Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 25)

Sự điện phân

Thập niên gặt hái được nhiều thành tựu hơn hết thảy đối với các khám phá nguyên tố là 1800-10, khi các hợp chất liên kết mạnh của các kim loại nhóm 1 và 2 đưa đến khám phá lực điện từ mới. Nhân vật nắm giữ sức mạnh đó hiệu quả nhất là Humphry Davy (1778–1829). Sử dụng pin mới được phát minh của Alessandro Volta, nhà hóa học người Anh này đã công kích các oxide kim loại bằng điện năng cho đến khi chúng phân tách thành các nguyên tố cấu thành của chúng. Davy đã điều chế được chừng sáu nguyên tố mới bằng kĩ thuật này – potassium, sodium, barium, boron, calcium và magnesium.

Quá trình ấy gọi là điện phân. Nó cho dòng điện một chiều đi qua một hợp chất ion nóng chảy hoặc một muối ion hòa tan. Các ion tích điện bên trong chất lỏng mang điện, làm cho chúng di cư sang các điện cực tích điện ngược lại. Điều này làm phân tách hợp chất, và các nguyên tố cấu thành có thể được thu gom tại mỗi điện cực – một phản ứng hóa học sẽ không xảy ra tự phát. Jöns Jakob Berzelius đã sử dụng quá trình này để phát triển một lí thuyết về điện hóa học.

Sự điện phân

Quang phổ học

Được phát triển vào năm 1860 bởi Robert Bunsen (1811–99) và Gustav Kirchhoff (1824–87), quang phổ học cho phép các nguyên tố được nhận dạng thông qua các tần số đặc trưng của ánh sáng phát xạ hoặc hấp thụ. Khi vật chất bị làm nóng, các electron hấp thụ năng lượng để đạt tới trạng thái kích thích, và sau đó phát xạ trở lại một lượng năng lượng y hệt dưới dạng bức xạ điện từ khi chúng rơi trở lại ‘trạng thái cơ bản’. Các tần số bị hấp thụ (và phát xạ) phụ thuộc vào cấu hình điện tử của các nguyên tử, và vì thế mỗi chất có một quang phổ hấp thụ và phát xạ đặc trưng của riêng nó. Bunsen và Kirchhoff đã vinh danh khám phá của họ bởi việc tìm thấy hai nguyên tố mới – caesium (tên gọi do bởi các vạch phổ màu xanh da trời đặc trưng của nó) và rubidium (với các vạch đỏ đặc trưng). Cuối cùng, kĩ thuật quang phổ đã cho phép khám phá 15 nguyên tố đất hiếm mới và đặt nghi vấn về những ‘khám phá’ lịch sử nhất định. Lần đầu tiên trong lịch sử, chúng ta có thể phân tích ánh sáng đến từ các vật thể trong không gian để biết chúng được làm bằng gì, và điều này dẫn tới khám phá một nguyên tố mới quan trọng – helium – trên Mặt Trời.

Quang phổ học