Với đề bài thiết kế lại bảng tuần hoàn Hóa học sao cho vẫn đúng nhưng dễ nhớ và dễ hiểu hơn, các học sinh đã sáng tạo nên những sản phẩm độc đáo “có một không hai”.
Với đề bài thiết kế lại bảng tuần hoàn Hóa học sao cho vẫn đúng nhưng dễ nhớ và dễ hiểu hơn, các học sinh đã sáng tạo nên những sản phẩm độc đáo “có một không hai”.
Bài tập Tết của lớp 10C7 Trường THPT Ngô Quyền [Hải Phòng] nhưng dễ chịu và thú vị với các học sinh khi yêu cầu thiết kế lại bảng tuần hoàn theo cách mà các em cho là dễ hiểu nhất.
Chia sẻ với VietNamNet, cô giáo Khiếu Thị Hương Chi, giáo viên chủ nhiệm và cũng là giáo viên dạy môn Hóa học của lớp 10C7 cho hay ở chương trình lớp 10 có chương 2 về Bảng tuần hoàn Hóa học. Sau khi học sinh đã đủ hiểu hết về quy luật biến thiên khi lập ra bảng tuần hoàn hiện dùng, cô Chi đã ra đề bài tập cho học sinh dịp nghỉ Tết là: Thiết kế bảng tuần hoàn sắp xếp các nguyên tố theo cách hợp lý nhất đảm bảo thể hiện được quy luật biến thiên tính chất.
“Mục đích của tôi là để học sinh biết phân tích và thông qua thiết kế sẽ hiểu bản chất và nhớ được lâu hơn”.
Lớp 48 học sinh đã cho ra 48 bảng tuần hoàn và không ai giống ai.
“Hôm qua là hạn nộp và tôi đã nhận được từ mỗi học sinh 1 thiết kế riêng, 48 bảng tất cả. Đầu tuần tới các tác giả sẽ trình bày về ý tưởng của mình”, cô Chi chia sẻ.
“Mỗi nguyên tố được thể hiện với 1 ứng dụng tiêu biểu nhất, cách gấp bảng gọn đẹp, khi học theo từng nhóm theo chu trình chỉ cần mở đúng nhóm đó ra, ưu điểm là chính xác và chỉn chu, gọn đẹp”.
"Bảng tuần hoàn này được thể hiện như 1 biểu tượng của Hoá học hữu cơ là vòng benzen, tô màu nước tuyệt đẹp, màu đậm/nhạt thể hiện tính chất nguyên tố mạnh/yếu, ghi nhớ theo cách hình ảnh có thể mang lại hiệu quả cao".
"Em học sinh này thích học đàn nên thể hiện bảng tuần hoàn theo hướng đó. Ký hiệu mỗi nguyên tố là 1 nốt nhạc, các nguyên tố cùng 1 nhóm có tính chất giống nhau thì ký hiệu giống nhau, tính kim loại tăng dần trong cùng 1 chu kỳ thì ứng với cao độ tăng dần. Đây là 1 bảng tuần hoàn tương đối thú vị”
Mỗi nguyên tố nằm trên 1 vòng tròn hiển thị số lớp electron của nguyên tố đó, toàn bộ học kỳ 1 lớp 10 thể hiện trên bảng này. Màu sắc mỗi nguyên tố thể hiện mối quan hệ của chúng, cùng màu nghĩa là tính chất tương tự nhau.
Bảng này thể hiển bảng tuần hoàn xu hướng phát triển theo vòng tròn đồng tâm, các nguyên tố phát hiện ra sau này sẽ có nguyên tắc ấy. “Bản này chắc đổ màu chưa kịp, một số màu trên đó là thể hiện màu đặc trưng của nguyên tố đó khi tham gia vào hợp chất, việc này cần kiến thức sâu mới tô màu hết được. Học sinh này mới chỉ biết một số như vậy, cũng thể hiện sự học đúng tiến độ đối với học sinh lớp 10”, cô Chi nói.
Với tư duy hội hoạ kiến trúc, học sinh này làm 2 dạng, dạng tháp trên đổ màu giống nhau là các nguyên tố cùng tính chất. Những biểu đồ tròn ở dưới thể hiện bất cứ chu kỳ nguyên tố nào cũng có quy luật nhất định theo lát màu.
Một cách thể hiện khác là ý tưởng bảng tuần hoàn dạng khối, đó là cách nhìn khác, gợi liên tưởng đến bản đồ và quả địa cầu.
Bảng tuần hoàn hình trái tim
Cô Chi cho biết các học sinh đón nhận và tham gia thách thức này rất nhiệt tình.
“Bảng tuần hoàn trong Hoá học là 1 định luật vĩ đại, khác với ở môn Toán hay Vật lý thì định nghĩa, định lý đều diễn đạt bằng lời thì bảng tuần hoàn thể hiện quá nhiều quy luật trong đó. Vì vậy học sinh cũng háo hức sẽ sáng tạo ra bảng tốt hơn là bảng toàn ô vuông vắn xếp với nhau.
Điều tôi vui nhất là các em hứng khởi với việc này và đặc biệt bất ngờ với sự xoay xở và khả năng sáng tạo của các học trò”, cô Chi nói.
Hình ảnh về các bảng tuần hoàn sau khi được chia sẻ trên mạng xã hội đã thu hút sự chú ý của mọi người. Nhiều người bày tỏ sự thích thú và những lời ngợi khen tới các em học sinh. Cùng đó cũng không quên dành động viên cho sự sáng tạo trong cách truyền đạt của cô giáo mang đến kết quả sáng tạo của học trò.
