo ra tính logic của vấn đề, tạo lòng tin ở học sinh, giúp học sinh tiếp thu kiến thức mới dễ dàng và chắc chắn hơn, đồng thời giúp học sinh thấy được sự phát triển không ngừng của khoa học hóa học. - Giúp học sinh thấy được rằng, ngành hóa học không tồn tại và phát triển độc lập riêng lẻ mà luôn có mối liên hệ với các ngành khoa học khác như vật lý học, toán học, triết học, sinh học... - Thông qua các kiến thức lịch sử hóa học giáo viên giúp học sinh thấy rõ những thành tựu của hóa học hiện đại là kết quả của một chặng đường lịch sử lâu dài mà để có được nó phải kể đến những công lao to lớn của các nhà hóa học, đó là sản phẩm của thực tiễn lịch sử xã hội, do nhu cầu thực tiễn và trở lại phục vụ thực tiễn chứ không phải là lý thuyết suông. - Làm giảm sự căng thẳng của giờ học, gây hứng thú học tập, kích thích tính tò mò của học sinh qua tìm hiểu về các nhà hóa học với tên tuổi gắn liền với những phát minh, những kinh nghiệm, những thành công hay thất bại của họ, giúp học sinh thêm yêu thích môn hóa, đồng thời rèn cho học sinh nhiều đức tính tốt đẹp qua gương của các nhà bác học: cần cù, kiên nhẫn, dũng cảm... 3 2.3. THỰC TRẠNG VIỆC SỬ DỤNG KIẾN THỨC LỊCH SỬ VÀO GIẢNG DẠY HOÁ HỌC Ở TRƯỜNG THPT 2.3.1. Thuận lợi - Việc đổi mới nội dung, phương pháp dạy học đang được xã hội quan tâm, đầu tư, khích lệ cho những thay đổi tích cực nhằm phát triển nền giáo dục nước nhà. - Đội ngũ giáo viên ngày càng được trang bị chu đáo về chuyên môn nghiệp vụ sư phạm. - Hệ thống thông tin có liên quan đến môn hoá học được đăng tải đa dạng với nhiều hình thức: sách, tạp chí, internet… - Đối tượng học sinh năng động, thích tìm tòi nghiên cứu… 2.3.2. Khó khăn Bên cạnh những thuận lợi trên, còn tồn tại nhiều khó khăn. Tôi xin nêu một số khó khăn liên quan đến việc sử dụng kiến thức lịch sử hoá học vào giảng dạy hoá học ở trường THPT như sau: - Tư liệu liên quan đến kiến thức lịch sử hoá học được đưa vào sách giáo khoa, sách tham khảo chưa nhiều. - Tốn nhiều thời gian và công sức cho việc tìm kiếm tư liệu. - Phải đầu tư nhiều thời gian và trí tuệ để có phương pháp và hình thức sử dụng kiến thức lịch sử hoá học vào giảng dạy một cách hiệu quả…. - Thường phải có phương tiện CNTT hỗ trợ để trình chiếu những hình ảnh, tư liệu… 4 III. NỘI DUNG 3.1. MỘT SỐ TƯ LIỆU VỀ KIẾN THỨC LỊCH SỬ HOÁ HỌC LỚP 10THPT 3.1.1. Quá trình nghiên cứu nguyên tử  Quan niệm của các triết gia thời cổ đại - Thuyeát nguyeân töû cuûa Ñeâmoâcrit nhö sau: caùc chaát ñeàu caáu taïo töø nhöõng phaàn töû raát nhoû ñöôïc goïi laø “atomos”, nghóa laø khoâng theå phaân chia ñöôïc, ñoù laø nguyeân töû. Democrite, 460-390 TCN - Aritxtot (Aristotle, 384-322 TCN) baùc boû thuyeát nguyeân töû, thöøa nhaän vaät chaát coù