Tại sao phát hiện liên kết điện hóa học lại có tên trong 100 phát hiện khoa học vĩ đại nhất?

Humphry Davy đã phát hiện ra liên kết hóa học giữa các đơn nguyên tử trong phân tử mang tính chất của điện. Ngày nay chúng ta đều biết rằng liên kết hóa học thông qua cộng hưởng các hạt mang điện tích giữa các nguyên tử hay do sự di chuyển của các hạt này sinh ra, những hạt mang điện đó chính là electron (điện tử). Khám phá ra mối liên quan giữa hóa học và điện năm 1800 đã thực sự trở thành phát hiện mang tính căn bản.

Phát hiện này Humphry Davy đã mở ra một lĩnh vực hiện đại của đện hóa học, xác định lại quan điểm của khoa học về phản ứng hóa học và hiện tượng liên kết giữa các chất hóa học. Sau cùng, Humphry Davy đã vận dụng phát hiện mới mẻ này của mình để tìm ra hai loại nguyên tố quan trọng là natri và kali.

Liên kết điện hóa học đã được khám phá ra như thế nào?

Humphry Davy sinh năm 1778 tại vùng bờ biển khúc khuỷu Cornwall thuộc nước Anh. Ông chỉ được học hành chút ít, chủ yếu là tự học mà thành danh. Năm hơn 10 tuổi, Humphry Davy theo học việc ở chỗ một bác sĩ ngoại khoa kiêm dược sĩ. Nhưng ngay từ khi đó, những trước tác nổi tiếng của nhà khoa học người Pháp Antoine Lavoisier đã khiến ông nảy sinh niềm yêu thích đặc biệt đối với khoa học.

Năm 1798, nhà hóa học nghiệp dư giàu có Thomas Beddoes đã mang đến cho Humphry Davy một cơ hội đi làm việc tại Bristol Anh. Ở đó Beddoes đã đầu tư xây dựng một phòng thí nghiệm mới. Tại đây Humphry Davy có hể thỏa sức khám phá kiếm tìm những cái kỳ diệu liên quan đến hóa học. Năm 1799, Humphry làm thí nghiệm trên chất khí, ông cho rằng cách kiểm tra những chất khí không màu không vị này là dùng mũi để thử. Ông đã thử với N₂O và đã bị hôn mê. Sau việc đó, ông chỉ nhớ được cảm giác lúc đó thật dễ chịu và khoan khoái lạ thường. Sau khi ông cho công bố hiệu quả kì diệu của N₂O. Loại khí này ngay lập tức được đưa vào sử dụng, người ta gọi nó là “khí gây cười”. Davy dùng N₂O để nhổ một cái răng khôn và kết quả là ông không hề có cảm giác đau đớn gì. Mặc dù ông đã viết báo cáo chứng thực việc này nhưng phải đến 45 năm sau giới y học mới bắt đầu dùng N₂O làm thuốc gây mê.

Davy còn thí nghiệm với cả carbon dioxide, ông hít khí đó vào và suýt chết vì chúng độc. Davy có khiếu biểu diễn bẩm sinh. Do vậy mà mỗi khi tiến hành thí nghiệm hay phát hiện ra điều gì ông đều tiến hành diễn giảng công khai, khán giả đến xem diễn giảng đều hết lời ca ngợi thán phục.

Năm 1799, Alessandro Volta người Italy đã phát minh ra pin, đây là dòng điện nhân tạo đầu tiên được tạo ra trên thế giới. Đến năm 1803, Davy thuyết phục Bodde dùng 110 tấm kim loại kẹp chế tạo ra pin Volta khổng lồ dùng để cung cấp nhiều hơn.

Davy dùng toàn bộ thời gian à tâm sức tập trung vào tiến hành thí nghiệm pin. Ông thử dùng đủ các kim loại khác nhau, thậm chí dùng cả củi than để làm hai cực của pin, dùng các dung dịch như nước, acid… để làm dung dịch điện giải, những dung dịch này được nhồi quanh tấm pin.

Năm 1805, Davy trong khi nối pin phát hiện ra một đầu cực pin bằng kẽm bị oxy hóa, đây là phản ứng hóa học đầu tiên xảy ra trong môi trường có dòng điện. Tiếp đó, ông chú ý quan sát các đầu cực khác cũng xảy ra phản ứng hóa học, Davy nhận ra chính pin (dòng điện) đã sinh ra những phản ứng hóa học này.

Davy dùng những điện cực khác để làm thí nghiệm, và ông bắt đầu khám phá ra phản ứng hóa học mang tính chất của điện. Ông dùng đủ các chất để làm điện cực hai đầu của pin, dùng nhiều loại chất lỏng để làm dung dịch diễn giải.

Năm 1806, Davy tổ chức một buổi diễn thuyết quy mô lớn, ông cho một dòng điện có cường độ mạnh đi qua nước tinh khiết, kết quả cho thấy có hai loại khí được sinh ra: Khí hidro và khí oxy. Phân tử nước đã bị dòng điện phân giải tách ra, thí nghiệm này chứng minh năng lượng điện có thể tách được các liên kết hóa học. Đối với Davy thì thí nghiệm đó nói lên rằng những liên kết hóa học ban đầu nhất định mang tính chất của điện nếu không thì dòng điện không thể khiến chúng bị tách ra được như vậy.

Davy đã phát hiện ra tính chất cơ bản của sự liên kết hóa học là mang tính chất điện, mặc dù nó không đầy đủ rõ ràng. Phát hiện này về cơ bản đã thay đổi quan điểm cảu các nhà khoa học về cấu trúc phân tử và sự liên kết hóa học.

Davy tiếp tục say mê làm thí nghiệm, ông cho dòng điện chạy cực này sang cực kia thông qua bất cứ chất liệu nào mà không có thể tìm được. Năm 1807, ông dùng kali hydroxyt để đo nguồn điện của một loại pin mới được tạo thành bởi 250 tấm kim loại kẽm và đồng. Kết quả là ông đã tách thành công một loại nguyên tố mới, loại nguyên tố này khi vừa hình thành đã cháy và phát ra lửa sáng chói, ông gọi đó là kali. Một tháng sau Davy tách thành công natri, ông đã dựa vào phát hiện to lơn của mình để khám phá ra hai loại nguyên tố mới này.

schoolnet@