Phốt pho là một nguyên tố quan trọng trong cuộc sống của chúng ta. Đúng nghĩa đen luôn, bởi lẽ nhiều dạng phốt pho có mặt trong AND, ARN và trong màng của tế bào sống. Phốt pho đứng thứ 6 trong số các nguyên tố được tìm thấy nhiều nhất trong một cơ thể sống.

Mặc dù vậy, phốt pho lại có độc tố cao và dễ dàng phát nổ (lý do tại sao họ sử dụng phốt pho trong nhiều vũ khí hủy diệt, điển hình là bom napalm). Phốt pho là nguyên tố được phát hiện bởi nhà giả kim Hennig Brand vào năm 1669. Và việc tìm ra phốt pho cũng không “sạch sẽ” gì lắm, cụ Brand đang tinh chế một lượng lớn nước tiểu và đột nhiên phát hiện ra phốt pho và phát hiện ấy đi vào sử sách: phốt pho là nguyên tố đầu tiên được phát hiện.

Bức vẽ của Joseph Wright, mô tả lại cảnh một nhà giả kim đang làm thí nghiệm.

Cụ Brand sinh năm 1630 tại Hamburg, Đức. Không có nhiều ghi chép mô tả lại thời điểm đầu đời cũng như giai đoạn trưởng thành của cụ, nhưng người ta tin rằng Brand đã từng là một sĩ quan quân đội trong Chiến tranh Ba mươi năm. Sau khi rời quân đội, cụ trở thành học việc cho một người thợ làm kính. Lấy được một người vợ giàu có, ông bỏ công việc và theo đuổi ước mơ của mình, ước mơ mà một người thợ làm kính thì không đủ tiền chi trả: đó là trở thành một nhà giả kim đi tìm viên đá phù thủy (philosopher’s stone) trong truyền thuyết, hòn đá có thể biến kim loại thành vàng và có thể kéo dài tuổi thọ của con người.

Ở trường học thì ít có thầy cô giáo hóa học hay lịch sử nào (hoặc ít ra mình thấy thế) giới thiệu cho học sinh về hòn đá phù thủy, có lẽ viên đá này chỉ thực sự nổi tiếng qua tập truyện/bộ phim Harry Potter phần đầu tiên. Nhưng lịch sử về một viên đá quyền năng có thể biến kim loại thành vàng, là thành phần của thuốc trường sinh bất lão thì đã có từ lâu rồi.

Công cuộc điều chế, tìm kiếm hòn đá phù thủy được nhiều nhà khoa học theo đuổi vào Thời kì Phục Hưng và Thời Trung Cổ. Các bạn không nghe nhầm đâu, chính xác là các “nhà khoa học” đó, những ví dụ điển hình nhất là Roger Bacon (một trong những người đầu tiên ủng hộ phương pháp khoa học hiện đại), Robert Boyle (cha đẻ của vật lý và hóa học hiện đại) và cả Isaac Newton (không cần trích dẫn thành tựu nữa nhỉ?).

Isaac Newton cũng đã từng theo đuổi giấc mơ “hòn đá phù thủy” ấy.

Như nhiều nhà giả kim thuật khác, cụ Brand đã tiến thành những thí nghiệm hóa học của mình nhằm mục đích tìm ra viên đá phù thủy. Và việc nghiên cứu một thứ xa vời, phi thực tế và không đem lại chút lợi nhuận nào như thế đã khiến nguồn quỹ của hai vợ chồng cụ Brand sớm cạn kiệt.

Nhưng một khi số phận muốn bạn tiếp tục làm việc để thành công thì bạn muốn né cũng khó tránh. Sau khi người vợ đầu tiên của cụ Brand qua đời, cụ đã tái giá với một góa phụ giàu có khác có tên Margaretha. Công việc nghiên cứu được tiếp tục khi cụ nhận được nguồn ngân sách dồi dào từ người vợ thứ hai, và một cậu con trai (người vợ thứ 2 của ông đã có một người con từ cuộc hôn nhân trước) để phụ giúp cụ Brand trong công việc thí nghiệm. Cụ tự gọi mình là “giáo sư Brand”, dù rằng không một tài liệu nào ghi lại rằng ông được nhận bằng cấp “giáo sư” ở đâu cả.

