Khám phá vĩ đại- khám phá ra OXY

KHÁM PHÁ VỀ Ô-XY
(1 trong 100 khám phà vĩ đại)
• Thời gian phát hiện: năm 1774.
• Nội dung phát hiện: phát hiện ra một loạt chất khí.
• Người phát minh: Joseph Prestley.
o
Hầu hết chúng ta đều biết rằng trong không khí có chứa khí ô-xy (Oxygen) và
mọi người đều cần nó để tồn tại. Oxygen là 1 nguyên tố hoá học phong phú nhất
trên trái đất .Tuy vậy,thật là lạ lùng khi không ai biết bất cứ điều gì về khí
1
O2 cho đến khi Joseph Priestly khám phá ra nó vào ngày 1-8-1774 nghĩa là cách
đây hơn 200 năm
Khám phá ra Ô-xy lại có tên trong 100 phát hiện khoa học vĩ đại
Phát hiện ra khí oxy của Josseph Prestley đã mở ra một cuộc cách mạng khoa
học. Ông là người đã tách một loại nguyên tố khí đơn nhất ra khỏi hỗn hợp khí
thể mà ta vẫn quen gọi là không khí. Trước khi phát hiện này ra đời thì các nhà
khoa học trước đó phần lớn đều tập trung vào nghiên cứu các chất kim loại
Prestley đã chứng minh rằng không khí không phải một loại vật chất đơn nhất,
từ đó tăng thêm sức hấp dẫn cho nhiều người tập trung nghiên cứu về không khí
và các chất khí.
Oxy là nhân tố quan trọng của sự đốt cháy, phát hiện của Priestley đã giải thích
được hiện tượng cháy và giải thích rõ vật chất đã chuyển hóa thành năng lượng
như thế nào thông qua phản ứng hóa học.
Prestley còn xây dựng nên một phương pháp đơn giản mà hiệu quả để phân tích
khí thể mới và nguyên tố của chất khí với một loạt các câu hỏi: loại khí đó là
loại khí như thế nào? Nó có thể cháy được không (đầu tiên dùng nến sau đó
dùng cành gỗ để thử nghiệm)? Chất khí đó có thể khiến chuột sống được không?
Có bị tan trong nước hay không?
Oxy đã được khám phá ra như thế nào?
Công việc chính của Prestley là một mục sư nhưng ông lại rất say mê nghiên
cứu không khí. Theo quan niệm truyền thống thì khí là một trong bốn nguyên tố

cơ bản cấu tạo nên thế giới (ba nguyên tố còn lại là nước, lửa và đất). Prestley
lại cho rằng khí cũng do một loại chất nào đó cấu tạo nên, ông vô cùng tò mò
muốn khám phá ra đó là loại vật chất như thế nào?
Rất nhiều nhà khoa học đã miêu tả những khí sinh ra trong quá trình làm thí
nghiệm phản ứng hóa học, có người gọi chất khí mới này là “khí cuồng bạo” bởi
vì khí này khi sản sinh sẽ gây ra sức ép cực lớn, có thể làm vỡ bình thí nghiệm
hoặc có thể khiến cho gỗ bốc cháy với tốc độ nhanh gấp ba lần mức bình
thường. Nhưng không một nhà khoa học nào có thể tách chất khí đó ra và
nghiên cứu về nó.
Và Priestley đã phát huy trí tưởng tượng của mình khi ông quyết tâm nghiên cứu
loại “khí cuồng bạo” bất kham này.
2
Năm 1774, Prestley nhận định: muốn tách và nghiên cứu được loại khí mới này
thì chỉ có một cách duy nhất là dùng bình thủy tinh thu nó vào, trong bình phải
chứa đầy nước và úp xuống đáy nước để đảm bảo trong bình không có không
khí.
Ngày 1 tháng 8 năm 1774, Prestley dùng một kính lúp có độ phóng cao để tập
trung ánh sáng mặt trời vào trong một chiếc bình chứa đầy bột thủy ngân đỏ
(oxit thủy ngân). Miệng bình được bịt kín bằng lie, bên trong bình là một ống
thủy tinh được dẫn ra một chậu đựng đầy nước. Trong chậu đã để sẵn một số
bình thí nghiệm, khí sinh ra sẽ sủi bọt và được đi vào trong bình.
Khi bình thủy ngân bị nóng, có thể quan sát rõ thấy những bọt khí phun vào
trong ống thủy tinh và chúng lập tức được hút vào trong bình thí nghiệm. Cứ
như vậy, Prestley đóng đầy được ba bình khí, ông là người đầu tiên thành công
trong công việc thu được các loại khí thần kỳ này.
Priestley cẩn thận lấy một bình chứa đầy khí từ dưới chậu lên, ông đặt một ngọn
nến đang cháy ở phía dưới miệng bình. Ngọn lửa ngay lập tức cháy bùng lên.
Đúng như các nhà khoa học khác đã nhận định, loại khí kỳ lạ này có thể khiến
ngọn lửa bốc cháy với tốc độ cực nhanh.
Sau đó, Prestley lại đong đầy một bình khác bằng không khí bình thường, dốc

