Hoá Học - Một Vụ Nổ Ầm Vang PDF EPUB

" Hoá Học - Một Vụ Nổ Ầm Vang PDF EPUB 🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Hoá Học - Một Vụ Nổ Ầm Vang PDF EPUB Ebooks Nhóm Zalo hóa học một vụ nổ ầm vang Horrible Science - Chemical Chaos Lời © Nick Arnold 1997 Minh họa © Tony de Saulles 1997 Bản tiếng Việt do Nhà xuất bản Trẻ xuất bản theo thỏa thuận nhượng quyền với Scholastic UK Ltd., tháng 7-2005 NICK ARNOLD Minh họa: Tony de Saulles hóa học MỘT VỤ NỔ ẦM VANGDƯƠNG KIỀU HOA dịch NHÀ XUẤT BẢN TRẺ 4 Nick Arnold bắt đầu viết sách cho thiếu nhi lúc còn rất bé. Nhưng chuyện một ngày kia sẽ nổi danh qua một cuốn sách về môn hóa thì đến nằm mơ anh cũng không nghĩ tới. Trong quá trình nghiên cứu để viết cuốn sách này, Nick đã phải bay lên không trung, ngửi khí Heli của khinh khí cầu, đun những hóa chất rùng rợn,... và thấy tất cả những việc đó thú vị đến bất ngờ. Những lúc không đi nghiên cứu để viết cho tủ sách Hor rible Science, anh Nick dạy cho người lớn tại một trường đại học. Sở thích của anh là ăn bánh Pizza, đi xe đạp và bịa ra những chuyện tiếu tâm ngu ngốc (nhưng tất nhiên là không đồng thời cả ba thứ một lúc!). Tony de Saulles đã cầm bút chì màu lên tay và nguệch ngoạc khi vẫn còn quấn tã. Công việc minh họa cho tủ sách Horrible Science được anh coi trọng hết mực. Thậm chí anh còn không nề hà thực hiện cả một số thí nghiệm đầy “chất nổ”. Cũng may mà những vết thương chúng mang lại cho Tony không mấy nặng. Lúc nào không cầm bút cầm giấy để vẽ, anh Tony làm thơ hoặc chơi bóng Squash, nhưng cho tới nay anh vẫn chưa làm được bài thơ nào về trò Squash. 5 Lời giới thiệu Người ta có thể miêu tả toàn bộ môn hóa học bằng một từ duy nhất: “Ai cha!”. Đây là môn khoa học tự nhiên có liên quan đến hóa chất và các ống nghiệm, và chính là phần hấp dẫn nhất trong toàn bộ tủ sách Horrible Science. Tại sao nó lại kỳ quặc? Ừ thì, ví dụ bởi vì những người mới “vào nghề” đã phải chạm trán ngay với những cái tên hóa học nghe cực kỳ hết biết, ví dụ như Poly methy metha crylate. Đó là thứ sợi Polyester dệt nên chiếc áo len bạn đang mặc đấy. Bạn có biết không? Thật là một phần trang phục tuyệt vời làm từ Polyacrylonitric Phiên dịch: Áo len của em đẹp đấy! Những từ dài ngoằng ngoẵng như thế đa phần xuất phát từ tiếng La tinh và tiếng Hy Lạp. Thật là hay cho đám người dân thành Roma cổ đại – nhưng mà thật rắc rối khủng khiếp cho toàn bộ phần còn lại trên thế giới. Đối với họ thì môn hóa học thật sự là một môn học hỗn độn và rắc rối, nhất là khi họ phải nghe các nhà hóa học nói chuyện với nhau bằng thứ ngôn ngữ bí hiểm hỗn loạn. H2O chưa đạt đến 1000C. Cho tôi xin chút C12H22O11 chứ? Chỗ sữa này có mùi khó ngửi, mùi của axit Lactic ! 6 Kết quả phiên dịch: 1. Nước chưa sôi. 2. Cho tôi xin chút đường được không? 3. Sữa bị chua rồi! Kể cả những nếp nhăn trong não bộ của các nhà hóa học cũng khá là hỗn độn, rắc rối. Nếu không thì làm sao họ lại nảy ra cái sáng kiến chuyên đi phân tích các sản phẩm Cornflakes (bánh bột ngô) đã bị ngâm mềm? (Mới đây họ vừa tuyên bố rằng, Cornflakes mà có trên 18% tỷ lệ sữa sẽ trở thành quá trơn, quá nhẫy, không còn thích hợp cho việc phân tích nghiên cứu nữa.) Có tới 20% là sữa!!! Chả lẽ quý bà chờ mong là tôi sẽ phân tích cái thứ Cornflakes này sao? Cornflakes Nghe thật kỳ quặc – nhưng cuốn sách này lại xoay quanh đúng những chuyện kỳ quặc như vậy đấy. Cuốn sách không nói đến những thứ mà đằng nào bạn cũng đã được học ở trường, mà nói đến những việc hấp dẫn kia, những việc thật sự khiến cho bạn quan tâm… Đó là những hỗn hợp xanh lè, sôi lục bục, nhìn phát gớm lên. Hay là những thứ nước độc địa tởm lợm. Hay là những hiệu ứng nổ ầm vang – hoặc kể cả những hạt Cornflakes đã bị ngâm mềm! 7 Trời ơi! Mùi ghê quá! Hay ra phết, đúng không? Nhưng cuốn sách sẽ giúp bạn hiểu ra vài chuyện lộn xộn này hay chuyện hỗn mang khác. Khi đọc xong cuốn sách, rất có thể bạn thậm chí còn đẩy được cả ông thầy giáo môn hóa vào trạng thái bối rối, nếu đột ngột mọi thí nghiệm tại trường học của bạn thành công… Điên thật! Em làm được rồi đấy, Meier! Có chuyện này là chắc chắn: Bạn sẽ nhìn các môn khoa học tự nhiên bằng một ánh mắt hoàn toàn khác! 8 Những nhà hóa học kỳ quặc Các nhà hóa học là những tay lập dị keo kiệt. Thuở ban đầu, những kiến thức của họ còn khá là hỗn độn, và kể cả những thí nghiệm thất bại của họ cũng thế. Những nhà hóa học đầu tiên được người ta gọi là những tay giả kim – hội này còn hỗn độn hơn nữa kia, và keo kiệt hơn nữa kia. Hãy thử tưởng tượng một giờ hóa học thật sự nhàm chán. Bạn mệt lắm, mệt lắm lắm rồi, thế nhưng đột ngột bạn thấy mình đứng trong một căn phòng bí hiểm. Bạn nhìn thấy một người đàn ông già nua đang đọc sách, xung quanh ông ta không biết bao nhiêu là những cái lọ cổ quái, những chân nến và bát đĩa bẩn. Mặt bàn đầy những lọ mực, những chiếc bút lông sờn nát, những miếng giẻ lau dầu và những cuốn sách phủ đầy bụi chứa vô vàn những công thức từ thuở xa xôi. Trong ánh sáng mờ mờ là hàng dãy chai, mỗi cái chai lại đựng một thứ nước thần bí khác. Trên nền phòng là những mẩu vụn thức ăn còn sót lại đã bị chuột gặm nham nhở. Người đàn ông già nua kia đang cười khúc khích một mình. Thế rồi ông ta khào khào cất lên cái giọng run run để đọc một câu thần chú… Tay gấu, tai bò, đuôi mèo, giày bóng đá! Bạn bối rối ư? Đừng sợ, đây không phải là ông thầy giáo dạy hóa của bạn đâu. Bạn vừa mới quay ngược trở lại 500 năm về trước và gặp một ngôi sao giả kim cấp phường! 9 Những tay giả kim lập dị Theo những gì người ta được biết thì thuật giả kim có xuất xứ từ Hy Lạp và Trung Quốc thời cổ đại. Nó là một mớ hỗn độn bao gồm các kiến thức về hóa học, pháp thuật và một chút triết học với các khái niệm khác nhau, được diễn giải thành các chất căn bản. Một nhiệm vụ cụ thể của thuật giả kim là tìm ra cách biến các loại thép rẻ tiền thành vàng. Sau đây là một trong những công thức hơi có phần bất bình thường. Công thức tối mật cho vàng nguyên chất 1. Hãy lấy một chút Alum (một hợp chất của nhôm, Kali, lưu huỳnh và ôxi). 2. Thêm vào đó một chút bụi than, Pyrit (một loại khoáng chất, quặng sun-pít sắt ) và vài giọt thủy ngân (đó là cái chất lỏng độc hại được sử dụng trong những nhiệt kế kiểu cổ). 3. Khuấy lên cho thật kỹ. 4. Thêm vào đó 30g quế (đó là phần vỏ rất cay của cây quế) và 6 lòng đỏ trứng gà. Tiếp tục khuấy cho tới khi hỗn hợp đặc lại và bám vào thìa. 5. Thêm vào đó một lượng ra trò phân ngựa còn tươi. Tiếp tục khuấy đều. 6. Cuối cùng, trộn vào hỗn hợp một chút muối amoniac. (Đó là một hợp chất độc của amoni và Clo, thứ xuất hiện trong các núi lửa.) 7. Đưa toàn bộ hỗn hợp đó vào lò, nướng 6 tiếng đồng hồ liền. Kết quả sẽ là vàng nguyên chất. Nếu bạn gặp may. Bạn đọc thân mến, bạn đừng phí công thử nghiệm công thức này nghe. Không kết quả gì đâu - nói thật đấy ! 10 Mặc dù có một số người cười nhạo ngành giả kim, nhưng đã có thời nó là mốt thượng hạng đấy. Người ta kể cho nhau nghe rằng, vị vua nước Anh Charles II đã tự đầu độc mình bằng thứ thủy ngân mà ông dùng trong các thí nghiệm. Bản thân Isaac Newton cũng đã thí nghiệm với chất này và đã trở thành người có tính tình bất thường suốt 2 năm trời. Có kết quả trong các lần thí nghiệm với thủy ngân chưa, thưa ông? Quạc! Quạc! Hù! Hù! Bạn đã biết chưa? Chắc không đâu! Một trong những nhà giả kim thuật nổi danh là nhà văn người Ả Rập - Geber (thế kỷ thứ 8 sau công nguyên). Chà, ông già Geber mặc dù có một loạt sáng kiến hay, nhưng ông ta quả là một nhà văn tồi tệ. Những cuốn sách ghi chép về các thí nghiệm đọc phát buồn ngủ của ông chính là khuôn mẫu cho dòng tài liệu khoa học tẻ ngắt, còn được lấy làm “khuôn vàng thước ngọc” cho tới tận ngày hôm nay và chỉ khiến cho người đọc ngán đến chết. Sau đây là một mánh khóe của thuật giả kim, thứ mà bạn không nên thử đâu nghe. Làm cách nào để giữ nóng một chất lỏng Hãy ủ bình đựng chất lỏng của bạn vào trong một đống phân ngựa. Một số loài vi khuẩn sống trong phân sẽ gây nên những phản ứng hóa học, sản sinh nhiệt lượng. Chuyện này hoạt động thật sự đấy. Nhưng nếu bạn muốn giữ món uống ca cao của bạn cho ấm, thì có lẽ 11 nên sử dụng một cái bình thủy thì hơn – bình thủy có mùi thanh nhã hơn phương pháp kia một chút! Một kiến thức vàng, thưa ông Rutherford! Bất chấp không biết bao nhiêu lần thí nghiệm thất bại, những người theo đuổi thuật giả kim không hề nghĩ đến chuyện đầu hàng. Họ tin rằng “hòn đá thông thái” có thể giúp họ biến những thứ kim loại ít giá trị thành vàng. Không một ai biết, hòn đá đó trông chính xác ra sao và người ta có thể tìm thấy nó ở đâu. Thế nhưng những người theo đuổi thuật giả kim tin chắc rằng, ai tìm được hòn đá đó sẽ là người sống lâu mãi mãi. Dĩ nhiên là không một ai tìm ra nó. Cho tới một thời điểm cách đây chẳng mấy xa… Năm 1911, một người đàn ông xứ New Zealand là Ernest Rutherford (1871-1937) đã tìm ra cách biến kim loại thành vàng. Các kiến thức của ông liên quan đến nguyên tử của các loại kim loại, đó là những thành phần nhỏ nhất làm nên mọi vật chất. Muốn tạo ra vàng, người ta phải dùng tia bắn vào các nguyên tử đó và tách nguyên tử ra thành các thành phần của nó. Qua sự thay đổi của các nguyên tử, cả kim loại cũng thay đổi theo. Thế nhưng đối với những thế hệ đời sau ưa thích thuật giả kim, Ruth erford có soạn sẵn cho họ những thông điệp tồi tệ: 1. Nguyên tử nhỏ đến mức người ta rất dễ bắn chệch sang bên cạnh. 2. Dễ dàng nhất là việc biến Platinum thành vàng. Chỉ tiếc rằng thứ này lại đắt hơn vàng! 3. Nếu bạn vẫn còn chưa bỏ được thói đam mê vàng, tốt nhất là hãy ra cửa hiệu kim hoàn mà mua. Liệu ta có thể biến vàng thành Platinum không nhỉ? 12 Những nhà hóa học lập dị đầu tiên Vào khoảng năm 1700, các nhà nghiên cứu bắt đầu quan tâm đến hóa chất, nhưng vì những lý do khác hẳn so với đám thuật giả kim. Các nhà nghiên cứu này tự xưng là “nhà hóa học”. Mặc dù vậy, vẫn có rất nhiều người thời đó coi môn hóa học là một chuyện kỳ quặc. Hồi còn đi học, Justus von Liebig (1803-1873) đã có lần được hỏi sau này ông muốn làm nghề gì. Khi cậu học trò trả lời: “một nhà hóa học”, thì phản ứng là… ... Cả lớp tôi sa vào một cơn cười sặc sụa. Không một ai tin rằng trên đời này lại có kẻ muốn học môn hóa. Có một người đàn ông đã đóng góp những công sức đặc biệt, khiến đám đông phải thay đổi quan niệm. Ông tên là Antoine Lavoisier (1743-1794). Một số người gọi ông là “cha đẻ của ngành hóa hiện đại”. Thế nhưng vào năm 1789, cách mạng tư sản dân quyền nổ ra ở nước Pháp và cả Lavoisier cũng trở thành nạn nhân của một làn sóng bắt giam rộng khắp. Kẻ thù của nhân dân! Đó là một thời kỳ của khủng bố, nhưng không ai dám nói từ đó ra. Không một ai chắc chắn là mình sẽ không bị bắt giam. Trên quảng trường thành phố ngày nào cũng xảy ra những cuộc hành quyết. Thật là một món ăn tinh thần ngon lành cho những người đàn bà thích ngồi sưởi ấm và đan len dưới nắng xuân. Tại sao họ lại nghĩ làm như vậy là nhân từ? Xin rủ lòng nhân từ ! 13 - Đưa cho tôi tập hồ sơ, - ủy viên công tố của tòa án cách mạng nói với viên thư ký mới của mình. - Hồ sơ về công dân Lavoisier. Vội vàng, người đàn ông trẻ tuổi lục tìm trong bàn viết của anh. Để cho ông ủy viên công tố chờ là việc không thông minh chút nào. Ngài Antoine Fouquier-Tinville bao giờ cũng vội vã. - Cảm ơn, - công tố viên nói và xem liếc qua tập hồ sơ. - À ha, Antoine Lavoisier, nhân viên thu thuế… - Nhưng cũng là một nhà khoa học tài năng…, - viên thứ kí vội vã chen ngang. - Đứa nào dám nói như thế! - Công tố viên hét lớn. Lavoisier là kẻ phản bội! Và người nào nghĩ khác như thế còn là một kẻ phản bội trầm trọng hơn! Cái đầu tôi! Viên thư ký buông rơi cả bút lông ngỗng lẫn giấy, bình mực đổ ngang. - Ý tôi không nói thế ạ! - Anh lắp bắp. - Ý tôi muốn nói rằng, Lavoisier là một kẻ phản bội! - Được, - công tố viên nói. - Vậy thì ta thử xem trong này có ghi gì. - Ông ta bắt đầu đọc lớn lên từng trang giấy bằng cái giọng sắc sói mà ông ta thường dùng để lung lạc các bị cáo trước tòa. “Antoine Lavoisier. Sinh năm 1743, lớn lên với một người cô, cha và bà… Hừm – trong trường học là một tay mọt sách. Suốt một năm trời, anh ta chỉ học có khoa học tự nhiên và toán. Hà! Hai năm trời chỉ học triết học. Ha ha! Viết bản báo cáo khoa học đầu tiên năm 10 tuổi – đúng là một con mọt sách nhãi ranh! Sau đó đã tìm ra rằng, trong thạch cao có chứa nước và nước khoáng có chứa những hạt muối nhỏ. Rất là có ích đấy – Ha ha ha!” 14 - Tôi… tôi biết ạ, - viên thư ký húng hắng ho, - tôi biết Lavoisier là một kẻ phản bội… nhưng mà… ông ta cũng đã tìm ra rằng, nước có chứa Hydrô và Oxy. Ông ta còn phát hiện ra là trong không khí có các loại khí. Và ông ta cũng là người nghĩ ra rằng, người ta không thể hủy hoại vật chất, mà chỉ có thể biến đổi và ngoài ra… - Đủ rồi, đồ ngu! - Công tố viên gầm gào. - Thế mày tưởng, tao cần học một bài hóa ở đây hả? Ra thế, bây giờ mới đến những chi tiết thú vị đây. Trong năm 1768, công dân Lavoisier trở thành chuyên viên đòi thuế. Một trong những người bạn của anh ta nói rằng: “Tới đây anh ấy sẽ đủ tiền mời chúng ta đi ăn tối thường xuyên hơn!” Tất cả những tay chuyên viên đòi thuế đều là kẻ thù của nhân dân. Nhờ ơn cách mạng, bây giờ chúng đã ngồi tù. Ngài công tố viên cười. - Thử xem, liệu chặt cụt đầu rồi chúng nó có ăn tối được không! - Ông ta giơ ngón tay trỏ quệt ngang cần cổ đang phát ra những âm thanh sặc sụa. - Xin phép ông, tôi phải đi cất một số hồ sơ, - viên thư ký nói và chạy trốn khỏi căn phòng. Anh ta quá vội vàng nên không gặp người đàn ông mặc một chiếc áo bành tô màu xanh lục. Vị khách đó ăn mặc rất giản dị và có một mái tóc phủ phấn trắng. Quả thật trông ông ta không có dáng vẻ của người đàn ông quyền thế nhất nước Pháp, nhưng ông ta chính là con người đó. - Công dân Robespierre, - công tố viên nói bằng một nụ cười giả tạo. - Thật là vui mừng và hãnh diện biết bao. Giấy tờ đang chờ chữ ký của anh. - Có thêm kẻ thù của nhân dân nào không? - Robespierre hỏi. Ông ta ngồi xuống và xem xét tập hồ sơ. - Lavoisier. Đúng, tôi nhớ ra rồi. Đầu tiên gã ta ủng hộ cách mạng. Đã giúp đỡ chúng ta làm quen với các trọng lượng của hệ metric mới. Trước thời kỳ cách mạng, gã ta đã đóng góp tốt cho nước Pháp, trong vị trí chỉ huy các nhà máy sản xuất thuốc súng. Sẽ là một mất mát lớn lao đây. Công tố viên nhăn trán. Ông ta không rõ liệu Robespierre có muốn thử thách lòng trung thành của ông ta, rồi ông ta bối rối trả lời: - Người anh 15 hùng cách mạng Marat của chúng ta gọi Lavoisier trong những bài báo của anh ấy là một kẻ phản bội. - Đúng, tôi biết, - Robespierre nói. - Nhưng Marat là một nhà khoa học thất bại và Lavoisier thì đã mất lịch sự mà nói thẳng vào mặt ông ta điều đó. Vì thế mà Marat rất căm thù ông ta. - Ra thế. Ý ngài muốn nói, chúng ta cần phải tha mạng cho Lavoisier? Robespierre cười lạnh và nhìn trân trân ra cửa sổ. Tay ông ta cầm bút lông ngỗng trong tư thế cầm dao găm. Vụ án xử Antoine Lavoisier bắt đầu vào ngày 8 tháng 5 năm 1794. Sau sáu tháng ngồi tù, nhà khoa học trông thật nhợt nhạt và mệt mỏi. Ông xin được phép hoàn thành nốt một thí nghiệm quan trọng, liệu Robespierre có rủ lòng thương ông? Theo bạn thì bản án sẽ ra sao? Xin đánh dấu có tội không có tội a) CÓ TỘI. Quan tòa nói rằng: “Nền cộng hòa không cần các nhà khoa học!” - và Lavoisier bị chặt đầu ngay vào chiều ngày hôm đó. b) VÔ TỘI. Quan tòa nói: “Nền cộng hòa cần phải tha mạng sống cho một nhà khoa học tầm cỡ đến như thế”. c) CÓ TỘI. Quan tòa bảo: “Nhưng chúng ta cho gã một tháng để hoàn tất thí nghiệm kia.” Lavoisier thì sống mãi… Tinville cũng bị chặt đầu vào năm sau đó. Còn các công trình của nữa.” Hai tháng sau, Robespierre bị lật đổ và bị hành quyết. Fouquier trong một trăm năm tới có lẽ sẽ không thể có một cái đầu như thế “Việc cắt đầu anh ấy chỉ cần có một chút thời gian thôi – thế nhưng a) Một trong những người bạn của Lavoisier nói rằng: : i ờl ả rT 16 Các nhà hóa học lập dị của thời hiện đại Ngày hôm nay có tới cả ngàn cả vạn nhà hóa học. Chỉ riêng tại nước Mỹ đã có 140.000 nhà hóa học dồn sức làm một việc là phát hiện ra các chất mới! Nhóm người này nghiên cứu các loại thép siêu nhẹ hoặc các loại nhựa mới. Những người khác lại phát triển nên các loại thức ăn hoặc thuốc mới. Và họ làm việc trong một nơi được miêu tả như sau: Phòng thí nghiệm hóa học Thoạt nhìn thì mọi thứ ở đây trông có vẻ kỳ cục, nhưng tất cả đều có những chức năng riêng của chúng. Các ống nghiệm chứa những chất cần hâm nóng. (Để nhân viên không bị bỏng ngón tay.) Phản ứng thú vị Nhiệt kế Hóa chất Bàn tay của ông thầy giáo môn hóa Cornflakes Ống nghiệm (kem) Chất lỏng dễ sợ Dùng nhiệt kế, người ta đo nhiệt độ của các chất. Chất lỏng dễ sợ Chất lỏng dễ sợ Chất lỏng dễ sợ (Món trà của bà nội) Các bình thủy tinh dùng để chứa các chất lỏng - chúng thích hợp cho vụ này hơn là tách trà bằng sứ của bà nội thường được dùng vào những ngày chủ nhật! 17 Người ta dùng một cái BÌNH THÓT Bình thót cổ Tràn ra ngoài Phễu Không tràn ra ngoài GIẤY LỌC: Một dạng màng lọc làm bằng giấy, nó tách những phần chất rắn ra khỏi chất lỏng. Chất lỏng sẽ chảy qua, còn chất rắn thì bị ngăn lại - y hệt như khi ta pha cà phê vậy. Hóa chất (đậu) Bếp đun nóng CỔ để trộn các hóa chất với nhau. Bình thót cổ đa phần có dạng hình nón với một đáy bằng phẳng. Với một cái PHỄU, người ta có thể đổ chất lỏng vào một bình thót cổ mà không khiến cho nó rơi ra mặt bàn (xem hình bên). Giấy lọc Gập ở đây Đưa vào trong phễu BẾP ĐUN: Y hệt như bếp đun trong nhà của bạn. Cũng là thứ lý tưởng dùng để nấu ăn. 18 PIPET (ống hút) dùng để đo từng giọt riêng lẻ. Giọt chất lỏng Bóp ở đây Và bây giờ đến một thứ phức tạp hơn. GAS-CHROMATOGRAPH (máy phân tích khí bằng sắc phổ) : Trong máy này có những hóa chất hấp thụ từng thành phần riêng lẻ của món khí khó ngửi mà bạn yêu thích, và tách rời chúng với nhau. Qua đó bạn biết được, cái món thối đó bao gồm những thành phần nào. Bộ máy SPECTROSCOPE (kính quang phổ): cho phép bạn xác định một chất đang cháy qua màu sắc ngọn lửa của nó. Chuyện này cũng gần hấp dẫn như một trận pháo hoa giao thừa đấy. Bạn đã biết chưa? Rất nhiều công việc nhàm chán trong phòng thí nghiệm ngày nay được dành cho các loại Robot (người máy) – ví dụ như việc phân tích các mẫu vật. Đáng tiếc là bọn người máy này chưa có khả năng làm hộ bài tập hóa về nhà cho bạn! 19 Hãy phát minh ra... hợp chất bí mật của bạn Nếu thấy hóa học là một nghề hay ho, thì giờ đây bạn có thể thực hiện một vụ phát minh đơn giản đến nực cười rồi đấy. Bạn cần: • 2 thìa cà-phê kem sữa (có bán ở siêu thị) • 1 tách muối • 2 tách bột mì • 2 tách nước • 2 thìa cà-phê dầu ăn Bây giờ bạn chỉ cần làm thế này thôi: 1. Đun nóng bột mì và muối trong một cái nồi lớn. 2. Đổ thêm nước vào và khuấy lên cho kỹ. 3. Thêm kem sữa vào và khuấy tiếp. 4. Hãy cùng với một người lớn để hỗn hợp đó lên một ngọn lửa liu riu và cứ thế mà khuấy và khuấy, cho tới khi hỗn hợp đó đặc lại. Hãy để cho nó nguội đi. Giống như tất cả các nhà phát