“Giáo sư Brand” đặc biệt quan tâm tới cách mà nước kết hợp với những thứ khác và cụ nghĩ rằng, bởi vì nước là nguồn căn của sự sống, chắc hẳn đằng sau nó là một bí ẩn gì đó. Vào thời điểm đó, các nhà giả kim nghĩ rằng chính bản thân con người có thể nắm giữ những thành tố quan trọng trong giả kim thuật, bởi lẽ chất đi vào cơ thể chúng ta sẽ ra những “sản phẩm” khác. Cụ Brand tìm thấy trong một cuốn sách về giả kim công thức để biến kim loại thành vàng, công thức gồm có phèn, kali nitrat và một lượng nước tiểu của người.

Có thể bạn chưa biết: Nước tiểu của chúng ta chứa phốt pho .

Cụ Brand đã thử với nước tiểu của mình, không lâu sau cụ nhận thấy rằng số lượng nước tiểu cần có để đủ cho công thức và toàn bộ quá trình thử nghiệm phải nhiều, cực nhiều hơn nữa.

Sử sách không ghi lại chính xác cụ đã lấy đâu ra một lượng nước tiểu lớn để làm thí nghiệm. Một vài người nói rằng ông đi hỏi quanh những người bạn của mình. Một vài người khác quả quyết rằng ông dựa vào hồ sơ quân sự cũ của mình, hỏi xin nước tiểu từ những người lính Đức trong quân đội. Nhiều người nói rằng cụ Brand đặc biệt quan tâm tới nước tiểu của người uống bia nhiều (đây là nước Đức mà ta đang nói tới đó), bởi lẽ nước tiểu của những người này thường có một “ánh vàng đặc trưng” trong đó. Không biết từ nguồn nào thì đủ, nhưng có ghi lại rằng cụ Brand đã xài tới 1.500 gallon nước tiểu (tương đương 5678 lít) để làm thí nghiệm. Mất công đến mấy thì cũng sẽ được đền bù xứng đáng khi mà từ chỗ nước tiểu khổng lồ đó, cụ Brand chế được ra vàng, hay ít ra là cụ nghĩ như vậy.

Xung quanh cách thức mà cụ Brand chế tạo vàng bằng nước thì vẫn còn nhiều tranh cãi. Nhiều nguồn ghi lại rằng đầu tiên cụ phơi nắng nước tiểu vài tuần, sau đó đun sôi thứ nước tiểu kia, biến nó thành một thứ dung dịch đặc quánh. Tiếp tục đun cho tới khi nó nhả khói màu đỏ, rồi để nguội cho tới khi dung dịch biến thành màu đen. Rồi thứ chất đen còn lại đó được hòa với dầu, đun nóng một lần nữa. Kết quả sau thử nghiệm là những giọt dung dịch sáng trắng được cho chảy nhỏ giọt vào một bình chưng cất. Và ngay khi giọt dung dịch ấy tiếp xúc với không khí, nó bùng lên một ngọn lửa và toát ra mùi “như tỏi”, theo như nghiên cứu ghi lại.

Phản ứng cháy của phốt pho trong môi trường oxy nguyên chất.

Giọt chất ấy chính là phốt pho, nguyên tố đầu tiên của con người tìm ra (chính xác thì đó là phốt pho trắng, nguyên tố hóa học rất dễ bắt lửa và tự bùng cháy khi tiếp xúc với oxy), nhưng tất nhiên là thời đó thì cụ Brand không lôi ra đầu bảng tuần hoàn hóa học để tra hay hỏi google cả. Cụ đặt tên nó là phốt pho – phosphorus, có nghĩa là “sao buổi sớm”, theo như tiếng Hy Lạp gọi thần Vệ Nữ. Và lúc ấy, cụ Brand nghĩ rằng mình đã tìm ra viên đá phù thủy. Vì lẽ đó, cụ đã giấu phát hiện của mình trong sáu năm trời, lo sợ rằng sẽ có người cướp đi công sức của mình hay tệ hại hơn, nó sẽ đem lại tai họa đến cho toàn bộ gia đình.

Cụ Brand tiếp tục làm thí nghiệm với chất mới khám phá ra, tìm ra được rằng thứ chất này có thể được lưu giữ trong nước, phát sáng khi tiếp xúc với không khí và nhiều khi có thể tự bốc cháy. Cụ đã sử dụng chất này để thắp sáng phòng thí nghiệm, thậm chí là tạo ra được một loại mực phát sáng trong bóng tối. Nhưng có một điều mà cụ không làm được, điều quan trọng nhất với một nhà giả kim lúc ấy, đó là sử dụng nó để biến kim loại thành vàng.

