Lịch sử phát hiện các nguyên tố nhóm VIA

Tác giả bài viết: Văn Thị Ngọc Linh – Tỉnh Bình Thuận

-Oxi là nguyên tố phổ biến nhất trên trái đất (47,2% trọng lượng vỏ quả đất). Trong các á kim nó xếp thứ hai sau flo về phương diện hoạt động hóa học và tạo nên nhiều hợp chất sau cacbon, nó tác dụng với đại đa số các nguyên tố. Theo Beczeliuyt thì oxi như “một trục mà toàn bộ môn hóa học phải quay quanh nó”. Oxi có trong thành phần của rất nhiều khoáng sản tạo nên vỏ quả đất, oxi chiếm 88,88% trong nước, 65% trong cơ thể con người, khoảng 20% trong không khí.

-Ở thế kỷ thứ VIII, nhà triết học Trung Quốc Mao Hoa đã cho những điều hiểu biết đầu tiên về oxi, đó là thành phần cấu tạo và là yếu tố hoạt động của không khí. Họ gọi oxi là “yn” và họ đã biết rằng nó kết hợp được với than gỗ, với lưu huỳnh đốt nóng và một số kim loại, họ thu được oxi bằng cách đốt nóng các khoáng sản, trong đó có diêm tiêu.

-Ở Châu Âu, người Ý tự hào vì chính nhà họa họa sĩ và bác học nổi tiếng của họ là Lêôna đơ Vanhxi (1451-1519) đương thời đã nói đến không khí là một hỗn hợp gồm hai khí trong đó chỉ có một khí dùng để thở và đốt cháy.

-Thế kỷ XVII, Lêphec khi làm thí nghiệm với stibi và Giăng Rêya khi đốt nóng chì và thiết, đã thấy các kim loại này tăng trọng lượng.

-Robe Huc (1635-1703) đã quả quyết rằng sự cháy cũng tương tự như sự hòa tan, tuy nhiên chất cháy rất sẵn sàng hòa tan, không phải trong toàn bộ không khí mà trong một phần của nó. Phần này đặc biệt có nhiều trong diêm tiêu.

-Năm 1669, trên cơ sở những thí nghiệm hoàn toàn đáng tin cậy, Giôn Maiôva (1645-1679) đã đi đến kết luận rằng không khí chứa một thứ khí có khả năng duy trì sự cháy và đặt tên cho nó là “không khí phát hỏa”. Maiôva hầu như đã giải quyết được vấn đề về thành phần định lượng của không khí. Ông cũng chứng minh được sự có mặt của oxi trong diêm tiêu và trong axit nitric, chứng minh được sự tăng trọng lượng của sắt khi bị nung nóng , sự tạo thành axit khi đốt lưu huỳnh trong không khí ẩm, đồng thời ông cũng xác định được sự cần thiết của oxi đối với các quá trình lên men, hô hấp, tạo nhiệt và chứng minh được sự tương tự giữa quá trình cháy và hô hấp…

-Năm 1731, Henxơ đã điều chế được oxi ở trạng thái tự do bằng cách đốt diêm tiêu nhưng không chứng minh được oxi là thành phần của không khí.

Tháng 4 năm 1774, Baian là người đầu tiên thu được oxi bằng cách đốt nóng oxit thủy ngân.

-Năm 1774, Giôdep Prixtơli (JosephPriestley) (1733-1804) đã điều chế được khí oxi và nghiên cứu các tính chất quan trọng nhất của nó. Ông lấy một ít hợp chất thủy ngân màu đỏ cho vào ống nghiệm rồi dùng thấu kính (do ông sáng chế ra) để đốt nóng. Ông nhận thấy có chất khí bốc ra và thủy ngân óng ánh xuất hiện, khi ông đưa chất khí này gần cây nến đang cháy thì cây nến sáng rực chưa từng thấy, chất này không làm chết chuột mà trái lại làm chuột rất tươi tỉnh hoạt động. Khi thí nghiệm về tác dụng của oxi đối với cơ thể của mình, ông đã chú ý đến ảnh hưởng tốt của chất khí mới tìm ra đối với cơ thể con người và tiên đoán công dụng của nó trong y học. Chỉ sau đó một năm, ông mới xác định được rằng oxi có trong không khí.