minh khác, bây giờ bạn phải nghĩ ra những khả năng áp dụng cho phát kiến mới của bạn. Không có ai dám hạn chế trí tưởng tượng của bạn đâu! Sau đây là vài sáng kiến “ngu ngốc”. Nặn thành chuột và ốc Con ngươi nhân tạo Làm giả trứng cá và mụn bọc Hoa tai thời trang Sản phẩm trứng rán giỡn chơi Và cuối cùng thì hãy nghĩ ra một cái tên cho chất liệu mới của bạn đi chứ… Có ý tưởng nào chưa? 20 Ngôn ngữ rắc rối của các nhà hóa học Phải chăng các nhà hóa học cho rằng việc nghĩ ra những cái tên dài ngoằng như Polyvinylchloride là chuyện thông minh và hợp thời trang? Bạn nghĩ sao? – Cái từ đó muốn nói lên điều gì vậy? đồ trong tủ lạnh. Đó là một thứ rất đơn giản: giấy bọc dùng để giữ cho tươi : i ờl ả rT Sao?Những cái tên cho ta biết gì Ba chưa quấn nó vào Polyvinylchloride ! Các nhà hóa học làm cách nào để nghĩ ra tên cho sản phẩm mới của họ? Chả lẽ lúc nào họ cũng dùng những thứ vừa dài vừa phức tạp đến như thế ư? 1. Năm 1787, Lavoisier đề nghị rằng tất cả các nhà khoa học cần phải thống nhất với nhau để chọn ra một cách gọi thống nhất. Trước đó, mỗi nhà khoa học phải tự mình nghĩ ra những cái tên đầy bí hiểm. Ngày hôm nay, tuy các danh từ của ngành hóa còn khá là khó hiểu, nhưng bạn có thể tin rằng, đó không phải là do ông thầy dạy hóa của bạn nghĩ ra đâu. 2. Nhà khoa học người Thụy Điển Jôns Jakob Berzelius (1779-1848) đã nảy ra sáng kiến gán cho mỗi nguyên tử một chữ cái: N cho Natri hoặc S cho Sulfur (lưu huỳnh) – thật là đơn giản, đúng không nào? 3. Tia chớp sáng tạo thứ hai của anh chàng người Thụy Điển đó là đề nghị dùng chữ số để chỉ số lượng các nguyên tử trong một 21 chất. H2 có nghĩa là “hai nguyên tử Hydro”. Đúng là thiên tài, phải không bạn? 4. Khi có nhiều hơn hai nguyên tử nối kết với nhau, người ta sẽ nói đến khái niệm phân tử. H2O là một phân tử bao gồm hai nguyên tử Hydro và một nguyên tử Oxy . 5. Nói rõ hơn: H2O chính là kí hiệu hóa học cho một thứ thật quen thuộc, thật đơn giản, thật tốt đẹp của chúng ta: Nước. Ai cũng có thể trở thành nhà hóa học. Rất có thể bạn cũng là một nhà hóa học bẩm sinh mà không hề biết! Nếu bạn thấy chuyện này là khó tin – thì thử ngẫm lại mà xem: Cứ mỗi khi bạn rửa ráy hay đun nấu một cái gì đó là bạn đã sử dụng môn hóa đấy. Thừa nhận đi nào – cái này khiến cho bạn ngỡ ngàng đến há mồm ra, đúng không? Tôi cần một công cụ giúp tôi trộn phân tử của các chất khác nhau. Thìa gỗ 22 Môn hóa học kỳ cục trong căn bếp Chuyện nấu nướng thì có liên quan gì đến hóa học? Liên quan nhiều lắm đấy – nói cho đúng ra là không có môn hóa thì không một ai có thể nấu nướng gì hết. Chuyện nấu nướng chỉ là các phản ứng hóa học mà thôi – dù đó là những loại căn-tin nấu đại trà, hay những phản ứng rùng rợn sẽ xảy ra một khi món pudding bột hòn do bà nội nấu bị đóng cứng bên rìa đĩa. Một bảng hướng dẫn du lịch ngắn gọn qua môn hóa trong căn bếp Tên: Thực phẩm Điểm đặc biệt: Thực phẩm của bạn chủ yếu bao gồm các hợp chất của cacbon kết hợp với nhau tạo thành những phân tử lớn. Những chất khác được thêm vào sẽ thay đổi mùi vị hay trạng thái của thực phẩm. Sự thật hỗn loạn: Trong thế kỷ thứ 19, lần đầu tiên thực phẩm bị trộn lẫn với những chất phụ gia bí hiểm, nhằm tăng khối lượng. Ví dụ, người ta trộn bột xương lẫn vào bột mì. Còn những hạt dâu tây làm bằng gỗ lại được sử dụng để khiến cho món mứt nhừ dâu tây trông có vẻ hiện thực hơn! Hừ, chẳng ngon mấy ! 23 Phòng thí nghiệm hóa học trong căn bếp Nghe có lẽ nực cười, nhưng căn bếp của bạn có lẽ là một dạng phòng thí nghiệm đấy. Đối tượng vật chất vẫn chưa đạt được nhiệt độ tối ưu! Bát Thanh quậy bằng thép (thìa) Vật dẫn nhiệt lượng (mặt bếp) Máy phun (bình gốm) Kẹp chảo (gắp mì Spagetti) Có một số máy móc trong căn bếp của bạn giống các trang thiết bị được các nhà hóa học sử dụng đến đáng ngạc nhiên. Nồi áp suất Trong một cái nồi như thế người ta có thể đun nước nóng lên đến nhiệt độ cao hơn so với những nồi bình thường. Qua đó, thức ăn sẽ mau chín, mau nhừ hơn. Nó giống hoàn toàn với bộ máy mà người ta sử dụng để thực hiện việc tiệt trùng (giết chết các vi khuẩn) cho các máy móc khoa học. Bình thủy Đây là vật rất tiện dụng khi cần giữ cho món súp của bạn nóng lâu, hay giữ cho món đồ uống của bạn tiếp tục lạnh một cách ngon lành. Năm 1892, James Dewar Nút chân không Hai lớp thủy đã phát minh ra một chiếc bình đựng có hai lớp, để giữ lạnh cho các hóa chất của ông. Món súp hành tinh có tráng bạc 24 Bếp điện Chúng ta đặt nồi niêu soong chảo lên mặt bếp này để đun nóng thức ăn, tạo nên các phản ứng hóa học. Bình thường ta gọi các phản ứng hóa học đó là nấu nướng. Sau đây là vài dữ liệu hấp dẫn về đề tài thức ăn, bạn mà biết là bạn có thể khoe khoang trước mặt bạn bè đấy. Cái mùi gì thế hả mẹ? Sáu dữ liệu được pha trộn kỹ lưỡng trong thức ăn 1. Cảm giác cháy bỏng có trong miệng khi cắn ớt là do một chất có tên là Capsaicin gây ra. Theo các chuyên gia thì món thuốc chống đỡ hữu hiệu nhất lúc đó là một suất kem đúp. Kem lúc đó sẽ rít lên mê li trong miệng bạn! 2. Mùi quả mâm xôi trong sữa chua đa phần được sản sinh bởi một chất có tên là Ionone. Chất này được chiết xuất ra từ hoa violet – Ai cha! 3. Tại sao món bột bánh của mẹ bạn lại nở phồng ra khi bạn nướng nó trong lò? Nó phồng là do một chất khí! Chất khí này xuất phát từ thuốc nở, có chứa một thứ axit và một chất có hàm lượng cacbon lớn. Qua hiệu ứng hâm nóng của lò nướng, từ những chất đó sẽ xuất hiện thứ khí Carbon dioxide (khí cacbonic). 4. Nước sốt để trộn món rau Salat là một dạng Emulsion (nhũ tương). 25 Đây là từ người ta dùng để chỉ những hỗn hợp từ hai chất không thể kết hợp với nhau một cách tử tế. Bạn cứ thử để nước sốt trộn Salat đứng im vài tiếng đồng hồ mà xem. Nó sẽ tạo thành hai lớp: phía dưới là một lớp giấm và phía trên là một lớp dầu. 5. Giấm được làm từ rượu vang hay từ nước hoa quả ép để lâu và đổi vị chua đến phát sợ. Phản ứng hóa học này có nguyên nhân nằm ở những chất thải ra của một số loài vi khuẩn nhất định – ngon tuyệt! 6. Bánh mì nướng là bánh mì đã có một phần cacbon bị cháy. Lớp khói bốc ra từ máy nướng bánh mì (toaster) có chứa những phần cacbon nhỏ xíu. Cacbon còn tươi BONGnguyên – ngon lắm! BONG Giờ uống cà phê Nếu bạn đủ lòng dũng cảm (hay đủ lòng rồ dại), hãy gõ vào cửa phòng giáo viên và đặt ra cho ông giáo hóa câu hỏi sau: Thưa cô, có người đổ sữa vào tách rồi mới rót cà phê vào, một số người khác làm ngược lại. Hai thứ uống có khác nhau không – nếu khác thì tại sao vậy cô? Phòng giáo viên 26 làm ngược lại! hóa học hiểu biết và sành điệu vì vậy đổ cà phê vào sữa chứ không chia hơn. Qua đó mùi vị cà phê ngả sang hướng sữa. Những nhà tử. Nếu người ta đổ sữa vào cà phê, sẽ có nhiều Casein bị phân Khi cà phê pha trộn với sữa, Casein sẽ bị chia ra thành các phân Có một sự khác biệt. Sữa có chứa một chất tên là Casein. : i ờl ả rT Những sự thay đổi đáng ngạc nhiên Khi nấu nướng, suy cho cùng thì mọi kỹ thuật đều xoay quanh một mục đích là đun nóng các chất sao cho chúng thay đổi. Ví dụ món khoai tây chiên được chiên ở nhiệt độ 1900C. Một số loại bánh bích-quy mỏng được nướng ở nhiệt độ 700C. Thế nhưng những sự thay đổi mạnh mẽ đến như thế xảy ra là do nguyên nhân nào? Bạn hãy dùng những câu hỏi sau đây để đưa cô giáo dạy nấu ăn của bạn vào cảnh bối rối. 1. Tại sao sữa khi được đun nóng lại đột ngột rít lên một tiếng rồi tràn qua mép nồi? 2. Điểm sôi của dầu ăn còn cao hơn nhiệt độ cần thiết để nung chảy một cái chảo rán. Vậy thì tại sao người ta vẫn có thể rán chín thực phẩm? không phải vì dầu rán sôi. ở nhiệt độ sôi bình thường. Thức ăn chín là vì thứ nước này sôi – chứ trào ra cả ngoài nồi. 2. Trong thực phẩm có chứa nước, nước sẽ sôi bục. Đột ngột, màng phía trên bị rách ra, và sữa trào lên, thậm chí biến thành một núi lửa bao gồm rất nhiều những bong bóng sôi lục của sữa. Cho tới nhiệt độ khoảng chừng 100 C, lớp sữa bên dưới như 0 những hạt mỡ này sẽ kết lại tạo thành một lớp thảm phủ lên phía trên 1. Trong sữa có chứa những hạt mỡ nhỏ. Khi bị đun nóng, : i ờl ả rT 27 Những món phân tài giỏi Cả rau quả mà bạn ăn cũng không né tránh được ngành công nghiệp hóa học đâu nghe. Cây trồng bị người ta xử lý trong quá trình trồng trọt bằng một danh sách dài dằng dặc các loại thuốc diệt cỏ, thuốc diệt nấm và thuốc trừ sâu để diệt trừ những con vật bò lổm ngổm cũng như những loài cỏ dại lếu láo. Thế rồi bên cạnh đó còn có những loại phân hóa học thúc cho cây lớn nhanh hơn nữa. Photphoric (có trong phân lân) là chất chẳng mấy tốt cho sức khỏe con người, nhưng người ta cần chúng để sản xuất Phân hóa học hả? Vườn của tôi đâu có dùng thứ đó !! ra một số phân bón xác định (Photphat – phân lân). Một loại phân tự nhiên quen thuộc có chứa rất nhiều Photphat là Guano. Nó là phân chim, với những cái xương cá đã được tiêu hóa hoàn toàn… Ai chà, ai cũng biết xương chứa nhiều Photphat – và những khúc xương được xay ra là những món ăn thích hợp xuất sắc cho việc trồng trọt! Có con nữa kìa ! Giơ xô lên ! Ngày nay, người ta sử dụng cả các loại phân hóa học được làm từ axit Sulfuric và các loại Photphat lấy từ đá. Thế nhưng các nhà hóa học đâu chịu hài lòng với việc “chăm bón” cho cây cối. Một số món ăn của con người chúng ta hôm nay xuất phát trực tiếp từ ống nghiệm đấy. 28 Một câu chuyện dính nhớp: Margarine (bơ thực vật) Nhà vua Napoleon III của nước Pháp khởi xướng một cuộc thi nhằm tìm ra một loại thức ăn rẻ tiền thay thế cho bơ, dành cho những người nghèo. Nhà khoa học Hippolyte Mége-Mouriez đã nghĩ: Những gì mà con bò cái làm được, tôi còn làm được tốt hơn. Liệu quý ngài có thể nghĩ ra một thứ để quệt lên bánh mì tốt hơn bơ, nếu có, quý ngài hãy cho tôi biết. Napoleon. Vua Napoleon III TB: giải thưởng rất hấp dẫn Năm 1869, ông đã đưa ra một công thức Margarine, tạo nên một bước ngoặt lịch sử: Thành phần: Buồn nôn quá Cách làm như sau: - Mỡ bò - Sữa gầy (lấy bớt chất béo) - Đá - Dịch dạ dày lợn 1. Đun nóng mỡ bò cho tới khi nó đạt được nhiệt độ cơ thể bò. 2. Trộn dịch vị dạ dày lợn vào và khuấy đều. 3. Thêm vào nước và sữa. 4. Đổ toàn bộ hỗn hợp này vào một cái thùng 5. Bỏ đá vào cho hỗn hợp nguội xuống. 