Sau sáu năm ròng thử nghiệm, cuối cùng cụ Brand đã chấp nhận thực tại rằng mình đã không tạo được ra hòn đá phù thủy trong truyền thuyết, mà đã tạo ra một chất gì đó khác biệt, một chất gì đó chưa từng được biết đến. Nhưng dù có là chất gì thì ông cũng không sử dụng nhiều đến nó và hơn nữa, nó cũng không thể cứu cụ khỏi gia cảnh khốn khó lần hai, khi mà một lần nữa ông lại “nướng” hết số tiền của mình (và của vợ) vào những nghiên cứu giả kim ấy.

Nhưng khi nghe tới lớn đồn về “một chất ‘sáng chói lọi’ hơn mọi chất khác”, nhà hóa học Johann Kunckel tới thăm cụ Brand và hỏi mua loại thứ chất ấy (mặc dù cụ Brand vẫn giữ bí mật về cách tạo ra nó).

Rồi các nhà hóa học khác cũng nghe tới về loại chất này, ai ai cũng thúc giục cụ nói ra bí mật tạo nên phốt pho và rồi cuối cùng thì công thức sử dụng nước tiểu ấy cũng được tiết lộ. Dựa vào đó, các nhà hóa học khác bắt tay ngay vào việc thử nghiệm, tái tạo lại công thức kì dị đó. Rồi cụ Brand chìm dần vào quên lãng, khi mà các nhà hóa học khác dần nổi lên như là những người đã phát hiện ra chất phốt pho.

Cụ Brand mất đầu thế kỷ 18 (ngày tháng chính xác không rõ) và không được công nhận công sức phát hiện ra phốt pho của mình. May mắn thay, từ những lá thư từ người vợ thứ hai Margherita của cụ, người ta đã xác nhận được cha đẻ của phốt pho là cụ Hennig Brand, cho dù muộn nhưng hoàn toàn xứng đáng.

Lần tới, khi mà bạn đi vệ sinh, hãy nhớ rằng trong quá khứ, qua việc thử nghiệm với hàng nghìn lít nước tiểu, một người đã khám phá ra nguyên tố hóa học đầu tiên: cụ Hennig Brand đã khám phá ra chất phốt pho.

Guiding Ideas

Oxi là nguyên tố chiếm 20,9% thể tích không khí. Là khí chúng ta hít vào mỗi ngày. Vậy tổng số hạt của nguyên tử Oxi là bao nhiêu?

Muối ăn là chất rất cần thiết cho cơ thể người. Công thức hóa học của muối ăn là gì?

Công thức hóa học của nước là gì?

Student Activities

Học sinh sử dụng đường ray xe lửa và minecart để di chuyển đến các trạm kiến thức. Sẽ có 5 trạm kiến thức và có các NPC để tìm hiểu thông tin. Tại mỗi địa điểm sẽ có các yêu cầu. Học sinh vận dụng các kiến thức đã học để thực hiện. Yêu cầu sử dụng camera và porfolio và viết báo cáo. Có thể chơi đơn hoặc cặp đôi

Trạm 1: Sử dụng máy Element Contructor để tạo ra nguyên tử Oxi (dựa vào số hạt p,e,n để tạo).

Trạm 2: Tiếp tục sử dụng máy Element Contructor để tạo ra nguyên tử Cacbon.

Trạm 3: Từ nguyên tố Cacbon và Oxi, hãy đặt các khối để tạo ra đúng số lượng nguyên tử trong CTHH của khí Cacbonic.

Trạm 4: Sử dụng máy Compound Creator để tạo ra muối ăn.

Trạm 5: Sử dụng máy Compound Creator để tạo ra nước.

Trạm 6: Chơi trò chơi với bóng bay chứa khí Heli.

Performance Expectations

Phân biệt được một số chất và công thức hóa học của chúng.

Nắm được cách sử dụng một số chất trong cuộc sống (Muối ăn, nước, Heli).

Học sinh sử dụng được camera và porfolio để làm minh chứng trong báo cáo.

Bốn nguyên tố mới đã có tên trên bảng tuần hoàn.