9 câu cha mẹ thường xuyên nói sẽ làm thay đổi cuộc đời trẻ
Theo VietNamNet
Năm 2019 được Liên Hiệp Quốc chọn là Năm Quốc tế Kỷ niệm Bảng Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học hay còn gọi là Bảng Tuần hoàn Mendeleev, nhằm tôn vinh những giá trị mà Bảng Tuần hoàn Mendeleev mang lại cho cộng đồng kể từ khi ra đời vào năm 1869. Cho đến nay, Bảng Tuần hoàn Mendeleev đã có 118 nguyên tố hóa học và con số này còn tiếp tục tăng lên trong tương lai. Nguyên tố tiếp theo góp mặt trong Bảng Tuần hoàn là nguyên tố gì? Có thể gọi đó là nguyên tố X, nguyên tố bí ẩn. Ngày hội STEM 2019 lấy chủ đề “Nguyên tố bí ẩn” nhằm hưởng ứng Năm Bảng Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học.
Nhằm hưởng ứng sự kiện này, Bộ Khoa học và Công nghệ phát động và giao cho trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học học Quốc gia Hà Nội chủ trì tổ chức cuộc thi “Tìm hiểu, thiết kế Bảng Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học” với các nội dung sau: 1. Chủ đề 1: Thiết kế, xây dựng mô hình sáng tạo Bảng hệ thống tuần hoàn 2. Chủ đề 2: Ứng dụng khoa học và công nghệ trong việc tăng cường sự hiểu biết trong xã hội về Bảng hệ thống tuần hoàn.
3. Chủ đề 3: Ngoài 2 chủ đề chính, cuộc thi còn có phần thi viết về các nguyên tố hóa học.
Bảng tuần hoàn ngày nay rất quan trọng trong học tập và nghiên cứu. Với các em học sinh lớp 10 sau khi tìm hiểu về nguyên tử, cấu tạo vỏ nguyên tử, cấu hình electron nguyên tử thì việc tiếp cận sang tính chất của các nguyên tố, cũng như thành phần và tính chất của hợp chất, bảng tuần hoàn có vai trò rất lớn giúp các em nắm kiến thức nhanh hơn, tổng quát hơn và biết được sự biến đổi có quy luật của tất cả các nguyên tố và các chất.
Trước hết, các em cần nắm được Bảng tuần hoàn ra đời như thế nào? Các nhà bác học đã nghiên cứu cách sắp xếp các nguyên tố vào một bảng như thế nào? Vai trò của bảng tuần hoàn khi ra đời với sự phát triển hóa học và các môn khoa học khác như thế nào?
Các tài liệu, di chỉ lịch sử và triết học đã chứng minh một điều rằng đối với các ngành khoa học tự nhiên thì sự phát triển tư duy, tư tưởng các học thuyết và kiến thức khoa học xảy ra chậm hơn so với sự phát triển tri thức của con người. Hoá học đã trải qua hàng nghìn năm lịch sử nhưng trong suốt một thời gian dài của thời kì cổ đại và trung đại - thời kì Tiền hoá học thì Hoá học chỉ đạt được mức độ phát triển ở một “thuật, ngành” và được biết đến với cái tên Giả kim thuật [Alchemy].
Hình 1.1. Kí hiệu một số nguyên tố thời Trung Cổ [kí hiệu của các nhà Giả kim thuật]
Đây là thời kì mông muội của loài người về những nhận biết, cảm giác với tri thức hoá học xung quanh. Dựa trên các văn bản cổ đại người ta đã biết từ thời kì cổ đại con người đã biết đến chín nguyên tố hoá học [vàng, bạc, đồng, chì, thiếc, sắt, thuỷ ngân, lưu huỳnh, cacbon] và đến đầu thế kỉ XVIII thì biết thêm một số nguyên tố mới là photpho, asen, antimon, bitmut và kẽm. Trong thời kì Giả kim thuật đã có hàng loạt những học thuyết duy tâm, chủ quan đã được đề ra và được đa số những nhà giả kim công nhận - chính những sự ngộ nhận về các học thuyết đó đã kìm hãm sự phát triển của Hoá học trong nhiều thế kỉ. Mãi cho đến giữa thế kỉ XVIII thì những học thuyết mới của Antonie Laurent Lavoisier và Mikhail Vasil'evich Lomonosov với những tư tưởng, cách nhìn nhận mới về hoá học - đặc biệt là sự hình dung ra khái niệm nguyên tố hoá học ra đời đã đánh dấu một mốc phát triển mới của hoá học - đưa nó lên một tầm cao mới, chính thức trở thành một ngành khoa học thực thụ. Trải qua hơn một trăm năm nữa, số lượng nguyên tố hoá học được con người biết đến đã là khoảng 60 nguyên tố và sự xuất hiện thiên tài hoá học Dmitri Ivanovich Mendeleev với một đóng góp vĩ đại cho hoá học là việc xây dựng thành công bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học [1869] để sắp xếp các nguyên tố hoá học theo những quy luật nhất định và dự đoán sự tồn tại của những nguyên tố mới đã góp phần giúp hoá học chuyển giao sang một thời kì mới - thời kì Hoá học .
Sau khi hàng loạt học thuyết của các nhà hóa học tân thời cuối thế kỉ XVIII - đầu thế kỉ XIX ra đời đã đánh đổ hoàn toàn những tư tưởng sai lầm, lệch lạc ở các nhà hóa học đương đại. Hóa học như được thoát ra khỏi sợi xích của những tư tưởng "cổ hủ" để băng băng tiến về phía trước, trên con đường trở thành một khoa học hoàn thiện. Trong thế kỉ XIX - thế kỉ của Khoa học và Kĩ thuật, hàng loạt những phát hiện mới trong hóa học đã được ra đời, đánh dấu nhiều mốc quan trọng trên chặng đường phát triển của ngành khoa học thú vị này. Cũng thời gian này, chủ nghĩa tư bản [capitalism] phát triển mạnh mẽ, nhiều ngành kinh tế mới đòi hỏi được đáp ứng đầy đủ và cung cấp thêm những nguyên, nhiên liệu mới. Chính vì vậy công cuộc khai thác, phân tích, tinh chế những chất hóa học có lợi trong các khoáng sản, quặng,... đã trở thành một yêu cầu bức bách. Do đó nhiều phương pháp phân tích hóa học mới đã ra đời, kéo theo một hệ quả là hàng loạt nguyên tố mới đã được tìm ra trong thời kì đầu thế kỉ XIX. Sau đây là một số ví dụ:
Trích dẫn
Năm 1803: ba nhà hóa học Berzelius - Hisingger - Claprot cùng thời gian đã tìm ra nguyên tố xeri [Ce].
Năm 1807 - 1808: Humphry Davy [nhà vật lí - hóa học người Anh] với kĩ thuật phân tích điện hóa đã tìm ra 5 nguyên tố mới Na, K, Mg, Ca và Sr. Cũng trong năm 1808, L. Thenard và J. Gay Lussac [Pháp] đã tìm ra nguyên tố bo [B].
Năm 1817 và 1823: Liên tiếp hai nguyên tố mới selen [Se] và silic [Si] lại được phát hiện nhờ công lao của Jöns Jakob Berzelius - thiên tài hóa học người Thụy Điển.
Năm 1825: Nhà vật lí người Đan Mạch H. Oersted đã tìm ra nguyên tố nhôm [Al].
Năm 1831: Sefström - nhà hóa học người Thụy Điển nhờ một chút may mắn đã được ghi nhận là người đầu tiên phát hiện ra nguyên tố vanađi [V] mặc dù nguyên tố này đã được biết đến trước đó hàng chục năm.
....
Nhiều nguyên tố mới được tìm ra, lại một vấn đề quan trọng là liệu có thể sắp xếp chúng theo một quy luật, trật tự nhất định nào đó, nhằm tìm ra những tính chất chung và phân loại các đơn chất, hợp chất không? Đây là một vấn đề cực kì quan trọng vì nó sẽ giải quyết được nhiều câu hỏi như:
[?]Còn có nguyên tố nào chưa được tìm ra không?[?]Những nguyên tố nào có tính chất tương tự nhau, liệu ứng dụng của chúng trong thực tiễn có như nhau hay không?
……….
Chính những yêu cầu này đã khiến cho các nhà hóa học thời bấy giờ cùng nhau thúc đẩy tư duy để sắp xếp các nguyên tố lại. Và đã có nhiều quy luật được đưa ra.
- Quy tắc tam tử: Năm 1817, Johann W. Döbereiner nhận thấy trọng lượng của nguyên tử Sr rơi vào khoảng trọng lượng của Ca và Ba - hai nguyên tố hóa học có tính chất khá tương đồng với nhau. 12 năm sau, ông lại quan sát thấy những quy luật như vậy trong các nhóm halogen [Cl, Br, I] và nhóm kim loại kiềm [Li, Na, K], từ những quan sát này ông đã chia một số nguyên tố được phát hiện trước đó thành những nhóm 3 nguyên tố và gọi chúng là những "bộ ba" [tam tử]. Tính chất chứa đựng trong các "bộ ba" là nguyên tố nằm giữa có tính chất bằng trung bình cộng tính chất của hai nguyên tố nằm cạnh nó, thứ tự các nguyên tố được sắp xếp theo sự tăng dần trọng lượng nguyên tử.
Hình 1.2. Quan niệm "bộ ba" của Johann W. Döbereiner.
Quan niệm về "bộ ba" không được chấp nhận do sự phát hiện ra những nhóm mới gồm 4 nguyên tố [nhóm chancogen: O, S, Se, Te] hay 5 nguyên tố [đồng đẳng của nitơ: N, P, As, Sb, Bi].
- Thập kỉ 60 - 70 của thế kỉ XIX, quan niệm về sự tuần hoàn tính chất các nguyên tố [ở trạng thái đơn nguyên tử, đơn phân tử hay hợp chất] đã ra đời, đánh một dấu mốc trong tư duy logic mới của các nhà hóa học. Đi tiên phong cho quan niệm này là A. Béruyer De Chancuortois [1862], ông đã có nhận định được các nguyên tố có một liên quan về mặt tính chất với nhau. Ông dùng mô hình đinh vít để sắp xếp các nguyên tố với nhau.
Hình 1.3. Mô hình đinh vít của A. Béruyer De Chancuortois
Trong mô hình này các nguyên tố của một "họ" nằm trên cùng một đường sinh của hình trụ được chia thành 16 đơn vị, con số này đã được gắn là khối lượng của oxi.
