Vào năm 1886, một nhà hóa học người Đức là Winkler đã tìm thấy một nguyên tố mới đó là nguyên tố gecmani (Ge). Ông đã dự đoán các số liệu thực nghiệm sau đây: khối lượng nguyên tử là 72,5; tỉ trọng 5,47; không hòa tan trong axit clohidric; Oxit của nguyên tố này có công thức GeO2; tỉ trọng của oxit là 4,70; trong dòng khí hidro đốt nóng, GeO2 bị khử thành kim loại Ge; Ge(OH)2 có tính kiềm yếu; GeCl4 là chất lỏng, nhiệt độ sôi t = 830C, tỉ trọng 1,887.
Có điều kỳ lạ là ngay từ năm 1871, lúc còn chưa ai biết đến nguyên tố này, nhà hóa học người Nga Mendeleev đã dự đoán hết sức chính xác về tính chất, đặc điểm của nguyên tố gecmani này. Mendeleev đã đưa ra các lời dự đoán về nguyên tố còn chưa biết này: khối lượng nguyên tử 72; tỉ trọng 5,5; là kim loại không tan trong axit clohidric.
Mendeleev – Người phát minh ra Bảng tuần hoàn hóa học được sử dụng phổ biến cho đến tận ngày nay, cũng là người đưa ra dự đoán chính xác cho nhiều nguyên tố vào thời điểm chúng chưa được tìm thấy
Oxit của kim loại có công thức MO2 (cho đến lúc này nguyên tố gecmani còn chưa được phát hiện nên người ta dùng chữ M để viết nên những pho sách thiên kinh, vạn quyển).
Đối với các nguyên tố khác cũng vậy. Từ các nguyên tố khác nhau, số lượng khác nhau cho “kết hợp” với nhau có thể tạo nên nhiều chất phức tạp, các nhà hóa học gọi đó là các hợp chất. Ngày nay, người ta đã tổng hợp ước đến 3 triệu loại hợp chất khác nhau. Các vật mà chúng ta trông thấy hàng ngày, tuyệt đại đa số không phải là các nguyên tố mà là các hợp chất, do nhiều loại nguyên tố kết hợp với nhau mà thành.
Ví dụ nước là do hai nguyên tố oxi và hidro tạo nên. Mono oxit cacbon và dioxit cacbon đều do hai nguyên tố oxi và cacbon tạo nên. Khí đầm lầy (metan), khí đốt thiên nhiên, than đá, vazolin… đều do hai nguyên tố cacbon và hidro kết hợp với nhau mà thành. Rượu, đường, chất béo, tinh bột là do 3 nguyên tố cacbon, hidro, oxi tạo nên…
Không chỉ các chất trên Trái đất mới do các nguyên tố tạo nên mà các chất trên các hành tinh khác cũng do các nguyên tố tạo nên. Điều làm người ta hết sức lạ lùng là nếu đối chiếu các nguyên tố có trên Trái đất và các nguyên tố ở trên các thiên thể khác thì chúng “không hẹn mà nên” đều hoàn toàn giống nhau. Nếu đem các “vị khách đến từ bên ngoài” như các thiên thạch đem phân tích bằng các phương pháp trực tiếp hoặc bằng phân tích quang phổ, người ta tìm thấy rằng không có nguyên tố nào có mặt trên các thiên thể khác lại không có mặt trên Trái đất của chúng ta.
Mendeleev đã đưa ra các lời dự đoán: oxit có tỉ 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 900C. Tỉ trọng của chất lỏng này bằng 1,9.
Các bạn thử so sánh dự đoán của Mendeleev và các số liệu thực nghiệm do Winkler công bố, bạn sẽ thấy các dự đoán của Mendeleev quả là rất chính xác.
Lời dự đoán của Mendeleev 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 Mendeleev, nhiều nhà hóa học đã kế tiếp nhau 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 nội tại 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, tỉ trọng, độ cứng, tính dẫn điện, tính dẫn nhiệt… để phân loại. Có người dựa theo tính chất hóa học, hóa trị, tính axit, tính kiềm để phân loại, thế nhưng chưa ai tìm được quy luật.
Mendeleev đã tổng kết các kinh nghiệm của người đi trước, quyết định 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 và hóa 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.
Một bảng tuần hoàn hóa học được Mendeleev xây dựng năm 1869
Mendeleev 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 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 Mendeleev về gecmani dựa vào: nguyên tố đứng bên trái Ge là gali có khối lượng nguyên tử 69,72; nguyên tố asen ở bên phải có khối lượng nguyên tử 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 có tính quy luật.
Dựa vào cùng một phương pháp, Mendeleev 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 các dự đoán. Việc phát hiện quy luật thay đổi tuần hoàn của các nguyên tố hóa 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.
Hoahocngaynay.com
Nguồn Báo Hóa học & Ứng dụng