6. Nghiền cho kết quả nhuyễn ra. 29 Mouriez hy vọng trở thành người giàu có và mở một xí nghiệp sản xuất Margarine. Không may làm sao, cuộc chiến Đức - Pháp xảy ra vào năm 1870, và nhà máy của ông phải đóng cửa. Sau đó, sáng kiến này đã được các thương gia người Hà Lan mua về. Chẳng bao lâu, họ sản xuất rất nhiều Margarine và thu không biết bao nhiêu tiền lời. Đang có chiến tranh. Xin mời quý vị trở lại sau hai năm. Năm 1910, mỡ động vật trở nên hiếm hoi, hiếm hoi đến mức người ta phải dùng dầu cá cho việc sản xuất Margarine. Họ làm sao thế, mùi ngon lắm mà! Những chất gia vị tuyệt vời Trên đa phần những món thực phẩm mà bạn mua trong siêu thị đều có những tờ giấy ghi rõ thành phần. Một số từ trong đó nghe khá kỳ quặc. Ví dụ như Margarine có chứa… • Dầu đã được làm cứng • Công cụ giữ ở thể lỏng • Chất chống oxy hóa • Vitamin • Nước Ghê quá ! Thế này thì làm sao mà là bơ được ! 30 • Dầu được làm cứng: lo lắng sao cho Margarine sẽ cứng hơn lên và giống với bơ hơn. • Công cụ giữ ở thể lỏng: là các chất có hai đuôi. Thứ này có thể là dầu, thứ kia có thể là nước. Qua đó nó khiến cho các phân tử nước và các phân tử dầu được nối với nhau. • Chất chống oxy hóa: lo lắng sao cho Margarine không nhanh chóng bị đổi mùi ôi. Cây đan sâm và cây mê điệt là những thứ có chứa chất chống oxy hóa tự nhiên, được các nhà sản xuất tử tế sử dụng. • Vitamin: có khối lượng nhiều ít khác nhau trong các loại thức ăn khác nhau. Vitamine rất có lợi cho sức khỏe! Vì Margarine không chứa một số loại Vitamin, nên người ta phải trộn thêm chúng vào, để món Margarine có lợi hơn cho sức khỏe. Bạn đã biết chưa? Cánh quảng cáo có lý đấy! Trong nhiều cuộc thí nghiệm, có rất nhiều người không thể phân biệt đâu là Margarine và đâu là bơ. Những hóa chất ngon miệng Ngoài Margarine, các nhà hóa học còn sản xuất nhiều thực phẩm khác từ những thứ mà nếu biết, chắc chắn bạn sẽ không tình nguyện ăn đâu. 1. Alexander Butlerov (1828-1886) tìm ra rằng, người ta có thể xử lý formaldehyde để tạo ra đường – đường Glucose. Formaldehyde bốc lên mùi rất tởm, và vốn là thứ được sử dụng để ướp xác chết. 2. Trong chiến tranh thế giới thứ hai, các nhà hóa học người Đức đã tìm được cách tạo ra mỡ từ dầu – nhưng không phải là dầu ăn đâu, mà là dầu nhớt dành cho máy móc đấy! Ngon tuyệt! 31 Can này đủ cho hai chiếc ô tô hoặc đủ rán chín 950 quả trứng! Dầu nhớt Hãy tự phát minh... nghệ thuật nấu nướng hóa học Giờ bạn có hứng thú bày ra một trò hỗn độn hóa học nho nhỏ trong căn bếp của bạn không? Sau đây là vài công thức nấu ăn để bạn thử nghiệm. ♦ Những con men bia đói bụng Men bia không phải chỉ là một chất đâu. Nó là một thứ còn sống. Đúng thế đấy! Men bia là thứ nấm nhỏ tí xíu, nó cùng loài với cái thứ nấm mờ mờ hiện lên trên những miếng bánh mì để lâu – uah! Nấm men bia hoàn toàn hiền lành, thế nhưng đám bà con tởm lợm của nó lại có thể gây nên căn bệnh nhiễm trùng da cũng như những căn bệnh tệ hại khác cho phổi và cho ruột đấy. Bạn cần: Một chút men bia khô (có bán trong siêu thị), hai cái thìa cà phê và một thìa canh, một cái bát nhỏ, một chút đường, một chút nước ấm. Bây giờ bạn chỉ cần làm: 1. Bạn xúc hai thìa cà phê men bia cùng hai thìa canh nước ấm đổ vào bát và trộn đều. 2. Đổ thêm vào đó một thìa cà phê đường và trộn tiếp, cho tới khi đường tan. 3. Thêm vào đó một thìa cà phê men bia khô. 4. Để bát vào nơi ấm áp một tiếng đồng hồ rồi nhìn xem chuyện gì xảy ra. 32 Điên thật! Theo bạn thì chuyện gì sẽ xảy ra trong bát a) Hỗn hợp của bạn bây giờ đổi màu đỏ chói. b) Hỗn hợp sủi bọt lên và bốc mùi kỳ quặc. c) Nó tạo thành những tinh thể nho nhỏ; cả cái hỗn hợp đó thối khủng khiếp. người ta dùng nước ép của quả nho để làm rượu vang. carbon dioxide – đó chính là chỗ bọt. Chuyện này cũng xảy ra khi b) Men bia sẽ ăn hết đám đường và tạo ra Alcohol và :i ả gi i Lờ ♦ Món kẹo Toffee thượng hạng Đường là một hợp chất phức tạp của nhiều chất khác nhau, trong số đó có Cacbon, Hydro và Oxy. Rất nhiều món bánh kẹo chẳng có gì khác hơn là đường được đun nóng đến một nhiệt độ nhất định. Ví dụ như loại kẹo sữa được tạo ra ở nhiệt độ 1160C, kẹo caramel là 1200C. Và món chất ngọt nóng nhất là món kẹo Toffee. Cách làm như sau: Bạn cần: • một người lớn để giúp bạn • 25 gram bơ • 100 gram đường • 7,5 ml nước • một dụng cụ đo lượng đường • một chiếc thìa ăn canh và một cái chảo • một bát nước lạnh • vài mẩu táo có cả vỏ • cho mỗi mẩu táo, bạn nhớ để sẵn một que tăm. 33 Bây giờ bạn chỉ cần làm: 1. Lần lượt cầm mỗi que tăm xuyên vào một miếng táo. 2. Cho đường, nước và bơ vào chảo. 3. Đun nóng hỗn hợp đó lên 1600C. Thận trọng khuấy cho đều. Bạn có thấy đường dần tan ra thành một khối dính màu nâu và mềm? 4. Cầm tăm nhúng từng miếng táo vào hỗn hợp trong chảo. Thận trọng đấy – rất nóng! Sau đó bạn nhúng ngay nó vào nước lạnh khoảng 20 giây đồng hồ. 5. Chúc ngon miệng! Và bây giờ thì không còn lý do lý trấu gì nữa nghe – bạn phải dọn dẹp trong bếp đi. Đừng ngại ngùng nhiều, thậm chí các nhà khoa học tầm cỡ cũng không né được những vụ rửa bát đâu. Cũng may mà ta có rất nhiều các công cụ tẩy rửa hóa học trợ giúp cho bạn trong vụ này! 34 Các chuyên gia tẩy rửa Bạn phải kỳ cọ những cái đĩa dính đầy mỡ – hay đầm mình trong bồn tắm. Có thể đây là việc bạn không mấy thích, nhưng đó là những chuyện ta phải làm! Và chúng ta không biết sẽ ra sao nếu không có hóa học? Có lẽ loài người sẽ trở thành một đống bẩn thỉu, bốc mùi khó ngửi!! Lệnh truy nã cấp thấp Tên: Xà phòng Đặc điểm: Bạn nhận được xà phòng khi đun mỡ hoặc dầu trong một dung dịch kiềm mạnh (Kali hoặc là Natri). Sự thực rùng rợn: Những người thành Rome cổ tắm táp bằng xà phòng để chống lại bọn Elefantiasis, đó là một căn bệnh tởm lợm, nơi có những con giun nhỏ tí xíu chui vào dưới da người. Thế nhưng xà phòng hoàn toàn không thích hợp để dùng làm thuốc trị bệnh này. Một bản Opera về xà phòng Chả được ích gì hết! 1. Loại xà phòng đầu tiên được làm từ mỡ và tro gỗ. Chắc là chúng được phát hiện ra khi có ai đó lỡ quên và để cho món rán bữa trưa của anh ta cháy đen. 2. Tại nước Pháp, xà phòng đã được sử dụng cách đây tới 2.000 năm. Người dân Pháp khẳng định rằng, xà phòng được làm từ mỡ dê sẽ mang lại cho mái tóc của họ vẻ óng ả đẹp đẽ. 35 3. Trong thế kỷ thứ 18, người ta sản xuất xà phòng bằng cách trộn mỡ đang nóng sôi với Soda. Món Soda mang tính kiềm sẽ biến mỡ thành xà phòng. Thế nhưng cái món xà phòng này rất là mạnh và ăn vào da. Thật khó chịu! 4. Cũng may mà trước năm 1853, xà phòng bị đánh thuế cao đến mức rất ít người đủ tiền mua nó. Toàn bịa lý do để lười biếng! Bốc mùi khó ngửi Bẩn thỉu 5. Vào năm 1900, con người giặt quần áo của họ bằng xà phòng bánh. (Ngày đó chưa có xà phòng bột). Những bánh xà phòng khiến quần áo ngả màu vàng. Vậy là cuối cùng người ta phải nhuộm chúng thành màu xanh dương, để quần áo lại quay trở lại màu trắng. 6. Kể từ năm 1911, cứ mỗi một năm qua đi là lượng xà phòng được sử dụng tại Châu Âu lại tăng lên gấp đôi. Thật là chuyện sạch sẽ khôn tả. Siêu xà phòng Phân tử xà phòng có một cái đuôi dài, cái đuôi này bám vào chất bẩn, ngoài ra nó còn có một cái đầu, cái đầu này sẽ bị các phân tử nước hút đi qua lực điện tử. Kết quả là: phân tử xà phòng kéo theo chất bẩn vào nước. Sau đó người ta chỉ cần đổ thứ nước đầy chất bẩn đó đi thôi. Chất bẩn Đôi tất bốc mùi khó ngửi Phân tử xà phòng 36 Hãy tự phát minh... một thí nghiệm xà phòng sạch bóng Bạn cần: • Hai cái gương • Một phòng tắm • Xà phòng Bây giờ bạn chỉ cần làm: 1. Quệt một lớp mỏng xà phòng lên một trong hai tấm gương. 2. Mở vòi nước nóng. Chỉ một trong hai tấm gương bị nước bám mờ. Đó là tấm gương nào thế – và tại sao tấm gương thứ hai không bị mờ? Mịt mờ như sương mù vậy a) Tấm gương được quệt xà phòng sẽ bị mờ, bởi vì xà phòng hút các phân tử nước trong hơi nước. b) Tấm gương được quệt xà phòng sẽ không bị mờ, bởi vì xà phòng ngăn không cho nước tấn công mặt gương. c) Tấm gương được quệt xà phòng sẽ ướt, nhưng không bị mờ. Xà phòng đón lấy những phân tử nước trong hơi nước, và trên bề mặt kính sẽ xuất hiện những giọt nước nhỏ li ti. : c) i ờl ả rT Xà phòng bột: Một loại bột mạnh mẽ Những loại xà phòng bột đầu tiên được phát triển nên tại nước Đức trong thời kỳ thế chiến thứ nhất. Trong những năm chiến tranh đó, xà phòng bánh trở nên hiếm hoi và đi đâu người ta cũng gặp một vấn đề nho nhỏ với những thứ mùi không mấy dễ chịu; thế là thay vì xà phòng bánh, người ta sử dụng một loại công cụ tẩy rửa. Thứ công cụ này được 37 làm từ bột xà phòng và muối. Đáng tiếc, nó có một lỗi nhỏ là không sủi bọt như xà phòng thật. Và đây là chuyện may mắn trong sự rủi ro: Loại công cụ tẩy rửa mới này đã gây nên những chuyện thần kỳ thật sự khi được dùng để giặt đồ len! Hãy giặt Làn da đen - Áo veston trắng! Những chuyên gia ăn bẩn Thật khó mà tin nổi trong hộp xà phòng bột ngày hôm nay có chứa tất cả những món gì. Ví dụ như trong loại “bột giặt sinh học” có chứa các Enzyme. Đó là những chất bình thường chỉ ngọ nguậy loăng ngoăng trong các thực thể sống và gây ra các phản ứng giữa các chất khác. Các Enzyme trong bột giặt lãnh nhiệm vụ xử lý các vệt máu hoặc các vệt trứng cũng như các vệt thức ăn dính nhớp khó trị. Bản thân các Enzyme sẽ không thay đổi trong quá trình này. • Những chất làm mềm nước sẽ ngăn sao cho vôi và những thành phần khác trong thứ nước “cứng” (giàu chất vôi) không bám được vào quần áo hoặc không bám thành lớp vào máy giặt. Các vết máu và Enzyme có vết trứng! trong bột giặt 38 • Tenside có một cái đầu rất thân thiện với nước và một cái đuôi rất ghét nước. Chúng làm cho lực căng trên bề mặt nước giảm xuống, để nước dễ dàng tấn công vào chất bẩn. Chất làm mềm nước Không có lối đi qua Một đôi tất sạch • Chất làm sáng màu sẽ nhấn mạnh đặc biệt thứ ánh sáng màu xanh dương trong ánh nắng mặt trời, qua đó hóa phép biến cho cái ánh màu vàng nhạt thường lấp ló trong quần áo. Kết quả là chiếc quần hợp thời trang của bạn trông sẽ còn trắng hơn là màu trắng nữa kia. Trong thực tế, đây chỉ là một mánh khóe hóa học thông minh thôi. • Các chất gây hương sẽ mang lại cho đám quần áo vừa được giặt sạch sẽ của bạn một mùi thơm dễ chịu. Thôi được rồi, Schuster, quần trong của em quả thật là trắng đến tuyệt vời. Nhưng bây giờ làm ơn đi về nhà và mặc quần áo tử tế vào. 39 Bạn đã biết chưa? Trước khi có bột giặt, con người ta giặt quần áo bằng nước Soda. Cái đó cũng gần giống như Natron – thứ mà người Ai Cập cổ đại dùng để gìn giữ các xác ướp. Natron làm cho cơ thể cạn nước đi, trước khi người ta quấn nó lại. Thật ra thì người Ai Cập cũng có thể dùng Natron để giặt giũ những lớp vải quấn của họ! Cẩn thận đấy - chất ăn da Một số công cụ tẩy rửa có chứa những chất rất khó chịu, khó chịu đến rùng rợn. Chúng giết chết tất cả vi khuẩn - nhưng bản thân bạn cũng nên cẩn thận! Chúng hoàn toàn có khả năng xử lý cả bạn đấy! Hóa học trong phòng tắm Và đừng bao giờ dùng nhầm xà phòng gội đầu nghe ! Phòng tắm của bạn có chứa đầy các hóa chất đáng kinh ngạc nhất đấy. 1. Trong nước có muối. Ví dụ như muối canxi và muối magiê, tan ra từ những lớp đá ngầm. 2. Khi trong nước có chứa quá nhiều canxi và magiê, người ta gọi đó là nước “cứng”. Nếu bạn tắm trong nước cứng, bồn tắm của bạn sau đó sẽ có một vệt bẩn. 3. Nếu bạn nấu bằng nước cứng, những chất tan trong nước sẽ biến thành những chất không tan. Qua đó xuất hiện một lớp vôi rất tồi tệ. Thật ra, đây chính là canxi cacbonat (Calciumcarbonate) – thứ này có trong cả phấn viết bảng. Vôi cũng rất thích bám vào phía trong các siêu đun nước. 40 4. Công cụ tẩy rửa Toilet đầu tiên được tạo ra từ chất nổ! Trong năm 1919, ông kỹ sư lò sưởi Harry Pickup nhận nhiệm vụ xử lý rác thải có chứa chất nổ của một nhà máy sản xuất đạn. Ông ta đổ một phần chất thải đó vào trong Toilet và nhận thấy nó có một tác dụng tẩy rửa rất diệu kỳ. Vui vẻ về thành công này, Harry đã mở một nhà máy và trở thành giàu có. Ít nhất thì bây giờ nó cũng sạch bong ! 5. Bột Talcum (đá tan) có xuất xứ từ những quả núi lửa. Cái này là sự thật đấy! Talcum là một chất mà người ta còn gọi là ma-giê silicat. Nó có mặt trong các tầng đá đã thay đổi về mặt hóa học vì sức nóng ngầm dưới đất. 6. Một số các loại thuốc đánh răng ngày hôm nay có chứa Bims. Đó cũng là một dạng đá núi lửa. (Rất có thể bạn thậm chí còn có cả một cục đá Bims trong phòng tắm nữa. Người ta dùng nó để cọ những chỗ da bị chai). 7. Thuốc đánh răng giúp ta đưa vi khuẩn và những mẩu thức ăn thừa ra khỏi răng. Những loại thuốc đánh răng đầu tiên được làm từ các chất liệu thô xù giống như vôi hoặc là cát dùng để cọ chùi. Tất nhiên là chúng có thể tẩy đi những vết ố xấu xí. Nhưng gặp dịp may là chúng cũng “tiện thể” tẩy đi vài cái răng của bạn đấy! Phăng phâu phồi? 41 Hãy tự phát minh... những loại thuốc đánh răng tự tạo Bạn cần: • Muối • Đường • Bát • Thìa Bây giờ bạn cần làm: 1. Cho một chút nước vào muối và đường rồi khuấy đều lên cho tới khi bạn có một hỗn hợp đặc sệt. 2. Dùng nó đánh răng. Chú ý: Đây quả thật là những chất đã được con người sử dụng để tạo ra thuốc đánh răng trong thế kỷ 19. Bạn làm ơn chỉ thử một lần thôi và đừng thử tiếp nữa nghe! Đường suy cho cùng là thứ chẳng hay ho gì cho răng cả. Sau khi thử nghiệm, bạn thậm chí còn cần sử dụng một loại thuốc đánh răng tử tế để đánh bay hiệu ứng của lần đánh răng thứ nhất đi. Bạn biết đấy, có những thứ thí nghiệm mà người ta quả thật không nên nhắc lại… Thuốc đánh răng chỉ là một ví dụ cho hằng hà sa số những thứ hữu dụng mà các nhà hóa học tạo nên. Nhưng nhiều khi lại chính sự tình cờ mới là thứ giúp cho các nhà hóa học đến với những phát minh thú vị. Đầu tôi vẫn hói; nhưng thay vào đó tôi nghe thính hơn trước nhiều ! 42 Những phát minh kỳ quặc Thất bại, rủi ro và trục trặc luôn là nguồn gốc cho một số phát minh tầm cỡ. Dĩ nhiên, một nhà khoa học phải khách quan theo dõi tất cả những gì xảy ra trong quá trình thí nghiệm. Và trong quá trình đó, thỉnh thoảng có thể xảy ra hiện tượng sau: đúng lúc anh ta cố gắng giải thích vấn đề này thì lại vô tình giải quyết được một vấn đề hoàn toàn khác! Chuyện do các nhà hóa học tự kể... Sau đây là lời một số nhà hóa học nổi danh giải thích cho thành công của họ. Thử kể lại điều này cho bà giáo môn hóa của bạn nghe xem. “Mỗi phát minh vĩ đại đều bắt nguồn từ một lời tiên đoán dũng cảm”. Isaac Newton (1642-1727): Người phát hiện ra lực hấp dẫn của trái đất; một người rất hâm mộ thuật giả kim. “Thất bại là mẹ thành công.” Hideki Yukawa (1907-1981): Ông là người đã tìm ra những thành phần nhỏ li ti tạo nên nguyên tử. “Những phát minh quan trọng nhất của tôi là kết quả những thí nghiệm thất bại của tôi.” Humphry Davy (1778-1829): Người phát hiện ra nhiều chất mới. Rất nhiều hóa chất đáng ngạc nhiên và đáng ngưỡng mộ đã được phát minh ra nhờ vào những tình cờ may mắn. 43 Tám phát minh tình cờ 1. Teflon, chất tạo nên lớp chống cháy trên mặt chảo đã có kể từ năm 1955, chỉ bởi vì người vợ của người phát minh ra nó vốn không mấy có tài nấu nướng – những món ăn của bà luôn bị cháy sém. Nó ở phía kia, Thức ăn của anh đâu? anh yêu! 2. Giấy can được phát minh ra trong những năm 30, khi một người công nhân của một nhà máy sản xuất giấy vì nhầm lẫn đã đổ quá nhiều hồ vào trong bồn chứa xenluloza. Kết quả là người ta có một thứ giấy rất dai rất bền nhưng trong suốt. 3. Khăn giấy thật ra vốn được phát minh nhằm mục đích tẩy phấn son. Năm 1924, người ta bán chúng trong tư cách khăn giấy sau khi những người bán hàng báo cáo rằng, dùng nó mà hỉ mũi thì thật tuyệt. 4. Cao su lưu hóa: những cái đế giày bằng cao su đầu tiên cứ chảy nhão nhoét ra mỗi khi trời nóng. Tới năm 1844, Charles Goodyear tình cờ làm đổ một chút cao su đang sôi vào lưu huỳnh. Ông thấy cái món dính nhớp nọ không còn dễ chảy ra như trước nữa. 5. Mát tít đã được phát hiện ra trong năm 1943 chỉ bởi vì các nhà nghiên cứu đã tìm cách sản xuất cao su nhân tạo từ Silicon. Chất liệu mà họ tạo ra không mấy thích hợp cho việc sản xuất bánh xe ô tô, nhưng các nhà hóa học rất thích chơi bời với món đồ mới. Một thương gia 44 đã hiểu ra cơ hội, ông ta nghĩ ra một thứ đồ chơi mới và bán được tới 750.000 quả bóng chỉ trong vòng ba ngày đầu. Tới lúc chúng ta làm việc một chút rồi đấy. Phòng thí nghiệm cao su. Khoan, xem này, nó nhảy mới cao làm sao! 6. Dầu bôi trơn máy được bán lần đầu tiên năm 1960 – làm thuốc chống bệnh thấp khớp! Một cái đầu hỗn độn nào đó chắc đã nghĩ rằng những gì trợ giúp cho những xương khớp “han gỉ” trong cơ thể con người chắc cũng sẽ phải tốt cho các khớp nối trong máy móc! 7. Bakelit, một loại nhựa, được phát minh ra một cách tình cờ vào năm 1907 bởi Leo Baekeland (1863-1944). Nhà khoa học người Mỹ này ngày đó đang thí nghiệm với Formaldehyde. Trên ghế của ông có để sẵn miếng bánh mì kẹp pho mai dành cho giờ nghỉ trưa. Vô tình, Leo đổ một chút Formaldehyde lên trên đó – và miếng pho mai kia biến thành chất dẻo! Thế mà suýt chút nữa mình đã mang bánh mì kẹp jăm bông đi! 8. Màu nhân tạo từ nhựa đường đã được tình cờ phát hiện ra từ năm 1856 bởi một thần đồng người Anh có tên là William Perkin (1838- 1907). 45 Một màu sắc mới! 1. Khi William mới lên 12 tuổi, một người bạn đã trình diễn cho cậu bé xem vài thí nghiệm hóa học. Cái vụ phát minh ra những thứ mới này hay ghê! 2. Cậu bé William từ đó quyết định tự mình thí nghiệm. Vài năm sau, cậu ghi danh theo học tại Trường Khoa Học Tự Nhiên Hoàng Gia. 3. Một ngày nọ, vào kỳ nghỉ Lễ Phục Sinh, William làm bài tập về nhà trong ngôi nhà vườn của gia đình. Cậu bé gắng tìm cách sử dụng những thành phần trong nhựa đường để tạo ra thứ thuốc ký-ninh chống sốt rét. Kết quả là một món đồ màu đen trông phát sợ. Một thứ đen sì dính ngoằng tởm lợm 46 4. Một số người tới lúc này chắc sẽ giơ tay đầu hàng, nhưng William Perkin lại nổi cơn say mê. Ông nhỏ thêm cồn vào chất đó và thấy nó kết lại thành các tinh thể màu hồng tím đẹp tuyệt vời. 5. Màu tím này là một sắc màu hoàn toàn mới, chưa một ai nhìn thấy xưa nay. Vậy là Perkin tìm cách biến những tinh thể đó thành một loại thuốc nhuộm. Thí nghiệm cho thấy, món này rất thích hợp để nhuộm lụa. Một loại vải đẹp tuyệt! 