Kỷ niệm 150 năm bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, hay bảng tuần hoàn Mendeleev, là một phương pháp liệt kê các nguyên tố hóa học thành bảng, dựa trên số hiệu nguyên tử (số proton trong hạt nhân), cấu hình electron và các tính chất hóa học tuần hoàn của chúng. Các nguyên tố được biểu diễn theo trật tự số hiệu nguyên tử tăng dần, thường liệt kê cùng với ký hiệu hóa học trong mỗi ô.

Dạng tiêu chuẩn của bảng gồm các nguyên tố được sắp xếp thành 18 cột và 7 dòng, với hai dòng kép nằm riêng nằm bên dưới cùng. Mặc dù có những người tiên phong trước đó, nhưng Dmitri Ivanovich Mendeleev (1834 - 1907) thường được xem là người công bố bảng tuần hoàn phổ biến đầu tiên vào năm 1869.

Mendeleev đã phát triển bảng tuần hoàn của mình để minh họa các xu hướng tuần hoàn trong thuộc tính các nguyên tố đã biết khi đó. Mendeleev cũng tiên đoán một số thuộc tính của các nguyên tố chưa biết mà ông hy vọng sẽ lấp vào những chỗ trống trong bảng này. Hầu hết những tiên đoán của ông đều tỏ ra chính xác khi các nguyên tố đó lần lượt được phát hiện.

Dmitri Ivanovich Mendeleev (ảnh in trên bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Nga), vừa được UNESCO làm lễ kỷ niệm 150 năm.

Bảng tuần hoàn của Mendeleev từ đó đã được mở rộng và hiệu chỉnh với sự khám phá hoặc tổng hợp thêm những nguyên tố mới và sự phát triển của các mô hình lý thuyết để giải thích những thuộc tính hóa học. Và kể từ đó tới nay, đã có 55 nguyên tố được bổ sung, trong đó có 24 nguyên tố được tạo ra do con người.

Đến nay, bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleev đã có tuổi đời 150 năm, và UNESCO đã chọn ngày 29/1/2019 là “Năm của các nguyên tố hóa học”để vinh danh người có công và kỷ niệm sự kiện này.

Và trong số khách mời tham dự lễ kỷ niệm, có Yuri Oganessian, Giám đốc khoa học của Phòng thí nghiệm phản ứng hạt nhân Flerov ở Dubna (Nga).

Chính trong dịp này, Yuri Oganessian đã đưa ra những thảo luận về các thách thức của việc tạo ra hạt nhân siêu nặng. Vậy nhà vật lý người Nga này đã mang đến điều gì cho khoa học?

Từ rất lâu, trong khi nghiên cứu bảng tuần hoàn của Mendeleev, Yuri Oganessian đã phân loại lại 63 nguyên tố theo khối lượng của chúng để sắp xếp theo đúng hàng đúng cột và nhận thấy rằng tất cả các yếu tố của một cột đều có tính chất hóa học tương tự.

Ảnh Yuri Oganessian trên con tem được nước Nga phát hành để vinh danh ông.

Với proton (được phát hiện năm 1913) và sau đó là neutron (1932), ông hiểu rằng đó là số nguyên tử, tức số lượng proton chứa trong hạt nhân chứ không phải là khối lượng để có thể phân biệt các nguyên tố, nhưng điều này đã không làm thay đổi bảng tuần hoàn của Mendeleev.

Nhưng như vậy tức là nhà khoa học này đã đi trước thời đại của mình khoảng nửa thế kỷ!

Năm 2015 thì bảng các nguyên tố này đã hoàn thành, trong đó có 14 yếu tố nhân tạo được gọi là “siêu nặng” đã được thêm vào như oganesson (số hiệu nguyên tử 118).

Trong tự nhiên, các nguyên tố nặng nhất được rèn đúc trong vụ nổ của các ngôi sao cuối đời, được gọi là siêu tân tinh, nơi nóng tới vài tỷ độ. Nhưng đây là những thảm họa mà chúng ta không thể tái tạo trong phòng thí nghiệm.

Vì vậy, chỉ có thể thực nghiệm bằng các hạt gia tốc cao, đòi hỏi một nguồn năng lượng cực lớn vì tất cả các lõi đều mang điện tích dương. Điều này tạo ra một lực đẩy cực mạnh giữa chúng với nhau, được gọi là "hàng rào Coulomb".

Vượt qua được hàng rào này để lực tương tác mạnh (lực tác động ở cấp độ hạt nhân) mới có thể hợp nhất một hạt nhân của chùm tia với một mục tiêu khác để tạo ra một nguyên tố nặng hơn.