Ai phát minh ra bảng tuần hoàn hóa học?

Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, tiếng Anh là the periodic table of elements sắp xếp tất cả các nguyên tố hóa học được phát hiện theo hàng (gọi là dấu chấm) và cột (gọi là nhóm) theo số nguyên tử tăng dần. Nhưng ai phát minh ra bảng tuần hoàn hóa học? Nó có ý nghĩa gì trong thực tế.

Năm 1869, nhà hóa học người Nga Dmitri Mendeleev đã tạo ra một khuôn khổ mà sau này trở thành bảng tuần hoàn hiện đại, để lại những khoảng trống cho các nguyên tố vẫn chưa được khám phá.

Khi bạn đến thư viện để tìm một cuốn sách, bạn làm cách nào để xác định vị trí của nó?

Nếu đó là một cuốn sách hư cấu, bạn sẽ tìm theo tác giả vì các tài liệu hư cấu được ghi theo họ của tác giả. Nếu bạn đang tìm kiếm một ấn phẩm phi hư cấu, bạn hãy tìm trong một danh mục (ngày nay rất có thể là trên máy tính). Cuốn sách bạn đang tìm sẽ có số theo tiêu đề. Con số này đề cập đến hệ thống thập phân Dewey, được phát triển bởi Melvil Dewey vào năm 1876 và được sử dụng ở hơn 200.000 thư viện trên toàn thế giới. Một hệ thống khác được sử dụng rộng rãi là phương pháp tiếp cận của Thư viện Quốc hội Mỹ, được phát triển vào cuối những năm 1800 – đầu những năm 1900 để sắp xếp các tài liệu trong Thư viện Quốc hội liên bang. Phương pháp này là một trong những cách được sử dụng rộng rãi nhất để tổ chức thư viện trên thế giới. Cả hai cách tiếp cận đều tổ chức thông tin để mọi người có thể dễ dàng tìm thấy những gì họ đang tìm kiếm. Các nguyên tố hoá học cũng cần được sắp xếp để chúng ta có thể nhìn thấy các mẫu thuộc tính trong các phần tử.

Những nỗ lực ban đầu để tổ chức các yếu tố 

Đến năm 1700, chỉ có một số ít nguyên tố được xác định và cô lập. Một số trong số này, chẳng hạn như đồng và chì, đã được biết đến từ thời cổ đại. Khi các phương pháp khoa học được cải thiện, tỷ lệ khám phá tăng lên đáng kể. Với số lượng nguyên tố ngày càng tăng, các nhà hóa học nhận ra rằng có thể có một số cách có hệ thống để sắp xếp các nguyên tố. Câu hỏi là: làm thế nào?

Một cách hợp lý để bắt đầu nhóm các nguyên tố lại với nhau là dựa vào tính chất hóa học của chúng. Nói cách khác, đặt các phần tử vào các nhóm riêng biệt dựa trên cách chúng phản ứng với các phần tử khác. Năm 1829, nhà hóa học người Đức, Johann Dobereiner (1780-1849), đã xếp các nhóm ba nguyên tố khác nhau thành các nhóm gọi là bộ ba. Một bộ ba như vậy là lithium, natri và kali. Bộ ba dựa trên cả tính chất vật lý cũng như hóa học. Dobereiner phát hiện ra rằng khối lượng nguyên tử của ba nguyên tố này, cũng như các bộ ba khác, tạo thành một khuôn mẫu. Khi khối lượng nguyên tử của lithium và kali được tính trung bình cùng nhau , nó xấp xỉ bằng khối lượng nguyên tử

natri (22,99). Ba nguyên tố này cũng thể hiện những phản ứng hóa học tương tự , chẳng hạn như phản ứng mạnh mẽ với các thành viên của bộ ba khác: clo, brom và iốt. Mặc dù hệ thống của Dobereiner sẽ mở đường cho những ý tưởng trong tương lai, nhưng hạn chế của hệ thống bộ ba là không phải tất cả các nguyên tố đã biết đều có thể được phân loại theo cách này.

Nhà hóa học người Anh John Newlands (1838-1898) đã sắp xếp các nguyên tố theo thứ tự khối lượng nguyên tử tăng dần và nhận thấy rằng mọi nguyên tố thứ tám đều thể hiện những tính chất tương tự nhau. Ông gọi mối quan hệ này là “Định luật quãng tám”. Thật không may, có một số nguyên tố bị thiếu và định luật dường như không áp dụng cho những nguyên tố nặng hơn canxi. Công trình của Newlands phần lớn bị cộng đồng khoa học thời đó phớt lờ và thậm chí còn chế giễu. Phải đến nhiều năm sau, một nỗ lực khác về bảng tuần hoàn rộng rãi hơn mới nhận được sự chấp nhận lớn hơn nhiều và công trình tiên phong của John Newlands mới được đánh giá cao.

Vào năm 1869, Bảng tuần hoàn hóa học được nhà hóa học người Nga Dmitri Mendeleev phát minh.

