100k Vì sao có thể dự đoán được nguyên tố còn chưa tìm thấy?

100k Vì sao có thể dự đoán được nguyên tố còn chưa tìm thấy? Bộ sách 10 vạn câu hỏi vì sao có 12 tập, trong đó 11 tập trình bày các khái niệm và các hiện tượng thuộc 11 lĩnh vực hay bộ môn tương ứng: Toán học, Vật lí, Hoá học, Tin học, Khoa học môi trường, Công nghệ, Trái Đất, Cơ thể người, Khoa học vũ trụ, Động vật, Thực vật và một tập Hướng dẫn tra cứu.

Ở mỗi lĩnh vực, các tác giả vừa chú ý cung cấp các tri thức khoa học cơ bản, vừa chú trọng phản ánh những thành quả và những ứng dụng mới nhất của lĩnh vực khoa học kĩ thuật đó. Các tập sách đều được viết với lời văn dễ hiểu, sinh động, hấp dẫn, hình vẽ minh hoạ chuẩn xác, tinh tế, rất phù hợp với độc giả trẻ tuổi và mục đích phổ cập khoa học của bộ sách

Vì sao có thể dự đoán được nguyên tố còn chưa tìm thấy?

4. Vì sao có thể dự đoán được nguyên tố còn chưa tìm thấy?

Người tìm ra nguyên tố Gecmani (Ge), kim loại Ge

Nguyên tử Germani (Ge)

Vào năm 1886, một nhà hoá học người Đức là Winkler đã tìm thấy một nguyên tố mới là nguyên tố Gecmani (Ge). Ông đã dự đoán các số liệu thực nghiệm sau đây:

Khối lượng nguyên tử 72,5
T ỷ trọng 5,47
Không hoà tan trong axit clohydric
Oxit của nguyên tố này có công thức GeO2
Tỷ trọng của oxit là 4,70
Trong dòng khí hyđro đốt nóng, GeO2 bị khử thành kim loại Ge
Ge(OH)2 có tính kiềm yếu
GeCl4 là chất lỏng, nhiệt độ sôi ts = 83°C, tỷ trọng 1,887

Có điều kỳ lạ là ngay từ năm 1871, lúc còn chưa ai biết đến nguyên tố này, nhà hoá học Nga Menđeleev đã dự đoán hết sức chính xác về tính chất, đặc điểm của nguyên tố Gecmani này. Menđeleev đã đưa ra các lời dự đoán về nguyên tố còn chưa biết như sau:

Khối lượng nguyên tử 72
Tỷ trọng 5,5
Là kim loại không tan trong axit clohydric
Oxit của kim loại có công thức MO2 (bấy giờ nguyên tố gecmani còn chưa được phát hiện nên người ta dùng chữ M để biểu diễn nguyên tố mới)
Oxit có tỷ trọng 4,7
Oxit của kim loại dễ dàng bị khử để cho kim loại
Oxit của kim loại có tính kiềm rất yếu
Clorua của kim loại có công thức MCl4 là chất lỏng, có nhiệt độ sôi 90°C. Tỷ trọng của chất lỏng này bằng 1,9.

Lời dự đoán của Menđeleev về các nguyên tố hóa học,

Các bạn thử so sánh dự đoán của Menđeleev và các số liệu thực nghiệm do Winkler công bố, bạn đã thấy các dự đoán của Menđeleev quả là rất chính xác.

Lời dự đoán của Menđeleev không phải là “nhắm mắt nói mò” mà ông đã dùng một phương pháp suy luận, phán đoán hết sức khoa học, hết sức chặt chẽ.

Từ trước khi có các dự báo của Menđeleev nhiều nhà hoá học đã kế tiếp nhau phát hiện nhiều nguyên tố và đã phát hiện được hơn 60 nguyên tố. Thế nhưng liệu có bao nhiêu nguyên tố tất cả thì chưa có ai trả lời được. Để giải đáp câu hỏi này, các nhà khoa học đã đi sâu nghiên cứu tìm hiểu liệu có quy luật nào giữa các nguyên tố hay không? Có người dựa theo các tính chất vật lý của các nguyên tố như điểm nóng chảy, điểm sôi, màu sắc, trạng thái, tỷ trọng, độ cứng, tính dẫn điện, dẫn nhiệt… để phân loại. Có người dựa theo tính chất hoá học, hoá trị, tính axit, tính kiềm để phân loại, thế nhưng chưa có ai tìm được quy luật.

Trong khi học tập người đi trước, Menđeleev đã tổng kết các kinh nghiệm của người đi trước, ông đã quyết định dùng một phương pháp mới: Ông đã dùng các thuộc tính vốn có của các nguyên tố không chịu ảnh hưởng của các điều kiện ngoại cảnh như khối lượng nguyên tử, hoá trị làm cơ sở để tìm mối liên hệ nội tại giữa các nguyên tố.

Làm thế nào hoàn thành Bảng tuần hoàn các nguyên tố, Quy luật tuần hoàn các nguyên tố?

Trước tiên Menđeleev đã chọn khối lượng nguyên tử và hoá trị để tiến hành phân tích và đã cải chính khối lượng nguyên tử của 8 nguyên tố là Be, In, U, Os, Ir, Pt, Y và Ti mà những sai lầm về khối lượng này đã được mọi người ngộ nhận trong một thời gian dài.

Menđeleev đã tổng hợp các đặc tính của các nguyên tố, phát hiện được quy luật tuần hoàn của các nguyên tố, dùng quy luật biến đổi tuần hoàn để sắp xếp các nguyên tố thành bảng tuần hoàn các nguyên tố. Các vị trí tương ứng trên bảng tuần hoàn dù đã có các nguyên tố hay còn chưa có các nguyên tố, thì vị trí của bản thân nguyên tố cũng nêu đủ toàn bộ tính chất của nguyên tố.

Dự đoán chính xác của Menđeleev về Gecmani dựa vào: nguyên tố đứng bên trái Ge là Gali có khối lượng nguyên tử là 69,72; nguyên tố Asen ở bên phải có khối lượng 74,92; nguyên tố đứng trên là Silic có khối lượng nguyên tử 28,08; nguyên tố đứng phía dưới là thiếc Sn có khối lượng nguyên tử là 118,6. Trung bình cộng của 4 nguyên tố trái, phải, trên, dưới của các khối lượng nguyên tử là 72,86.

Sau này rõ ràng Ge có khối lượng nguyên tử là 72,61. Đó không phải là ngẫu nhiên mà là có tính quy luật. Dựa vào cùng một phương pháp, Menđeleev cho dự đoán của 3 nguyên tố khác. Chỉ trong vòng 20 năm, các nguyên tố này dần dần được phát hiện mà các tính chất của các nguyên tố này thực tế lại hết sức phù hợp với dự đoán.

Việc phát hiện quy luật thay đổi tuần hoàn của các nguyên tố hoá học không chỉ kết thúc sự cô lập của các nguyên tố, kết thúc trạng thái hỗn loạn mà đã đem lại cho người ta một nhãn quan khoa học nhận thức quy luật nội bộ tự nhiên của các nguyên tố.