ngược bình đặt lên trên giá bằng kim loại cạnh chiếc bình thứ hai có chứa chất
khí thần bí vừa thu được. Prestley cho vào mỗi bình một con chuột, sau đó ông
quan sát và chờ đợi điều gì sẽ xảy ra. Chú chuột trong bình có chứa không khí
sau 20 phút giãy giụa rồi chết ngay, thế nhưng chú chuột trong bình chứa chất
khí thần bí kia lại có vẻ rất khỏe và hô hấp được hơn 40 phút.
Chất khí kỳ diệu đo dường như chỉ có thể được gọi bằng cái tên “không khí
nguyên chất”. Priestley lại cẩn thận vớt chiếc bình thứ hai chứa loại không khí
nguyên chất này lên, ông đưa miệng bình vào dưới mũi, tim ông bỗng đập nhanh
hơn, ông nhắm mắt lại, lấy hết can đảm hít vào hơi dài.
Sau khi hít vào như vậy, Priestley không cảm thấy có gì khác lạ, thế là ông tiếp
tục hít thêm một hơi nữa sâu hơn, lần này ông cảm thấy thật khoan khoái và dễ
chịu, loại khí này lại cớ thể khiến cho con người ta hô hấp dễ dàng hơn. Một nhà
khoa học khác là Antoine Lavoisier đã đặt tên cho loại khí thần kì đó là dưỡng
khí (oxy), và tên gọi đó đã tồn tại đến ngày hôm nay.
3/ Người phát minh: Joseph Prestley
Priestley khám phá ra khí oxi trong khi đang đun oxit thuỷ ngân đỏ ,một hợp
chất có chứa khí oxi. Khí O2 thoát ra như 1 chất khí khi hợp chất bị đun nóng .
Ông đổ chất khí vào đầy 1 cái hũ và đặt 1 chú chuột nhắt vào đó, chú chuột trở
nên rất lanh lợi, nhanh nhẹn. Ông đốt 1 ngọn nến trong chất khí và nhận thấy
rằng nó sáng hơn khi cháy ở ngoài trời. Ông thử hít thở chất khí này và nó làm
cho ông cảm thấy sảng khoái đầy sinh lực. Vào lúc ấy mọi chất khí đều được gọi
là không khí, Priestley gọi chất khí ông khám phá ra là "không khí hoàn hảo" có
3
lẽ vì nó được làm từ những điều tuyệt vời như thế. Mặc dù Prestley thấy rằng
những vật đốt trong "không khí hoàn hảo" thì cháy sáng hơn ngoài không khí
nhưng ông không biết rằng chính oxi làm vật cháy sáng. Khám phá cuả ông dẫn
đến lời giải thích chính xác về sự nung đốt sau đó vài năm bởi nhà khoa học
người Pháp tên Lavoisier. Chính Lavoisier đã đặt tên cho chất khí này là oxi
(oxygen).
Priestley không dự tính sẽ trở thành 1 nhà khoa học. Thực sự ông là 1 mục sư.

Thực hiện các thí nghiệm về hoá chất đặc biệt là chất khí là sở thích của ông .
Ông còn khám phá ra khí gây tê, khí này đôi khi được dùng như thuốc tê của
nha sĩ . Ông cũng phát minh ra thiết bị thu
các chất khí cho phòng thí nghiệm.
ở Anh nhưng ông đi đây đi đó nhiều. Trong
thời gian lưu lại ở Pari nước Pháp ông trở
thành bằng hữu của Lavoisier. Priestly bị
quê hương ghét bỏ vì ý thuyết giáo, thậm chí
tính mạng còn bị đe doạ .Vào năm 1794 ông
tới mỹ và chọn Northumberland thuộc bang
Pennsylvania làm quê hương cho tới khi ông
mất vào năm 1804.
4/ Lịch sử khám phá Ô-xy
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
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

4
Priestly (1733-1804)
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 lẽ 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
5
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 Và Ông đã chứng minh tính chất hóa
học của ô-xy

5/ Vài thông số khoa học về 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/cm
3

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
6
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 (O
2
). Kết hợp với hydrogen, cho ra nước H
2
O
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.

6/ 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 (1s
2
, 2s
2
, 2p
6
)
nghĩa là tạo ra ion O
2-
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.
Sưu tầm tổng hợp từ các trang interrnet : PHHH 10-2012
7