Lịch sử phát minh ra bảng tuần hoàn

    Từ trước công nguyên cho đến cuối thế kỉ XIX , năm 1869 người ta đã biết 63 nguyên tố hoá học. Các nguyên tố được tìm ra một cách ngẫu nhiên như vàng, bạc, đồng, sắt vào thời nguyên thuỷ ... hay mò mẫn như phốt pho do Hennig Brand phát hiện năm 1649 v.v... Trong hoá học lúc bấy giờ người ta cũng tích luỹ được một lượng lớn các tài liệu thực nghiệm , trong đó lẫn lộn cả đúng cả sai.

     Sự phát triển của khoa học đòi hỏi phải :

•     Tìm cách hệ thống hoá các tài liệu thực nghiệm, phân loại các nguyên tố hoá học.
•     Tìm ra một quy luật chung chi phối tính chất của các nguyên tố.

    Nhiều công trình của các nhà khoa học đã đề ra các cách phân loại các nguyên tố hoặc tìm ra một vài quy tắc biến đổi tính chất của chúng. Sau đây là một vài cách phân loại trước Mendeleev.

I. Phân lọai theo kim loại và phi kim do Berzelius người Thuỵ Điển đề xuất dựa trên các yếu tố sau:

    - Ở trạng thái tự do, kim loại có ánh kim, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.

Phi kim thì ngược lại, không có ánh kim và dẫn điện, dẫn nhiệt kém.

    - Hiđroxit của các kim loại mạnh là các bazơ, hiđroxit của các phi kim là các axit.

    - Các phi kim tạo thành hợp chất khí với hiđro ; các kim loại không có tính chất đó.

Cách phân loại trên có những nhược điểm như:

   1. Có những nguyên tố vừa thể hiện tính kim loại và phi kim :

       Ví dụ : Kẽm hidroixit Zn(OH)₂ biểu lộ tính bazơ khi tác dụng với axit, biểu lộ tính axit khi tác dụng với bazơ : nó là một chất lưỡng tính .

Zn(OH)₂ + 2HCl → ZnCl₂ + 2H₂O    (biểu lộ tính bazơ)

         Zn(OH)₂ + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + 2H₂O     (biểu lộ tính axit)

    Tính lưỡng tính của một hiđroxit chứng tỏ rằng nguyên tố đó là trung gian giữa kim loại mạnh (hiđroxit chỉ có tính bazơ) và phi kim (hiđroxit chỉ có tính axit).

Ngoài kẽm hiđroxit thì thiếc hiđroxit, nhôm hiđroxit cũng là những chất lượng tính.

  2. Các nguyên tố không có tính kim loại cũng không có tính phi kim đó : là những khí hiếm.

II. Phân loại theo nhóm tự nhiên

 1. Dobreiner (1780-1849) người Đức xếp các nguyên tố thành "bộ ba" có tính chất giống nhau - Ông thấy rằng các bộ ba :

Canxi (khối lượng nguyên tử là 40) ; Stronti (khối lượng nguyên tử là 88) ; Bari (khôí lượng nguyên tử là 137) có những tính chất tương tự nhau.

Ông còn thấy rằng Stronti có khối lượng gần bằng trung bình cộng của hai nguyên tố trước nó:

          40 (Ca) + 137 (Ba) = 88 (Sr).

Và ông thấy rằng các bộ ba khác cũng có tính chất tương tự như:

Li    Na      K          Cl     Br      I 
  7     23      39          35    80   127  

    Về sau thì các nhà khoa học khác đã mở rộng thuyết của ông và tìm được cách sắp xếp cho các nguyên tố khác : Flo được xếp vào cùng với nhóm của clo, brom, iot ; lưu huỳnh, oxi, selen, telu vào một nhóm ; nitơ, phốt pho, asen, antimon, bitmut vào một nhóm khác.

2. Newland (1837 - 1898) người Anh xếp các nguyên tố vào bộ tám. Ông nhận thấy 8 nguyên tố xếp sau lặp lại tính chất 8 nguyên tố đứng trước như luật "bát bộ" trong âm nhạc.

3. Một số nhà bác học khác chia các nguyên tố thành nhóm kim loại kiềm, nhóm halogen, nhóm oxi - lưu huỳnh, v.v ...

4. Bảng biến đổi thể tích nguyên tử các nguyên tố của Mayer

Năm 1869, nhà hoá học Đức Lothar Mayer vè đồ thị biểu diễn sự thay đổi thể tích nguyên tử (trọng lượng chia cho tỉ trọng) theo chi tăng của trọng lượng nguyên tử. Ông nhận thấy có sự biến đổi tuần hoàn.

Tất cả các cách sắp xếp trên chỉ mới thể hiện được mối liên hệ giữa các nguyên tố trong từng nhóm mà chưa tìm ra mối liên hệ giữa các nhóm, chưa tìm ra quy luật chung làm cơ sở cho sự sắp xếp các nguyên tố. Cho đến năm 1869, Mendeleev - nhà bác học vĩ đại người Nga - mới tìm ra định luật tuần hoàn trên cơ sở đó, xây dựng bảng hệ thống tuần hoàn.

5. Bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev (Дмитрий Ивановиу Менделеев)

    Năm 1869, nhà hoá học người Nga D. Mendeleev sắp xếp các nguyên tố theo chiều tăng dần của trọng lượng nguyên tử. Sau đây là bảng tuần hoàn của ông năm 1869 :

    Dựa vào tính chất của chúng, Ông đã đính chính lại khối lượng nguyên tử của 1/3 số  nguyên tố đã biết. Ông đã bỏ trống một số ô dành cho những nguyên tố chưa tìm ra,dự đoán sự tồn tại của 11 nguyên tố chưa biết đồng thời dự đoán trước tính chất cặn kẽ của 3 nguyên tố chưa tìm thấy trong các ô trống đó.

    Nhưng khi ra đời thì, bảng tuần hoàn bị đón tiếp một cách lạnh nhạt. Tác giả của định luật bị công kích vì " chỉ dựa vào định luật do mình tìm ra, chưa được thừa nhận mà đã sửa đổi những dữ kiện đã được thừa nhận ... Việc tiên đoán tính chất của các nguyên tố chưa biết có phải là chuyện viển vông không ?".

Mendeleev vững tin vào sự đúng đắn của định luật nhưng không dám tin vào rằng mình sẽ sống cho tới "cái ngày vĩ đại ấy, khi mà các nguyên tôdo ông tiên đoán được tìm ra" bởi vì lúc ấy việc tìm ra các nguyên tố chỉ là ngẫu nhiên.

Chỉ trong vòng 15 năm, 3 nguyên tố mong đợi (gali, gemani, scandi) đã được tìm ra, với sự trùng hợp kì lạ với tính chất do Mendeleev dự đoán.

6. Bảng tuần hoàn hiện đại

Ngày nay với những hiểu biết về cấu tạo nguyên tử , người ta xây dựng bảng tuần hoàn theo chiều tăng dần của số hiệu nguyên tử của các nguyên tố nhưng không khác bảng tuần hoàn của Mendeleev là bao.

Chẳng bao lâu sau khi thí nghiệm của Rutherford tìm ra proton năm 1911, Henry Moseley (1887 - 1915) nhận thấy có sự liên hệ giữa tần số tia X và số proton. Khi ông sắp xếp các nguyên tố theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân thì có một vài vị trí không phù hợp với bảng tuần hoàn của Mendeleev. Đây là bảng tuần hoàn năm 1930:

Bảng tuần hoàn lần cuối được thay đổi dựa vào kết quả của Glenn Seaborg vào khoảng giữa thế kỉ 20. Từ Plutoni được phát hiện vào năm 1940, Seaborg phát hiện ra các nguyên tố siêu urani có số hiệu nguyên tử từ 92 đến 104 và điêù chỉnh lại bảng tuần hoàn bằng cách đặt dãy các nguyên tố Actini và Lantan nằm ở cuối bảng tuần hoàn.