theå chia voâ haïn, cho rằng boán tính chaát nguyeân thuûy ñoái laäp vôùi nhau töøng caëp: khoâ – aåm, noùng – laïnh, boán tính chaát aáy keát hôïp töøng caëp thaønh caùc nguyeân toá: noùng + khoâ = löûa noùng + aåm = khoâng khí laïnh + khoâ = ñaát, laïnh + aåm = nöôùc 5 Aristotle, 384-322 TCN  Hình thành thuyết nguyên tử khoa học Naêm 1789 Lavoañieâ (Antoine Laurent Lavoisier – nhaø baùc hoïc Phaùp ) thieát laäp Ñònh luaät baûo toaøn khoái löôïng. Naêm 1799, Prut (Joseph Louis Proudt, 1755 – 1826) sau nhieàu thí nghieäm phaân tích hoaù hoïc ñaõ ñöa ra ñònh luaät thaønh phaàn khoâng ñoåi Naêm 1803, Ñan – Toân (John Danton), nhaø khoa hoïc ngöôøi Anh tìm ra ñònh luaät tæ leä boäi soá. Ba ñònh luaät treân laø nhöõng cô sôû khoa hoïc ñeå cho Ñan – Toân ñöa ra giaû thuyeát nguyeân töû (naêm 1808) ñöôïc phaùt trieån thaønh hoïc thuyeát nguyeân töû, vôùi noäi dung coù theå toùm taét nhö sau: + Caùc nguyeân toá ñöôïc caáu taïo baèng nguyeân töû laø nhöõng haït khoâng chia ñöôïc trong phaûn öùng hoùa hoïc. + Nguyeân töû coù moät taäp hôïp tính chaát ñaëc tröng, ñaëc tröng nhaát laø coù moät khoái löôïng nguyeân töû khoâng ñoåi. John Danton (1766-1844) + Söï hoùa hôïp caùc nguyeân töû trong hôïp chaát theo nhöõng tæ leä ñôn giaûn daãn ñeán söï taïo thaønh moät löôïng nhoû nhaát cuûa hôïp chaát goïi laø moät nguyeân töû phöùc taïp. 6 -Treân cô sôû thuyeát nguyeân töû (vaø phaân töû), caùc nhaø hoùa hoïc tìm caùch bieåu dieãn caùc nguyeân tö û cuûa caùc nguyeân toá, bieåu dieãn phaân töû cuûa caùc chaát baèng kí hieäu, coâng thöùc hoùa hoïc cuõng nhö toùm taét caùc phaûn öùng baèng caùc phöông trình hoùa hoïc. Ñieàu naøy ñöôïc ñaùnh giaù laø moät phaùt kieán kì dieäu trong hoùa hoïc.  Moâ hình nguyeân töû ñaàu tieân - Naêm 1897, Toâm Xôn (Joseph John Thomson,1856-1940) nhaø baùc hoïc Anh, khi nghieân cöùu hieän töôïng phoùng ñieän trong khí loaõng, ñaõ ño ñoä + leäch cuûa nhöõng phaàn töû tích ñieän - cuûa tia naøy trong ñieän tröôøng roài + keát luaän tia aâm cöïc laø moät doøng nhöõng phaàn töû tích ñieän aâm. - Màn huỳnh quang Moâ hình thí nghieäm tìm ra electron - Ñoàng thôøi, baèng nhöõng nghieân cöùu tieáp theo veà hieän töôïng phoùng xaï cuûa hai vôï choàng Quiri vaø nhaø vaät lí hoïc ngöôøi Anh Rô- dô- pho (E.Rutherford), xaùc ñònh ñöôïc raèng trong böùc xaï coù moät thaønh phaàn laø chuøm caùc phaàn töû tích ñieän döông (tia Anpha), moät thaønh phaàn laø böùc xaï ñieän töø (tia Gama), moät thaønh phaàn laø chuøm caùc phaàn töû tích ñieän aâm (tia Beâta). Tia Beâta laø doøng electron chuyeån ñoäng nhanh. Ñieàu ñoù moät laàn nöõa xaùc nhaän raèng electron coù trong thaønh phaàn nguyeân töû. 7 Söï phoùng xaï töï nhieân Töø söï nghieân cöùu tia aâm