15.gif

-Năm 1771-1772, dược sĩ người Thụy Điển là K. Silơ (Carl Wihelm Scheele) đã thu được nhiều oxi hơn từ 7 chất khác nhau và thấy rằng oxi của khí quyển kết hợp với các kim loại, photpho, hidro, dầu gai và những chất khác. Nhưng mãi đến năm 1777 cuốn sách của Silơ mới được xuất bản, do vậy vinh dự phát minh ra oxi thường được gán cho Prixtơli.

2.jpg

-Nhà bác học vĩ đại người Pháp Lavoadie (Antoine-Laurent Lavoisier) thoạt tiên nghĩ rằng không khí tạo bởi nitơ và “không khí đặc” (khí cacbonic) nhưng sau khi đốt oxit thủy ngân (1775) ông đã tuyên bố rằng không khí là đồng nhất và không chứa một khí nào gọi là “không khí đặc”. Với những tài liệu trái ngược nhau đó, Lavoadie đã tiến hành thí nghiệm đốt nóng oxit thủy ngân, một thí nghiệm có tiếng tăm trong lịch sử đã lật nhào thuyết nhiên tố và học thuyết oxi về sự cháy. Trong thời gian 12 ngày đêm, Lavoadie đã đốt kim loại thủy ngân trong bình cổ cong.

3.jpg

Sau khi đốt, Lavoadie nhận thấy một phần của thủy ngân bị phủ một lớp vảy đỏ và thể tích không khí bị giảm đi 1/5. Phần không khí còn lại không duy trì sự cháy và sự hô hấp, Lavoadie gọi phần này là “azot”. Đốt mạnh hơn nữa thủy ngân oxit mới được tạo thành, Lavoadie được lại thủy ngân và phần không khí duy trì sự cháy và sự hô hấp trước kia bị hao hụt. Như vậy là ông đã chứng minh được bằng thực nghiệm sự có mặt của oxi trong không khí. Nghĩ rằng nguyên tố mới này là thành phần chủ yếu của các chất có nhiều tính chất axit, Lavoadie mới đặt tên cho nó là oxi (chất sinh ra axit).

-Tháng 4 năm 1775, Lavoadie đã đọc một bảng báo cáo trước Viện Hàn Lâm khoa học Pari, trong đó ông tuyên bố đã khám phá ra oxi, ông viết rằng oxi được tìm ra đồng thời bởi Prixli, Sile và ông. Tuy nhiên về phương diện pháp lý người ta chỉ thừa nhận Prixli và Sile.

-Cho dù Lavoadie không được công nhận là công đầu trong việc tìm ra nguyên tố oxi nhưng toàn thế giới đều công nhận công lao vô cùng to lớn của Lavoadie trong việc làm cho nguyên tố oxi có tầm quan trọng hàng đầu. Ông đã thức tỉnh tất cả các nhà hóa học thế giới cuối thế kỷ XVIII, làm cho họ tự nguyện từ bỏ thuyết nhiên tố và công nhận một thuyết mới về sự cháy tức là thuyết oxi.

4.jpg

-Ngày nay oxi được dùng rộng rãi để đẩy mạnh các quá trình sản xuất( quá trình luyện gang thép, sự khí hóa than đá, sản xuất axit sunfuric, axit nitric,..). Oxi còn được dùng rộng rãi trong y học, dùng cho những chuyến bay cao, đội cứu hỏa và cho nhưng người thợ lặn.

2) Lưu huỳnh

s.jpg

09_sulfur1.jpg

-Là nguyên tố thứ hai được biết từ thời rất xa xưa. Trong thiên nhiên, nhiều nơi đã có những mỏ lưu huỳnh. Đó cũng là lý do để con người sớm biết lưu huỳnh. Với màu vàng đặc biệt và mùi hắc tạo thành khi cháy, lưu huỳnh đã khiến người ta chú ý.