Nguyên tố siêu nặng là những nguyên tố có số nguyên tử từ 104 đến 120. Chúng không xuất hiện trong tự nhiên mà phải được tạo ra trong phòng thí nghiệm.

Theo truyền thống, tên gọi của nguyên tố sẽ vinh danh một địa điểm, vùng địa lí hoặc nhà khoa học với phần đuôi phải tuân thủ những chuẩn tắc liên quan đến vị trí của nó trong Bảng tuần hoàn các nguyên tố.

Tên và ký hiệu chính thức của bốn nguyên tố mới như sau:

Nguyên tố 113: nihonium (Nh);

Nguyên tố 115: moscovium (Mc);

Nguyên tố 117: tennessine (Ts);

Nguyên tố 118: oganesson (Og).

Hồi tháng Một, IUPAC đã công bố bốn nguyên tố này sẽ nằm trong Bảng tuần hoàn, dù chúng chưa được đặt tên. Sau đó, vào tháng Sáu, IUPAC đã công bố những cái tên chưa chính thức để xem phản hồi từ công chúng.

Trong thời gian để ngỏ đó, những cái tên được đề xuất dường như không vấp phải ý kiến phản đối nào, nhưng điều đó không có nghĩa là công chúng thờ ơ.

“Chúng tôi thật sự vui mừng khi nhận thấy có rất nhiều người quan tâm đến việc đặt tên cho những nguyên tố mới – các học sinh trung học viết bài luận về những cái tên khả thi và kể các em cảm thấy tự hào thế nào khi có thể tham gia vào cuộc thảo luận này,” Jan Reedijk, Trưởng ban Hóa học Vô cơ thuộc IUPAC, nói. “Giờ đây tất cả chúng ta có thể vui mừng vì bản tuần hoàn đã có dòng thứ bảy hoàn chỉnh”.

Theo IUPAC, các nhà khoa học ở Trung tâm Khoa học dựa trên máy gia tốc Nishina thuộc Viện nghiên cứu RIKEN của Nhật Bản, đã đề xuất tên nihonium, một cách để nói “Nhật Bản” trong tiếng Nhật. Kosuke Morita và các đồng nghiệp của ông đã tạo ra nguyên tố này vào ngày 12/8/2012, sau khi thực hiện va chạm các hạt nhân kẽm vào một lớp bitmut mỏng.

Giống như các nguyên tố siêu nặng khác, sau khi được tạo ra, nguyên tố 113 nhanh chóng bị phân rã, số nguyên tử của nó giảm xuống 111, 109, 107, 105, 103 và cuối cùng còn 101, Morita cho biết.

Những cái tên dành cho nguyên tố 115 và 117 được đề xuất bởi những người tạo ra chúng tại Viện Liên hiệp nghiên cứu hạt nhân, Dubna, Nga; và Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge, Tennessee; Đại học Vanderbilt, Tennessee; Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore, California – đều ở Mỹ. Hai tên gọi moscovium và tennessine đều gắn với địa danh nơi tiến hành các thí nghiệm liên quan đến việc tạo ra các nguyên tố mới.

Tên gọi oganesson dành cho nguyên tố 118 vinh danh Yuri Oganessian “vì những đóng góp tiên phong của ông trong nghiên cứu những nguyên tố siêu nặng”, theo một quan chức của IUPAC. “Thành tựu phong phú của ông bao gồm việc tạo ra những nguyên tố siêu nặng và những bước tiến đáng kể trong vật lí hạt nhân của hạt nhân siêu nặng, trong đó có bằng chứng thực nghiệm về ‘đảo ổn định’, một ý niệm cho rằng các nguyên tố siêu nặng có thể trở nên ổn định tại một điểm nào đó trong sự tồn tại của chúng.

Theo các nhà hóa học, mặc dù không có giới hạn nhất định cho số proton có thể được nén vào một hạt nhân nguyên tử, nhưng con số này càng nhiều thì nguyên tố càng kém ổn định. Còn IUPAC nhận định, vì hàng thứ bảy của Bảng tuần hoàn đã được hoàn thành với nguyên tố 118, các nhà hóa học sẽ tiếp tục nghiên cứu những nguyên tố nặng hơn thế.

Vũ Thanh Nhàn dịch

Nguồn:

http://www.livescience.com/57050-4-new-superheavy-elements-names-approved.html