6. Perkin gửi tấm khăn bằng lụa được nhuộm màu đến cho một hãng tại Scotland và nhận được bức thư sau: William thân mến, Nếu phát minh của anh không làm cho vải trở nên quá đắt, thì chắc chắn đây là thứ quý báu nhất mà lâu nay mới thấy xuất hiện trên thị trường. Xin gửi lời chào thân thiết. Pillars of Perth Tuyệt quá ! Quả là một lời khích lệ thượng hạng! 7. William thuyết phục bố bỏ tiền xây dựng một nhà máy sản xuất một loại thuốc nhuộm có tên là “Mauvein”. 47 8. Mauvein (người ta còn gọi là màu tím Perkin) nổi danh và trở thành thời trang. Chẳng bao lâu ai cũng muốn mặc màu đó. Người ta thậm chí còn dùng nó để in tem thư. Màu tím Màu tím Màu tím Màu tím Màu tím Xích cổ màu tím 9. William trở thành giàu có đến mức chỉ mới 35 tuổi thôi ông đã có thể an tâm về hưu. Ông xây cho mình một cái nhà mới, với một phòng thí nghiệm tư. Biệt Thự Tím 10. Năm 1869, ông phát minh ra thuốc nhuộm màu đỏ, thế nhưng có một nhà khoa học người Đức đã nhanh chân hơn ông một ngày! 48 11. Năm 1906, người ta tổ chức một bữa tiệc kỷ niệm phát minh ra Mauvein. Các nhà khoa học cùng các doanh chủ nổi danh nhất thế giới đã đến tham dự. Vị khách danh dự lúc bây giờ là ông già William Perkin, 68 tuổi. Chúc sức khỏe! Không, vang hồng. Quý ông dùng vang đỏ chứ? 12. Đáng tiếc làm sao, chẳng bao lâu sau Perkin qua đời. Chắc là trò nhộn nhạo trong bữa tiệc kia đã quá sức chịu đựng của ông! Bắt đầu bằng cảm giác đau đầu, thưa bác sĩ. Trông ông cụ nhợt nhạt hẳn đi không? Không, mặt ông cụ đổi màu tím. 13. Trong thời gian đó, các nhà hóa học khác cũng bắt đầu thí nghiệm với các chất dẻo để tạo ra các màu nhân tạo mới, cũng như có được nhiều phát minh khác, hoàn toàn vì tình cờ. Không thể tin nổi! Một phát minh vĩ đại! Thật đáng ngạc nhiên! Phòng thí nghiệm Cái này sẽ đi vào lịch sử! Chúng ta sẽ nổi danh Và giàu có! 49 Vài lời giải thích về chất dẻo TÊN: chất dẻo ĐẶC ĐIỂM: Chất dẻo được tạo bởi các phân tử dài, do các nguyên tử cacbon hợp lại. Đa phần chúng được sản xuất từ những chất liệu có chứa trong dầu mỏ, nhưng kể cả than đá, dầu khí, bông và gỗ cũng là những nguyên liệu xuất phát quan trọng. Chất dẻo bền vững, nhưng lại mềm dẻo, bởi những phân tử của chúng quấn ngoằn ngoèo vào nhau. THỰC TẾ RÙNG RỢN: Một số loại chất dẻo có thể bị phân hủy trong đất. Chúng sẽ tạo thành những vi khuẩn siêu nhỏ từ carbon dioxide và nước. Chất dẻo sẽ bị hủy đi, còn những vi khuẩn kia thì bốc hơi! Tất cả đều là nhựa - đúng không? Quan tài nhựa thượng hạng ! Đảm bảo có hạn tiêu hủy ! Thật không thể nào tin nổi, người ta có thể dùng chất dẻo để làm ra tất cả những thứ gì. Trong những thứ được liệt kê sau đây, theo bạn thì thứ nào được làm từ chất dẻo và thứ nào không? Cốc uống Trống Bìa sách 50 Mắt nhân tạo Son môi Màu sơn phun Tay chân giả Thùng đựng nước . 8. ĐÚNG. I ĐÚNG – Chúng có chứa Acrylic. 6. ĐÚNG. 7. SA có chứa Acrylic, để chúng không bị gãy nếu có lần bị rơi ra ngoài! 5. nhất là đừng có thử với cuốn sách này! 3. ĐÚNG. 4. ĐÚNG – Chúng sơn được chế từ nhựa thông. Nhưng nhớ đừng có thử đấy nghe – ít nước quả đang uống, thì thứ bảo vệ cho bìa sách khỏi ướt là một lớp – Nếu bạn lỡ đổ ra ngoài món I 1. ĐÚNG – Polyethylen. 2. SA ời: l ả rT Cách ăn nói khó hiểu của dân khoa học Một nhà nữ khoa học kể lại cho người bạn thân nhất của mình nghe: “Áo lót của tôi được làm từ “Polyhexamethylenadipinaxitamide” (đọc là : Poli-hexa-methy-len-adi-pin-axit-amit). Đó có phải là chuyện nguy hiểm không? được làm bằng sợi Nylon. Chả nguy hiểm chút nào. Nhà nữ khoa học mặc đồ lót ời: l ả rT Bạn đã biết chưa? Chắc là bạn cũng mặc quần áo được làm từ chất dẻo. Rất nhiều sợi tạo nên quần áo – Polyester, Viscose, Acrylic và Nylon – được chế tạo từ chất dẻo. Trong số đó, sợi Nylon cũng là một thứ được phát minh hết sức tình cờ. Câu chuyện đó xảy ra như sau. 51 Một câu chuyện dài ngoằng Chưa bao giờ người ta nhìn thấy một thứ như thế trên trái đất này. Nó chắc như thép và là chất liệu lý tưởng để tạo nên áo giáp chống đạn. Vậy mà sợi của nó lại chẳng hề dày hơn sợi tơ do con nhện dệt nên. Những chất xuất xứ cũng chẳng mấy giật gân: dầu hỏa, dầu khí, nước và không khí. Câu chuyện bắt đầu năm 1928, khi một nhà khoa học đeo kính có tên là Wallace Hume Carother rụt rè bước vào hãng hóa học khổng lồ DuPont tại Delaware, USA. - Anh bạn trẻ, - ông phó chủ tịch hãng là Charles Stine nói. - Tôi có một đề nghị đặc biệt cho anh. Chúng tôi đang nghiên cứu để tìm ra những phương pháp sản xuất lụa từ chất vô cơ. Đa phần trong số chúng ta sẽ trả lời ngay: - Ai cha, đòi hỏi hơi nhiều đấy nhé! - Nhưng Carother thì nhìn bằng vẻ trầm ngâm. - Chắc tôi sẽ xem xét kỹ hơn các Polyme. Ý tôi muốn nói là các phân tử dài khiến cho lụa mềm mại mà dẻo dai tới thế. Liệu có được không? Những gì bọn tằm làm được, tôi đã làm từ lâu rồi! Đồ láo lếu ! - Tôi nghĩ rằng, - Carother nói tiếp, - tốt nhất là chúng ta hãy phát minh ra các phân tử mới. - Cha, đấy là việc của anh, anh bạn trẻ. Hãy làm tất cả những gì anh cho là đúng. Phòng thí nghiệm của Carother là cả một sự hỗn độn khủng khiếp, gồm những lọ những chai có hình dáng kỳ quặc, những giá đỡ ba chân, 52 những cái bình thủy tinh chứa các thứ chất lỏng kỳ quái và vô số chai thủy tinh với giấy nhãn dán phía trên không ai đọc nổi. Nhưng đây là nơi nhà khoa học cảm thấy thoải mái, là nơi ông làm nên phát minh lớn lao của ông. Sau 5 năm trời nghiên cứu, Carother tìm ra được chất mới của mình: Nylon. Nhưng nó hoàn toàn vô tích sự. Nylon là một chất dẻo dạng lỏng trong suốt, cứ bám dính vào đáy ống nghiệm và chỉ chịu chảy ra ở nhiệt độ cực kỳ cao. Làm thế nào mà người ta biến nó thành sợi nhỏ để dệt nên vải đây? Carother xoay sang chú ý đến các loại Polyester khác. Một ngày nọ, trợ lý của ông là Julian Hill loay hoay nghịch ngợm với một thứ Polyester trong ống nghiệm. Anh ta rất ngạc nhiên khi có thể dùng một que đũa mà kéo nó dài ra, kéo dài nữa ra thành sợi – giống như người ta kéo hỗn hợp pho mai Mozzarella trên chiếc bánh Pizza vậy. Ai cha, mỗi lúc một dài hơn! - Chờ cho sếp ra ngoài đã đi, - một người khác nhắc nhở. - Tôi cũng muốn thử một chút cho vui. Thế là họ cùng nhau kéo dài cái sợi dây Polyester đó ra, kéo nữa và kéo 53 mãi. Trông thật là kỳ cục, bởi họ có thể kéo nó dài nhiều mét, dọc cả khoảng hành lang. Qua quá trình này cho thấy các phân tử Polyester được sắp xếp thành sợi bền và chắc. Liệu người ta có thể làm điều này với Nylon không? Có, người ta làm được. Bước ngoặt quan trọng này đã cho phép loài người sản xuất ra những loại vải hoàn toàn mới. Carother sẽ phản ứng ra sao khi ông quay trở lại phòng thí nghiệm? Chuyện này không được ghi chép lại. Rất có thể ông đã nói: “Cha, công việc của các bạn quả là đã bị kéo ra rất dài!” Những chiếc tất dệt bằng sợi Nylon được đưa ra hội chợ thương nghiệp thế giới năm 1938. Charles Stine giải thích với phái nữ: “Đây là loại sợi dệt hữu cơ nhân tạo đầu tiên. Nó dai và mềm hơn mọi loại sợi tự nhiên trên đời.” Rẻ hơn lụa! Hoan hô! Hay tuyệt! Tuyệt quá! Và nét thú vị nhất của chuyện này: Nylon rẻ hơn lụa rất nhiều, khiến cho số người có thể dùng nó nhiều hơn rất nhiều. Khán giả hào hứng nổ từng tràng pháo tay như sấm sét. Chỉ đáng tiếc, Carother không còn được chứng kiến niềm vui đó… Một kết cục buồn thương Năm 1936, nhà khoa học Carother bị suy sụp tinh thần sau cái chết của người chị gái. Chỉ một năm sau đó, ông đã tự kết liễu mạng sống của mình với một liều cyanide giết chóc. Lúc đó ông mới 41 tuổi. 54 Thêm một vài món nhân tạo nữa Vài năm sau, thế giới nổ ra chiến tranh, và Nylon trở thành chất liệu quyết định cuộc chiến. Đã có không biết bao nhiêu dù được may bằng loại vải mới này, và rồi những cái dù cũ được chế trở lại thành tất Nylon. Ngày nay, Nylon không chỉ được dùng trong việc sản xuất tất, mà còn được dùng để sản xuất dây, sản xuất thảm cho tới các loại bàn chải khác nhau, kể cả bàn chải đánh răng mà bạn sử dụng hàng ngày. Vậy mà Nylon chỉ là một trong số hàng trăm chất liệu nhân tạo – từ màu acrylic cho tới ô-xit kẽm (có trong thứ kem mà mẹ bạn thường dùng để bôi lên mông em bé sơ sinh khi thay tã cho em). Ngoài ra: Tất cả những chất này có một đặc điểm chung. Chúng được tạo bởi các nguyên tử – đó là những chú lùn nhỏ xíu, nhỏ đến ma quái, khiến cho các nhà hóa học trở nên tò mò đến điên khùng. Thế nhé: đã tới lúc chúng ta bàn đến các khái niệm căn bản! Cả bạn cũng chỉ là một đống các nguyên tử mà thôi ! 55 Những nguyên tử đáng kinh ngạc đến ngộp thở Nguyên tử là những thứ khiến ta ngộp thở – chúng nhỏ đến ngộp thở, và quan trọng đến ngộp thở. Bởi suy cho cùng thì toàn bộ vũ trụ này được tạo ra từ nguyên tử – kể cả bạn. Câu chuyện không thể nào tin nổi của bà giáo thu nhỏ Cỗ máy đã được chuẩn bị xong – một con quái vật dễ sợ với biết bao nhiêu ống và tia laser. Nó được đánh bóng lộn và sẵn sàng hoạt động. Chỉ còn thiếu một người tình nguyện dũng cảm, thậm chí liều lĩnh đến tánh mạng, đủ gan dạ để nhảy vào một chuyến đi chưa từng có. Người đó sẽ cảm nhận được năng lượng tuyệt vời của Tia Chiếu Thu Nhỏ thần kỳ – và hy vọng là sẽ sống sót để còn kể lại mọi việc cho chúng ta nghe. Người thử nghiệm đã sẵn sàng. Người phụ nữ có những sợi dây thần kinh cứng như thép. Vì tủ sách Kiến Thức Thật Hấp Dẫn, cô sẽ liều mình dấn thân vào một chuyến đi mà có thể sẽ không có đường về. Người thử nghiệm anh hùng đó là… cô giáo môn hóa học của bạn. Hoan hô cô Miller! Cô giáo đứng vào trong tia chiếu và bắt đầu thu nhỏ lại. Chẳng bao lâu, cô chỉ to hơn con búp bê một chút xíu thôi, vậy mà vẫn tiếp tục thu nhỏ nữa! Một tích tắc sau, cô nhỏ chỉ bằng một phần năm mươi bình thường. 