Hóa 11: Bảng tuần hoàn nguyên tố – Những điều thú vị

Những điều thú vị về các nguyên tố hóa học: Nguyên tố nào tồn tại trong quả đất, trên vũ trụ hay chỉ trong phòng thí nghiệm? Số phận của nguyên tố mới nhất 108. Vinh quang và bi kịch của những nhà săn tìm nguyên tố mới… Các phát kiến mới mẻ về các nguyên tố hoá học ở các trung tâm nghiên cứu lớn trên thế giới giúp con người mở rộng tầm nhìn, khám phá nhiều điều thú vị về thế giới tự nhiên.PHẦN I: BỀN HAY KHÔNG BỀN – TỒN TẠI HAY KHÔNG TỒN TẠI...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hóa 11: Bảng tuần hoàn nguyên tố – Những điều thú vị Bảng tuần hoàn nguyên tố – những điều thú vịNhững điều thú vị về các nguyên tố hóa học: Nguyên tố nào tồn tạitrong quả đất, trên vũ trụ hay chỉ trong phòng thí nghiệm? Sốphận của nguyên tố mới nhất 108. Vinh quang và bi kịch củanhững nhà săn tìm nguyên tố mới… Các phát kiến mới mẻ về cácnguyên tố hoá học ở các trung tâm nghiên cứu lớn trên thế giớigiúp con người mở rộng tầm nhìn, khám phá nhiều điều thú vị vềthế giới tự nhiên.PHẦN I:BỀN HAY KHÔNG BỀN – TỒN TẠI HAY KHÔNG TỒN TẠINgôi sao bùng nổ, nơi tạo thành nguyên tố mới như CaliforniumTrong nhà trường (giảng dạy, học tập và thi cử về môn hoá học), bảngtuần hoàn các nguyên tố hoá học (THNT), dĩ nhiên, là một tài liệu cẩmnang. Trong một sõ lĩnh vực khoa học và đời sống, như hoá học, vật lý,sinh học, công nghiệp, bảng THNT là một trong những công cụ tra cứucần thiết. Và, nói chung, các phát kiến mới mẻ về các nguyên tố hoáhọc ở các trung tâm nghiên cứu lớn trên thế giới cũng giúp con ngườimở rộng tầm nhìn, khám phá nhiều điều thú vị về thế giới tự nhiên.Tuy vậy, trong cuộc sống bộn bề bao điều phải quan tâm, có nhiều trithức thông thường tưởng là ai cũng biết mà vẫn chưa biết, hoặc khôngđầy đủ và đôi lúc nhầm lẫn.Ngay cả trong một buổi truyền hình trò chơi, cả thí sinh (hẳn là mộthọc sinh giỏi muốn chinh phục đỉnh Olympic trí tuệ), MC hoạt bát (vàở phía sau, hẳn là một vị cố vấn ra câu hỏi lẫn đáp án) đều dễ dàngthống nhất nhau một câu trả lời mơ hồ về đặc tính rất tiêu biểu – bềnhay không bền – của một số nguyên tố trong bảng THNT.Vì vậy, chúng tôi xin cung cấp đôi điều hiểu biết nhằm góp phần làmphong phú thêm kho tàng tri thức của bạn đọc, bắt đầu từ một chi tiếttrong trò chơi truyền hình trí tuệ đã nêu.Tất cả nguyên tố nhẹ đều bền?