Lịch sử phát triển của bảng hệ thống tuần hoàn

Lch s phát trin ca bng h thng tun hoàn
Trang1
TÓM TT LCH S PHÁT TRIN CA BNG H
THNG TUN HOÀN
(The Young Vietnamese Chemistry Specialists)
c dù Dmitri Mendeleev thng c coi là cha  ca bng HTTH, nhng bên cnh ó có nhng
óng góp ca nhiu nhà khoa hc vào vic xây dng bng HTTH mà chúng ta ang s dng hin
nay.
Lúc s khai
t u kin tiên quyt cho vic xây dng bng HTTH là s tìm ra nhng nguyên tn l. Mc
dù nhng nguyên t nh vàng, bc, thic, ng, chì và thy ngân ã c bit t thi ci, nhng
khám phá khoa hc u tiên v mt nguyên t hóa hc là vào nm 1649 khi Hennig Brand tìm ra
phospho. Trong sut 200 nm sau ó, các nhà hóa hc ã t c mt khi kin thc khng l v
tính cht ca các nguyên t và nhng hp cht mà h tìm ra. Vào nm 1869 tng cng có 63
nguyên tã c tìm ra. T nhng nguyên tã bit các nhà khoa hc bt u nhn ra tính cht
a chúng  phát trin s phân loi các nguyên t.
Qui tc tam t
Vào nm 1817 Johann Dobereiner nhn thy rng trng lng nguyên t ca strontium ri vào
khong gia trng lng ca Ca và Ba, Ca và Ba có tính cht hóa hc ging nhau. Nm 1829 sau
khi tìm ra b ba halogen bao gm chlorine, bromine, iodine và b ba kim loi kim K, Na, Li,
Johann Dobereiner cho rng tính cht cha ng trong b ba nguyên t là nguyên t nm  gia
trong b ba có tính cht trung bình so vi 2 nguyên t nm bên cnh nó khi th tc sp xp
theo trng lng nguyên t (qui tc bô ba).Ý tng mi v b ba nguyên tã tr nên ph bin
trong công vic nghiên cu thi by gi. Gia nhng nm 1829 n 1858 mt s nhà khoa hc
(Jean Baptiste Dumas, Leopold Gmelin, Ernst Lenssen, Max von Pettenkofer, and J.P. Cooke ) tìm
ra rng nhng mi quan h hóa hc vt ra ngoài qui tc tam t. Trong thi gian này Flo ã dc
thêm vào nhóm halogen, Oxy, Lu Hunh, Salen và Telu c gp thành mt nhóm trong khi ó
Nit, phospho, Asen, Selen và Telu, Antimon va Bimut thì c phân theo nhóm khác. Không may
là nhng lnh vc nghiên cu này ã b phê phán bi s tht v các giá tr chính xác ca nhng gì
không luôn sãn có.
Nhng c gng u tiên cho vic thit k bng HTTH

u Bng HTTH c xem nh là trt t sp xp ca các nguyên t hóa hc th hin tính tun hoàn
a tính cht vt lý và tính cht hóa hc, mt nhà a cht ngi Pháp c ghi nhn là ngi a
ra bng HTTH u tiên xut bn nm 1862 ó là A.E.Beguyer de Chancourtois. De Chancourtois
ã chép mt lot các nguyên tc ghi trên mt cái ng ong theo th t tng dn v trng lng
nguyên t. Khi cái ng ong c a ra thì 16 n v khi lng có th ln lt c vit lên,
nhng nguyên t liên quan cht ch vi nhau c vit theo hàng c. u này ã a
A.E.Beguyer de Chancourtois i n ý tng rng “ tính cht ca các nguyên t là tính cht ca
các con s” A.E.Beguyer de Chancourtois là ngi u tiên nhn ra rng tính cht ca các nguyên
Lch s phát trin ca bng h thng tun hoàn
Trang2
 lp li cho mi 7 nguyên t, nh vào u này ông ta ã có th phng oán v t lng ca nhiu
oxit kim loi. Nhng tht không may s ca ông ta có cha các ion và các hp cht ngoài các
nguyên t.