Trong khoảng 1864 - 1865, J. Newlands đã dựa trên những quan niệm của Chancuortois để xây dựng một hệ thống mới, cũng dựa trên sự tăng dần khối lượng nguyên tử các nguyên tố. Ông chia các nguyên tố đã biết thành 7 nhóm, mỗi nhóm gồm 8 nguyên tố, đứng đầu mỗi nhóm là 1 trong 7 nguyên tố nhẹ nhất đã được xác định thời bấy giờ là H, Li, Be [Gl], B, C, N và O.
Chú thích: Gl là kí hiệu trước đây của Be.
Hình 1.4. Sự sắp xếp các nguyên tử theo quan niệm của J. Newlands.
Newlands đã quan niệm sự phân chia, sắp xếp các nguyên tố như bảy nốt trong thang âm nhạc. Từ Li đến Na là một quãng tám [bát độ,octave] của 8 nguyên tố, nguyên tố thứ 8 lặp lại tính chất cơ sở của nguyên tố đầu tiên. Quy tắc của ông được gọi là "định luật quãng tám" [tên gốc TA: Newlands' Octaves]
Hình 1.5. Sự sắp xếp trên thang âm nhạc.
Ông nói rằng từ Li đến Na là một chu kì của 8 nguyên tố, trên Li và Na là các chu kì khác. Tuy nhiên đến chu kì thứ 4 của Co/Ni thì đã xảy ra lỗi. Vậy là lại một hệ thống nữa ra đời nhưng vẫn chưa thể sắp xếp được chính xác các nguyên tố theo một trật tự nhất định, đồng nhất. Chúng ta chờ đợi tiếp tiếp sự ra đời của một hệ thống hoàn chỉnh hơn ở bài viết tiếp theo. Chúng ta thường được biết đến bảng này với cái tên ngắn gọn hơn là "bảng Mendeleev", ai cũng biết việc đặt tên này là để ghi nhận công lao đã tìm ra bảng hệ thống tuần hoàn của Mendeleev. Nhưng, Mendeleev là người như thế nào? Và tại sao ông có thể xây dựng thành công hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học trong khi những nhà khoa học tiền nhân đã thất bại trong suốt hơn mấy chục năm qua? Trước tiên, hãy tìm hiểu một chút về tiểu sử của ông.
Mendeleev tên thật là Dmitri Ivanovich Mendeleev, ông sinh ngày 27.01.1834 [Giáp Ngọ] tại thành phố Tobolsk, thuộc công quốc Serbia ở Đông Nam Châu Âu. Mendeleev là con út trong số 17 người con của vợ chồng Ivan Pavlovich Mendeleev và Maria Dmitrievna Mendeleeva. Cha của Michia [tên gọi thời thơ ấu của Mendeleev] là hiệu trưởng trường THPT Tobolsk, khi Michia vừa tròn 2 tháng tuổi thì ông phải nghỉ việc vì sức khỏe không cho phép, hai vợ chồng ông giáo chỉ với khoản tiền trợ cấp ít ỏi đã phải cố gắng làm việc từng ngày để nuôi dưỡng 17 đứa con nên người. Vì sức khỏe của ông Ivan không tốt nên hầu như mọi gánh nặng trong gia đình đổ dồn lên vai bà Maria Dmitrievna, vốn dĩ là tiểu thư một gia đình khá giả, thời còn trẻ bà rất thích đọc sách, tìm tòi kiến thức, sau khi lấy chồng không còn nhiều thời gian để học tập, bà dồn hết mọi hi vọng và đam mê tuổi trẻ của mình vào những đứa con. Để có tiền nuôi sống cả nhà, bà quyết định đưa cả gia đình đến làng Aremdianka, một ngôi làng nhỏ cách xa thành phố 30 dặm, ở đây bà làm việc tại một xưởng thủy tinh nhỏ của anh trai mình. Ở đây bà vừa thay anh quản lí xưởng vừa sắp xếp công việc thích hợp cho các con. Dù rất bận rộn nhưng bà vẫn không sao nhãng việc học tập của con cái. Rồi nhờ mọi cố gắng của bà, cuộc sống của gia đình cũng dần ổn định. Nhưng rồi bất hạnh lại đổ lên gia đình bà, năm 1874 ông Ivan qua đời vì bệnh tật, ba tháng sau thì Apolinalia - một người con của bà cũng đi mất. Một năm sau xưởng thủy tinh bị cháy, bà phải dẫn các con trở lại thành phố. Các con của bà những đứa lớn lần lượt lấy vợ, gả chồng, chẳng mấy chốc cả gia đình gần 20 người giờ chỉ còn lại bà và ba đứa trẻ Elizabet,LidavàMichia.
Năm 15 tuổi [1849], Mendeleev tốt nghiệp trường THPT Tobolsk và vào học trường Đại học sư phạm Sankt-Peterburg sau nhiều tháng ngày gian nan với việc nộp đơn vào các trường ĐH lớn và bị từ chối vì xuất thân của mình. Mendeleev đã bị trường ĐH TH Moscov từ chối, vào viện Hàn Lâm Y học một thời gian thì không chịu nổi môi trường ở các buổi học giải phẫu nên cậu cũng phải xin nghỉ, nộp đơn vào Đại học sư phạm Sankt-Peterburg thì đúng vào đợt mà trường chưa tuyển sinh [2 năm mới tổ chức tuyển sinh 1 lần, lúc đó mới gần kết thúc năm thứ nhất], tuy nhiên mẹ của cậu - bà Maria Dmitrievna đã viết thư nhờ những người quen biết cũ vận động giúp và cuối cùng Mendeleev đã được đặc cách tuyển vào trường. Quá lao lục trong suốt chặng đường vừa qua, mùa đông năm 1849 bà Maria qua đời.
"... Michia, mẹ ra đi mà trong lòng thanh thản vì tin rằng con sẽ là một người có ích..."
Đó là những lời cuối trong bức thư mà bà Maria gửi cho Mendeleev. Để không phụ lòng kì vọng của mẹ, Mendeleev đã ra sức học tập, dù môi trường học cũng như điều kiện sống khó khăn nhưng cậu không vì thế mà nản chí. Sự kiên trì trong việc học tập, nghiên cứu của Mendeleev đã làm nhiều nhà giáo uy tín trong trường chú ý và dành nhiều ưu ái cho cậu. Chính những người thầy này đã xây dựng nên một tình yêu, niềm đam mê khoa học trong cậu.
6 năm sau [1855], Mendeleev tốt nghiệp loại xuất sắc và giành được huy chương vàng. Theo đề nghị của các viện sĩ đã giảng dạy cậu thì Mendeleev sẽ được giữ lại trường và tiếp tục làm luận án thạc sĩ nhưng ông đã rời xa Peterburg để về Simferopol và làm giảng viên tại một trường THPT ở đó.
Hình 1.7. Mendeleev bên bàn làm việc.
Năm 1859, Mendeleev bảo vệ thành công luận án phó tiến sĩ, sau đó ông tiếp tục ra nước ngoài [Pháp, Đức,... ] để học tập và nghiên cứu. Hai năm sau ông trở về nước Nga và được bầu chọn làm giáo sư ĐH Tổng hợp Sankt-Peterburg, đây cũng là nơi ông gắn liền suốt hơn 35 năm sau...
Năm 1864, Mendeleev bắt tay vào nghiên cứu phân loại các nguyên tố hóa học, lúc này số lượng nguyên tố hóa học được con người tìm ra đã đạt đến con số 63. Khi ông viết cuốn "Nguyên lí hóa học" ông đã phát hiện rằng các sự vật có một mối liên quan nào đó với nhau chứng tỏ rằng giữa các nguyên tố - là những yếu tố cơ bản sáng tạo nên vật chất sẽ có liên hệ bởi một quy luật biến hóa thống nhất. Để phát hiện quy luật này ông đã dùng 63 chiếc thẻ làm đại diện cho 63 nguyên tố đã biết, với 63 chiếc thẻ này hàng ngày ông sắp xếp chúng theo các quy luật, trật tự khác nhau những mong tìm ra một mối quan hệ chung cho tất cả các nguyên tố nhưng xem chừng công việc có vẻ vô vọng. Đang trong những bế tắc thì một lần tình cờ ông phát hiện ra rằng nếu sắp xếp các nguyên tố theo thứ tự tăng dần của nguyên tử lượng thì sẽ xuất hiện sự biến hóa tính chất liên tục đến độ kì diệu, cứ như là biến hóa của một bản giao hưởng tuyệt vời. Ông không thể giấu nổi niềm vui sướng trước phát hiện mới này và ông tin chắc rằng quy luật này chính là mối quan hệ của tất cả các nguyên tố mà ông hay là các nhà hóa học khác đã cố công tìm kiếm bao lâu nay. Lúc này đây Mendeleev giống như người đang lạc giữa mê cung của những suy nghĩ tưởng chừng như không có lời giải đáp bỗng nhiên tìm được chiếc chìa khóa để mở lối ra. Ông bắt tay vào xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh, và khi quan sát các vị trí còn trống trong bảng hệ thống tuần hoàn của mình, ông đã dự đoán rằng sẽ còn những nguyên tố mới chưa được tìm ra.
Hình 1.8. Một bản phác thảo bảng HTTH Mendeleev ban đầu [chú ý các dấu chấm hỏi "?"].
Và dự đoán này chính là một trong những tư duy thiên tài của Mendeleev, đóng góp quan trọng vào việc giúp bảng HTTH Mendeleev đứng vững trước những phản biện từ giới khoa học thời bấy giờ.
Thực nghiệm và những tiên đoán thiên tài của Mendeleev - Một thời kì hóa học mới lại mở ra:
Tin tưởng vào phát hiện của mình, Mendeleev đã gửi cho các cơ quan có thẩm quyền và các nhà hóa học trên thế giới những ý kiến về sự sắp xếp mới cho các nguyên tố hóa học và những dự đoán về các nguyên tố mới [gồm 10 nguyên tố, trong đó có 3 nguyên tố số 21, 31 và 32 được ông miêu tả khá tỉ mỉ về tính chất vật lí của đơn chất và một số hợp chất của chúng, 7 nguyên tố còn lại do vị trí của chúng trong bảng HTTH không thuận lợi cho việc tiên đoán nên ông chỉ mới ước lượng được khối lượng nguyên tử], ngoài ra ông còn đính chính lại khối lượng nguyên tử của một số nguyên tố hay hóa trị nguyên tố mà trước đó theo ông là đã bị xác định sai! Kiên trì chờ đợi những phản hồi có tính tích cực nhưng suốt mấy năm trời những tiên đoán của Mendeleev cũng không được chấp nhận do còn chưa được thực nghiệm xác minh tính chính xác, tuy nhiên ông giữ vững niềm tin và kiên trì chờ đợi sự ra đời của những nguyên tố mình đã tiên đoán.