cöïc, tìm ra electron; nghieân cöùu hieän töôïng phoùng xaï; khaùm phaù ra hieän töôïng quang ñieän, khaùm phaù tia döông cöïc vaø töø tính chaát trung hoøa ñieän cuûa nguyeân töû, cho pheùp keát luaän nguyeân töû coù caáu taïo phöùc taïp, goàm coù electron mang ñieän aâm vaø phaàn töû mang ñieän tích döông. Treân nhöõng cô sôû khoa hoïc ño,ù naêm 1903 Toâm Xôn ñöa ra giaû thuyeát veà caáu truùc nguyeân töû ñaàu tieân neân goïi laø moâ hình nguyeân töû ñaàu tieân: nguyeân töû nhö moät ñieän tích döông phaân boá ñeàu ñaën trong moät hình caàu trong ñoù coù nhieàu electron raát nhoû phaân boá thaønh töøng lôùp. 8 Söï khaùm phaù ra haït nhaân nguyeân töû  Naêm 1911, nhaø vaät lí hoïc ngöôøi Anh Rô Thô Moâ hình nguyeân töû Thompson Pho (E.Rutherford ), ñaõ cho caùc haït anpha baén phaù moät laù vaøng moûng vaø ñaët maøn huyønh quang sau laù vaøng ñeå theo doõi ñöôøng ñi cuûa haït anpha. Keát quaû cho thaáy haàu heát caùc haït anpha ñi qua laù vaøng khoâng ñoåi höôùng, nhöng coù moät soá ít haït leäch nhöõng goùc nhoû, coù haït thay ñoåi nhieàu veà höôùng chuyeån ñoäng vaø thaäm chí bò baät laïi phía sau. Moâ hình thí nghieäm tìm ra haït nhaân nguyeân töû Ernest Rutherford (1871-1937) 9 Ñieàu ñoù chöùng toû phaàn lôùn khoaûng khoâng gian do nguyeân töû chieám khoâng chöùa caùc phaàn töû naëng, ôû ñoù chæ coù theå coù caùc electron. Chính vì khoái löôïng cuûa electron nhoû hôn khoái löôïng haït anpha gaàn 7500 laàn neân söï va chaïm vôùi electron thöïc teá khoâng aûnh höôûng ñeán chuyeån ñoäng cuûa haït anpha. Nhöõng tröôøng hôïp haït anpha bò leäch maïnh ra, thaäm chí bò baät laïi chöùng toû raèng trong nguyeân töû coù haït naëng naøo ñoù taäp trung phaàn lôùn toaøn boä khoái löôïng cuûa nguyeân töû. Haït naøy chieám theå tích raát nhoû, chính vì vaäy caùc haït anpha ít khi va chaïm vôùi noù vaø phaûi coù ñieän tích döông ñeå gaây ra löïc ñaåy caùc haït anpha tích ñieän cuøng daáu. Nhö vaäy phaàn tích ñieän döông taäp trung haàu heát khoái löôïng nhöng laïi chieám theå tích raát nhoû so vôùi theå tích nguyeân töû, chöù khoâng phaûi phaàn tích ñieän döông phaân boá trong toøan boä nguyeân töû nhö Toâm-xôn ñaõ neâu.  Moâ hình nguyeân töû haït nhaân cuûa RôThô Pho (Ernest Rutherford) Treân cô sôû nhöõng keát quaû thöïc nghieäm, naêm 1911 Rô Thô Pho ñöa ra moâ hình nguyeân töû, coù theå toùm taét nhö sau: Nguyeân töû ñöôïc caáu taïo bôûi moät haït nhaân raát beù mang ñieän tích döông taäp trung gaàn heát khoái löôïng cuûa nguyeân töû vaø caùc electron chuyeån ñoäng xung quanh haït nhaân nhö nhöõng haønh tinh chuyeån ñoäng chung quanh maët trôøi. Moâ hình naøy chaáp nhaän söï toàn taïi cuûa haït nhaân nguyeân töû neân ñöôïc goïi laø moâ hình nguyeân töû haït nhaân. Ñieàu naøy ñeán nay vaãn coøn ñöôïc xaùc nhaän cuûa khoa hoïc hieän Moâ hình nguyeân töû cuûa Rutherford ñaïi. 10 - Söï tìm ra proton: naêm 1919, Rô Dô Pho cho baén phaù haït nhaân nguyeân töû Nitô baèng hạt anpha, ñaõ thu ñöôïc nhöõng phần töû y nhö haït nhaân nguyeân töû H. OÂng ñeà nghò goïi ñoù laø Proton. 