Để hiểu rõ một nguyên tố như thế nào là bền, trước hết xin cùng nhắclại một vài khái niệm căn bản về nguyên tố hoá học.Một nguyên tố có thể có nhiều đồng vị (cùng một nguyên tử số Z,nhưng khác nhau về số khối lượng A). Trong đó, có thể có đồng vị bền(hạt nhân của nó không tự biến đổi thành hạt nhân khác), và đồng vịkhông bền (còn gọi là đồng vị phóng xạ: hạt nhân của nó có thể tự biếnđổi thành những hạt nhân khác). Từ đó dẫn đến các định nghĩa: Nguyêntố bền là nguyên tố có ít nhất một đồng vị bền. Và ngược lại, nguyên tốkhông bền hay nguyên tố phóng xạ là nguyên tố mà tất cả các đồng vịcủa nó đều là phóng xạ.Không ít người nhầm rằng, cứ nguyên tố nào nhẹ hơn Uranium (Z=92)cũng bền. Thực ra, trong các nguyên tố đứng trước nguyên tố Uraniumtrong bảng THNT được đưa ra trong câu đố của trò chơi truyền hìnhdẫn ra ở trên, có những 11 nguyên tố không bền hay nguyên tố phóngxạ, đó là: Technetium (ký hiệu Tc,Z=43), Promethium (Pm,61),Bismuth (Bi,83), Polonium (Po,84), Astatine (At,85), Radon (Rn,86),Francium (Fr,87), Radium (Ra,88), Actinium (Ac,89), Thorium (Th,90)và Protactinium( Pa,91). Độ phổ biến và sự xuất hiện trong tự nhiêncủa các hạt nhân không bền nói trên cũng rất khác nhau.Chẳng hạn, trường hợp nguyên tố Technetium (Tc) và nguyên tốPromethium (Pm). Cả hai nguyên tố, đầu tiên, được tạo ra bằng phươngpháp nhân tạo trong phòng thí nghiệm. Tc hình thành trong một lá kimloại Molybden và được phát hiện tại phòng thí nghiệm của trường Đạihọc Palermo (Sicile, nước Ý) sau khi cho chiếu trên chùm hạt gia tốccủa máy gia tốc Cyclotron ở phòng thí nghiệm Lawrence (Mỹ). CònPm, cũng tạo được trong lò phản ứng hạt nhân ở Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (Hoa Kỳ). Nó là sản phẩm phân hạch củaUranium trong thanh nhiên liệu đã “cháy”của lò phản ứng.Trụ sở Ban Giám đốc Trung tâm khoa học quốc tế Đúp-na (Việt Namlà quốc gia thành viên. Nhiều thế hệ khoa học gia VN làm việc ở đây)Còn sự xuất hiện của Tc trong tự nhiên được phát hiện bởi các nhàthiên văn, họ ghi nhận dấu vết của Tc qua vạch quang phổ đặc trưngcủa tia sáng đến từ những ngôi sao đỏ khổng lồ S, M và N trong vũ trụxa xôi. Sau đó, nguyên tố này mới tìm thấy trên quả đất. Người ta thuđược một lượng vô cùng bé nhỏ 0,2nanogam/kilog, tương ứng hàmlượng 2×10−11 % đồng vị Tc-99 trong một mẫu quặng đặc biệt nhặt từmỏ uran ở Công gô (Phi châu); đồng vị này được xem là sản phẩmphân hạch tự phát của hạt nhân Uranium.Quá trình phát hiện Pm trong tự nhiên ngược lại với Tc. Pm đã đượctìm thấy, trước hết, trong một mẫu quặng, nhưng hàm lượng được xácđịnh vô cùng bé, chỉ với hàm lượng khoảng 4×10−16 %. Từ đây, ngườita còn ước tính rằng, trên vỏ quả đất chỉ tồn tại khoảng 560 gamPromethium được tích lũy từ phản ứng phân hạch tự phát U-238, và 12gam từ phân rã Eu-151. Sau đó, Pr lại được tìm thấy trong vũ trụ quadấu vết vạch phổ nguyên tử đặc trưng của nó trong phổ ánh sáng phátra từ một vài vì sao có tên như HR 465, HD 101065 và HD 965.“Tuổi đời” của 11 nguyên tố không bền cũng rất khác nhau, nhưngtrong tất cả các nguyên tố kể trên, không có đồng vị nào là “sống” vĩnhcửu, mặc dù có vài nguyên tố s ...