Lịch sử các học thuyết dung dịch

THỜI KỲ GIẢ KIM THUẬT

Các nhà giả kim thuật kiếm tìm thứ dung môi vạn năng mà theo họ có thể hoà tan tất cả mọi chất.

Thế kỉ XVI-XVII

Pie Gacxenđi (1592 - 1655), Rôbecđơ Bôilơ (1617 - 1691), Nhicôlai Lameri (1645 - 1715) v.v... phát triển lí thuyết hạt về dung dịch. Theo thuyết này, sự hoà tan là quá trình cơ học. Các hạt dung môi thâm nhập vào các lỗ nhỏ của chất tan và tách các hạt ra khỏi chất tan. Sau đó, đến lượt mình, những hạt này rơi vào các lỗ nhỏ của dung môi. Dung dịch được tạo thành bằng cách đó. Thuyết hạt, theo quan điểm hiện đại thì có vẻ rất ngây thơ, nhưng nếu đem so sánh với quan niệm của các nhà giả kim thuật thì lại là tiên tiến. Thuyết này đã tìm kiếm các nguyên nhân thật của quá trình hoà tan trong cấu tạo của chất tan và dung môi với những tính chất huyền diệu của thứ gọi là dung môi vạn năng.

    Giêocgơ stan (1657 - 1734) là người đầu tiên chú ý đến tính đặc thù của dung môi và tìm cách giải thích. Theo ý kiến của ông, chất lỏng làm dung môi bao gồm những hạt, về cấu tạo có sự phù hợp nhất định với các lỗ nhỏ của chất hoà tan. Bởi vậy, một chất lỏng chỉ có thể hoà tan một số chất nhất định.

Năm 1704

      Ixac Niutơn (1642 - 1727) tạo điểm khởi đầu cho học thuyết cơ học về dung dịch. Trong cuốn sách "Bàn về bản chất của axit" ông đã trình bày nội dung cơ bản học thuyết của mình như sáu : quá trình hoà tan thực hiện được là nhờ tác dụng của lực hút giữa các hạt dung môi và chất tan ; lực này tương tự như lực vạn vật hấp dẫn. Theo Niutơn, các tiểu phân nhỏ bé nhất của các chất chịu tác dụng của lực hút ; lực hút này tỉ lệ thuận với khối lượng và tỉ tệ nghịch với bình phương khoảng cách.

Năm 1745

     Mikhain Vaxilievich Lômônôxôp (1711 - 1765) công bố công trình "Bàn luận về tác dụng của dung môi trong hoá học". Học thuyết về dung dịch là một trong những đối tượng nghiên cứu cơ bản của Lômônôxôp trong lĩnh vực hoá lí.

Năm 1748

     Ápbat Giăng Ăngtoan Nôle (1700 - 1770), giáo sư vật lí Pháp lần đầu tiên quan sát thấy hiện tượng thẩm thấu, ông đã nghiên cứu quá trình sôi của chất lỏng. Để ngăn ngừa hiện tượng thâm nhập của không khí vào một bình có chứa rượu, ông đã buộc kín miệng bình bằng một màng tế bào động vật, rồi đem nhúng bình này vào một bình khác có chứa đầy nước. Sau vài giờ đồng hồ, ông nhận thấy màng ngăn trên miệng bình bị căng phồng lên. ông giải thích hiện tượng này như sau : màng động vật có tính chất thẩm thấu đối với rượu dễ hơn là đối với nước.

Năm 1752 -1756

     Lôrnônôxôp phát triển học thuyết hoá lí của mình về dung dịch.Ông là người đầu tiên chú ý đến ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ tan của các chất, ông tiến hành nhiều thí nghiệm hoà tan các chất ở nhiệt độ khác nhau.

Năm 1780 - 1790

     Tôvi Egôrôvic Lôvixơ (1757 - 1804) nghiên cứu sự kết tinh của muối và các chất khác từ dung dịch.

Năm 1800

     Nhà bác học Anh Uyliam Nicônxông (1753 - 1815), Antoni Caciai (1768 - 1840) và Uyliam Crucsan (1745 - 1810) công bố các kết quả thí nghiệm về phân huỷ nước bằng dòng điện, tạo thành hiđro và oxi. Đây là phản ứng hoá học đầu tiên trong dung dịch được thực hiện do tác dụng của dòng điện.

Năm 1800

     I.Ritecsơ (1776 - 1810) tiến hành điện phân dung dịch một số muối. Trong quá trình đó ông thấy kim loại tách ra ở cực âm và oxi giải phóng ở cực dương.

Năm 1802

     Vaxili Vlađimirovic Petrôp (1761 - 1834) đã chế tạo thành công một thiết bị dòng điện một chiều có cường độ lớn. Đó là một khối pin điện bao gồm 4200 vòng đồng và kẽm. Nhờ thiết bị này, ông đã tiến hành điện phân nhiều dung dịch muối cùng một lúc trong các bình khác nhau.

Năm 1803

     William Henri (1775 - 1836) phát biểu định luật về độ hoà tan của chất khí ở những áp suất khác nhau. Trong bức thư gửi cho Giôn Đantôn, Henri thông báo về phát minh quan trọng của mình như sau : lượng khí bị hấp thụ bởi nước tăng tỉ lệ thuận với áp suất của khí trên bề mặt dung dịch. Rôbectơ Bôilơ trước đây cũng đã nghiên cứu về độ tan của chất khí trong chất lòng, ông nhấn mạnh sự khác nhau giữa hỗn hợp không khí - nước và hỗn hợp muối - nước. Giôzep Prixli (1733 - 1804) cũng đã chú ý đến độ hoà tan của chất khí trong chất lỏng. Nhưng người đầu tiên nghiên cứu hiện tượng này một cách định lượng là Henri.

Năm 1803 - 1807

    lonxơ lacôp Beczêliuyt (1779 - 1848) và Vinhemmơ Hizingec (1766 - 1852) khi nghiên cứu sự điện phân các muối khác nhau, axit sunfuric và các chất khác, đã xác định rằng : kim loại và hiđro luôn thoát ra ở điện cực âm. Họ đã chứng minh rằng kim loại là sản phẩm của quá trình điện phân, không phải như trước đấy người ta tưởng nó được tạo thành do tương tác của muối với hiđro được giải phóng trên điện cực.

Năm 1803

      Cuốn sách nhan đề "Thí nghiệm về thống kê hoá học" của Clôt Lui Bectôlê (1748 - 1822) được xuất bản. Trong đó ông đưa ra quan niệm là giữa các hợp chất hoá học và dung dịch không có ranh giới rõ rệt. Theo ý kiến của ông, hoà tan là một quá trình hoá học xảy ra do ái lực hoá học giữa dung môi và chất tan. Bectôlê đã cố gắng chứng minh rằng sự khác nhau giữa hợp chất hoá học và dung dịch chỉ là ở mức độ khác nhau về ái lực hoá học. Có nhiều nhà hoá học đã ủng hộ học thuyết của Bectôlê, trong số đó có Hecman Hecxơ (1802 - 1850), Tômat Grêm (1805 - 1869). Còn Beczêliuyt thì không đồng tình với thuyết này ; ông đề xuất lí thuyết điện hoá của riêng mình về dung dịch.

Năm 1805

      Teođo Grôguxơ (1785 - 1822) tiến hành giải thích cơ chế về tính dẫn điện của dung dịch, ông đã trình bày quan điểm của mình trong bài viết : "Nhận xét về sự phân huỷ nước và sự hoà tan các chất dưới tác dụng của dòng điện trong nước”.

Năm 1806

    Hemfri Đêvi (1778 - 1829) xác định tỉ lệ thể tích của oxi và hiđro thu được khi điện phân nước, và giải thích về sự hình thành của các chất khí đó. Theo ông: oxi và hiđro được giải phóng từ những phần khác nhau của nước. Điều khẳng định này gẩn đúng với thực tế và dần dần thay thế cho quan niệm của Ritec cho rằng nước là đơn chất.

Năm 1807

    Giôn Đantôn (1766 - 1844) đã áp dụng định luật Henri để biểu thị sự phụ thuộc nồng độ của các khí trong dung dịch vào áp suất của hỗn hợp khí. ông đưa ra khái niệm "áp suất riêng phần".

Năm 1819

     Giôzep Lui Gay Luyxăc (1778 - 1850) tiến hành nghiên cứu bằng thực nghiệm về độ hoà tan của chất rắn trong chất lỏng, ông chỉ ra rằng : các dung dịch của một chất điều chế ở cùng một nhiệt độ có cùng thành phần, thì thành phần đó vẫn giữ nguyên không thay đổi theo thời gian, với điều kiện nhiệt độ ổn định.

Năm 1833 - 1834

       Maicơn Farađây (1791 - 1867) phát minh hai định luật cơ bản về điện phân : 1.Lượng chất giải phóng trong quá trình điện phân trên điện cực tỉ lệ thuận với lượng điện đi qua dung dịch. 2.Cùng một lượng điện sẽ giải phóng những lượng chất khác nhau, tuỳ thuộc vào đương lượng của chất.

    Farađây đưa ra các dành từ: điện cực, chất điện li, sự điện phân, anôt, catôt, ion, anión, catión. Theo tiếng Hi Lạp thì "ion" có nghĩa là "chu du", còn các tiếp đầu ngữ "ana" và “cata" có nghĩà là "bên trên" và "bên dưới".

Năm 1836

    Nhà vật lí và hoá học Anh Giôn R.Frederic Đanien (1790 - 1845) phát minh ra pin, được áp dụng rất rộng rãi trong điện hoá học.

Năm 1838 -1840

      Nhà vật lí Nga Bôrixơ Xêmênôvich lacôbi (1801 - 1874) đã nghiên cứu mở đầu cho kĩ thuật đúc điện. Bằng quá trình điện phân, ông tiến hành kết tủa kim loại trên bề mặt của các vật khác nhau, với mục đích tạo ra những bản sao kim loại chính xác. Đó là ứng dụng đầu tiên của điện hoá học trong thực tế.

Năm 1838

       Giôn Frederic Đanien nhận thấy rằng khi cho dòng điện đi qua dung dịch, thì các ion khác nhau chuyển động với tốc độ khác nhau.

Năm 1853

       Nhà hoá học Đức Vinhemmơ Hitôptơ (1824 - 1914) nghiên cứu cơ chế truyền dòng điện qua dung dịch bởi các hạt chất tan.

Năm 1857

       Runđônfơ Clauzius (1822 - 1888) phủ nhận quan điểm phổ biến thời đó cho rằng các ion tạo thành trong điện trường, giữa các điện cực. Bằng thực nghiệm, ông đã chứng minh rằng dòng điện chỉ có tác dụng định hướng các . Ion về điện cực.

Năm 1858

      Nhà hoá học Nga Đ.N. Abaxep (1829 - 1880) đã mở đầu nghiên cứu về tính hoà tan lẫn nhau của các chất lỏng.

Năm 1865

      Đimitri Ivanôvich Menđêlêep (1834 - 1907) công bố luận án tiến sĩ với đề tài : "Về sự kết hợp của rượu với nước". Công trình này của ông mở đẩu cho các nghiên cứu cơ bản về dung dịch.

Năm 1875 - 1883

      Fridric Vinhemmơ Cônraosơ (1849 - 19,10) đã công bố nội dung các nghiên cứu về tính dẫn điện của dung dịch muối trong nước, bazơ và axit với nồng độ khác nhau. Những nghiên cứu này tạo cơ sở cho sự ra đời của thuyết điện li. Cônraosơ đã xây dựng phương pháp đo độ dẫn điện của dung dịch mà ngày nay vẫn đang được sử dụng.

Năm 1877

      Vinhemmơ Pfecfero (1845 - 1920) tiến hành định lượng áp suất thẩm thấu của các dung dịch,

Trong cuốn "Cơ sở hoá học" xuất bản lần thứ ba, Đ.l. Menđêlêep đưa ra khái niệm mới về "dung dịch" : "Dung dịch… là hợp chất với nước...". Sau này Menđêlêep phát triển khái niệm này thành thuyết hiđrat về dung dịch.

Năm 1878 -1887

     Frăngxoa Mari Raun (1830 - 1901) nghiên cứu sự phụ thuộc độ giảm nhiệt độ đông đặc của dung dịch vào bản chất của dung môi, nổng độ dung dịch và các yếu tố khác, ông xác định rằng : giữa độ giảm áp suất hơi trên dung dịch, độ giảm nhiệt độ đông đặc và khối lượng phân tử chất tan có mối quan hệ chặt chẽ. Raun nghiên cứu sô' lượng lớn dung dịch các chất hữu cơ trong nước, đo nhiệt độ đông đặc của các dung dịch rượu khác nhau v.v... Trên cơ sở các kết quả thu được, Raun đã đi đến kết luận (1884) rằng : nhiệt độ đông đặc của dung dịch không phụ thuộc vào đặc tính chất tan, mà chỉ phụ thuộc vào tĩ lệ giữa số tiểu phân chất tan và số tiểu phân dung môi. Raun là người đầu tiên chỉ ra khả năng sử dụng mối quan hệ phụ thuộc đó để xác định khối lượng phân tử của chất tan.

Năm 1881 - 1883

      Nhà vật lí và hoá học Thụy Điển Xvante Arêniuyt (1859 - 1927), trong phòng thí nghiêm của Viện Hàn lâm Khoa học stôckhôm, bắt đầu nghiên cứu về độ dẫn điện của các dung dịch loãng trong nước với mục đích xây dựng phương pháp xác định khối lượng phân tử của chất tan_ẳ Kết quả là công trình nghiên cứu đẩu tiên của Arêniuyt được công bố và trở thành cơ sở cho sự phát triển thuyết điện li.

NĂm 1884

       Arêniuyt bảo vệ luận án tiến sĩ về thuyết điện li, trong đó ông trình bày nội dung thuyết do ông đề xướng, đồng thời mô tả kết quả nghiên cứu về 45 chất điện li.

     Những kết luận do ông đúc rút và công bố làm cho người đương thời bất ngờ, lúc đầu không được thừa nhận. Vinhemmơ Oxtwan (1853 - 1932) là người đầu tiển chú ý đến tính đúng đắn về kết quả nghiên cứu của Arêniuyt. ông đã viết : "Suốt đời tôi sẽ không quên ngày mà tôi bắt gặp cái tên Xvante Arêniuyt. Đó là một ngày tháng sáu năm 1884, khi trong tay tôi cầm bài báo của Xvante. Đọc bài báo rất khó hiểu, và tôi đã phải qua một đêm đầy căng thẳng với những giấc mơ tồi tệ. Những điều ông mô tả trong bài viết khác hẳn với những điều thông thường đã biết, lúc đầu khiến tôi hiểu sai lệch và cho rằng đó là những điều vô lí. Nhưng sau đó, những tính toán của nhà khoa học rất trẻ, tác giả của bài báo, đã thu hút tôi: từ tính toán, tác giả thu được những kết quả như những kết quả do chính tôi đã đạt được, nhưng bằng cách khác. Cuối cùng thì tôi hiểu ra rằng : một vấn đề lớn về sự giống nhau giữa axỉt và bazơ - vấn đề mà trong thâm tâm tôi định dành cả đời mình để nghiên cứu, giờ đã được giải quyết".

Năm1885

      Lacôp Henđrỉc Van Hôp (1852 - 1911) công bố công trình "Cân bằng hoá học trong hệ khí và trong các dung dịch loãng". ông đã xác định được các định luật cho dung dịch loặng tương tự như các định luật Bôilơ và Gay Luyxăc đối với chất khí:

     1. Ở  nhiệt độ không đổi, áp suất thẩm thấu tỉ lệ thuận vói nồng độ (giống định luật Bôilơ - Mariôt).

   2. Áp suất thẩm thấu tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối (giống định luật Gay Luyxăc).

  3. Những lượng chất tan chứa số phân tử bằng nhau tạo ra áp suất như nhau ỏ cùng điều kiện.

Trong công trình này, Van Hôp phát triển lí thuyết vật lí về dung dịch.

NĂm 1887

      Trong thư gửi Van Hôp, Arêniuyt thông báo kết quả vô cùng quan trọng của ông về mối quan hệ giữa sự sai khác về áp suất thẩm thấu của dung dịch và độ điện li.

     Trong thư gửi ôlivec Lôgia, Arêniuyt lần đầu tiên thông báo về thuyết điện li. Cũng trong năm đó, người ta cho đăng .tải công trình của Arêniuyt : "Về sự điện li của các chất hoà tan trong nước". Trong đó một lí thuyết mới đã ra đời: 'Trong dung dịch, các phân tử chất điện li bị phân tích ra thành các ion mang điện”.

Đ.l.Menđêlêep công bố công trình : "Nghiên cứu về các dung dịch nước, theo trọng lựợng riêng". Trong bài viết ông nhận xét: không có ranh giới đáng kể giữa sự hoà tan và các hiện tượng thuần tuý hoá học. Trong công trình này. ông đã trình bày các cơ sở của thuyết hiđrat về dung dịch.

Năm 1888 - 1890

       Hecman Vantec Nerst (1864 - 1941) xác định sự phụ thuộc giữa độ linh động của ion trong dung dịch và hệ số'khuếch tán của chất điện li.

Năm 1891

      Morixơ Leplan chỉ ra rằng : để bắt đầu thực hiện sự điện phân đòi hỏi phải có điện thế chính xác nhất định, tuỳ thuộc vào bản chất của chất điện II.

      Leplan là người đầu tiên gọi thế đó là thế phân huỷ. Ngay từ 1838, Maicơn Faradây cũng cho rằng phải tồn tại thế đó.

      Ivan Alêchxêvich Caplucôp (1857 - 1942) bảo vệ luận án tiến sĩ,với nội dung phát triển tiếp tục thuyết điện li. Đặc biệt quan trọng là trong luận án ông đưa ra các khái niệm về lực phân li của dung môi và sự hiđrat hoá ion. Caplucôp đã làm cho thuyết Arênỉuyt và thuyết hiđrat của Menđêlêep xích lại gần nhau.

Năm 1923 - 1925

Pitee Đơbai và Ecst Hucken xây dựng các cơ sở của học thuyết về các chất điện li mạnh.

       Ngày nay, việc nghiên cứu về dung dịch rất phong phú và đa dạng. Người ta đã có hiểu biết sâu sắc về bản chất lực tương tác giữa các tiểu phân dung môi và chất tan ; hiệu ứng gây ra do quà trình hoà tan các chất vào nhau... Biết sử dụng quy luật biến đổi tính chất của dung dịch vào mục đích khoa học và đời sống.