4 2 He + 14 17 N 7 O + 8 1 1 p - Söï tìm ra nôtron Khi nghieân cöùu khoái löôïng nguyeân töû, ngöôøi ta nhaän thaáy: neáu nguyeân töû hidro goàm moät proton vaø moät electron ñeå nguyeân töû trung hoøa veà ñieän, nguyeân töû heli goàm hai proton vaø hai electron ñeå trung hoøa ñieän thì khoái löôïng nguyeân töû heli phaûi gaáp ñoâi khoái löôïng nguyeân töû hidro, nhöng thöïc teá laïi gaáp boán. Giaû thuyeát ñaët ra laø coøn coù loaïi haït naøo ñoù ngoaøi haït electron vaø electron. Naêm 1932, Chat – Vich ( James Chetuych, 1891- 1974), coäng taùc vieân cuûa Rô Dô Pho, ñaõ duøng tia anpha baén phaù moät taám kim loaïi Beri moûng thì thaáy phaùt James Chetuych sinh ra moät loaïi haït môùi coù khoái löôïng gaàn baèng khoái löôïng cuûa proton vaø khoâng (1891-1974) mang ñieän. OÂng goïi ñoù laø haït Nôtron. 4 2 He + 9 4 Be 12 O + 6 1 0 n - Ñeán naêm 1932, nhaân loaïi ñaõ bieát haït nhaân nguyeân töû goàm hai loaïi haït laø proton vaø notron, goïi chung laø nucleon (haïch töû), coù theå tích raát nhoû so vôùi toaøn nguyeân töû nhöng laïi taäp trung haàu heát khoái löôïng nguyeân töû. Sự ra đời của thuyết cơ học lượng tử, tiếp tục nghiên cứu và cho kết quả về cấu tạo nguyên tử như ngày nay. 3.1.2. Lịch sử phát minh bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học  Thời kì trước Mendeleev - Quy luận bộ ba 11 Vào năm 1817 nhà hóa học Đức Johann Dobereiner (1780 - 1849 ) nêu ra một quy luật là: Thiên nhiên chứa đựng những bộ ba của các nguyên tố. Trong mỗi bộ ba của các nguyên tố có tính chất giống nhau (cùng họ) thì khối lượng của nguyên tố đứng giữa bằng trung bình cộng các nguyên tố ở hai phía nó (tức là nguyên tố đầu và nguyên tố cuối của bộ ba đó). Li Ca P S Cl Na Sr As Se Br K Ba Sb Te Các bộ ba của Johann Dobereiner I Theo hướng đó,ông sắp xếp 54 nguyên tố đã được phát hiện tới lúc đó thành 5 bộ ba, nêu lên phương pháp phân loại các nguyên tố theo bộ ba nguyên tố. Đáng buồn thay, lĩnh vực nghiên cứu này đã bị phê phán bởi sự thật rằng về các giá trị chính xác của những gì không luôn sẵn có. - Quy luật đường xoắn ốc Nếu bảng tuần hoàn được coi như là trật tự sắp xếp của những nguyên tố hóa học, thể hiện tính tuần hoàn về tính chất hóa học và vật lý của các nguyên tố thì sự tin cậy vào bảng tuần hoàn đầu tiên được ghi nhận cho nhà địa chất, hóa học người Pháp A. Emile Béguyer De Chancourtois ( 1819 – 1886). 