Và rồi điều Mendeleev mong chờ cuối cùng cũng đã đến.
Ngày 27.08.1875, nhà hóa học người Pháp P.E. Lecoq De Boisbaudran đã gửi thư thông báo đến viện Hàn lâm khoa học Paris về việc đã tìm ra một nguyên tố mới trong quặng kẽm trắng ở Pyrenees [Pháp], nguyên tố này được phát hiện bằng phương pháp phân tích quang phổ [spectrographic analysis]. Boisbaudran gọi nguyên tố mới này là Gali [Gallium], xuất phát từ tên Gaule - tên nước Pháp [cũ]. Sau khi kiểm nghiệm lại, viện Hàn lâm khoa học Paris đã đăng trên tạp chí của mình và đến khoảng tháng 11.1875 thì tạp chí này đến nước Nga, và Mendeleev quá vui mừng khi đọc được bài báo này bởi nguyên tố Gali có rất nhiều tính chất giống với tính chất của nguyên tố eka-nhôm [eka-aluminium] với số hiệu nguyên tử là 31 mà cách đấy mấy năm ông đã dự đoán được. Tuy nhiên có 1 số điểm khác biệt về những số liệu mà Mendeleev đã tiên đoán với những số liệu mà Boisbaudran đã tính được bằng thực nghiệm. Theo như nhà hóa học Pháp thì Gali có tỉ khối là 4,7 và khối lượng nguyên tử là 59,72 trong khi theo như những tiên đoán của Mendeleev thì eka-nhôm có tỉ khối khoảng 6,0 và khối lượng nguyên tử là khoảng 68. Tin tưởng vào những tiên đoán của mình, Mendeleev đã gửi một bức thư cho Boisbaudran nói về những nghiên cứu trong việc sắp xếp các nguyên tố của mình và những tiên đoán trước đây, ông còn góp ý với Boisbaudran về việc đo lại các số liệu về tỉ khối và khối lượng nguyên tử của Gali. Vốn dĩ cũng là người quan tâm đến việc sắp xếp các nguyên tố hóa học và phân lập các chất hóa học, Boisbaudran đã đồng ý tiến hành kiểm tra lại các số liệu đã tính được trước đây và thật bất ngờ, kết quả xác minh lại cho thấy khối lượng nguyên tử của Gali là 69,72 và tỉ khối là 5,904, rất gần với những tiên đoán của Mendeleev! Và để bày tỏ lòng ngưỡng mộ, tôn kính với thiên tài của Mendeleev, Boisbaudran đã gửi tặng ông món quà kèm bức ảnh với dòng chữ:"Xin gửi Ngài lòng kính trọng sâu sắc và ước ao được Ngài nhận là bạn."
Dự đoán thành công của Mendeleev với trường hợp Gali đã làm cho giới khoa học thời bấy giờ xôn xao vì những nhận định của ông đã bị lãng quên trước đó. Nhiều nhà khoa học đã có lời chúc mừng đến Mendeleev với những tiên đoán thành công của ông, và bảng hệ thống tuần hoàn [HTTH] đã được dịch ra nhiều thứ tiếng, thu hút sự quan tâm của nhiều người. Không chỉ dừng lại ở đó, những năm sau đó các tiên đoán của Mendeleev đã lần lượt được thực nghiệm xác minh. Năm 1879, nhà hóa học Thụy Điển L. Nilson đã tìm ra một nguyên tố mới được đặt tên là Scanđi [Scandium], kí hiệu là Sc. Nguyên tố mới này có nhiều tính chất giống với nguyên tố eka-bo [vị trí số 21 trong bảng HTTH] mà Mendeleev đã từng tiên đoán, những năm sau đó các kết quả thực nghiệm của P. Cleve [Thụy Điển] và W. Fischer [Đức] đã chứng thực được những tiên đoán của Mendeleev phù hợp với thực nghiệm. Năm 1886, nguyên tố eka-silic [vị trí số 32] cũng đã được tìm ra, đó là nguyên tố Gemani [Germanium] với kí hiệu Ge, do nhà hóa học người Đức C. Winkler phát hiện ra trong khoáng vật agorođit [argyrodite]. Với sự kiện nguyên tố Ge và eka-silic [được Mendeleev tiên đoán từ sự tồn tại trước đó... 15 năm!] có những tính chất vật lí và hóa học gần như tương đồng với nhau đã chứng tỏ một điều rằng những tiên đoán của Mendeleev là có cơ sở và rất phù hợp với thực tế. Bảng HTTH của Mendeleev đã được giới khoa học công nhận, trở thành một công cụ hỗ trợ đắc lực cho các nhà hóa học trên con đường phát hiện ra những nguyên tố mới. Hơn 100 năm sau, bảng HTTH của Mendeleev vẫn được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Mendeleev còn trải qua nhiều thử thách khi gặp các trường hợp đi ngược lại với các tiên đoán của mình như trường hợp sắp xếp vị trí của Ar và K trong bảng HTTH nhưng ông vẫn kiên định giữ vững những lập trường của mình và đưa ra những lí lẽ phù hợp [với khoa học thời kì đó] để giải thích.
Đến đầu thế kỉ XX nhờ sự phát triển của Vật lí hiện đại người ta đã chứng minh được quy luật sắp xếp của Mendeleev là ứng với sự tăng dần điện tích hạt nhân.
Định luật tuần hoàn và bảng HTTH ra đời đã mở ra một chương mới cho hóa học, từ đây các nhà hóa học đã có thể tìm được sợi dây liên hệ giữa các nguyên tố và các hợp chất của chúng với nhau. Giờ đây chúng ta quay trở lại giải quyết câu hỏi tại sao các tiền nhân đi trước ông lại thất bại trong việc tìm ra hệ thống tuần hoàn này? Phải chăng là do họ thiếu may mắn hơn Mendeleev? Không thể phủ nhận một điều rằng việc tìm ra HTTH cũng có một phần may mắn nhưng đó không phải là yếu tố quyết định. Chính bởi vì các nhá hóa học đi trước chỉ dành tập trung vào những nguyên tố hóa học có tính chất giống nhau còn Mendeleev thì lại nghiên cứu mối quan hệ chung, những quy luật chung kết nối các nguyên tố với nhau, đó chính là thiên tài của ông.
Dù vậy, Mendeleev cũng không phải là người đã hoàn toàn thoát khỏi những chi phối cổ hủ của tư tưởng cũ là nguyên tử không thể bị phân chia, chính vì vậy khi các nhà hóa học trẻ tìm ra những nguyên tố phóng xạ thì ông không dựa trên những vấn đề lí thuyết mới này để phát triển hệ thống nguyên tố của mình mà liên tục đưa ra những tư tưởng phủ định các hiện tượng đã được thực nghiệm xác minh đó, dấu sao cũng là chuyện bình thường trong giai đoạn chuyển giao giữa của hóa học.
Bảng biến đổi thể tích nguyên tử các nguyên tố của Mayer
Năm 1869, nhà hoá học Đức Lothar Mayer vè đồ thị biểu diễn sự thay đổi thể tích nguyên tử [trọng lượng chia cho tỉ trọng] theo chi tăng của trọng lượng nguyên tử. Ông nhận thấy có sự biến đổi tuần hoàn.
Tất cả các cách sắp xếp trên chỉ mới thể hiện được mối liên hệ giữa các nguyên tố trong từng nhóm mà chưa tìm ra mối liên hệ giữa các nhóm, chưa tìm ra quy luật chung làm cơ sở cho sự sắp xếp các nguyên tố. Cho đến năm 1869, Mendeleev - nhà bác học vĩ đại người Nga - mới tìm ra định luật tuần hoàn trên cơ sở đó, xây dựng bảng hệ thống tuần hoàn.
Bảng tuần hoàn hiện đại
Ngày nay với những hiểu biết về cấu tạo nguyên tử , người ta xây dựng bảng tuần hoàn theo chiều tăng dần của số hiệu nguyên tử của các nguyên tố nhưng không khác bảng tuần hoàn của Mendeleev là bao.
Chẳng bao lâu sau khi thí nghiệm của Rutherford tìm ra proton năm 1911, Henry Moseley [1887 - 1915] nhận thấy có sự liên hệ giữa tần số tia X và số proton. Khi ông sắp xếp các nguyên tố theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân thì có một vài vị trí không phù hợp với bảng tuần hoàn của Mendeleev. Đây là bảng tuần hoàn năm 1930:
Bảng tuần hoàn lần cuối được thay đổi dựa vào kết quả của Glenn Seaborg vào khoảng giữa thế kỉ 20. Từ Plutoni được phát hiện vào năm 1940, Seaborg phát hiện ra các nguyên tố siêu urani có số hiệu nguyên tử từ 92 đến 104 và điêù chỉnh lại bảng tuần hoàn bằng cách đặt dãy các nguyên tố Actini và Lantan nằm ở cuối bảng tuần hoàn.
Một số dạng bảng tuần hoàn được đưa ra
Bảng tuần hoàn biểu tượng:
Bảng tuần hoàn dạng trôn ốc của Benfey:
Bảng tuần hoàn dạng tam giác của Zmaczynski :
Bảng tuần hoàn dạng 3 chiều:
Bảng tuần hoàn dạng thiên hà xoắn ốc
Bảng tuần hoàn dạng xoắn ốc của Jan Scholten:
Bảng tuần hoàn dạng hệ mặt trời:
Bảng tuần hoàn dạng vòng tròn
Với học sinh khi học đến bảng tuần hoàn và sử dụng bảng tuần hoàn vào nhiệm vụ học tập thì làm thế nào bảng tuần hoàn dễ nhìn, dễ tra cứu và thuận tiện trong quá trình học tập. Học sinh tìm hiểu về nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố vào bảng tuần hoàn, trên cơ sở đó học sinh có thể sắp xếp các nguyên tố theo các cách thức khác nhau vẫn đảm bảo chu kì và nhóm nguyên tố. Học sinh các lớp tích cực thảo luận và làm việc nhóm cùng nhau để sáng tạo ra một bảng tuần hoàn ưu việt hơn so với bảng tuần hoàn tiêu chuẩn.
Với 3 nhóm học sinh của 10A1 thì các em đã tận dụng được rất tốt các vật liệu polime, nhựa, giấy phế thải cùng với kiến thức môn toán học, vật lí, công nghệ tạo nên các mô hình bảng tuần hoàn đẹp mắt và sáng tạo. Tổ 1: bảng tuần hoàn trụ xoay với hai trụ, trụ chính là các nguyên tố nhóm s,p,d còn trụ nhỏ hơn là các nguyên tố nhóm f. Tổ 2 : bảng tuần hoàn cầu vòng với 7 sắc cầu vòng cho 7 chu kì, 2 họ lantan và actini được nhóm xếp thành 2 đám mây là chân đỡ cho cầu vòng. Với học sinh tổ 3 bảng tuần hoàn xoáy được tạo ra từ chai nhựa và ống hút, các nguyên tố được dán bàng cái giấy cứng với nhiều màu sắc bắt mắt cho từng nhóm nguyên tố.