Qui tc bát t
Jonh Newlands, mt nhà hóa hc ngi Anh ã vit bài báo nm 1863 trong ó phân loi 56
nguyên t c xp vào 11 nhóm da vào s ging nhau v tính cht vt lí ca chúng. Và ghi chú
ng tn ti nhng cp nguyên t tng t nhau, nhng ch khác nhau trng lng nguyên t theo
i s 8. Nm 1864 Newlands ã cho xut bn bng HTTH ca mình và  nghi qui tc Octaves
(B tám) (tng t nh by khong trong thang nhc, nhng ai ã tng hc piano s hiu rõ u
này, dch nhng t nay ra ting vit tht là khó, chúng tôi ch cm nhn c ch không th nói
thành li mong c thông cm). Qui tc này phát biu rng bt c nguyên tã cho nào cng s
th hin tính tng t v tính cht vi 8 nguyên t theo sau nó trong bng HTTH hóa hc.
Ai là cha  ca bng HTTH?
ã có nhiu ý kin không tán thành v nhng ngi xng áng c xem là cha  ca bng HTTH
các nguyên t hóa hc, nhà hóa hc ngi c Lothar Meyer hay Dmitri Mendeleev ngi Nga. C
hai nhà hóa hc này u a ra nhng kt qu tng t cùng mt thi gian áng c ghi nhn, h
u làm vic rt c lp. Qun sách c vit bi Meyer vào nm 1864 ính kèm mt bn tho vit
t v bng HTTH dùng  phân loi các nguyên t. Bn tho này ã  cp n khong mt na
các nguyên tã bit c sp sp theo trng lng nguyên t và trình bày nhng thay i tun
hoàn v hóa tr nh là mt hàm s ca trng lng nguyên t. Nm 1868, Meyer xây dng bng m

ng mà ông ã trao cho mt ng nghip ánh giá. Nhng không may cho Meyer là bng
HTTH ca Mendeleev tr nên ph bin i vi gii khoa hc qua ln xut bn nm 1869 trc khi
bang HTTH ca Meyer xut hin vào 1870.
Dimitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907), con út ca mt gia ình có 17 ngi con, sinh ra trong
thành ph nh ca ToBol’sk ni cha ông ta là mt thy giáo vn hc và trit hc Nga. Mendeleev
ã không c xem là mt hc sinh ni bt trong nhng nm u i hc ca ông, do ông không
thích nhng ngôn t cn, mà ó là nhng yêu cu quan trng ca nn giáo dc  thi m mà
thm chí ông ã th hin s ni tri v toán và các môn khoa hc, nhng vn hc li c coi trng
n. Sau cái cht ca cha mình, Mendeleev và m chuyn n St. Petersburg  theo hc i hc.
Sau khi b hai trng i hc, mt  Maxcva và mt  St. Petersburg t chi vì lch s ca quê
ông và vì ông ch là mt sinh viên bình thng, nhng cui cùng thì ông cng kim c mt hc
vin dy các môn khoa hc chính thc ( hc vin St Petersburg). Sau khi tt nghip, Mendeleev
m nhn v trí dy các môn khoa hc  trong nhà tp th dc. Sau mt thi gian làm thy giáo, ông
c công nhn lun án tt nghip ti trng i hc St. Petersburg ni mà ông ã ly bng thac s
vào nm 1856. Mendeleev ã rt n tng vi ging viên ca ông nên ông c gi li làm ging
viên hóa hc. Sau hai nm nghiên cu sinh Hóa Hc c, ông ã c công nhn là giáo s Hóa
c i hc St. Petersburg, và gi v trí này cho n nm 1890 . Trong khi vit qun sách v h
thng hóc hc vô c, nhng nguyên tc hóa hc, 13 n tái bn và ln tái bn cui cùng vào nm
1947. Mendeleev ã trình bày tài liu ca mình bng nhng thut ng v nhng nhóm các nguyên
ã bit có cùng tính cht. Phn u ca ca sách  cp rt nhiu n nhóm c bit n nhiu
nht trong hóa hc ó là nhóm halogen. Phn k tip ông ã tng quát hóa các nguyên t kim loi
theo kh nng kt p, kimloi kim trc ri n kim loi kim th…. Tuy nhiên tht khó  phân
loi nh là Cu và Hg có nhiu kh nng kt hp, có lúc kt hp mt có khi kt hp hai (kh nng
t hp c  cp ây bn có th hiu theo ting vit ó là hóa tr ca nguyên t). Trong khi c
ng tìm ra ng i trong tình trng tin thoái lng nan, Mendeleev ã ghi nhn nhng s ging
nhau v tính cht và trng lng nguyên t ca các nguyên t nhóm halogen và các nguyên t kim
loi kim. Ông ã quan sát s tng t gia các nguyên t nh Cl-K- Ca,Br-Rb-Ba. Trong mt c
Lch s phát trin ca bng h thng tun hoàn
Trang3
ng m rng tính cht này cho nhng nguyên t khác, ông ã to ra mt tm card cho mi nguyên

 trong 63 nguyên tã bit thi ó. Mi card có cha kí hiu nguyên t,trng lng phân t, c
tính hóa hc và tính cht vt lý. Khi Mendeleev sp xp các tm card này trên mt tm bng theo
th t tng dn trng lng nguyên t, nhóm các nguyên t có cùng tính cht theo cách riêng ch
không ging nh s sp xp các tm card trong trò chi yêu thích ca ông, trò solitare card, mt
cách kiên nhn và th là bng HTTH c hình thành. T bng này, Mendeleev phát trin phát
biu ca ông vnh lut tun hoàn và cho xut bn thành qu ca mình nm 1869 vi ta 
“S liên quan gia tính cht và trng lng nguyên t ca các nguyên t”. Thun li ca bng
Mendeleev qua nhng c gng trên th hin s tun hoàn không ch trong nhng n v nh nh
nhng nhóm ba nguyên t na mà nó còn th hin trong ct cc b và hàng ngang cc b, và c
nhng quan h chéo nhau na. Nm 1906, Mendeleev mt trong nhng ngi c bu nhn gii
thng Nobel cho công trình nghiên cu ca mình.  thi m mà Mendeleev phát trin trin
ng HTTH ca mình thì nhng xác nh thc nghim v khi lng nguyên t là cha chính xác.
Mendeleev ã sp xp li th t các nguyên t mc dù khi lng ca chúng chc chp nhn,
ngha là cha bit c khi lng chính xác ca chúng. Ví d nh, ông ã thay i trng lng
a Bery t 14 sang 9. u này ã t Bery bên trên Magiê  nhóm 2, mà tính cht ca chúng có
phn ging Magiê hn là  v trí nm trên Nit. Trong tt c các nguyên tã bit Mendeleev nhn
thy rng 17 nguyên t phi c xp vào v trí mi chúng c xác nh mt cách cht ch v
trng lng nguyên t  có th bit c tính cht ca chúng có liên quan n tính cht ca nhng
nguyên t khác. Nhng thay i này ã xác nhn rng ã có nhng sai sót trong vic qui c trng
ng nguyên t ca môt s nguyên t (trng lng nguyên tã c tính toán t trng lng
qui c, trng lng ca mt nguyên tc qui c cho mt trng lng chun nào ó). Tuy
nhiên, sau khi ã công vic chnh sa ã c tin hành bi vic xác nh li khi lng nguyên t,
t s nguyên t vn cn phi c a ra khi s sp xp theo khi lng nguyên t ca chúng.