12 Ông cũng căn cứ theo sự biến hóa nguyên tử lượng của các nguyên tố mà sắp xếp các nguyên tố: Vẽ đường xoắn trên bề mặt một hình trụ (đường xoắn tạo thành góc 450 so với mặt đáy hình trụ), sau đó lại căn cứ theo nguyên tử lượng của oxi là 16 để vẽ các đường thẳng đứng sao cho chia bề mặt hình trụ thành 16 phần bằng nhau, cuối cùng sắp xếp lên theo trình tự nhỏ tới lớn về nguyên tử lượng của 62 nguyên tố đã biết tới lúc đó, vào các giao điểm của đường xoắn và các đường thẳng đứng trên mặt hình trụ. Nhưng không may sơ đồ của ông ta có chứa các ion và các hợp chất ngoài nguyên tố. Và thật đáng buồn cách phân loại theo đường xoắn này lại chẳng gây được chút chú ý nào tại cuộc họp của viện hàn lâm khoa học Pháp vào năm 1862. - Quy luật những quãng tám John Newlands (1837 – 1898) -Anh Năm 1864 Newlands đã cho xuất bản hệ thống tuần hoàn của mình, và đề nghị quy tắc OCTAVES (Quy tắc này phát biểu rằng: bất cứ nguyên tố đã cho nào cũng sẽ thể hiện tính tương tự về tính chất với 8 nguyên tố theo sau nó trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học). Trong bảng hệ thống tuần hoàn đó, ông sắp xếp 13 các nguyên tố theo trật tự khối lượng nguyên tử tăng dần chia thành 8 “bát tố”, nghĩa là đến nguyên tố thứ 8 tính chất của nguyên tố đầu lại lặp lại (ví dụ: Na là nguyên tố thứ 9 lặp lại tính chất của Li là nguyên tố thứ 2…) Mỗi bát tố là một cột 7 nguyên tố, các nguyên tố giống nhau xếp nằm ngang. Bảng của New Lands vấp một loạt thiếu sót, ví dụ như một chỗ chiếm bởi hai nguyên tố. – Quy luật hoá trị Lothar Meyer (1830 – 1895), nhà hoá học Đức, năm 1864 dựa trên hoá trị đã sắp xếp 28 nguyên tố (trong tổng số 63 nguyên tố) thành 6 nhóm nguyên tố điển hình có liên quan với nhau như dưới đây: 14 Có thể nói Meyer là người thành công nhất (ở thời đó). Ông đã sơ bộ hình dung được định luật tuần hoàn vì ông không nhận ra được mối liên hệ giữa các dãy nguyên tố giống nhau nêu không nêu lên được định luật.  Thời kì Mendeleev phát minh ra HTTH các nguyên tố hoá học Cho tới thời đại của Mendeleev người ta đã biết 63 nguyên tố hóa học, tích lũy được khối lượng lớn tính chất và nguyên tử lượng của các nguyên tố…Nhiệm vụ lịch sử to lớn mà các nhà khoa học trước đó chưa hoàn thành đã rơi vào vai của nhà hoá học Nga Dmitrii Mendeleev( 1834 – 1907). 15 Trình tự của các nguyên tố hóa học đó nên xếp đặt ra sao? Câu hỏi đó luôn nung nấu trong đầu Mendeleev. Một hôm ông mở lại cuốn nhật ký thí nghiệm, dùng bút chì vẽ vẽ gạch gạch chữ này chữ khác, thử vẽ nên một bảng thể hiện ra một số quy luật, trong sắp xếp các Mendeleev( 1834 – 1907) nguyên tố hóa học. Đột nhiên ông đứng phắt dậy, gọi người trợ lý đem tới cho ông mấy tờ giấy dày rồi nhờ anh ta cắt thành các ô có kích thước vuông