56 Bây giờ cô nhỏ tới mức bạn có thể đút cô vào trong túi áo đấy. Thế rồi… có phải một con kiến? Không, đó là cô giáo của bạn. Chỉ có điều cô nhỏ hơn bình thường 500 lần. Cha, cô đi đâu rồi nhỉ? Đồ vật nhỏ nhất mà bạn nhìn thấy có lẽ to khoảng 1/10 mm. Nhưng cô giáo bạn bây giờ nhỏ hơn như vậy. Nếu có kính hiển vi, có lẽ bạn còn có thể nhìn thấy cô khi cô nhỏ bằng 1/400 ngày thường. Nhưng bây giờ cô lại nhỏ hơn thế nữa kia. Cô nhỏ hơn cả cái giọt chất lỏng li ti được phun ra từ bình nước hoa – 1/ 50.000 mm. Mà như thế là rất rất nhỏ đấy! Cô giáo co nhỏ của bạn rơi và rơi nữa, cô rơi vào một biển đầy những quả bóng đang hối hả bay lộn như trong một cơn bão mạnh. Mỗi quả bóng trông như một hành tinh nhỏ xíu, với những đám mây bay quanh. Cô giáo của bạn đã bước vào thế giới kỳ lạ của các nguyên tử. Một thế giới nhỏ xíu • Nếu bạn xếp một triệu nguyên tử kề bên nhau, thì cả số đó cũng chỉ đủ phủ kín dấu chấm cuối câu này mà thôi. • Nếu ép chúng một chút, bạn có thể chất một tỷ tỷ nguyên tử – 1.000.000.000.000.000.000 – lên một đầu đinh ghim. • 600.000.000.000.000.000.000.000 (sáu triệu tỷ tỷ nguyên tử) sẽ xếp vừa trong một chiếc đê của người thợ may. Nhưng nếu nguyên tử nhỏ đến mức đó, thì làm sao loài người biết được là có chúng trên đời này? 57 Siêu sao ngành hóa học: Democritus (khoảng năm 460-370 trước công nguyên), quốc tịch: Hy Lạp Democritus nổi danh là “triết gia thích cười” - không một ai biết lý do. Có lẽ bởi không biết bao nhiêu những người khác đã cười giễu ông khi ông khẳng định rằng, trên đời này có nguyên tử. Và ông tưởng tượng về chúng như sau: Bạn lấy dao chia một mẩu pho mai. Lấy một nửa trong số đó cắt ra làm hai và cứ như thế làm mãi. Về cuối bạn sẽ có một mẩu pho mai nhỏ đến độ không thể chia nó ra làm hai được nữa. Đó là một nguyên tử! Ngày đó, rất ít người tin vào sự tồn tại của nguyên tử, nhưng nhiều trăm năm sau, nhân loại hiểu ra rằng Democritus nói đúng! Bạn thấy đấy, người cười hay nhất là người cười sau cùng… Bạn đã biết chưa? Ngày nay, các nhà khoa học đã nhìn thấy nguyên tử và có thể chụp ảnh chúng – với một kính hiển vi dạng ô lưới đường hầm. Kính hiển vi này sẽ đo lực điện từ giữa các nguyên tử. Nó tạo ra những bức ảnh tuyệt vời về các nguyên tử, trong đó các nguyên tử trông giống như những quả banh tenis ngoài đời. Ở giữa những nguyên tử thú vị đến ngộp thở Bạn thử tưởng tượng mà xem, cô giáo đã thu nhỏ của bạn bây giờ đang dũng cảm tiến vào phía trong một nguyên tử. Cô sẽ nhìn thấy những thứ như sau: 58 1. Một nguyên tử bao gồm một vảy nhỏ vật chất, cái đó gọi là hạt nhân nguyên tử. Bao quanh các hạt nhân nguyên tử này là các điện tử. Các điện tử là những thành phần cực nhỏ có chứa năng lượng điện. 2. Các điện tử bay rất nhanh. Nếu bạn tưởng bạn vừa tóm được một chú, thì sự thật nó đã lại vọt đi nơi khác rồi. 3. Nhưng suy cho kỹ ra thì các điện tử không được tự do bay lung tung quá trớn, chúng chuyển động trên một cái vỏ bao quanh hạt nhân nguyên tử. Hãy tự phát hiện... nguyên tử trong chuyển động Bạn cần: Nước đã để trong tủ lạnh hai tiếng đồng hồ liền, màu thực phẩm, một cái cốc lớn. Bây giờ bạn cần làm: 1. Đổ nước nóng cho đầy khoảng nửa cốc. 2. Cho một chút màu thực phẩm vào trong và khuấy đều lên. 3. Giờ bạn đổ nước lạnh vào cho đầy cốc. Chuyện gì sẽ xảy ra? 59 a) Chẳng có chuyện gì xảy ra cả. Nước ấm vẫn ở đúng nơi mà nó vẫn ở. b) Phần nước lạnh có vẻ như trôi nhẹ từ trên xuống dưới, dần hòa quyện vào với nước ấm. c) Nước ấm có vẻ như muốn bốc lên trên. Điên thật! phía trên. Bạn sẽ nhìn thấy hàng tỷ nguyên tử chuyển động. phân tử nước lạnh. Chúng sẽ tách rời nhau ra và chuyển động lên c) Những phân tử nước ấm chuyển động nhanh hơn những ời: l ả rT Câu hỏi đầu tiên mà một nhà hóa học tự đặt ra cho mình khi nghiên cứu các nguyên tử là, những nguyên tử đó được sắp xếp ra sao trong một loại vật chất nhất định. Để có được câu trả lời, thường thì các nhà khoa học sẽ thực hiện một loạt các thí nghiệm, rồi nhắc lại cả loạt thí nghiệm đó một lần nữa, để có thể thật sự tin chắc với kết quả. Thế nhưng đã có một nhà khoa học đi theo một con đường khác hẳn. Siêu sao ngành hóa Friedrich Kekulé (1829-1896), quốc tịch: Đức Trong trường, Kekulé nổi bật qua tài vẽ, và vì thế mà ông quyết định học ngành kiến trúc. Một ngày kia, ông đến tham dự phiên tòa xử một vụ án mạng. Chàng trai trẻ Kekulé vô cùng ngạc nhiên vì những bằng chứng khoa học được sử dụng ở đó tồi tệ đến rởn tóc gáy, vậy mà 60 những người trong phiên tòa lại không dám xua chúng đi trong một nụ cười chế nhạo. Vậy là Kekulé quyết định trở thành một nhà khoa học và tìm hiểu nhiều hơn về chủ đề thú vị này. Vì thế, vào năm 1854, ông đến xứ London. Một phát minh trong mộng 1. Năm 1854, Kekulé đang ngồi ngủ gà ngủ gật trên tầng trên của một chiếc xe buýt hai tầng. 2. Đột ngột, có những nguyên tử nhảy múa loạn xạ trước mắt ông. 4. Giấc mơ này khiến ông nảy ra một sáng kiến cực kỳ tinh quái. 3. Thế rồi ông tỉnh dậy. 5. Ông tạo nên một mô hình, bằng cách dùng những thanh nhỏ nối những quả bóng nhỏ lại với nhau. Trò này vui ghê! 61 Qua cách này, ông hiểu ra rằng có một số nguyên tử có thể dễ dàng nối với nhau để tạo thành những chất mới, một số khác lại khó nối kết với nhau hơn. Vậy là một mảnh đất nghiên cứu mới đã được ra đời – chỉ dựa trên một giấc mơ trên xe buýt! 6. Năm 1863, ở xứ Ghent, nước Bỉ. Kekulé lại có thêm một giấc mơ mới. Đúng thời đang viết một cuốn sách thì ông mắc một trận cúm tồi tệ. 8. Ông lim dim ngủ gật và mơ thấy những con rắn. Ngoài đời, còn nhiều người khác cũng mơ thấy rắn đấy! 9. Trong đống rắn đó có một con quay ra cắn vào đuôi nó. 7. Nhưng ngoài bệnh cúm, còn một vấn đề khoa học hóc búa nữa cũng khiến ông âu lo. Benzen = một thành phần của Cacbon = 12 nguyên tử. Thế chúng sắp xếp thế nào? 10. Kekulé tỉnh dậy với một sáng kiến tuyệt vời. Benzen có cấu trúc vòng tròn! 62 11. Nhưng rất nhiều người cho đây là một ý kiến tồi tệ. Nằm mơ tiếp đi, Kekulé ! Kekulé phải nhẫn nại thực hiện hết thí nghiệm này tới thí nghiệm khác suốt nhiều năm trời, trước khi ông có thể tin chắc rằng giấc mơ đã đưa ông đi đúng đường. Benzen thật sự có một cấu trúc nguyên tử hình nhẫn. Và cái phát minh đầy mộng mơ kia đã tạo điều kiện cho những chất màu hóa học mới và hàng ngàn hàng ngàn những chất liệu hữu dụng mới được ra đời. Một giấc mơ trở thành hiện thực ! 63 Sự hỗn độn căn bản Có trên 100 loại nguyên tử khác nhau. Các biến thể này được người ta gọi là nguyên tố. Nhiều chục năm trôi qua, những kiến thức ngành hóa học cứ dậm chân trong tình trạng hỗn độn nháo nhào, chỉ bởi các nhà hóa học đã bối rối đổ bao nhiêu sức lực để tìm cách sắp xếp các nguyên tố này mà không tìm ra. Người đầu tiên nảy ra ý nghĩ rằng trên đời này có nguyên tố là một nhà khoa học người Anh tên John Dalton. Siêu sao ngành hóa học John Dalton (1766 - 1844), quốc tịch: Anh John Dalton không phải mẫu người vui vẻ dễ thương. Ông có thể nói về những công thức khoa học suốt mấy tiếng đồng hồ không ngơi nghỉ. Và nếu điều này nhắc bạn nhớ đến ông giáo dạy môn hóa, thì chắc bạn sẽ không ngạc nhiên khi tôi kể cho bạn nghe thêm rằng Dalton là một ông giáo ngành khoa học tự nhiên. Ngày đó, các thầy cô giáo vào nghề sớm lắm nghe – khi trở thành thầy giáo John mới có 12 tuổi thôi. Than là giờ học nhàm chán hả? Ngồi thêm một giờ nữa và chuốt bút lông ngỗng! Như bất kỳ nhà khoa học nào khác, John Dalton biết rằng nước có thể được tách ra thành các nguyên tử Hydro và Oxy. Thế nhưng hai chất này không cho phép người ta tiếp tục tách nữa. Vì thế mà ông gọi chúng là “Element” (nguyên tố) và khẳng định rằng, mỗi nguyên tố như thế là một loại nguyên tử. Người ta thi nhau cười giễu John, nhưng 64 chẳng bao lâu, những tràng cười kia tắt lại trong cổ họng họ, bởi các nhà khoa học khác đã thực hiện nhiều thí nghiệm và chứng minh rằng John có lý. John Dalton trở nên nổi danh. Ngày nay người ta thậm chí còn tạc tượng ông. Ta đã biết là ta có lý! Các nguyên tố căn bản Trên Trái đất của chúng ta có 94 nguyên tố. Ngoài ra, các nhà khoa học vẫn tiếp tục dùng các phần vật chất nhỏ tí xíu để tạo ra các nguyên tố mới. Đáng tiếc là bọn này có cái thói quen tan gãy ra chỉ sau vài giây đồng hồ. Sau đây là một bảng hướng dẫn giúp bạn làm quen với những nguyên tố quan trọng nhất, không có thói quen hư hỏng kia. Bảng hướng dẫn du lịch - qua vương quốc của các nguyên tố Tên: Nhôm Nơi xuất hiện: Trong đất và trong đá. Đặc điểm quan trọng: Một thứ kim loại nhẹ và có ích. Người ta dùng nhôm làm chảo, làm khung cửa và ghế gập. Thậm chí còn làm Tên: Cacbon Nơi xuất hiện: Trong kim cương, Benzen, than đá và trong ruột bút chì bạn thường dùng. Đặc điểm quan trọng: Đây là nguyên tử phổ biến nhất trong cơ thể con người; chuyện kỳ quặc chỉ là, cả vài thứ quần áo Làm mũ con người ta trông chẳng đặc biệt nữa. cũng bảnh! Tôi thì giống giống than chút nào. đó nghe! 65 Tên: Chì Tên: Clo Nơi xuất hiện: Trong bút chì của bạn hoàn toàn không có chì đâu nghe! Chì là thứ kim loại màu xám, thường tìm thấy trên những mái nhà thờ cổ. Đặc điểm quan trọng: Đừng có ăn - chì là một loại thuốc độc thâm hiểm. Nó tương đối nặng - chú ý đừng để chì rơi vào ngón chân cô giáo dạy hóa của bạn! Tên: Canxi Nơi xuất hiện: Trong sữa, vôi, đá marmor, trong xương và trong thạch cao dùng để bó những khúc xương bị gãy. Đặc điểm quan trọng: Canxi khi Nơi xuất hiện: Clo là thứ làm cho nước trong bể bơi bốc mùi khó ngửi. Đặc điểm quan trọng: Diệt vi trùng; nhưng hít nước đầy Clo vào mũi thì hơi bị khó chịu đấy. Tên: Đồng Nơi xuất hiện: Trong đá nằm dưới