-Thời cổ xưa người ta cho rằng lưu huỳnh cháy với ngọn lửa màu xanh da trời đặc biệt và tỏa ra mùi hắc nên đuổi được ma quỷ. Khoảng 4000 năm về trước, những người cổ Hy Lạp đã biết dùng khí sunfurơ tạo thành khi đốt cháy lưu huỳnh để tẩy trắng vải. Từ lâu người La Mã đã dùng lưu huỳnh để chế dược phẩm.

-Trong thời cổ xưa, lưu huỳnh còn được dùng vào những mục đích chiến tranh. Vào thế kỷ thứ VII, nhân dân thành Bidăngxơ đã dùng “ngọn lửa Hy Lạp” (hỗn hợp diêm tiêu, than và lưu huỳnh) đốt cháy toàn bộ chiến thuyền Ả Rập, chặn đứng cuộc tấn công của chúng và ba trăm năm sau, lại nhờ ngọn lửa Hy Lạp mà thành phố Bodăngxơ đã đánh lui được sự xâm lược của người Bungari.

-Vào thời Trung cổ, nhà luyện kim Agriconla đã mô tả khá đầy đủ tính chất của lưu huỳnh, phương pháp làm thăng hoa để tinh chế lưu huỳnh, cách điều chế lưu huỳnh từ sunfua kim loại nặng và một loạt công dụng của lưu huỳnh như để điều chế thuốc nổ.

-Lưu huỳnh đã giữ một vai trò rất to lớn đối với những quan điểm lý thuyết của các nhà giả kim thuật. Họ xem lưu huỳnh như là sự kết hợp của axit sunfuric và nhiên tố, và là một biểu hiện hoàn thiện của chất cháy, một trong những “chất ban đầu chủ chốt” của thiên nhiên.

-Cùng với những ý niệm huyễn hoặc về lưu huỳnh lúc bấy giờ cũng có những tài liệu mô tả rất đúng về những tính chất vật lý, hóa học của nó. Nhà giả kim thuật người Ả Rập Hêbe cho rằng: “lưu huỳnh là chất màu mỡ tụ lại trong các mỏ khi nó sôi mà chưa kịp đông đặc và khô cứng lại. Nó là một chất riêng rẽ vì nó đồng chất…nó dễ bay hơi cũng như rượu. Khi đốt nóng với lưu huỳnh, tất cả các kim loại đều tăng thêm trọng lượng… trừ vàng ra, tất cả các kim loại đều có thể kết hợp với lưu huỳnh…”.

-Năm 1770, Lavoadie đã thừa nhận bản chất nguyên tố và tính chất không bị phân tích của lưu huỳnh.

-Sự khám phá ra những mỏ lưu huỳnh ở sâu dưới đất khoảng 100-200 m ở bang Luidiana (Mỹ) đã có một ảnh hưởng lớn đối với nền kinh tế về lưu huỳnh. Tuy nhiên công cuộc khai thác các mỏ lưu huỳnh đầu tiên đều không đưa lại kết quả, những công nhân xây dựng gặp ngay những luồng khí độc rất mạnh, đó là khí hidro sunfua. Trải qua 25 năm đến năm 1890, Hecman Frasơ mới quyết định lợi dụng nhiệt độ nóng chảy thấp và trọng lượng riêng nhỏ của lưu huỳnh để bơm lên khỏi mặt đất lưu huỳnh đã được nước đun quá làm nóng chảy và cuộc thí nghiệm đã rất thành công.

180px-albertasulfuratvancouverbc.jpg

6.jpg


-Năm 1930, kỹ sư hóa học Liên xô Vônkôp đã tìm ra được một phương pháp lấy lưu huỳnh từ quặng. Phương pháp đó rất đơn giản và không đòi hỏi phải có những thiết bị đắt tiền mà chỉ cần những nồi hấp không lớn lắm dùng hơi nước nén dưới áp suất 5-6 atm. Quá trình diễn ra rất nhanh (3-4giờ) và cho một phẩm vật rất nguyên chất chứa 99,9% lưu huỳnh.