Hình 1: Mô hình bảng tuần hoàn Cầu Vòng của tổ 3- lớp 10A1
Hình 2: Mô hình bảng tuần hoàn chai của tổ 2- 10A1
Hình 3: Bảng tuần hoàn trụ xoay của tổ 1 – 10A1
Lớp 10A12 là lớp cuối cùng của khối 10. Với 3 nhóm chia theo 3 tổ, các em các tổ cũng hết sức tích cực thảo luận và làm việc cùng nhau. Tổ 1 đưa ra mô hình bảng tuần hoàn đèn lồng với vật liệu chủ yếu là bìa catston và giấy màu, mỗi ô nguyên tố là một ô giấy màu được gập rất kì công. Tổ 2 xây dựng mô hình bảng tuần hoàn nhà Rông với sự cầu kì dán, cắt, ghép từ bìa catton và chia chi tiết đủ số lượng nguyên tố dán với nhiều màu sắc. Tổ 3 mô hình bảng tuần hoàn mũ tròn với 4 cạch, các chu kì là các đường vòng, nguyên liệu là giấy cứng và độc đáo với quả bóng đội mũ trên đỉnh ghi tên nhóm và tổ
Hình 4: Mô hình bảng tuần hoàn đèn lồng tổ 1- 10A12
Hình 5: mô hình bảng tuần hoàn mũ tròn tổ 3 – 10A12
Hình 6: mô hình bảng tuần hoàn nhà Rông tổ 2 – 10A12
10A9- lớp D5 với thế mạnh là các môn Văn, Toán, Anh còn Hóa học thực sự là không phải là môn học mà các em thực sự yêu thích. Khi được giao làm mô hình thì các thành viên trong lớp cũng rất hào hứng, thảo luận nhóm, chia việc và lên ý tưởng thực hiện. Trong thời gian chuẩn bị cũng được dài nhưng quả thật hết sức bất ngờ với kết quả mà các em đưa ra. Tổ 1: với bảng tuần hoàn làm từ giấy màu dính trên các dây len đại diện cho 7 chu kì, trang trí với hình các con vật, bóng bay tạo cho bảng tuần hoàn rất gần gũi, quen thuộc, bắt mắt. Tổ 2 với mô hình bảng tuần hoàn nón, mỗi chu kì là một vòng tròn của nón. Tổ 3 là mô hình bảng tuần hoàn chữ M, các ô nguyên tố được kết thành những trái tim với nhiều màu sắc.
Hình 7: mô hình bảng tuần hoàn tổ 1 -10A9
Hình 8: mô hình bảng tuần hoàn nón tổ 2- 10A9
Hình 9: Mô hình bảng tuần hoàn chữ M của tổ 3- 10A9
Lớp 10A11 cũng rất tích cực với chủ đề sáng tạo mà giáo viên đưa ra. Các tổ cũng đoàn kết, chung tay làm nên những mô hình bảng tuần hoàn thông minh, cầu kì và tận dụng được các vật liệu polime đã qua sử dụng. Tổ 2 với bảng tuần hoàn xoáy làm trên bìa cứng và mỗi ô nguyên tố là một nắp chai nhựa đã qua sử dụng, được cả tổ thu gom, tạo màu và dán hết sức tỉ mỉ
Hình 10: bảng tuần hoàn xoáy của tổ 2 -10A11
Tổ 1 lại đưa ra một mô hình bảng tuần hoàn với nguyên liệu cũng từ bìa cát tông, giấy màu và đặc sắc với mỗi nguyên tố các em lại gắn thêm những chiếc gim thú cưng khác nhau tạo cho bảng tuần hoàn hóa học nhưng lại rất đáng yêu!
Hình 11: Bảng tuần hoàn của tổ 1- lớp 10A11
Cuối cùng là bảng tuần hoàn vòng tròn của tổ 3. Các nhóm được chia theo các đường bán kính và các chu kì được gắn trên các cung tròn. Các nguyên tố được cắt thành nhiều hình tròn nhỏ dán hết sức tỉ mỉ. Tuy rằng các nguyên tố họ lantan và actini được xếp k đúng vị trí chu kì nhưng về cơ bản số lượng nguyên tố và nhóm nguyên tố là đúng.
Hình 12 : mô hình bảng tuần hoàn của tổ 3- lớp 10A11
Kết thúc tiết học về Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, các em cũng có thêm những kiến thức bổ ích mới và củng cố lại những kiến thức chưa đúng mà trong quá trình tự học và thảo luận nhóm tiếp thu được. Mỗi nhóm học sinh lại đem đến cho tiết học những màu sắc và sự sáng tạo khác nhau, làm cho tiết học Hóa bớt khô khan, bớt cứng nhắc. Nếu có nhiều thời gian hơn và hiểu rõ về các nguyên tố cũng như nguyên lí sắp xếp các nguyên tố vào bảng tuần hoàn thì chắc chắn các em học sinh còn có thể tạo ra được những sản phẩm tốt hơn nữa, sáng tạo và có giá trị sử dụng cao hơn.