KÌ 1. BAY TRÊN ĐÔI CÁNH VẬT LÍ
KÌ 1. BAY TRÊN ĐÔI CÁNH VẬT LÍ
Trong thế kỉ 19, sau hơn một thế kỉ từ khi vươn mình khỏi bóng đêm của thời kì giả kim thuật, hóa học đã đạt được nhiều thành tựu rực rỡ, mà một trong những đỉnh cao là sự ra đời của bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev. Bước sang thế kì 20, hóa học lại có một bước ngoặt quan trọng khác. Những thành tựu đạt được lúc này không chỉ là các nghiên cứu thuần túy hóa học, mà còn là sự kết hợp giữa vật lí (khoa học cung cấp cho nó nền tảng lí thuyết) và sinh học (khoa học nghiên cứu về những sinh vật sống - là những hệ hóa học phức tạp nhất). Thực tế thì, hóa học đã đạt được sự hưng thịnh trong giai đoạn đầu thế kỉ 20 nhờ sự gắn kết chặt chẽ với những phát triển của nền tảng lí thuyết vật lí.
Năm 1897, Sir Joseph John Thomson (ĐH Cambridge) đã công bố khám phá về electron, nhờ vậy mà ông đã đánh được giải thưởng Nobel Vật lí năm 1906. Thomson nhận ra rằng, các "hạt" mang điện tích âm này nhỏ hơn nguyên tử hydrogen 1000 lần. Dĩ nhiên, khám phá của Thomson đã có những tác động quan trọng đến hóa học, bởi nó cho thấy rằng nguyên tử không phải là một khối không-thể-chia-nhỏ. Tuy vậy, cũng phải mất vài năm trước khi khám phá này dẫn tới những bước phát triển liên quan trực tiếp tới hóa học.
Năm 1911, Ernest Rutherford – người từng làm việc ở phòng thí nghiệm của Thomson trong thập niên 1890 – đã xây dựng một mô hình nguyên tử mới. Theo đó hạt nhân nguyên tử mang điện tích dương, tập trung hầu hết khối lượng nhưng chỉ chiếm một phần thể tích nhỏ của nguyên tử. Bao quanh hạt nhân là một đám mây tạo bởi các electron. Các nhà khoa học khác đã sớm nhận ra rằng trong mô hình nguyên tử của Rutherford thì tính ổn định (tính bền) của các nguyên tử mâu thuẫn với các định luật vật lí cổ điển, bởi các electron sẽ mất năng lượng dưới dạng bức xạ điện từ và thậm chí sẽ bị rơi vào trong hạt nhân.
Niels Bohr (ĐH Copenhagen) đã hiểu ra rằng điều mấu chốt quan trọng để giải quyết vấn đề này có thể được tìm thấy từ những vạch riêng biệt trong quang phổ nguyên tử, với các quy luật đã được giáo sư vật lí Johannes (Janne) Rydberg (ĐH Lund) khám phá năm 1890. Năm 1913, Bohr đã công bố một mô hình nguyên tử khác, trong đó các electron tồn tại chuyển động trên những quỹ đạo tròn xung quanh hạt nhân. Theo mô hình này, ánh sáng bị bức xạ (hoặc hấp thụ) khi electron thực hiện bước chuyển từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác. Nhờ những nghiên cứu về cấu trúc phân tử, Bohr đã đánh được giải Nobel Vật lí vào năm 1922.
Một bước tiến khác trong việc ứng dụng cấu trúc điện tử của nguyên tử vào hóa học diễn ra vào năm 1916, khi Gilbert Newton Lewis đề xuất rằng liên kết (cộng hóa trị) mạnh được tạo ra bởi một đôi electron dùng chung giữa hai nguyên tử. Lewis cũng đóng góp nhiều nghiên cứu nền tảng trong lĩnh vực Nhiệt động lực hóa học. Cuốn giáo trình kinh điển Nhiệt động lực học (1923), do ông và Merle Randall cùng chấp bút, được xem là một trong những kiệt tác học thuật hóa học. Tuy vậy, có một điều bất ngờ (và cũng thật đáng tiếc) là Lewis chưa bao giờ đánh được giải Nobel.
Tìm hiểu các tài liệu của KEM: