Khám phá khí Oxygen

Khám phá khí Oxygen Mọi người đếu biết rằng lúc khởi thủy, không có oxygen trên trái đất. Khí quyển chỉ gồm các hợp chất nitrogen, hơi nước và khí carbonic được phóng thích ra từ các núi lửa, nhưng không có oxygen nguyên tố. Cách đây hai tỉ năm, sự ngưng tụ hơi nước và sự hình thành đại dương đã cho phép các vi sinh vật có thể tổng hợp diệp lục tố (rong, vi khuẩn), dùng khí carbonic và thải ra khí oxygen. Oxygen nhờ đó mà xuất hiện từ từ trong khí quyển, lúc đầu chỉ có 0,2%. Sau đó oxygen tạo thành tầng ozon, sẽ làm màn chắn bớt các tia tử ngoại (ultraviolet) tới mặt đất. Nhờ đó mà có được sự sống tập thể trên mặt đất. Sự phát triển mạnh mẽ của thực vật tạo lớp khí quyển càng ngày càng có nhiều oxygen Nhờ sự sản xuất oxygen mà trái đất ta đã qua một bước ngoặc mới trong lịch sử của nó. Trong một tì năm, cây dưới nước tiếp tục thải ra khí oxygen, và dần dần tụ lên bầu khí quyển Khám phá khí oxygen: Nhà hóa học Thụy Điển Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) nghiên cứu các chất khí vào những năm 1768-1770, đã quan sát một chất khí không mùi, khi đốt thì cho ra ngọn lửa sáng. Ông cho nó đặc điểm là "không khí của lửa". Tháng 4 năm 1774 Pierre Bayen thí nghiệm khi đốt oxyd thủy ngân (đá vôi thủy ngân, (chaux mercurielle ou mercure précipité per se), sẽ tỏa ra một chất khí và khối lượng bị mất. Ông hứng khí đó và ghi nhận rằng nó hơi đặc hơn không khí. Bayen cho rằng công bố quan sát này không ích lợi gì , ông muốn thực hiện những thí nghiệm tỉ mỉ hơn, cẩn thận hơn mà không xem xét chất khí thoát ra đó. Có phải ông cho rằng chất khí đó bình thường như mọi chất khác? Ngày 1 tháng 8 1774, Joseph Priestley làm thí nghiệm y hệt như Pierre Bayen tại khà ông gần Calne, Anh quốc. Ông thu được cùng chất khí trên và đặt tên là khí để đốt (air déphlogistiqué). Ông còn nhận thấy rằng chất khí này khi hít vô sẽ cảm thấy khoẻ và cây cối có thể làm tái sinh một phần chất khí mà chuột và ngọn lửa thải ra. Từ các thí nghiệm trên, ông kết luận trên là không khí quanh ta gồm hai hợp chất, một chất làm hoạt động sự đốt và một cặn bã. Nói về chất khí này, ông viết: "cái làm cho tôi ngạc nhiên nhất là đèn cầy cháy bằng chất khí này có độ sáng rất mãnh liệt..." Ông cũng diễn tả một cách tỉ mỉ các thí nghiệm của ông và cho in ra các kết quả. Nhân dịp bữa ăn tối, khi Priestley được mời qua Pháp tháng 10 năm 1774 thì Lavoisier mới biết được sự khám phá ra chất khí đặc biệt mà ông gọi là "khí để hô hấp tốt hết sức" (air éminemment respirable) Lavoisier biết các công trình của Bayen nhưng cũng như Bayen, không để ý độ quan trọng của chất khí này. Sự gặp gỡ với Priestley là một phát hiện mới đối với Lavoisier: ông bị thu hút bởi các "khí" mới này và quyết định nghiên cứu các chất khí và những hiện tượng của sự đốt cháy. Bảy tháng sau, ông lập lại thí nghiệm của các nhà hóa học trên và thấy rằng "chất nhiên khí" đó là một nguyên tố mới, quan trọng hơn, là nguyên tố dùng để đốt. Ngoài ra ông