-Trong những năm gần đây, những mỏ lưu huỳnh giàu có đã được tìm thấy ở Ucren, nhờ vậy mà trữ lượng về lưu huỳnh so với năm 1945 đã tăng lên rất nhiều.

3) Selen

se.jpg

-Selen được tìm thấy tương đối muộn (1817), điều đó là do nó ít phổ biến trong thiên nhiên (6.10-5% về trọng lượng) và do những tính chất hóa học của nó rất giống lưu huỳnh và telu. Rất có thể trước kia một số nhà bác học đã gặp selen nhưng họ không thể chứng minh được bản chất riêng của nó vì selen và lưu huỳnh rất giống nhau.

7.jpg

-Beczêliuyt (Jacop Berzelius) và Han đã thực hiện nhiều phát minh lừng lẫy, làm được những điều mà các nhà giả kim thuật và các nhà nhiên tố học không thực hiện được. Năm 1817, qua nghiên cứu phương pháp điều chế axit sunfuric được áp dụng ở Gơrinkhônmơ, họ đã tìm thấy trong axit có một chất kết tủa mà một phần có màu nâu nhạt, khi đốt nóng chất này bằng ngọn lửa đèn hàn thì nó tỏa ra một mùi giống mùi củ cải thối và biến thành những hạt có ánh chì.

-Quan niệm của các nhà hóa học thời ấy cho rằng đó là dấu hiệu của nguyên tố telu vì telu là một nguyên tố tương tự với lưu huỳnh đã được tìm ra ở cuối thế kỷ XVIII.

-Phân tích kỹ nhiều lần kết tủa, Beczêliuyt kết luận rằng trong kết tủa có chứa một kim loại chưa biết, tính chất của nó giống tính chất của telu tự do. Kết quả việc nghiên cứu kết tủa và một số tính chất của nguyên tố đã được ông công bố trên tạp chí “Niên giám hóa học và vật lý”. Ông đặt tên cho nguyên tố mới là selen (theo tiếng Hy lạp “selenne” có nghĩa là mặt trăng).

-Selen rất ít gặp ở trạng thái tự nhiên cùng với lưu huỳnh mà thường ở dạng hỗn hợp đồng hình với các sunfua. Ở Liên xô, selen bắt đầu được sản xuất vào năm 1928. Selen được dùng nhiều trong các ngành khác nhau của nền kinh tế quốc dân: kỹ thuật điện, công nghiệp luyện kim, công nghiệp cao su, thủy tinh, đồ gốm,…

4) Telu

te.jpg

-Từ lâu các nhà khoáng vật học đã biết telu ở trạng thái thiên nhiên, họ tìm thấy nó không nhiều lắm trong một số sunfua. Tuy nhiên trong một thời gian dài bản chất của nguyên tố này vẫn chưa được làm sáng tỏ.

-Năm 1782, một kỹ sư mỏ nước Áo là Muller (về sau đổi tên là Von Raysenstein) đã phân tích hóa học một thứ quặng trắng và đã tách được những hạt kim loại có những tính chất độc đáo, nó được gọi tên là aurum paradoxum (vàng khác thường).

8.jpg

Franz Josef Mueller -Năm 1798, Nhà hóa học Đức Klapơrop đã xác định rằng kim loại đó là một nguyên tố mới và gọi nó là telu (chữ latinh “tellus” có nghĩa là đất).

– Trong một thời gian dài, telu được coi như một kim loại. Năm 1832 sau khi tìm ra được selen, Beczêliuyt đã nghiên cứu tỉ mỉ những tính chất của telu và những hợp chất của nó và cho thấy có sự rất giống nhau giữa lưu huỳnh, selen và telu. Từ đó trở đi, telu được đưa vào danh sách các nguyên tố phi kim.

-Telu có rất ít trong thiên nhiên (10-6 % về trọng lượng), có ở trạng thái tự nhiên và trong các hợp chất của một số kim loại quý và kim loại nặng.

-Mặc dù ngày nay mức sản xuất telu hàng năm trên thế giới chỉ có vài chục tấn nhưng các ngành áp dụng nó đã trở nên rất phong phú. Hiện nay công nghiệp luyện kim là nơi tiêu thụ telu chính. Ngoài ra, telu có giá trị trong những ngành kỹ thuật hiện đại, những hợp chất của nó với kim loại (telurua) có tính bán dẫn và có độ nhạy cao đối với các loại bức xạ. Vì thế chúng được dùng làm ống kính truyền hình.

5) Poloni

po.jpg

-Năm 1870, Mendeleep đã tiên đoán về sự tồn tại của nguyên tố này căn cứ vào vị trí của nó trong cùng nhóm với lưu huỳnh, selen và telu. Tuy nhiên phương pháp hóa học thông thường trước đây không áp dụng được để tìm ra nguyên tố này vì nó thuộc dòng dõi của những nguyên tố phóng xạ tự nhiên.

-Liền sau khi Beccơren khám phá ra hiện tượng phóng xạ, nhà nữ vật lý và hóa học Balan Mari Sklađopska, vợ của giáo sư Pie Quyri, bắt tay nghiên cứu một cách có hệ thống hiện tượng này. Bởi vì tia phóng xạ có khả năng ion hóa không khí nên bà đã dùng máy điện nghiệm để đo. Bà muốn biết ngoài urani ra còn có những chất nào khác tương tự về tính chất như urani không.

9.jpg

-Đề tài luận án tiến sĩ của bà đã được thực hiện theo hướng này. Bà phát hiện quặng urani thiên nhiên có tính phóng xạ gấp nhiếu lần so với oxit nguyên chất của nó. Bà bắt đầu tách quặng ra nhiều phân đoạn và xác định tính phóng xạ của chúng. Phân đoạn tách với bitmut sunfua có tính phóng xạ gấp 400 lần so với urani. Vì rằng bitmut sunfua tinh khiết không có tính phóng xạ nên bà đưa ra giả thuyết rằng trong phân đoạn này chắc chắn phải có một nguyên tố phóng xạ mạnh tồn tại dưới dạng tạp chất.

-Tại cuộc họp của Viện Hàn lâm khoa học Pari ngày 18 tháng 7 năm 1898, ông bà Quy ri đã đọc bản báo cáo nhan đề “về một chất phóng xạ mới có chứa trong quặng urani”. Thuật ngữ “tính phóng xạ” lần đầu tiên được đưa ra trong bản báo cáo này để nhấn mạnh nguyên tố được tìm ra bằng một phương pháp mới. Họ đề nghị đặt tên nguyên tố là poloni (từ tiếng latinh “Polonia” là tổ quốc Balan của bà Curie).

-Đến năm 1912 thì nguyên tố này chính thức chiếm ô 84 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

-Trữ lượng poloni trong vỏ quả đất bằng 2.10-14 % về trọng lượng, do đó nó thuộc vào loại nguyên tố ít phổ biến nhất trong tự nhiên. Cho đến nay cũng chưa điều chế được nó ở dạng nguyên chất và trong các chế hóa thì lượng poloni giàu nhất cũng chỉ chứa khoảng 5%.

-Ứng dụng thực tế của poloni cho đến nay vẫn chưa có nếu không kể đến việc dùng nó làm nguồn phát ra hạt α rẻ tiền.

-Gần đây, poloni được điều chế nhân tạo bằng cách dùng nơtron bắn phá bitmut:

83Bi209 + 0n1 -> 83Bi210 – β -> 84Po210

Gửi phản hồi

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Log Out / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Log Out / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Log Out / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Log Out / Thay đổi )

Connecting to %s

%d bloggers like this: