PHẦN 1: HOÀN CẢNH XÃ HỘI VÀ ĐIỀU KIỆN PHÁT TRIỂN HÓA HỌC Ở
CHÂU ÂU VÀO NỬA SAU THẾ KỈ 18.
Từ giữa thế kỉ 18 những tài liệu hóa học thực nghiệm tích lũy được ngày càng nhiều
đã tạo điều kiện để tiếp tục xem xét lại các quan niệm cũ về các chất và biến đổi của
chúng, đồng thời hoạt động của các nhà hóa học cũng có những chuyển biến rõ rệt. Trước
hết là sự phát tiển các phương pháp phân tích hóa học định tính, trong đó có nhiều
phương pháp sau này trở thành kinh điển. Nhờ vậy người ta đã có thể bước đầu nghiên
cứu một cách hệ thống thành phần các chất, chủ yếu các chất có nguồn gốc khoáng vật.
Phương pháp phân tích trọng lượng của hóa học phân tích định lượng xuất hiện vào nửa
sau thế kỷ 18. Lúc đầu nhiệm vụ của nó chỉ là xác định độ chứa tương đối của axit và
bazơ trong các muối và khoáng vật. Vào cuối thế kỷ 18 đã xuất hiện một số phương pháp
phân tích thể tích (phương pháp định phân) đầu tiên.
Sự phát triển các phương pháp phân tích vào nửa sau thể kỷ 18 đã giúp cho các nhà
hóa học nghiên cứu được nhiều muối, axit, bazơ, xác định được thành phần hóa học của
nhiều khoáng vật và cuối cùng cũng khám phá ra một số nguyên tố mới. Để tiếp tục phát
triển lý thuyết hóa học, lúc này một vấn đề quan trọng là xác định được mối quan hệ tỉ
lượng giữa các thành phần trong các hợp chất phức tạp, trước hết là tỉ lệ giữa axit và bazơ
trong muối. Chính kết quả của các công trình phân tích muối và các chất khác về sau này
sẽ dẫn đến việc khám phá ra các định luật cơ bản của hóa học. Do vai trò của hóa học
phân tích đối với sự phát triển hóa học thời kỳ này đặc biệt quan trọng như vậy nên các
nhà lịch sử hóa học gọi thời kì phát triển hóa vào nửa sau thế kỉ 18 là thời kì “hóa học
phân tích”.
Vào những năm 70 và 80 của thế kỷ 18, các nhà hóa học đặc biệt chú ý đến việc
phân tích những quá trình biến đổi hóa học có kèm theo sự giải phóng các chất khí và đã
khám phá ra nhiều chất khí mới bao gồm các khí đơn chất ( oxy, hidro, nitơ ) và các chất
khí có thành phần phức tạp. Chính việc nghiên cứu tính chất của các chất khí này và vai
trò của chúng trong các quá trình sống, quá trình cháy và các quá trình hóa học khác đã
dẫn đến việc xét lại những quan điểm về bản chất hóa học của hiện tượng cháy và thở.
Thời kì khám phá và nghiên cứu các chất khí kéo dài 20 năm vào cuối thế kỷ 18 và được
các nhà nghiên cứu lịch sử hóa học mệnh danh là “thời kỳ hóa học khí”.
Cho đến cuối thế kỷ thứ 18 với ảnh hưởng của thuyết Phlôgistôn, hóa học đã giải
thoát hoàn toàn khỏi tư tưởng giả kim thuật về khả năng biến đổi các kim loại nhờ hòn đá
triết học trước đây vẫn chế ngự đầu óc nhiều nhà hóa học xuất sắc mãi đến cuối thế kỉ 17.
Tuy nhiên không phải mọi thành kiến cũ đều đã được khắc phục. Ví dụ lúc này quan niệm
về các “chất lỏng không có trọng lượng”, những chất mà người ta cho là giữ một vai trò
đặc biệt trong các quá trình hóa học vẫn được bảo toàn và được coi như là cơ sở lý thuyết
Phlôgistôn.
Trong thế kỉ 18 chỉ có một số nhà bác học tiên tiến có thái độ phê phán đối với loại
chất lỏng này trong số đó có nhà bác học người Nga Lômônôxốp người đã kiên quyết
chống lại quan niệm về “chất nhiệt” hay “chất lửa” đang phổ biến trong khoa học lúc đó.
Dựa trên học thuyết nguyên tử - phân tử của mình, Lômônôxốp đã xây dựng thuyết cơ
học về nhiệt, lập luận phát triển nguyên lý bảo toàn trọng lượng của chất và bảo toàn
chuyển động. Từ đó ông đề ra các nhiệm vụ mới của hóa học chứ không phải như một
nghệ thuật.
Tuy nhiên đại đa số các nhà hóa học thế kỉ 18 vẫn kiên trì và quan niệm về vai trò
đặc biệt của các “chất lỏng không có trọng lượng” trong các quá trình hóa học, đặc biệt là
vai trò của Phlôgistôn và chất nhiệt. Người ta ra sức tách riêng Phlôgistôn và nghiên cứu
bản chất của nó. Mãi đến cuối thế kỷ 18 dưới ánh sáng của những sự kiện mới do các nhà
hóa học phân tích và hóa học khí khám phá ra, người ta mới thấy rõ là không có chất
Phlôgistôn như vậy trong thiên nhiên. Mặc dù vậy lý thuyết về các chất lỏng không có
trọng lượng vẫn còn được nhiều nhà bác học duy trì trong một thời gian nữa.
Tình hình phát triển hóa học ở các nước Châu Âu trong thế kỷ 18 đã xảy ra theo
nhiều con đường khác nhau. Ở nước Đức, quê hương của thuyết Phlôgistôn các nhà hóa
học tập trung cố gắng vào việc giải quyết các vấn đề hóa học thực dụng và kỹ thuật hóa
học. Ở Anh và Thụy Điển các nhà hóa học đóng góp nhiều vào lĩnh vực nghiên cứu hóa
học khí, xây dựng các phương pháp điều chế khí và nghiên cứu tính chất của các chất khí.
Các nhà hóa học Pháp vào cuối thế kỷ 18 đã đạt được nhiều kết quả lớn cả trong lĩnh vực
hóa học thực nghiệm và hóa học lý thuyết, xứng đáng là quê hương của cuộc “cách mạng
hóa học” sẽ xảy ra vào cuối thế kỷ 18. Ở Nga, nhà bác học Lômônôxôp có nhiều đóng
góp xuất sắc về mặt lý thuyết và thực hành.
Thời kì thuyết Phlôgistôn thống trị ở châu Âu chính là lúc nền sản xuất tư bản chủ
nghĩa phát triển nhanh chóng, vai trò của giai cấp tư sản trong đời sống chính trị và xã hội
ngày càng được tăng cường, tuy nhiên chế độ chính trị của phần lớn các nước châu Âu
vẫn còn là chế độ quân chủ chuyên chế. Các cuộc chiến tranh giữa các quốc gia bùng nổ
nhằm tranh giành thuộc địa, tìm kiếm thị trường tiêu thụ, tìm kiếm nguyên liệu, bành
trướng ảnh hưởng chính trị và kinh tế…Trong các cuộc chiến tranh đó nước Anh dần dần
trở thành một cường quốc thực dân, làm bá chủ mặt biển và giành giật được nhiều thuộc
địa của Pháp và Tây Ban Nha.
Ở Anh chủ nghĩa tư bản phát triển đặc biệt nhanh chóng trong thế kỷ 18, vì ngay từ
đầu thế kỉ 17 ( thời kỳ cách mạng tư sản Anh ) giai cấp tư sản Anh đã liên minh với một
bộ phận phong kiến quý tộc và giành được nhiều quyền lợi kinh tế, chính trị, xã hội, trong
khi đó giai cấp tư sản ở Pháp, Đức và nhiều nước khác vẫn còn bị lép vế. Ở Anh 10 năm
cuối cùng của thế kỷ 18 được mệnh danh là thời kỳ “cách mạng công nghiệp”. Nội dung
giai đoạn đầu của cuộc cách mạng này là thay thế lao động chân tay của các người thợ thủ
công trong các công xưởng sản xuất tư bản chủ nghĩa bằng máy móc. Những máy móc
đầu tiên ( như máy kéo sợi, máy dệt … ) xuất hiện trong ngành dệt rồi lan sang các ngành
nghề khác. Sự xuất hiện máy móc đặt ra nhu cầu về các động cơ và nguồn động lực để
máy chạy, do đó chẳng bao lâu xuất hiện động cơ hơi nước của Jêm Oắt (James Watt)
(1736 -1819) một bước tiến lớn so với các loại động cơ cũ.
Hình 1.1. Động cơ hơi nước của Jêm Oắt
Tàu thuyền, tàu hỏa dùng máy móc hơi nước đua nhau ra đời, công nghiệp toàn thế
giới nhanh chóng bước vào "thời đại máy hơi nước".
Hình 1.2. Xe lửa chạy bằng động cơ hơi nước
Trước đây các máy móc và thiết bị cơ khí thường được chạy bằng sức nước nên
người ta thường xây dựng các xưởng sản xuất ngay trên bờ sông và đắp những đập ngăn
nước sông để chạy máy. Với loại máy móc này vấn đề chỉ là truyền cơ năng của nước cho
các thiết bị máy móc. Còn trong động cơ hơi nước thì vấn đề đặt ra khác hẳn: biến đổi
nhiệt năng thành cơ năng. Do đó nhiều lĩnh vực mới được mở ra trước mắt các nhà vật lí
và hóa học. Về mặt lí thuyết đó là hiện tượng cháy,bản chất của nhiệt, hiệu ứng nhiệt của
quá trình hóa học… về mặt thực hành là vấn đề sử dụng năng lượng nhiệt. Những vấn đề
về tìm kiếm tài nguyên và các loại nguyên vật liệu cũng lôi cuốn hoạt động của nhiều nhà
hóa học, đặc biệt là việc tìm kiếm và sử dụng các dạng nguyên liệu vô cơ và hữu cơ, hoàn
thiện công nghệ gia công và chế biến các vật liệu, nghiên cứu các phương pháp phân tích
để xác định thành phần, chất lượng các nguyên vật liệu…
Trong những năm 1840 Lawes ở Anh ( người thành lập các trạm nghiên cứu nông
nghiệp ở Rothamstead năm 1843 ) và Liebig ở Đức điều tra nhu cầu dinh dưỡng của thực
vật và phát hiện ra rằng N, P và K là các yếu tố cần thiết. Năm 1841 Lawes được nhận
bằng sáng chế cho sản xuất supe lân và ngay sau đó thành lập một nhà máy sản xuất nó.
Quá trình tổng hợp liên quan đến việc chuyển đổi của phốt phát khó tan trong các hình
thức của xương hoặc phốt khoáng sản cho một hỗn hợp của canxi và phốt phát canxi
sunfat tan do phản ứng với axit sunfuric. Điều này là sự khởi đầu của ngành công nghiệp
phân bón nhân tạo, sau này trở thành một ngành quan trọng của công nghiệp hóa chất.
Ngành công nghiệp thuốc nhuộm tổng hợp bắt đầu vào năm 1857 với sản xuất
thuốc nhuộm anilin của Perkin. Trong thập kỷ sau, hàng loạt các thuốc nhuộm tổng hợp
đã được mở rộng đáng kể như tiến bộ to lớn đã được thực hiện trong hóa học hữu cơ.
Năm 1865, một loại thuốc nhuộm có tầm quan trọng là alizarin, thu được từ các nhà máy
và được sử dụng rất rộng dãi vào năm 1870. Phương pháp tổng hợp alizarin đã được nghĩ
ra trong 1868-1869 bởi Grabe và Liebermann ở Đức và bởi Perkin tại Anh, và bắt đầu sản
xuất thương mại ở cả hai nước trong những năm 1870 trên một quy mô lớn hơn ở Đức.
Cùng với sự lớn mạnh của nền sản xuất tư bản chủ nghĩa và sự tăng cường vai trò
của giai cấp tư sản trong sinh hoạt xã hội, vào nửa sau thế kỉ 18 hệ ý thức tư tưởng mới,
tiên tiến của giai cấp tư sản chống lại trật tự phong kiến cũ cũng có ảnh hưởng mạnh đến
sự phát triển khoa học tự nhiên. Nhiều trào lưu tư tưởng mới phổ biến rộng dãi trong tác
phẩm của các nhà khai sáng, các nhà triết học duy vật và các nhà bách khoa toàn thư…
những người chuẩn bị về mặt tinh thần cho cuộc đại cách mạng tư sản Pháp năm 1789.
Các nhà văn và tư tưởng Pháp như F. Vonte (1694-1778), J.J.Rutxô (1712-1778) đã đả
kích mạnh mẽ xã hội phong kiến cùng với triết học kinh viện và các thứ khoa học giả dối,
họ đòi tự do tư tưởng, tự do phát triển khoa học, nghệ thuật, giải phóng cá nhân khỏi sự
nô dịch tôn giáo. Những người theo chủ nghĩa duy vật và phái Bách khoa toàn thư còn đi
xa hơn trong việc công kích các quan điểm và thành kiến cũ, họ chống lại cả quan niệm
về sự tồn tại của thượng đế. Các nhà bách khoa toàn thư,trên cơ sở những luận điểm triết
học duy vật của Bêcơn đã khái quát hóa các thành tựu của khoa học tự nhiên theo tinh
thần của thế giới quan mới. Họ nhấn mạnh đến mối quan hệ mật thiết giữa khoa học và
triết học. Đ.Điđơrô (1713-1784) và P.Hônbách (1723 – 1789) đã trình bày khái niệm vật
chất và chuyển động như những thực tế khách quan cùng với học thuyết duy vật về không
gian và thời gian.
Với nỗ lực của Điđơrô và d’Alămbe (1717-1783) các tập “Bách khoa toàn thư về
khoa học, nghệ thuật và nghề thủ công” bắt đầu ra đời từ năm 1752 và sau 20 năm thì
hoàn thành cả bộ gồm 17 tập chính và 11 tập bổ sung. Bộ Bách khoa toàn thư này đã khái
quát một khối tư liệu khổng lồ nhằm cố gắng liên hệ các thành tựu khoa học với sản xuất
và đời sống. Nội dung tác phẩm vĩ đại này mô tả tỉ mỉ các quá trình sản xuất,công trường
thủ công, sản xuất nông nghiệp…và trình bày các mẫu hàng đẹp nhất. Trong cuốn sách có
những mục lớn nghiên cứu từng lĩnh vực kiến thức khoa học. Có thể nói các nhà Bách
khoa toàn thư đã hệ thống hóa tất cả tri thức nhân loại tích lũy được cho đến thế kỉ 18. Do
quan điểm duy vật thể hiện trong bộ sách này mà các tác giả đã bị giới cầm quyền và nhà
thờ theo dõi, gây khó khăn. Tuy nhiên, bộ Bách khoa toàn thư đã có ảnh hưởng lớn đến sự
phát triển của khoa học kĩ thuật ở Pháp trong thời kỳ cách mạng tư sản 1789 – 1794 cũng
như ở nhiều nước Châu Âu.
Vào nửa sau thế kỉ 18 trong nhiều lĩnh vực khoa học tự nhiên các tư liệu tích lũy
được khá phong phú đòi hỏi phải có sự hệ thống hóa và phân loại, do đó đã xuất hiện
nhiều tác phẩm khoa học theo khuynh hướng hệ thống hóa và phân loại. Chính vào thời
kỳ này các ngành khoáng vật học, thực vật học và động vật học đã trở thành những khoa
học độc lập. Hoạt động của nhiều nhà khoa học trong thời kì này đã phản ánh tư tưởng
cách mạng của triết học duy vật mới, thế giới quan của giai cấp tư sản, đang đi lên và
ngọn cờ của cuộc cách mạng tư sản Pháp.
Khi đánh giá sự phát triển của khoa học thế kỉ 18, Englen viết: “Cùng với sự hưng
thịnh của giai cấp tư sản, hóa học cũng từng bước vượt lên. Việc nghiên cứu thiên văn, cơ
học, vật lí học, giải phẫu và sinh lý học được đổi mới. Để phát triển nền công nghiệp của
nó,giai cấp tư sản cần đến khoa học nhằm nghiên cứu tính chất các vật thể và những hình
thái thể hiện các lực lượng tự nhiên. Nếu như trước đây khoa học là đầy tớ của nhà thờ và
không được phép vượt ra ngoài khuôn khổ tín ngưỡng, nói gọn hơn, nó có thể là bất cứ
cái gì đó nhưng không thể là khoa học, thì bây giờ khoa học đã nổi dậy chống lại nhà thờ,
giai cấp tư sản cần đến khoa học và cũng tham gia vào cuộc nổi dậy đó”.
Tuy nhiên cần nhấn mạnh một điều là chủ nghĩa duy vật vào nửa sau thế kỷ 18 vẫn
mang tính chất siêu hình. Khi nghiên cứu thiên nhiên, hệ thống hóa và phân loại các đối
tượng nghiên cứu, các nhà khoa học tự nhiên lúc đó vẫn còn coi các đối tượng này như
bất biến và không phát triển.
Trong hoàn cảnh chung như vậy hóa học nửa sau thế kỷ 18 tích cực tích lũy các tư
liệu thực tế, phát hiện ra các hiện tượng mới và từng bước làm suy yếu học thuyết
Phlôgistôn để rồi cuối cùng làm sụp đổ hoàn toàn học thuyết này vào cuối thế kỷ 18.
PHẦN 2 : M.V.LÔ MÔNÔXỐP VÀ NỀN HÓA HỌC NGA GIỮA THẾ KỈ 18
2.1. Nền hóa học Nga giữa thế kỉ 18
Trước thế kỉ 18, nội dung chủ
yếu của nền hóa học Nga là các hoạt
động thực hành và kĩ thuật với một số
công xưởng sản xuất tư bản chủ nghĩa
và các phòng bào chế.
Đầu thế kỉ 18, công nghiệp và
thương mại của Nga có sự phát triển
nhanh chóng đòi hỏi phải tổ chức đào
tạo cán bộ và phát triển nghiên cứu
khoa học.
Hình 2.1: Nước Nga thế kỉ 18
Năm 1725, Viện hàn lâm khoa học Petecbua được thành lập, lúc đầu phải mời các
nhà bác học ngoại quốc đến làm việc theo những hợp đồng có kì hạn. Nhiều người đến
Nga từ rất trẻ như D.Becnuii (1700-1782) đến Nga lúc 25 tuổi, L.Ơle(1707-1783) đến
Nga lúc 25 tuổi … nhưng mặc dù trẻ tuổi họ đã đóng góp nhiều công trình nghiên cứu
làm cho Viện hàn lâm khoa học Pêtecbua trở thành một trung tâm khoa học nổi tiếng thế
giới sau này. Lúc Viện hàn lâm khoa học mới thành lập, ghế viện sĩ hóa học vẫn còn bỏ
trống, đến năm 1731 chức này do I.G.Gmêlin giữ. Nhưng sau đó năm1733, Gmêlin tham
gia cuộc thám hiểm 10 năm ở Camsata thì ghế viện sĩ hóa học lại bỏ trống. Tới tận năm
1741, Lômônôxốp mới từ Đức trở về bắt đầu các công trình nghiên cứu của mình tại Viện
hàn lâm thì hóa học nước Nga mới thực sự có những bước tiến đáng kể.
Do đó nền hóa học Nga giữa thế kỉ 18 hầu như vẫn bị mờ nhạt bên cạnh những
hoạt động sôi nổi của các nhà hóa học ở các nước Châu Âu- những nhà hóa học chịu sự
ảnh hưởng mạnh mẽ của thuyết Phlôgistôn đang ở giai đoạn phồn thịnh được thừa nhận
khắp châu lục này.
2.2 M.V. Lômônôxốp (1711-1765)
a. Tiểu sử
M.V. Lômônôxốp là một nhà bác
học vĩ đại, một trong những đại diện
xuất sắc nhất của nền khoa học Nga thế
kỉ 18.
Mikhain Vaxiliêvic Lômônôxốp,
sinh năm 1711 ở gần Khômmôgôra
thuộc tỉnh Ackhăngen, vùng biển phía
bắc nước Nga, con trai của một người
nông dân vừa làm ruộng, vừa đánh cá.
Quê hương ông là nơi không bị ảnh
hưởng của các cuộc xâm lăng và ách
chiếm hữu ruộng đất bởi địa chủ nên trở
thành một vùng trù phú có trình độ văn
hóa phát triển cao, là nơi sinh ra những
người dũng cảm, những nhà sáng chế.
Hình 2.2: M.V. Lômônôxốp
(1711-1765)
Lômônôxốp được học viết và học tính ở làng. Theo truyền thuyết, chẳng bao lâu sau
khi bắt đầu học cậu bé Lômônôxốp đã đọc hết mọi cuốn sách của một nhà nông phong
lưu trong làng và người mục sư dạy ông phải thú nhận rằng không còn gì để dạy thêm cho
người học trò thông minh của mình.
Tháng 12/1730, được cha mẹ đồng ý, Lômônôxốp đi bộ lên Matxcơva để tiếp tục
học tập. Ông được nhận vào Viện hàn lâm Slavơ-Hy Lạp-La Tinh. Mặc dù điều kiện sống
cực kì khắc khổ, ông vẫn cần cù học tập và trở thành học sinh xuất sắc của trường này.
Năm 1736, ông được gửi đến trường đại học của Viện hàn lâm khoa học Pêtecbua, sau vài
tháng được cử sang Đức học tập. Sau 5 năm Lômônôxốp trở về nước, năm 1742 ông được
cử làm viện sĩ hóa học.
Năm 1748, phòng thí nghiệm hóa học ở Viện hàn lâm khoa học được xây dựng
xong, suốt 10 năm (1748-1757) hoạt động chủ yếu của ông là nghiên cứu hóa học lý
thuyết và thực nghiệm. Từ năm 1756, Lômônôxốp phải đảm nhiệm ngày càng nhiều công
việc hành chính sự vụ, cùng lúc đó ông bắt đầu chuyển sang nghiên cứu lịch sử, văn học,
địa lí, kinh tế còn về hóa học ông chỉ nghiên cứu tại nhà máy thủy tinh do ông sáng lập và
phòng thí nghiệm ở nhà riêng.
Lômônôxốp thuộc loại các nhà khoa học bách khoa, ông vừa là nhà hóa học xuất
sắc lại vừa nổi tiếng như một nhà vật lí học, địa chất học, khoáng vật học và tinh thể học,
địa lý, khí tượng học, thiên văn học, luyện kim, quang học, lịch sử, ngôn ngữ, thi sĩ, nghệ
sĩ… Nhà thơ Nga, thiên tài Puskin đã viết về ông: “Lômônôxốp xây dựng trường đại học
đầu tiên của nước Nga và nói cho đúng hơn ông chính là trường đại học đầu tiên của nước
Nga”.
b. Các nghiên cứu
Lômônôxốp là người chống đối quyết liệt lí thuyết giả kim thuật, triết học kinh viện
và các lý thuyết thần bí. Các hoạt động khoa học của ông đều dựa trên tư tưởng duy vật
tiên tiến thời đó và sự phê phán các quan niệm lạc hậu, đặc biệt các quan niệm về các
“chất lỏng không có trọng lượng”. Trong các luận văn khoa học Lômônôxốp xuất phát từ
3 quan điểm mà ông luôn coi là cơ sở, đó là: Thuyết nguyên tử-phân tử về cấu tạo chất,
thuyết động học phân tử và nguyên lý bảo toàn vật chất và vận động.
Thuyết nguyên tử- phân tử (lúc đó gọi là thuyết hạt)
Hoàn cảnh ra đời: Lômônôxốp quan tâm đến từ thời còn học ở Đức. Mặc dù rất
kính trọng thầy của mình là Vônphơ, nhưng Lômônôxốp vẫn không thể đồng ý với
Vônphơ –người theo thuyết đơn tử của Gatxendi. Từ đó Lômônôxốp bắt đầu phát triển
thuyết hạt của mình một cách độc lập, không phụ thuộc vào những quan niệm sẵn có.
Nội dung: Tất cả mọi chất đều cấu tạo từ những hạt hay phân tử, hạt là tập hợp gồm
các nguyên tố hay nguyên tử. Trong luận văn “Các yếu tố của hóa toán học”, năm 1741,
ông định nghĩa: “nguyên tố, là phần vật thể không cấu tạo từ bất kì một vật thể nào khác
với nó… Hạt là tập hợp của các nguyên tố tạo thành một khối nhỏ”. Sau này trong công
trình khác, năm 1748, Lômônôxốp đã thay thuật ngữ “nguyên tố” bằng “nguyên tử” và
thay “hạt”(particula) bằng “phân tử”(molecula). Lômônôxốp gọi nguyên tử và phân tử là
những hạt không thể nhận biết bằng giác quan.
Ông phân biệt các hạt “đồng chất”cấu tạo từ một loại nguyên tử, kết hợp với nhau
theo cúng một cách với các hạt “khác loại’cấu tạo từ những nguyên tố khác nhau. Các vật
thể cấu tạo từ những “hạt đồng chất”(tức là các đơn chất) được ông gọi là nguyên
lí(principium).
Ngoài ra, Lômônôxốp còn nêu khái niệm: “vật thể hỗn hợp”, cấu tạo từ hai hay
nhiều vật thể khác loại kết hợp với nhau sao cho mọi phần của nó giống nhau về tính chất.
“Vật thể hợp thành” là do nhiều vật thể “hỗn hợp kết hợp” với nhau.
Ứng dụng: Giải thích các hiện tượng vật lí và hóa học, đặc biệt sự chuyển từ trạng
thái rắn sang trạng thái lỏng, sự tan lẫn vào nhau của các chất lỏng và nhiều tính chất của
vật thể. Về sau ông còn dùng thuyết này để làm cơ sở xấy dựng lí thuyết cơ học về
nhiệt…
Thuyết động học phân tử:
Hoàn cảnh ra đời: Theo Lômônôxốp “nguyên tố” và “hạt” là những vi thể có kích
thước, hình dạng xác định (hình cầu), có trọng lượng và chuyển động liên tục. Ông đã tiến
hành nghiên cứu và thể hiện trong các luận văn của mình.
Nội dung: Năm 1748, luận văn “ Kiểm nghiệm lý thuyết về áp suất không khí”, ông
xem xét mối quan hệ giữa áp suất không khí với mật độ không khí theo quan điểm của
thuyết động học phân tử. Vận dụng quan điểm của Niuton và Becnuii về chuyển động và
sự hút, đẩy lẫn nhau giữa các hạt không khí, Lômônôxốp đã bác bỏ ý kiến phổ biến lúc đó
cho rằng áp suất không khí liên quan đến một chất lỏng nào đó nằm giữa các hạt không
khí. Khẳng định rằng: Áp suất không khí bắt nguồn từ tương tác trực tiếp giữa các nguyên
tử. Tương tác này theo ông do nhiệt quyết định.
Lômônôxốp cũng chứng minh khi bị nén tới mức lớn nhất, áp suất không khí không
tỉ lệ với mật độ không khí nữa, như vậy ông đã đi đến quan niệm rất quan trọng mà 100
năm sau Vandervan lại nêu ra và lập luận chặt chẽ.
Trái với quan niệm thống trị đương thời coi nhiệt là một loại chất lỏng đặc biệt có
thể “chảy từ vật nóng sang vật lạnh” và ngược lại, Lômônôxốp với tư duy chặt chẽ của
mình và thuyết nguyên tử-phân tử, thuyết động học phần tử, đã giải thích bản chất của
nhiệt theo một quan điểm duy vật tiên tiến vượt trình độ phát triển của thời kì đó. Ông cho
rằng: “ Nhiệt thể hiện ở chuyển động của các hạt vật chất”. Bằng chứng: Các hạt ở mức
độ nhiệt lớn thì tách rời nhau, khuếch tán mọi nơi, cơ thể sống thì luôn tỏa nhiệt… do đó
nhiệt không phụ thuộc vào sự tập trung một chất không đổi mà chỉ là một trạng thái của
vật thể.
Hình 2.3 Chuyển động của các hạt vật chất.
Năm 1744, kết luận và chứng minh cuối cùng thể hiện ở luận văn “Luận về bản chất
nóng và lạnh”, công bố 1750, ông cho rằng: Bản chất nhiệt là ở chuyển động quay nội tại
của vật chất. Với các kết luận quan trọng là: “Vật thể A khi tác dụng lên vật thể B không
thể truyền cho B một tốc độ lớn hơn tốc độ của chính bản thân A. Vì vậy nếu vật B lạnh
nhúng vào vật A nóng thì chuyển động các hạt của vật A sẽ gây cho các hạt vật B chuyển
động nhiệt, nhưng các hạt vật B không thể bị kích thích chuyển động nhanh hơn là
chuyển động nhiệt của các hạt vật A và vì vậy vật B lạnh nhúng vào vật A nóng tất nhiên
không thể nhận một lượng nhiệt lớn hơn là lượng nhiệt mà vật A có”. Đây cũng chính là
nội dung cơ bản của nguyên lí 2 của động lực học được khám phá nửa sau thế kỉ 19.
Ông đã luận về giới hạn của nóng và lạnh, vì không thể nêu ra một giới hạn cao nhất
cho tốc độ chuyển động của các hạt nên mức độ nóng của vậy thể cũng không thể có giới
hạn cao nhất. Nhưng ngược lại giới hạn thấp nhất của chuyển động là đứng yên (v=0) nên
tất nhiên phải có một giới hạn lạnh nhất tương ứng với sự ngừng hoàn toàn chuyển động
nội tại của các hạt vật thể, đó chính là nhiệt độ không tuyệt đối theo cách của chúng ta
ngày nay. Sau đó Lômônôxốp đã kết luận, trên quả đất này không thể có nơi nào đạt tới
mức độ lạnh nhất (nhiệt độ không tuyệt đối).
Ứng dụng: Qua đó, Lômônôxốp bác bỏ lí thuyết về chất lỏng nhiệt, phê phán cách
giải thích của Bôi về sự tăng trọng lượng kim loại khi nung nóng là do kim loại kêt hợp
với chất lửa. Năm 1756, Lômônôxốp đã làm lại thí nghiệm của Bôi trong bình thủy tinh
kín trước và sau khi nung nóng mà không mở bình ra, ông nhận thấy khi đó trọng lượng
của kim loại và bình không thay đổi, từ đó đi đến kết luận, các hạt không khí liên tục chảy
trên vật thể nung nóng đã kết hợp vào vật thể làm tăng trọng lượng của nó lên.
Mặc dù luận điểm của Lômônôxốp trong thuyết cơ học và bản chất nhiệt tỏ ra hoàn
toàn xa lạ và không thể hiều nổi với đa phần các nhà bác học thời đó, tuy nhiên cũng có
một số nhà bác học tiên tiến đánh giá đúng đắn lý thuyết của ông, chính nhờ vậy mà ông
đã được bầu làm viện sĩ các Viện hàn lâm khoa học ở Beclin và Stockholm. Ngoài ra nhà
toán học Ơle cũng đã áp dụng tư tưởng của Lômônôxốp và các công trình nghiên cứu
khoa học tự nhiên của mình.
Nguyên lí bảo toàn vật chất và chuyển động:
Hoàn cảnh ra đời: Nguyên lí bảo toàn vật chất và chuyển động cùng hệ thống tư
duy chung và liên hệ chặt chẽ với thuyết hạt và quan niệm động học phân tử.
Nội dung: Nguyên lí bảo toàn chuyển động là tiên đề xuất phát khi Lômônôxốp lập
luận về chuyển động nhiệt của các phân tử. Ông viết: “Khi một vật thể truyền chuyển
động cho một vật thể khác và làm cho vật thể này chuyển động nhanh hơn thì nó chỉ
truyền một phần chuyển động bằng đúng phần chuyển động mà nó mất”. Với nguyên lí
bảo toàn vật chất ông cũng có ý kiến tương tự: “Mọi biến đổi trong thiên nhiên đều xảy ra
để lấy từ vật thể này ra bao nhiêu thì thêm vào vật thể khác bấy nhiêu, nếu ở chỗ này vật
chất bớt đi bao nhiêu thì chỗ khác vật chất tăng lên bấy nhiêu…”.
Tuy là người có quan điểm tiến bộ về cấu tạo hạt của vật chất và bản chất cơ học của
nhiệt, chống lại quan niệm “chất lỏng không có trọng lượng”, nhưng ông lại không phản
đối thuyết Phlôgistôn và đã dùng quan niệm Phlôgistôn để giải thích các hiện tượng hóa
học, tính chất kim loại, thành phần lưu huỳnh…
Ngoài những hoạt động lí thuyết Lômônôxốp còn tiến hành nhều công trình nghiên
cứu thực nghiệm. Năm 1744, ông viết luận văn “ Về tác dụng của các dung môi hóa học
nói chung”, nghiên cứu về cơ chế hòa tan kim loại trong dung dịch axit và muối. Giải
quyết các vấn đề kĩ thuật hóa học: đề ra công thức chế tạo thủy tinh màu, xây dựng một số
phương pháp chế chất màu vô cơ, nghiên cứu độ tan nhiều muối trong nước ở các nhiệt
độ khác nhau và thiết lập một số bảng hóa lí, nghiên cứu quặng và khoáng vật, chế tạo
dụng cụ nghiên cứu như: “đá mài”để xác định độ cứng, nhớt kế để đo độ nhớt…
c. Đánh giá
Lômônôxốp đã xem hóa học không phải như một nghệ thuật chế tạo các chất mà ông
gọi hóa học là: “ Khoa học về những biến đổi xảy ra trong vật thể hỗn hợp”. Ông cũng là
người đầu tiên sáng lập ra môn hóa lí. Năm 1752, ông đã giảng giáo trình hóa lí cho sinh
viên tại trường đại học của Viện hàn lâm khoa học Pêtecbua. Khác với người đi trước
mình, Lômônôxốp coi nhiệm vụ của hóa học là giải thích các hiện tượng và hóa lí chính
là hóa học lí thuyết, một cách hiểu gần với cách hiểu ngày nay.
Có thể nói Lômônôxốp đã vượt trước thời đại của mình hàng chục năm, đã hình
dung rõ con đường phát triển của hóa học trong tương lai và nêu ra những nhiệm vụ quan
trong nhất mà hóa học phải giải quyết.
Hoạt động phong phú của Lômônôxốp đã có ảnh hưởng đến sự phát triển khoa học
ở nước Nga sau này và cho đến nay tên tuổi của Lômônôxốp vẫn được coi là ngọn cờ tiêu
biểu đầu tiên cho truyền thống sáng tạo độc lập và truyền thống yêu nước của các nhà hóa
học Nga.
Trường đại học tổng hợp
Matxcơva ngày nay mang tên
Lômônôxốp thành lập năm 1775,
chính là theo sáng kiến và đề án của
ông. Viện hàn lâm khoa học Liên Xô
đã thành lập giải thưởng cao nhất
mang tên ông.
Hình 2.4: Đại học tổng hợp quốc gia
Mátxcơva Lômônôxốp
PHẦN 3: MỘT SỐ NHÀ HÓA HỌC – PHLÔGISTÔN XUÁT SẮC GIỮA THẾ
KỶ 18.
Vào khoảng giữa thế kỷ 18 hoạt động của phần lớn các nhà hóa học ở châu Âu thuộc
lĩnh vực hóa học kĩ thuật và hóa học phân tích. Về mặt lí thuyết các quan điểm của thuyết
Phlôgistôn đang thống trị trong đầu các nhà hóa học.
Ở Đức vào giữa thế kỷ 18 nhà hóa học nổi tiếng là
A.X.Macgraph ( A.S. Margraff ) (1709-1782). Ông
sinh ở Bec-lin trong gia đình một nhà bào chế, lúc
còn nhỏ được cha và một người bạn của cha là
Nâyman dạy cho dược học và hóa học, sau đó ông
học tiếp ở các trường đại học Phranphuốcna-Mainơ
và Strasbua rồi nghiên cứu y học ở trường đại học
Galơ nơi mà các truyền thống lý thuyết của Stan còn Hình 3.1: A.S.Margraff
đang nóng hổi. Năm 1734 ông chuyển đến Frâybec (1709 – 1782)
nghiên cứu hóa học, khai mỏ và luyện kim.
Năm 1735 Macgraph quay về Béclin và sau ba năm trở thành hội viên Hội khoa học
Hoàng gia. Khi cải tổ hội này thành viện hàn lâm khoa học Phổ, Macgraph trở thành viện
sĩ viện vật lý và từ năm 1767 ông trở thành giám đốc phân viện vật lý.
Macgraph là một tín đồ trung thành của học thuyết Phlôgistôn tham gia nghiên cứu
tích cực các vấn đề thuộc lĩnh vực hóa học và hóa kĩ thuật. Năm 1761 ông cho xuất bản
bộ sách “ Các công trình hóa học “. Trong đó trước hết phải kể đến một loạt công trình
nghiên cứu phương pháp điều chế photpho và axit photphoric. Vào những năm 30 của thế
kỷ 18 cách sản xuất photpho vẫn còn bị giữ bí mật, giá photpho rất đắt và tính chất của
chất này còn chưa được nghiên cứu nhiều. Macgraph đã xây dựng một phương pháp
tương đối đơn giản, từ nước giải bằng cách nấu bay hơi hỗn hợp nước giải với oxyt chì,
muối ăn, potat, than rồi cho thăng hoa chất rắn cần thu được.
Macgraph đã nghiên cứu khá kỹ các tính chất của photpho, ông tìm cách điều chế
các hợp chất của photpho với các kim loại và “ nửa kim loại “. Ông đã điều chế axit
photphoric bằng cách đốt cháy photpho ( rồi cho tác dụng với nước ) và nghiên cứu tính
chất của axit photphoric. Ông nhận thấy rằng sản phẩm đốt cháy photpho luôn nặng hơn
lượng photpho ban đầu nhưng lại cho rằng đó là do photpho mất bớt Phlôgistôn. Sau đó
Macgraph đã tìm ra phương pháp khác điều chế axit photphoric bằng cách đun nóng
photpho với axit nitric.
Khi dùng các phản ứng định tính bằng phương pháp ướt, Macgraph đã xác định
được rằng nhôm oxyt và magie oxyt mà lúc đó các nhà hóa học vẫn coi như những biến
dạng của vôi thực ra là những chất khác nhau và khác với vôi, ông đã kể ra một số khoáng
vật có chứa các loại “đất” này với tỷ lệ khá lớn. Năm 1750 Macgraph chứng minh rằng
thạch cao cấu tạo từ axit sunfuric, “đất” đá vôi và nước, ông cũng xác định được sự giống
và khác nhau giữa thành phần thạch cao với các muối sunfat khác, đặc biệt là đá barit
(BaSO
4
). Macgraph nghiên cứu việc dùng kiềm kết tủa các muối kim loại từ các dung
dịch axit và trong nhiều trường hợp xác định được độ tan của các kết tủa thu được trong
kiềm dư. Ông còn điều chế được kali xyanua và muối kali ferroxianua.
Về mặt hóa học kĩ thuật Macgraph nghiên cứu cách nâng cao chất lượng các chất
hợp kim của đồng với thiếc và kẽm và mô tả cách điều chế kẽm từ quặng calamin. Ông có
nhiều đóng góp trong lĩnh vực công nghệ nhuộm vải và các vấn đề kĩ thuật khác.
Năm 1747, Macgraph đề ra phương pháp sản xuất đường từ củ cải đỏ và các loại cây
phương Bắc khác. Vào thế kỷ 18 đường dùng ở châu Âu là đường mía chuyên chở từ các
nước phương Đông tới. Macgraph đã nghiên cứu và xác định được rằng trong củ cải đỏ
và nhiều loại cây khác cũng có chứa loại đường như đường mía, và ông đã nghiên cứu
cách lấy đường từ các loại thực vật này. Vì vậy có thể coi Macgraph là người sáng tạo ra
công nghiệp đường ở châu Âu.
Một học trò của Macgraph là F.C. Achacd (F.C. Achard) (1753-1821). Năm 1784
lần đầu tiên ông chế tạo và sử dụng chén nung platin trong phòng thí nghiệm. Achacd còn
là người có công xây dựng những nhà máy chế tạo đường củ cải đầu tiên.
Ở Pháp giữa thế kỷ 18 thuyết Phlôgistôn chiếm vị trí chủ đạo trong hóa học và các
công trình nghiên cứu của các nhà hóa học trong thời kì này chủ yếu hướng vào lĩnh vực
hóa học kĩ thuật .Có thể kể đến một số nhà khoa học :
+ Clot Giodep Gieofroa (1685-1752): Tìm ra phương pháp dùng kiềm để xà phòng
hóa và dùng dung dịch muối để tách ra xà phòng .
+ Gian Elo (J.Hellot) (1685-1766): Có công nghiên cứu và mô tả một cách đúng đắn
tác dụng của kiềm, oxyt kẽm và cuporozơ kẽm với các axit, đồng thời lại tìm cách “phân
tích” kẽm. Ông còn xây dựng lí thuyết về nhuộm vải, nghiên cứu cách tách riêng vàng,
bạc trong các hợp kim và xác định thành phần của chúng.
+ Ăngri Lui Đuyamen (A.L. Duhamen) (1700-1782): Xác định được rằng bazơ của
muối ăn chính là xút ăn da và bazơ này còn có cả trong borắc, muối glaube và xoda. Ông
cũng xác định sự khác nhau giữa potat ăn da và xút ăn da, đã nghiên cứu các nguồn chứa
2 loại bazơ này trong tự nhiên. Ông cũng đề ra đề án đầu tiên về cách lấy xoda từ muối
mỏ.
Một đại diện đầy nhiệt tình của thuyết Phlôgistôn ở
Pháp cuối thế kỷ 18 có tiếng tăm hơn cả là Pie Giodeph
Macơ (P.J. Macquer) (1718-1784) viện sĩ viện hàn lâm khoa
học Pari và giáo sư hóa học ở Vườn thực vật. Trong tác
phẩm “Các yếu tố của hóa học” xuất bản lần đầu khoảng
năm 1749-1751 và “từ điển hóa học” xuất bản lần đầu năm
1766 có phản ánh đầy đủ quan điểm của tác giả và các tri Hình 3.2: P.J. Macquer
thức hóa học đạt được giữa thế kỷ 18. (1718-1784)
Macơ xuất phát từ quan điểm oxy nguyên tố là giới hạn phân chia của các chất
nhưng ông cho rằng các nguyên tố đất, nước cũng như không khí, lửa (các nguyên tố của
Aristot) chính là giới hạn phân chia đó. Ông cũng cho rằng lửa là biện pháp mạnh nhất để
phân hủy các chất. Khi lửa tham gia vào thành phần vật thể thì được gọi là Phlôgistôn, nó
có tính chất khác với lửa tự do. Mọi vật thể cháy đều có chứa Phlôgistôn, nhưng
Phlôgistôn còn chứa cả những vật thể không bốc cháy như kim loại. Ông thừa nhận rằng
có một axit phổ cập, đó là dầu cupơrơzơ (axit sunfuric).
Macơ hoàn toàn tin tưởng thuyết Phlôgistôn và dùng nó giải thích mọi hiện tượng,
tuy rằng vào nửa sau thế kỷ 18 người ta đã biết nhiều sự kiện mâu thuẫn với thuyết này và
nhiều nhà khoa học tự nhiên tỏ ra nghi ngờ sự tồn tại của Phlôgistôn. Macơ công kích
kịch liệt những ai tỏ ý phản đối thuyết này. Để tìm cách loại trừ những mâu thuẫn của
thuyết Phlôgistôn, đặc biệt để giải thích một cách hợp lý “trọng lượng âm” của Phlôgistôn
Macơ đã tiếp nhận một cách đầy phấn khởi cách giải thích của Đờ Moocvô như sau: nếu
ta treo vào hai đĩa cân đặt dưới nước hai quả cầu bằng chì sao cho cân bằng rồi buộc thêm
vào một đĩa cân một cái nút chai bằng bấc thì sẽ thấy đĩa cân này được nâng bổng lên tuy
rằng nó có trọng lượng lớn hơn đĩa cân kia. Đó là do bấc nhẹ hơn môi trường nước. Hiện
tượng xảy ra với kim loại nung nóng cũng tương tự như vậy, chỉ khác là môi trường
không khí thay cho môi trường nước và Phlôgistôn giữ vai trò như cái nút chai bằng bấc.
Ở Thụy Điển vào nửa sau thế kỷ 18 có nhà hóa học rất nổi tiếng là Toocbet Ulaph
Becman (T.U. Bergman) (1735-1784). Ông là một nhà hóa học rất cần cù và toàn diện.
Cống hiến chính của ông là việc xây dựng nhiều
phương pháp phân tích định tính (các phương pháp
ướt). Ông đã dùng nhiều thuốc thử và lập ra lý thuyết
về thuốc thử cũng như cách phân tích định tính một
cách hệ thống. Với một bộ thuốc thử hạn chế ông đã
tiến hành nhiều phương pháp phân tích muối và
khoáng vật, Becman sử dụng nhiều chất thuốc thử lấy Hình 3.3: T.U. Bergman
phản ứng đặc trưng đối với kim loại và axit. Nhiều phản (1735- 1784)
ứng do ông đề ra đã xác định đồng, vôi, barit, hydro sunfua và nhiều axit vẫn còn được áp
dụng cho đến ngày nay.
Becman đã đề ra cách sử dụng hợp lý các hydroxyt kiềm và kiềm cacbonat để kết tủa
các hydroxyt kim loại (và muối bazo của kim loai) từ các dung dịch muối. Ông còn đưa
vào hóa học các phương pháp tách kết tủa khỏi dung dịch. Becman xây dựng phương
pháp phân tích silicat bằng cách chuyển nó vào dung dịch nhờ đun nóng chảy với potat.
Ông đề ra bảng hướng dẫn đầy đủ cách thử các quặng và khoáng vật bằng cách chuyển
chúng thành dung dịch nhờ tác dụng của axit clohydric và axit nitric hoặc nấu nóng chảy
với kiềm.
Becman đã xây dựng một số phương pháp phân tích trọng lượng và xác định thành
phần của nhiều muối và khoáng vật với độ chính xác khá cao. Để làm ví dụ chúng ta hãy
so sánh kết quả phân tích của Becman với kết quả phân tích chính xác hiện nay:
Bảng 1
Xô đa kết tinh
Becman Hiện nay
Bazơ 20 21,8
Axit 16 15,4
Nước 64 62,8
Bảng 2
Thạch cao
Becman Hiện nay
Bazơ 32 32,9
Axit 46 46,3
Nước 22 20,8
Ngoài các phương pháp định tính và định lượng, Becman còn góp nhiều công trong
việc hoàn thiện các phương pháp nghiên cứu nước khoáng. Ông đã xác định độ chứa
cacbon trong sắt non, thép, gang và thấy rằng sắt non có chứa ít cacbon nhất. Ông giải
thích tính dòn của sắt là do chứa nhiều photpho. Khi nghiên cứu nước khoáng, ông đã xác
định khá chính xác độ tan của khí cacbonic trong nước. Mặc dù có nhiều đóng góp về mặt
thực nghiệm, Becman lại có những quan điểm lý thuyết sai lầm. Ông kiên trì bảo vệ
thuyết Phlôgistôn, chống lại lý thuyết Oxy về sự cháy do Lavoazie đề ra.
Một lĩnh vực hoạt động quan trọng của Becman là các công trình nghiên cứu về ái
lực hóa học. Theo ông thì nguồn gốc của ái lực hóa học là lực hấp dẫn giữa các hạt chất
phản ứng. Mặc dù các hạt này rất nhỏ nhưng theo Becman lực tương hỗ giữa chúng rất
lớn vì khoảng cách giữa các hạt rất nhỏ. Do đó Becman cho rằng độ lớn của ái lực giữa
các chất tác dụng với nhau trong điều kiện như nhau là một trị số không đổi và không phụ
thuộc vào lượng chất tác dụng.
Becman phán đoán ái lực của axit và bazơ theo lượng cần thiết để bão hòa chất kia.
Ông đã tiến hành nhiều thí nghiệm để xác định ái lực của bazo đối với axit và của các axit
đối với bazo để rút ra kết luận không đúng về trị số ái lực và sự đẩy lẫn nhau giữa các axit
khỏi muối. Ông thừa nhận rằng không thể xác định được trị số tuyệt đối của ái lực. Các
bảng ái lực của Becman có mọt tiếng vang rộng rãi vào cuối thế kỷ 18. Lúc đó khi một
nhà hóa học nào đó tìm ra được một chất mới thì họ liền tìm cách xác định vị trí của chất
đó trong bảng ái lực Becman.
Ngoài ra có thể kể thêm một số nhà hóa học thuộc giai đoạn này như :
+ Acren Fredric Cronstet (A.F. Cronstedt) (1722-1765): ông làm việc chủ yếu trong
lĩnh vực khoáng vật, phân tích quặng, ông phát hiện ra “đất coban” có một tạp chất
màu xanh và từ đó tách ra được một kim loại mới là niken.
+ Iohan Leman (J.G. Lehmann) (1719-1767): đại diện điển hình của trào lưu hóa kỹ
thuật thống trị ở Đức.
+ Iakopo Bactolomee Beccari (J.B. Beccari) (1682-1766): nghiên cứu quá trình lên
men, hiện tượng phát lân quang và sự phân hủy muối bạc dưới tác dụng ánh sáng.
+ Giovani Batista Beccaria (G.B. Beccaria) (1716-1771): nghiên cứu hiện tượng vôi
hóa kim loại (quá trình biến kim loại thành oxyt) khi đun nóng và khi tác dụng tia
lửa điện.
→ Các nhà hóa học ở Ý lúc này phần nhiều nghiên cứu các vấn đề hóa học kỹ thuật,
bào chế thuốc, phân tích khoáng vật và dược liệu.
Như vậy thời kỳ thuyết Phlôgistôntồn tại cũng là lúc bắt đầu mạnh mẽ quá trình tích
lũy các tài liệu thực tế mới trong các lĩnh vực hóa học kỹ thuật và hóa học phân tích. Một
nét đặc trưng thời kỳ này là phần lớn các nhà hóa học trực tiếp tham gia vào việc giải
quyết các vấn đề hóa học kỹ thuật và những vấn đề do nền công nghiệp phát triển đề ra.
Các nhà hóa học thời kỳ Phlôgistôn như đã cảm thấy được nhu cầu của nền sản xuất đang
đứng trước cuộc cách mạng công nghiệp và kỹ thuật. Phương pháp hoạt động này còn tiếp
diễn đến đầu thế kỷ 19.
HÓA HỌC KHÍ
Nửa sau thế kỷ 18 là lúc phát triển các công trình nghiên cứu cách điều chế khí và
xác định tính chất của các chất khí khác nhau. Thực ra đây cũng là một trong những trào
lưu của hóa học thời kỳ Phlôgistôn, các nhà hóa học không chỉ nghiên cứu các chất khí
mà còn nhiều lĩnh vực khác nữa. Tuy nhiên các hoạt động nghiên cứu hóa học khí vẫn
được các nhà lịch sử hóa học tách ra để xem xét như một giai đoạn riêng vì tầm quan
trọng lớn của nó đối với lịch sử hóa học thế kỷ 18.
Trước thế kỷ 18 người ta vẫn chưa phân biệt được các chất khí khác nhau và các nhà
hóa học đều coi đó là những biến dạng khác nhau của không khí. Có lẽ Van Henmon là
người đầu tiên nêu ý kiến cho rằng ngoài không khí còn có tồn tại nhiều chất khí khác,
đặc biệt trong đó có cả khí “gỗ”.
Sau Van Henmon, một số nhà khoa học khác như Rây, Maiop, Boi có những công
trình nghiên cứu về khí, tuy nhiên cho đến đầu thế kỷ 18, các nhà hóa học vẫn chưa thê
hiện mối quan tâm đặc biệt đến nghiên cứu về khí. Nguyên nhân chính có thể là do lúc ấy
chưa có những phương tiện thích hợp để điều chế và nghiên cứu chất khí. Tuy vậy một số
nhà hóa học đã dùng những dụng cụ như bơm không khí của Boi và các thiết bị thô sơ
khác để thu khí thoát ra trong các quá trình hóa học. Phương pháp thu khí thông thường
lúc này là dùng bong bóng bò.
Vào nửa nửa đầu thế kỷ 18 nhà bác học Anh Stephen Helơ (1667-1761) chuyên
nghiên cứu sinh lý học thực vật đã sáng chế ra một loại bình thu khí mà ông dùng để thu
khí thoát ra khi chưng khô gỗ. Loại bình thu khí này
được tách rời máy sinh khí, khí tạo thành đẩy dần nước
ra khỏi bình và chiếm lấy thể tích của bình. Dụng cụ
thu khí của Helơ được ông mô tả trong cuốn sách “tĩnh
học thực vật” xuất bản năm 1727, nhưng vì cuốn sách
của Helơ là một cuốn sách về thực vật học nên mãi sau
này các nhà hóa học mới biết đến sáng chế của ông, và
áp dụng vào nghiên cứu hóa học. Hình 3.4: Bình khí của Hales
PHẦN 4 : CÁC NHÀ HÓA HỌC KHÍ BLÊC VÀ CAVENDIS
Đại diện nổi tiếng đầu tiên của trào lưu hóa học khí là nhà bác học Anh Giôdep Blêc
(Joseph Black) (1728-1799). Blêc là dòng dõi người Sôtlen sinh ở vùng Boocđo nước
Pháp, nhưng đến năm 12 tuổi thì sang Anh học tập. Lúc đầu
ông học ở Benphrat rồi vào năm 1746 ông vào trường đại học
Glaziơ theo khoa y, nhưng niềm thích thú chính của ông lại
hướng về tự nhiên, nhất là hóa học. Năm 1750 Blêc chuyển
sang đại học Êdinbua và năm 1754 thi đỗ tiến sỹ y khoa. Luận
văn tiến sỹ của ông là công trình nghiên cứu bản chất của các
chất kiềm “mạnh” và “dịu” và tính chất của “thứ không khí”
(khí cacbonic) thoát ra khi tác dụng axit nên kiềm “dịu” (tức là
muối cacbonat). Chính công trình này đã làm cho Blêc trở nên
nổi tiếng và năm 1756 ông được phong làm giáo sư hóa học ở trương đại học Glazơ, rồi
10 năm sau ông chuyển sang làm giáo sư trường Êdinbua và làm việc ở đây hơn 30 năm.
Mặc dù Blêc nghiên cứu không nhiều nhưng những công trình nghiên cứu của ông
có một tầm quan trọng lớn đối với sự phát triển hóa học và được coi như những công
trình mở đầu cho giai đoạn hóa khí. Công trình nghiên cứu đầu tiên của Blêc năm 1752 có
liên quan đến sự tìm kiếm các biện pháp hiệu quả để làm tan sỏi trong bọng đái mà trước
đó người ta phải dung kiềm mạnh. Để làm dịu tác dụng của thứ thuốc này, Blêc đã nghiên
cứu bản chất của tính kiềm mà thời đó coi là do sự có mặt của “nguyên tố lửa” trong
thành phần của nó gây ra. Lúc bấy giờ người ta đều cho rằng đá vôi khi nung nóng mạnh
thì biến thành vôi kiềm vì nó kết hợp với “chất lửa”, nhưng khi nghiên cứa cách chuyển
từ kiềm dịu sang kiềm mạnh thì quan niệm này không đúng. Ông nhận xét rằng khi nung
nóng đá vôi không có một chất nào kết hợp vào đá vôi mà ngược lại nó còn giải phóng ra
không khí (khí cacbonic). Sau khi nghiên cứu cẩn thận tính chất của khí này ông gọi là:
“không khí có thể cố định”, vì ông thấy rằng không khí này rễ bị kiềm mạnh hấp thụ, tức
là cố định lại hay liên kết lại.
Sau khi tiến hành những thí nghiệm tương tự với quặng Manhêzit (MgCO
3
) Blêc
cũng đạt được những kết quả khẳng định kết luận của ông. Sau đó ông phát hiện rằng
“không khí có thể cố định” còn thoát ra khi cho axit tác dụng với đá vôi và Manhêzit đòng
thời thu được muối. Blêc dùng cân để đo chính xác mức hao hụt của kiềm “dịu” khi nung
nóng. Ông đã cân Manhêzit trước và sau khi nung nóng, sau đó ông hòa tan Manhêzit đã
nung nóng vào axit, rồi lại dùng pôtat (K
2
CO
3
) kết tủa magie cacbonat từ dung dịch. Sau
Hình 4.1: Joseph
Black (1728-1799)
khi tách và sấy khô kết tủa, ông cân lại và nhận thấy rằng trọng lượng của nó bằng đúng
trọng lượng của Manhêzit đã lấy để phản ứng. Từ đó Blêc đưa ra kết luận là các chất kiềm
“dịu” có thứ “không khí có thể cố định”. Chất này giữ vai trò axit trong chất kiềm “dịu”
như vậy có thể coi chất kiềm “dịu” là những chất muối.
Mặc dù lập luận của Blêc đúng đắn và rõ ràng, nhưng những kết luận của ông bị
nhiều nhà khoa học khác phê phán và công kích. Đặc biệt là nhà bác học người Đức Maye
đã kịch liệt chống lại ý kiến của Blêc và cho rằng khi nung nóng đá vôi và Manhêzit
không bị mất “không khí có thể cố định” mà chỉ mất nước, và việc chuyển kiềm “dịu”
sang kiềm “mạnh’’ là do sự hấp thụ axit béo (acidum pingue) của lửa. Nhà bác học Pháp
Bômê và nhiều nhà bác học khác cũng phản biện Blêc, thậm chí lúc đầu, cả Lavoazie-nhà
bác học có quan điểm cách tân nhất thời đó cũng không thừa nhận kết luận của Blêc
nhưng về sau ông đã thay đổi quan điểm.
Một cống hiến quan trọng khác của Blêc là những công trình nghiên cứu về ẩn nhiệt
nóng chảy và ẩn nhiệt bay hơi. Blêc tiến hành thí nghiệm như sau, ông cân một lượng
nước đá xác định nhiệt độ là 32
o
F, ông thêm một lương nước tương đương có nhiệt độ
172
o
F. khi đó theo tính toán nhiệt độ hỗn hợp phải bằng trung bình cộng của 2 nhiệt độ
tức là bằng 102
0
F, tuy nhiên trên thực tế Blêc phát hiện rằng nhiệt độ vẫn giũ nguyên ở
32
0
F, đồng thời toàn bộ nước đá nóng chảy. Trên cơ sở kết quả của hàng loạt thí nghiệm
tương tự như thế Blêc đã đi tới kết luận đúng đắn là quá trình nóng chảy của nước đá có
kèm theo hiện tượng hấp thụ một lượng lớn nhiệt lấy từ dự chữ nhiệt của hỗn hợp. Lượng
nhiệt hấp thụ đó được Blêc gọi là “ẩn nhiệt” nóng chảy.
Blêc đã áp dụng ác kết luận về ẩn nhiệt nóng chảy cho cả những hiện tượng khác có
kèm theo sự giải phóng và hấp thụ nhiệt, ví dụ quá trình hòa tan muối, quá trình bay hơi
chất lỏng… Dựa trên quan điểm này Blêc giải thích tác dụng của hỗn hợp làm lạnh, theo
ông những hỗn hợp này tiêu thụ một lượng lớn nhiệt để chuyển sang trạng thái lỏng và
lượng nhiệt tiêu thụ lại lấy từ trong dự trữ nhiệt riêng của nó, do đó làm cho hỗn hợp bị
lạnh đi rất nhanh.
Đối với thuyết Phlôgistôn, một thời gian dài Blêc tỏ thái độ ủng hộ, nhưng sau khi
khám phá ra oxi thì ông nhanh chóng tiếp nhận quan điểm của Lavoazie về quá trình
cháy. Việc Blêc ủng hộ thuyết oxi là một sự kiện quan trọng góp phần củng cố thắng lợi
của thuyết này làm cho Lavoazie hết sức vui mừng.
Henri Cavenđis (Henry Cavendish) (1731-1810). Cavenđis xuất thân từ một gia
đình quý tộc giàu có. Năm 1749 ông vào học ở trường đại học Kembrit tuy nhiên sau 4
năm ông vẫn chưa tốt nghiệp đại học và năm 1753 ông trở về
sống với cha ở Luân Đôn. Ông xây dựng tại lâu đài riêng một
phòng thí nghiệm và suốt đời tiến hành nghiên cứu tại phòng
thí nghiệm đó. Năm 1760 ông được bầu làm hội viên Hội
hoàng gia Luân đôn tức là Viện hàn lâm khoa học Anh.
Cavenđis là một người có tính cách đặc biệt. Ông thích
sống yên tĩnh một mình và đặc biệt xa lánh phụ nữ, khi tiếp
xúc với người lạ ông bối rối rụt rè, nói không nên lời, mặc dù
gia đình giàu có nhưng ông chỉ ăn mặc xuềnh xoàng và sinh
hoạt giản dị. Hình 4.2 : Cavendish
( 1731-1810 )
Cavenđis là một nhà thực nghiệm có tài và thận trọng, hằng ngày ông ghi chép cẩn
thận vào nhật kí kết quả mọi thí nghiệm và mọi hiện tượng quan sát được nhưng không
thích công bố vào các công trình của mình. Chỉ tới năm 1766 ông mới quyết định in một
số công trình nghiên cứu trong tạp chí “Các văn kiện triết học” của hộ hoàng gia Luân
đôn.
Về mặt lí học Cavenđis nổi tiếng với những công trình nghiên cứu hiện tượng phóng
điện để giải thích nguyên nhân gây “sốc điện” (điện giật) trên 1 số sinh vật. Ông còn
nghiên cứu các hiện tượng có kèm theo sự tỏa nhiệt và hấp thụ nhiệt, đặc biệt là ẩn nhiệt
nóng chảy và ẩn nhiệt bay hơi. Cavenđis là người theo thuyết động học phân tử về nhiệt
và chống lại quan niệm coi nhiệt là một chất lỏng không có trọng lượng Cavenđis còn
dùng cân xoắn để xác định hằng số hấp dẫn của quả đất.
Công trình đầu tiên của Cavenđis là nghiên cứu tính chất của asen kim loại và các
oxit của nó, công trình này mãi sau khi ông chết mới được công bố. Là một người theo
thuyết Phlôgistôn một cách triệt để, Cavenđis đã giải thích sự khác nhau về tính chất các
oxit là do thành phần Phlôgistôn trong đó khác nhau, ông là người đầu tiên biết đến phản
ứng thành Hydro cacbonat của kim loại nhóm 2.
Năm 1788 Cavenđis công bố công trình nghiên cứu cách xác định độ đậm đặc của
axit sulfuric bằng cách kết tủa chì sunfat, ông đã dùng “đường chì” (axetat chì) cho tác
dụng với axit sunfuric rồi cân lượng chì sunfat kết tủa nhiều hay ít mà biết axit sunfuric
loãng hay đặc. Bằng cách này Cavenđis xác định được lượng axit sunfuric tạo thành 100
phần sunfat, chì có thể hòa tan 33 phần đá cẩm thạch, vì bằng thực nghiệm ông thấy rằng
lượng axit sunfucric này có thể bão hòa cùng một lượng kiềm cố định cũng như khả năng
bão hòa của lượng axit nitric đã hòa tan 33 phần đá cẩm thạch. Qua đó có thể nói rằng
Cavenđis là người đầu tiên nêu ra vấn đề đương lượng của các axit mà sau này Ricte
(J.B.Richter) sẽ phát triển và ông cũng đề cập đến định luật tỉ lệ bội mà Đantơn sẽ khám
phá ra.
Đáng chú ý là những công trình nghiên cứu của Cavenđis về hóa học khí, chính
những đóng góp trong lĩnh vực này đã đưa ông nên vị trí danh dự trong lịch sử hóa học.
Đầu tiên là công trình “thí nghiệm với không khí nhân tạo” (năm 1766). Công trình này
như có liên quan đến luận văn của Blêc năm 1755 nhan đề “về Manhezit trắng, vôi kiềm
và các chất kiềm khác” trong đó Blêc mô tả “không khí có thể cố định” Cavenđis đã
nghiên cứu “nhiều loại không khí nhân tạo” theo ông đó là “không khí” có chứa trong các
chất ở trạng thái liên kết và có thể tách một cách nhân tạo ra khỏi chất đó.
Dạng “không khí nhân tạo đầu tiên Cavenđis là “không khí cháy” nghĩa là Hydro.
Loại không khí này đã được nói đến trong các thế kỷ trước nhưng ông mới là người đầu
tiên miêu tả hydro như một chất riêng biệt với những tính chất đặc sắc. Ông điều chế
hydro bằng cách cho axit loãng (HCl, H
2
SO
4
) tác dụng nên sắt, kẽm, thiếc và đã xác định
được rằng trong trường hợp này đều cùng thu được một chất khí. Tuy nhiên, là một người
theo thuyết Phlogiston, Cavenđis cho rằng hydro được giải phóng không phải từ thành
phần của axit mà là do sự phân hủy của kim loại. Ông cho rằng kim loại khác nhau thì
chứa những lượng “không khí cháy” khác nhau. Trên cơ sở đó ông quả quyết rằng “không
khí cháy” chính là Phlôgistôn và chất Phlôgistôn cũng được giải phóng khỏi kim loại khi
vôi hóa, Nột đặc điểm của chất khí này là có khối lượng riêng rất nhẹ càng củng cố thêm
quan niệm về “trọng lượng âm” của Phlôgistôn.
Nhưng về sau khi nghiên cứu các tính chất của “không khí cháy”, Cavenđis thấy
rằng nó có trọng lượng. Để xác định trọng lượng riêng của “không khí cháy” Cavenđis đã
cân bình cầu đựng axit sunfuric và kiềm cả trước và sau khi phản ứng xảy ra, độ giảm
trọng lượng của bình phản ứng chính là trọng lượng của hydro đã được giải phóng. Mặt
khác ông đo chính xác thể tích khí thu được, từ đó Cavenđis tính được trọng lượng riêng
của chất này bằng 0,09 (con số chính xác là 0,0695).
Kết quả thí nghiệm này buộc Cavenđis từ bỏ giả thuyết cho rằng “không khí cháy”
là Phlôgistôn nguyên chất, nhưng ông lại chuyển sang ý kiến cho rằng đó là hợp chất của
Phlôgistôn với nước. Quan niệm này phù hợp với quan niệm của nhiều nhà khoa học, cho
rằng Phlôgistôn không có khả năng tồn tại tự do, mà khi nó tách ra khỏi kim loại lập tức
kết hợp với không khí hoặc một chất khác thành hợp chất bền.
Dạng không khí nhân tạo thứ 2 mà Cavenđis nghiên cứu là “không khí có thể tích cố
định” tức là khí cacbonic. Ông cũng điều chế khó này bằng cách tác dụng axit nên đá vôi,
manhêzit hay đá cẩm thạch và đo được tỉ trọng của “không khí” này so với không khí là
1,57. Cavenđis còn nghiên cứu cả thứ “không khí nhân tạo” tạo thành khi nên men và khi
phân rữa các chất hữu cơ.
Năm 1783 Cavenđis công bố luận văn thứ 2 về hóa học khí dưới tên gọi “tin tức về
ống đo khí mới” trong đó ông mô tả dụng cụ dùng để phân tích không khí dựa vào sự oxy
hóa oxit nitơ, lúc này hóa học khí đã đạt được những tiến bộ lớn. Năm 1772 ông điều chế
được khí nito bằng cách cho không khí đi qua than nóng đỏ nhiều lần và dùng kiềm hấp
thụ khí cacbonic. Nhưng Cavenđis không bố kịp thời nên công lao khám phá ra nito được
gắn riêng cho Danien Ruzono.
Cavenđis đã nghiên cứu một cách định lượng và chi tiết tính chất của nito và oxi,
chất khó mới được Silê và Pristly khám pha ra và được gọi “không khí lửa” hay “không
khí mất Phlôgistôn”. Để điều chế Nito nguyên chất, Cavenđis đã lợi dụng tính chất của
“khí diêm tiêu” tức là oxit nito (NO) chất khí này dễ dàng kết hợp với phần “không khí
mất Phlôgistôn” tức là oxi để tạo thành nito dioxit là chất dễ bị nước và các chất dung
dịch kiềm hấp thụ.
Nhờ các ống đo khí của mình, Cavenđis đã tiến hành nhiều thí nghiệm phân tích
không khí. Ông tiến hành thí nghiệm để bác quan niệm phô biến lúc đó rằng “độ tốt” của