thấy ngay sự gia tăng khối lượng của các kim loại khi bị nung khô (calcination). Năm 1775, ông thực hiện thí nghiệm đáng ghi nhớ trong 12 ngày và 12 đêm trên oxyd thủy ngân đỏ. Khí tỏa ra được nghiên cứu có đặc tình quan trọng: làm hoạt động sự cháy, giúp sự hô hấp động vật. Lavoisier kêu tên là "khí cho sự sống" (air vital). Lavoisier khám phá rằng khí quyển là hỗn hợp của hai khí, air vital và mofette (nitrogen) Bayen đã thấy sự sai lầm của mình khi không công bố sự khám phá của mình, nhưng đã trễ, ông đã bị lịch sử quên tên Chính Pristley là cha đẻ của oxygen, xác định đặc tính của nó Lavoisier xác định nó là một nguyên tố Oxygen: Tên: Oxygen Ký hiệu: O Số nguyên tử: 8 Khối lượng nguyên tử: 15.9994 amu Điểm nóng chảy: -218.4°C (54.750008°K, -361.12°F) Điểm sôi: -183.0°C (90.15°K, -297.4°F) Số Protons/Electrons: 8 Số Neutrons: 8 Phân loại: không kim loại Cơ cấu tinh thể: khối lập phương Tỷ trọng ở 293 K: 1.429 g/cm3 Màu: không màu Oxygen tượng trưng cho : 21% thể tích khí quyển Nửa trọng lượng lớp vỏ địa cầu 88,8 % trọng lượng nước 23,2 % không khí (75,6 % nitrogen) 62,5 % cơ thể con người và cho tới 88 % ở một số sinh vật ở biển Có thể sống sót lâu với không khí chứa 14 % oxygen, rối loạn quan trọng ở 7 % và nghẹt thở ở 3 % Oxygen, nguyên tố cần thiết cho đời sống Là nguyên tố phổ biến, dồi dào nhất của vỏ trái đất trong số đó có đất đá và sông biển với khí quyển. Nó tượng trưng cho 49,5% của khối lượng vỏ quả đất (53,3% tính theo số nguyên tử), đứng trước quá xa so với silicium (25,7% tính theo khối lượng). Trong không khí oxygen ở dưới dạng phân tử có hai nguyên tử oxygen (O2). Kết hợp với hydrogen, cho ra nước H2O Trong đất đá, nó có trong các khoáng chất có oxygen (oxyd, hydroxyd, silicat, carbonat, sulfat, phosphat..) Nơi các sinh vật, oxygen ở dưới dạng phân tử hữu cơ có oxygen và những hợp chất vô cơ như phosphat apatitic trong xương và răng, các carbonat trong vỏ sò. Cơ cấu nguyên tử của oxygen: Tầng điện tử hóa trị (tầng 2) gồm 6 điện tử và oxygen được xếp hạng ở cột thứ VIA của bảng phân loại tuần hoàn. Đó là nguyên tố dầu tiên của nhóm tương đối đồng nhất gồm 4 nguyên tố khác là: lưu huỳnh (S), selenium (Se), tellurium (Te) và polonium (Po). Hai điện tử 2s tạo thành một cặp điện tử có spin nghịch chiều nhau và 4 điện tử 2p khác phải rải lên ba quỹ đạo 2px, 2py và 2pz cùng một mực lăng lượng: Hai trong số các điện tử sẽ tạo thành một cặp điện tử trên cùng một quỹ đạo, nhưng hai điện tử còn lại bị bó buộc phải ở trên hai quỹ đạo còn lại (Luật Hund), nên là những điện tử độc thân. Cấu hình điện tử của oxygen làm cho nó có tính chất đặc biệt. Theo luật tám điện tử, nguyên tử oxygen có khuynh hướng thu thêm hai điện tử để tạo ra cấu trúc của neon (Ne) là khí hiếm đứng sát bên nó (1s2, 2s2, 2p6) nghĩa là tạo ra ion O2- Do đó oxygen là nguyên tố có tính âm điện mạnh (3,44 theo thang Pauling), tính âm điện của nó chỉ bị fluor (F) qua mặt (3,98). Đó là một nguyên tố không kim loại điển hình.