 nhng khong trng xut hin trong bng ca Mendeleev, ông ã doán s tn ti và tính cht
a nhng nguyên t cha bit mà ông gi là eka-aluminium, eke-bo, và eka- Silic. Nhng nguyê
 nh Gali, Scandi, và Germani ã c tìm thy sau này, nhng li tng i phù hp vi nhng
oán ca Mendeleev. Hn th na Bng HTTH ca Mendeleev ã c xut bn trc bng ca
Meyer, bng ca Mendeleev mang tính d oán tng quát hn v nhng nguyên t ã b trng
trong bng HTTH. Mendeleev ã doán tt c là 10 nguyên t mi, trong ó có 7 nguyên tã
c tìm ra còn ba nguyên t có trng lng nguyên t là 45, 146 và 175 không tn ti. Ông ta

ng ã sai trong vic  ngh rng các cp nguyên t nh: Agon- Kali, Coban-Nicken và Tuli-iod
nên thay i v trí cho nhau vì trng lng ngyên t không chính xác. Mc dù nhng nguyên t
này không cn phi thay i theo mi liên quan rng s tun hoàn là mt hàm ca trng lng
nguyên t.
 khám phá ra các khí tr
m 1895 Lord Rayleigh báo cáo v s khám phá ra nhng nguyên t di dng khí c t tên
là Agon và ã c chng minh rng nó tr v mt hóa hc. Nguyên t mi này không phù hp vi
nhng nhóm tun hoàn ã bit. Nm 1898 William Ramsey  ngh rng nên t Agon vào bng
HTTH  gia Clo và Kali trong cùng mt h vi Heli, mc dù s tht thì Agon ã có trng lng
nguyên t ln hn Kali. Nhóm này c gi là nhóm zero do các nguyên t u có hóa tr 0.
Ramsey ã doán chính xác v s tìm ra và tính cht ca neon.
u trúc nguyên t và bng h thng tun hoàn
c dù bng HTTH ca Mendeleev ã th hin c tình tun hoàn t nhiên ca các nguyên t, nó
còn mng cho s khám phá ca các nhà khoa hc trong th k 20 có th gii thích ti sao
nhng tính cht ca các nguyên t li lp li mt cách tun hoàn. Nm 1911 Ernest Rutherford xut
n nhng nghiên cu v s phân tán ca các ht anpha bi nhân nguyên t nng ã a n s xác
Lch s phát trin ca bng h thng tun hoàn
Trang4
nh vn tích nguyên t. Ông ã trình bày n tích nguyên t trên mt ht nhân là t l thun
i trng lng nguyên t ca nguyên t. Cng vào nm 1911, A.van de Broek trong hai bài báo
a mình ã  ngh rng trng lng nguyên t ca mt nguyên t xp x bng vi n tích trên
t nguyên t. n tích này, sau ó c gi là s nguyên t, có th dùng ánh s các nguyên
 trong bng HTTH. Vào 1913, Henry Moseley báo cáo kt quo lng ca ông ta v dài
sóng nhng ng ph ca tia X ca mt s nguyên t cho thy rng trt t ca phát x tia X ca
các nguyên t ã trùng khp vi trt t ca s nguyên t ca các nguyên t. Vi s khám phá v
các ng v ca các nguyên t rõ ràng là trng lng nguyên t không óng vai trò quan trng
trong nh lut tun hoàn nh ca Mendeleev, Meyer và các nhà khoa hc khác ã  ngh tính cht
a các nguyên t bin i tun hoàn vi s nguyên t. Vn t ra ây là ti sao tn ti nh
lut tun hoàn nh các nhà khoa hc ã phát trin s hiu bit v cu trúc n t, bt u là
nhng nghiên cu ca Niel Borh v s sp xp các electron trong các lp v và qua nhng khám

phá ca G.N. Lewis v liên kt gia các cp electron.
ng h thng tun hoàn hin i
Nhng thay i ch yu và sau ht ca bng HTTH là nhng nghiên cu ca Glenn Seaborg vào
gia th k 20 vi khám phá ca ông v nguyên t plutonium vào nm 1940, ông ã tìm ra tt c
các nguyên t có s nguyên t cao hn uranium ó là các nguyên t có s nguyên t t 94 n 102.
Ông ã sp xp li bng HTTH bng vic t các nguyên t thuc h Actini bên di các nguyên t
t him. Nm 1951, Seaborg ã nhn c gii thng Nobel v hóa hc cho công trình ca ông.
Nguyên t th 106 ã c t tên Seaborgium  tng nhn Seaborg.