vức như nhau. Mendeleev viết lên mỗi ô giấy đó một nguyên tố hóa học, cùng với nguyên tử lượng , hóa trị và tính chất chủ yếu… đem bỏ vào một sọt. Tiếp đó ông thử sắp xếp các nguyên tố theo từng bộ ba như nhà hóa học Đức Dobereiner đã làm năm 1829, rồi sau đó Duyma phát triển thêm. Nhiều bộ ba nguyên tố có tính chất giống nhau nhưng giữa các bộ ba đó có gì liên hệ với nhau? Không có! Ông lại xếp theo “bát tố”, từng tam nguyên tố như Newland đã làm năm 1864. Newland đã nhận xét:”nếu xếp các nguyên tố theo chiều trọng lượng nguyên tử tăng dần thì cứ 8 nguyên tố lại thấy chúng giống nhau kỳ lạ như tám nốt nhạc sau một octa!” Dĩ nhiên Mendeleev không đồng tình với thái độ chế nhạo cách sắp xếp này như các hội viên Hội Hóa Học Luân Đôn đã làm khi nghe Newland trình bày. Nhưng thực ra cách của Newland cũng không giải quyết được vấn đề cơ bản. Rồi ông xếp theo bảng của Oderling, của Chancourtois, của Lothar Meyer và nhiều tác giả khác… Tất cả các cách sắp xếp đó chỉ chú ý đến sự giống nhau của các nguyên tố và nhóm nguyên tố mà chưa liên kết được các nhóm giống nhau và khác nhau vào cùng một hệ thống. Nói khác đi là chưa tìm ra được mối liên hệ giữa chúng, chưa tìm ra quy luật chi phối chúng. Thông thường Mendeleev vẫn làm việc từ tờ mờ sáng đến 5 giờ 30 phút chiều, 6 giờ 30 phút chiều mới ăn “cơm trưa” sau đó làm việc tới tận đêm khuya. Thế nhưng lần này ông làm việc một mạch liền 3 ngày 3 đêm! Mùa xuân năm 1869, Mendeleev đã đem các nguyên tố hóa học sắp xếp theo thứ tự tăng dần nguyên tử lượng của chúng, làm cho các nguyên tố tự động hình 16 thành các nhóm, các tổ có tính chất tương tự gần gũi nhau. Khi đó, ông phát hiện thấy cứ sau 7 nguyên tố lại có một nguyên tố có tính chất hết sứ giống nhau, tựa như trong một hàng người xếp hàng, cứ cách 7 người lại gặp người mặc quần áo cùng màu vậy! Ông bèn sắp xếp các hàng 7 nguyên tố, hàng nọ trên hàng kia, sao cho các nguyên tố giống nhau cùng nằm trên một cột dọc (thật ra trong bảng đầu tiên Mendeleev xếp các nguyên tố giống nhau theo hàng ngang.) Mendeleev sải bước mấy vòng quanh phòng thí nghiệm, bị kích động tới mức chân tay phát run lên. Ông lẩm bẩm từ nói với mình: vậy là tính chất của các nguyên tố cùng với nguyên tử lượng của chúng là có quan hệ tính chu kỳ”. Ông vội vơ lấy chiếc bút chì, ghi vào quyển nhật ký thí nghiệm hàng chữ: “CĂN CỨ THEO NGUYÊN TỬ LƯỢNG VÀ CÁC TÍNH CHẤT HÓA HỌC KHÁC NHAU CỦA NGUYÊN TỐ ĐỂ THỬ LẬP BẢNG SẮP XẾP CÁC NGUYÊN TỐ” Thế là sau nhiều ngày nghiền ngẫm, ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN ra đời. Nhưng “BẢNG TUẦN HÒAN” không có tiếng vang trong giới khoa học châu Âu… Khi xây dựng bảng tuần hoàn, Mendeleev thấy nguyên tử lượng của nhiều nguyên tố hóa học do các nhà hóa học tiền bối xác định không đúng và ông đã dựa vào định luật tuần hoàn mà sửa lại. Nhiều tính chất hóa học và thành phần các hợp 17 chất công bố trên các tạp chí đương thời, theo ông là sai. Để khỏi mâu thuẫn với định luật tuần hoàn, tự ông tiến hành thí nghiệm xác định lại. Trong “ bảng tuần hoàn”, từ nguyên tố nhẹ nhất là hidro đến nguyên tố nặng nhất là chì , ông thấy có nhiều ô phải bỏ trống: như vậy có nhiều nguyên tố còn chưa biết. Trong tờ “ Niên luận” do Leibig chủ trương, Mendeleev viết bài: “Vận dụng định luật tuần hoàn để xác định tính chất của các nguyên tố còn chưa biết”. Trong đó ông dự đoán và mô tả cặn kẽ tính chất của ba nguyên tố chưa biết là eka bo, eka nhôm và eka silic ( eka là tương tự) Cũng như “bảng tuần hoàn”, bài báo trên bị đón tiếp nhạt nhẽo, thậm chí tác giả còn bị công kích : “Nhà hóa học trẻ tuổi này dựa vào đâu mà làm những việc trên? Dựa vào định luật do mình tìm ra, chưa được thừa nhận! Có vội vàng không? Có thiếu khiêm tốn không? Các bảng sắp xếp tương tự “ bảng tuần hoàn” đã được công bố từ lâu. Nguyên tố còn chưa phát hiện mà dám nguyên tử lượng, tỉ trọng! Thật vô lý hết sức! …” Mendeleev viết một số bài báo trả lời và cho rằng chỉ cần một trong những nguyên tố do ông dự đoán được tìm ra thì sự đúng đắn của định luật tuần hòa là không thể chối cãi. Cần phải kiên trì chờ đợi… Nhưng đợi đến bao giờ. Việc tìm ra một nguyên tố hóa học không phải là chuyện hằng ngày. Liệu ông có còn sống cho đến cái ngày vĩ đại ấy không? Sáu năm trôi qua, cho đến một ngày mùa thu năm 1875, khi xem tập “báo cáo” của Viện Hàn lâm khoa học Pháp, Mendeleev dừng lại tại thông báo về việc tìm ra một nguyên tố mới của Lecoq de Boisbaudran ( 1838 – 1912)  và được đặt tên là Gali. Không còn nghi ngờ gì nữa: tính chất của nguyên tố Gali chính là tính chất của nguyên tố eka nhôm mà ông đã dự đoán. Ông nghiên cứu kỹ hơn bài báo : Boisbaudran xác định trọng lượng riêng của Gali là 4,7 g/cm3. Không đúng! Nếu dựa vào định luật tuần hoàn để 18 tính toán thì nó phải là 5,9 – 6 g/cm 3. Ông viết thư cho Boisbaudran đồng thời thông báo cho Viện Hàn lâm khoa học Pháp rằng nguyên tố Gali mới tìm ra chính là eka nhôm mà ông đã dự đoán. Khi nhận được thư của Mendeleev, Boisbaudran hết sức ngạc nhiên. Ông không thể hiểu tại sao Mendeleev lại tin rằng kết quả do ông và người cộng sự xác định là sai trong khi trong tay Mendeleev không hề có nguyên tố đó. Nhà hóa học Pháp gửi thu cho Mendeleev khẳng định rằng mình đo trọng lượng riêng của Gali không sai. Nhưng Mendeleev lại gửi cho ông ta một bức thư nữa: “ tôi vẫn kiên trì quan điểm của tôi. Tôi nghĩ sai lầm trong kết luận của ngài có lẽ là do Gali trong phòng thí nghiệm của ngài chưa đủ sạch mà gây nên. Biện pháp tốt nhất là ngài nên đo lại” Boisbaudran là nhà khoa học tôn trọng sự thật. Nhận được thư Mendeleev khẳng định như thế, ông liền tiến hành luyện sạch Gali, đo lại tỉ trọng của nó. Kết quả là trọng lượng riêng của Gali quả là 5,96 g/cm3 Thật không còn gì để nghi ngờ lời dự đoán khoa học của Mendeleev nữa! Boisbaudran vội gửi thư tới Mendeleev khẳng định tính khoa học ở những dự đoán của ông, tỏ lòng khâm phục ông. Chính là như thế, nhà khoa học người Pháp dùng phương pháp thực nghiệm lần đầu tiên chứng thực tiên đoán của Mendeleev, từ đó chứng minh tính khoa học của định luật tuần hoàn các nguyên tố. Có thể nói, đây là thắng lợi thứ nhất của định luật tuần hoàn các nguyên tố. Sự kiện này có tiếng vang rất lớn trong giới khoa học ở châu Âu, luận văn về định luật tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleev được nhanh chóng dịch ra tiếng Pháp, tiếng Anh, in trên các tạp chí, sách báo khoa học ở Châu Âu. Rất đông các nhà khoa học hăng hái căn cứ theo bảng tuần hoàn các nguyên tố do Mendeleev sáng chế để đi tìm tòi, khám phá những nguyên tố chưa được phát hiện. Nhiều phòng thí nghiệm nổi tiếng của châu Âu khẩn trương hoạt động. Hàng ngàn nhà khoa học khát khao thu được phát hiện mới! 19 Và kết quả chờ đợi không lâu, bốn năm sau. Năm 1880, nhà hóa học Thụy Điển Lars Fredrik Nilson (1840 – 1899) làm việc tại phòng thí nghiệm của Berzelius phát hiện ra một loại nguyên tố mới – Scandi. Đó chính là eka bo mà Mendeleev đã dự đoán. Mọi tính chất, thông số mà Mendeleev đã miêu tả với eka bo hoàn toàn giống như Nilson đo được ở Scandi. Đây chính là lần thắng lợi thứ hai của định luật tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleev . Và sáu năm sau, năm 1886, nhà khoa học Đức Clemens Alexandre Winkler (1873-1902) dùng phương pháp phân tích quang phổ, phát hiện ra nguyên tố mới, đặt tên là Gecmani để tưởng nhớ nước Đức- quê hương. Các nhà khoa học kinh ngạc phát hiện: những đo đạc xác định các thông số của gecmani là hết sức giống với đo đạc về eka silic của Mendeleev! Mendeleev dự đoán eka silic có trọng lượng là 72, tỉ trọng là 5,5 , sôi ở 990C, gần như không có tác dụng với axit, nhưng có tác dụng với kiềm và rất dễ tan trong kiềm. Còn Winkler xác định với Gecmani là có trọng lượng là 72,3 , tỉ trọng là 5,35 , sôi ở 86 0C, rất khó tan và tác dụng với axit, nhưng khi nóng chảy lại rất dễ tác dụng với kiềm và rất dễ tan trong kiềm … Winkler đã viết: “Không còn nghi ngờ gì nữa, định luật tuần hoàn đã mở ra một chân trời mới trong khoa học…”. Điều này đã một lần nữa khẳng định thiên tài của Mendeleev, là thắng lợi lần thứ 3 của định luật tuần hoàn các nguyên tố của ông. 3.1.3. Lịch sử tìm ra các nguyên tố halogen 20