Mendeleev dựa trên công trình này để sắp xếp các nguyên tố theo trọng lượng nguyên tử và tính chất của chúng, nhưng ông cũng đặc biệt chú ý đến hóa trị của một nguyên tố (số lượng liên kết đơn mà một nguyên tố có thể hình thành). Bảng năm 1869 của ông có 17 cột (hoặc nhóm, như ngày nay chúng ta đã biết). Ông đã sửa lại bảng này thành bảng tám nhóm vào năm 1871. Trong bảng năm 1871, Mendeleev đã dự đoán chính xác rằng trọng lượng nguyên tử được biết lúc bấy giờ của 17 nguyên tố là sai. Ông cũng dự đoán sự tồn tại của ba nguyên tố chưa được biết đến là scandium, gallium và germanium và các thuộc tính của chúng dựa trên các khoảng trống trong bảng của ông ấy.

Trong bảng của Mendeleev, các nguyên tố không được sắp xếp theo thứ tự tăng dần về trọng lượng nguyên tử dựa trên tính chất của chúng. Mãi đến đầu thế kỷ 20, người ta mới phát hiện ra rằng vị trí của một nguyên tố trong bảng tuần hoàn được xác định bởi số nguyên tử của nó (lượng proton trong hạt nhân nguyên tử của nó).

Bảng tuần hoàn hóa học có tác dụng gì?

Bảng tuần hoàn hóa học là một công cụ quan trọng trong lĩnh vực hóa học. Nó giúp chúng ta hiểu và sắp xếp các nguyên tố hóa học một cách có hệ thống và có thứ tự. Dưới đây là một số tác dụng quan trọng của Bảng tuần hoàn hóa học:

1. Xác định các nguyên tố hóa học: Bảng tuần hoàn chứa tất cả các nguyên tố hóa học đã biết, giúp chúng ta biết được có bao nhiêu nguyên tố tồn tại và cách chúng được sắp xếp.
2. Sắp xếp theo thứ tự nguyên tử: Bảng tuần hoàn sắp xếp các nguyên tố theo thứ tự tăng dần của số nguyên tử (số proton trong hạt nhân). Điều này giúp chúng ta biết được cấu trúc của nguyên tử và tính chất của các nguyên tố.
3. Thông tin về tính chất hóa học: Bảng tuần hoàn cung cấp thông tin về tính chất hóa học của từng nguyên tố, như khả năng tạo hợp chất, tính axit hoặc bazo, và nhiều tính chất khác.
4. Dự đoán tính chất của các nguyên tố chưa biết: Khi chúng ta hiểu cách các nguyên tố được sắp xếp trên Bảng tuần hoàn và quy luật của nó, chúng ta có thể dự đoán tính chất của các nguyên tố mới mà chưa được khám phá.
5. Hỗ trợ trong việc học các phản ứng hóa học: Bảng tuần hoàn giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cấu trúc của các hợp chất hóa học và cách chúng tương tác trong các phản ứng hóa học.
6. Hỗ trợ trong công nghiệp và nghiên cứu: Bảng tuần hoàn là một công cụ quan trọng trong nghiên cứu và công nghiệp hóa học, giúp các nhà khoa học và kỹ sư nắm vững thông tin về các nguyên tố và hợp chất để phát triển các sản phẩm và quá trình mới.

Cách xem hóa trị trong bảng tuần hoàn

Hóa trị của một nguyên tố có thể được xác định dựa trên vị trí của nó trên Bảng tuần hoàn hóa học. Hóa trị thể hiện số lượng electron mà một nguyên tố có thể cảnh dấn hoặc nhận để tạo thành hợp chất hóa học. Dưới đây là cách xem hóa trị của một nguyên tố trên Bảng tuần hoàn:

1. Xác định số electron valence: Số electron valence là số electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử. Lớp ngoài cùng thường được ký hiệu là lớp electron ở vùng năng lượng cao nhất và có thể tương tác với nguyên tử khác để tạo thành liên kết hóa học.
2. Xác định hóa trị tối đa: Hóa trị tối đa của một nguyên tố thường tương ứng với số electron valence. Ví dụ, các nguyên tố trong cùng một nhóm trên Bảng tuần hoàn có cùng số electron valence và do đó có cùng hóa trị tối đa.
3. Quan sát vị trí trên Bảng tuần hoàn: Hóa trị của một nguyên tố thường tương đương với số lượng electron mà nó có thể cảnh dấn hoặc nhận để đạt đến hóa trị tối đa. Để xác định hóa trị, bạn có thể quan sát vị trí của nguyên tố trên Bảng tuần hoàn và xem xét số electron valence.
   • Ví dụ: Các nguyên tố ở nhóm 1 (nhóm kiềm) có một electron valence và do đó có hóa trị +1. Các nguyên tố ở nhóm 2 (nhóm kiềm thổ) có hai electron valence và hóa trị +2.
   • Các nguyên tố ở nhóm 17 (nhóm halogen) có bảy electron valence và hóa trị -1.
   • Carbon (C) nằm ở nhóm 14 và có bốn electron valence, vì vậy hóa trị tối đa của nó là +4 hoặc -4 tùy thuộc vào tình huống cụ thể.

Ví dụ, nếu bạn muốn xem hóa trị của nguyên tố oxi (O), bạn sẽ thấy rằng nó nằm ở nhóm 16 và có sáu electron valence, vì vậy hóa trị tối đa của nó là -2. Oxi thường cản trở electron để tạo thành hóa trị -2 trong hợp chất hóa học.