đất. Đặc điểm quan trọng: Khả năng ứng dụng phong phú - từ dây dẫn điện cho đến chiếc khuy đóng trên quần jeans của bạn. Khí thải từ ô tô và từ các nhà máy công nghiệp tạo nên một phản ứng hóa học trên những bức tượng đồng đẹp đẽ, và biến màu đồng bị đốt sẽ tạo ra lửa màu đỏ rất đẹp. Nhưng đó không phải là lý do để châm diêm vào ngón chân đang bó bột của cô giáo bạn nghe! Đẹp tuyệt vời! thành màu xanh. Vì thế mà người ta nói rằng tượng Thần Tự Do của nước Mỹ (được phủ đồng bên ngoài) bao giờ trông cũng xanh xao như người say sóng. Cho tôi cái xô để nôn, làm ơn! 66 Tên: Vàng Nơi xuất hiện: Trong những tầng đá sâu dưới lòng đất. Đặc điểm quan trọng: Thích hợp một cách xuất sắc cho việc làm răng giả và đồ trang sức, nhưng hơi có phần đắt tiền. Tên: Heli Nơi xuất hiện: Trong không khí Đặc điểm quan trọng: Là thứ lý tưởng để bơm vào các quả bóng bay. Nó nhẹ hơn không khí bình thường, thế nên bóng bay chứa khí Heli sẽ bay cao hơn. Nếu bạn ngửi phải Heli, giọng nói của bạn sẽ eo éo như giọng chuột Mickey. Nguyên nhân nằm ở chỗ, những sóng âm thanh của giọng nói sẽ lan nhanh hơn trong môi trường Heli so với trong không khí bình thường. Vì thế mà giọng nói bạn nghe cao hơn, chói tai hơn. Tên: Hydro Nơi xuất hiện: Đây là nguyên tố phổ biến nhất. Chẳng phải chỉ những ngôi sao như mặt trời của chúng ta được tạo bởi Hydro , mà có tới 97% vũ trụ này được tạo bởi Hydro . Đặc điểm quan trọng: Hydro là nguyên tố nhẹ nhất, vì thế mà nó bốc lên cao. Ngày trước người ta đã dùng khí Hydro bơm vào bóng bay. Ngoài ra nó còn được dùng làm nhiên liệu cho tên lửa. Hỗn hợp Lưu huỳnh - Hydro bốc mùi như trứng thối. Tên: Sắt Nơi xuất hiện: Một phần lớn Trái đất của chúng ta được làm bằng sắt. Người ta tìm thấy nó trong đá hoặc đất. Đặc điểm quan trọng: Rất thích hợp để làm chấn song cửa. Nó cũng có cả trong thứ mang lại cho máu của bạn cái màu đỏ ngon lành đấy. 67 Tên: Oxy Tên: Bạc Nơi xuất hiện: Nguyên tử phổ biến nhất tên Trái đất. Đặc điểm quan trọng: Một phần năm các nguyên tử trong không khí là Oxy . Không có nó chúng ta sẽ chết đứ đừ. Một số người tin rằng, họ sẽ sống lâu hơn nếu thở Oxy nguyên chất, có Nơi xuất hiện: Trong những dải đá ngầm. Đặc điểm quan trọng: Là kim loại làm đồ trang sức được yêu thích nhất. Muối bạc khiến cho phim trong máy chụp ảnh của bạn trở nên nhạy cảm đối với ánh sáng. Trong 50 năm qua, loài thể đây là chuyện ngu đần. Các nhà y học đoán rằng, quá nhiều Oxy sẽ khiến cho huyết áp tăng đến mức nguy hiểm. Tên: Plutoni Nơi xuất hiện: Trong các nhà máy người đã đánh mất tất cả 100.000 tấn tiền bạc. Không biết chúng đi đâu nhỉ? Tên: lưu huỳnh Không biết, thật đấy! điện nguyên tử, có cả trong tự nhiên nhưng ở lượng rất nhỏ. Đặc điểm quan trọng: Là một trong những chất độc nguy hiểm nhất. Khi ở trong không khí ẩm, nó sẽ bắt lửa. Người đàn ông phát hiện ra nó vào năm 1940 luôn luôn mang một chút Plutoni bên người, đựng trong một cái hộp nhỏ. Nơi xuất hiện: Lưu huỳnh là thứ vừa vàng vừa thối, bốc lên từ những núi lửa. Đặc điểm quan trọng: Ngày trước người ta trộn Lưu huỳnh vào xiro làm thuốc uống cho trẻ em. Món thuốc này có mùi vị tởm lợm đến nỗi đa phần trẻ em vội vàng phun ngay nó ra ngoài. 68 Các nguyên tố nửa trắng nửa đen Một số nguyên tố ít được biết tới là những nhân vật thật sự kỳ quặc. Theo bạn thì những lời khẳng định sau đây có lời khẳng định nào là quái quỷ, đến mức không thể là sự thật. ĐÚNG hoặc SAI? 1. Nguyên tố Photpho đã được một nhà giả kim học (đó là một người muốn tạo ra vàng từ những thứ kim loại rẻ tiền hơn) phát hiện ra khi quan sát dòng nước tiểu của ông ta. 2. Các nguyên tố Yti, Eribi, Tebi và Ytebi đều đã được phát hiện trong một khu hầm ở Thụy Điển. 3. Nguyên tố Dyposi được phát hiện vào năm 1886. Cái tên Hy Lạp này có nghĩa là “bốc mùi thối khủng khiếp”. Cái gì thế? Thối quá!4. Nguyên tố Selen được người đàn ông Thụy Điển Berzelius phát hiện ra. Đáng tiếc, ông chỉ nhận ra đó là một chất độc khi ông đã bị nhiễm độc rồi. Chỉ là cảm Làm sao ông biết Selen là một chất độc? giác thôi... 5. Nguyên tố Cađimi được phát hiện ra khi nó tình cờ bị người ta đổ vào một lọ thuốc. 6. Nguyên tố Kripton được đặt tên theo hành tinh quê hương của Siêu Nhân. 69 7. Nhà khoa học phát hiện ra Berili đã đặt tên cho nó theo tên người vợ của ông là Bery. Món quà tặng em, em yêu! Anh ấy tặng kẹo socola có phải hay hơn! 8. Nguyên tố Atatin là một thứ hiếm đến mức bạn tìm khắp trên Trái đất này cũng chỉ được 0,16 gram thôi, nếu bạn đủ sức tìm khắp Trái đất. 9. Nguyên tố Tecneti được tìm thấy lần đầu tiên trong phân của mấy con bọ dừa. 10. Nguyên tố Luteti được đặt theo tên La mã của thành Paris. . 10. ĐÚNG. I hiếm hoi nhất. 9. SA . 8. ĐÚNG. Đây là nguyên tố I Hy Lạp này có nghĩa là “bí mật”. 7. SA người ta biết có Kripton trôi bồng bềnh tự do trong vũ trụ. Cái tên . Thế nhưng I phân tích nội dung của chất oxit kẽm không sạch. 6. SA ĐÚNG. Năm 1817, nhà hóa học người Đức Friedrich Strohmeyer đã Berzelius đã qua đời nhiều năm trước khi Selen được phát hiện. 5. . I . Nó có nghĩa là “rất khó kiếm được”. 4. SA I nhiều nguyên tố. 3. SA điểm đó tên là Ytebi, và đây là nơi người ta đã phát hiện ra đồng thời không nhỏ – bởi vì Photpho tỏa sáng trong bóng tối. 2. ĐÚNG. Địa công với cú phát hiện này vào năm 1669. Chắc nó phải là một cú sốc Nhà giả kim học Henning Brand (khoảng 1630-1692) đã thành 1. Thật không ngon miệng chút nào, nhưng mà ĐÚNG. ời: l ả rT 70 Bạn đã biết chưa? Bạn sẽ gặp tất cả các nguyên tố trong một bảng hệ thống tuần hoàn rất thông minh do nhà hóa học người Nga Dimitri Mendeleyev (1834-1907) tạo nên. Bảng này hoạt động như sau: 1. Các nguyên tố được sắp xếp theo số các điện tử của chúng. 2. Các nguyên tố của một nhóm sẽ phản ứng giống nhau khi tiếp xúc với những chất khác. Siêu sao ngành hóa học Dimitri Mendeleyev (1834 - 1907). Quốc tịch: Nga Các nhà khoa học khác cũng có người gặp không ít khó khăn, nhưng cuộc đời của Mendeleyev mới thật sự là đỉnh cao của sự cực nhọc. Cha ông là thầy giáo nhưng bị mù. Mẹ ông phải nắm quyền điều khiển nhà máy sản xuất thủy tinh của gia tộc và nuôi 14 đứa con. Khi Dimitri Men deleyev 14 tuổi, nhà máy bị cháy, Dimitri đi tới thành St. Petersburg để học ngành hóa. Ông đã tạo ra hệ tuần hoàn bằng cách viết tên mỗi nguyên tố lên một miếng bìa con rồi sắp xếp những miếng bìa này giống như trò chơi bài mà ông yêu thích. Năm 1955, người ta đặt tên nguyên tố thứ 101 là Medelevi để tôn danh ông. Dimitri vậy là đã bước chân vào trong chính hệ tuần hoàn của mình! Với tôi thì Trông khó hiểu quá! nó giống trò chơi bài dễ chịu! 71 Và đây, ta bắt đầu đến đoạn phức tạp Thế, vậy là chúng ta đã nói xong về các nguyên tố. Bạn chỉ cần biết hệ tuần hoàn và biết có những nguyên tố nào hợp với nhau. Chuyện trẻ con, đúng không nào? E hèm, không hẳn thế đâu nghe. Để cho cái đống hỗn độn này thêm một chút hỗn độn nữa, xin nhắc bạn nhớ rằng các chất luôn luôn thay đổi và kết hợp với nhau. Bạn bối rối ư? Thế thì cứ chờ thêm chút nữa, chờ xem chuyện gì xảy ra ở chương sau! Cho con thêm một chút nước được không mẹ? Con muốn nước cứng, nước lỏng hay dưới dạng hơi, con cưng? 72 Dự báo thời tiết: Khí trời thay đổi Tất cả đều thay đổi – cái đó thì hầu như ai cũng biết và vì vậy mà trở thành một sự thực đơn giản. Nhưng mà tại sao lại thay đổi mới được chứ? Đối với các hóa chất, chuyện thay đổi này đa phần liên quan đến cái nóng hay cái lạnh. Và kết quả có thể là cả một sự rối tung rối mù bốc mùi hóa học. Bạn đã biết chưa? Chắc bạn nghĩ rằng, nước có nghĩa là lỏng, sắt có nghĩa là cứng và oxy là khí. Sai rồi, sai trầm trọng, và thêm một lần sai nữa! Đúng hơn là mọi chất đều có thể cứng, có thể lỏng hoặc ở dạng khí. Nó chỉ phụ thuộc vào chuyện chất này đang ấm ở mức nào. Xuống dưới 00C là nước sẽ thành cứng, dưới dạng đá. Lên trên nhiệt độ này nó sẽ chuyển biến – thành thứ nước lỏng mà ta thường thấy. Được đun nóng lên trên 1000C là nước sẽ biến thành dạng khí – hơi nước ấy mà. Các dữ liệu chắc chắn Có bao giờ bạn thầm nghĩ, tại sao một số vật chất này có thể bị uốn cong, những thứ khác lại cứng như điên? Và tại sao những món sứ cổ và quý hiếm của bà cô bạn hễ rơi một tí, một tí thôi, là vỡ ngay ra – và tại sao bánh mà bà cô nướng lại… giống cát rời như thế? Sau đây là câu trả lời. • Trong những vật chất cứng, các nguyên tử được nối kết với nhau chặt chẽ. Yếu tố quan trọng ở đây là sự sắp xếp các nguyên tử. 73 • Nếu chúng được sắp xếp thành những chuỗi mềm mại, giống như dạng dây chuyền vậy, thì vật chất sẽ có độ mềm dẻo như một đoạn dây cao su. Bạn có thể dễ dàng bẻ và uốn cong. • Trong những vật chất cứng ví dụ như kim cương, các nguyên tử được sắp xếp trong một trật tự ô lưới vững vàng, cứng chắc. Tôi biết cách xác định xem, liệu ông có định bán kim cương giả cho tôi hay không! Làm cách nào? • Trong những chất liệu mềm ví dụ như Graphit – đó là thứ có trong ruột bút chì của bạn ấy – các nguyên tử được xếp thành những chồng rời rạc, những lớp này sẽ dễ dàng rời ra, ví dụ như khi bạn viết. Mẹ yêu quý, liệu mẹ có thể gửi thêm cho con vài cây bút chì? • Trong sứ, các nguyên tử được sắp xếp thành ô lưới rất chật chội. Nhưng chỉ cần một mối liên kết giữa các nguyên tử bị gãy là sứ vỡ theo! Không có gì, mẹ ạ. Chỉ vài nguyên tử rời Cái gì ra thôi. thế? 74 • Trong kim loại, bao quanh các nguyên tử là các điện tử chuyển động rất sát nhau. Điện lực của các điện tử sẽ giữ các nguyên tử ở chắc chắn tại vị trí của chúng. Thế nhưng mỗi nguyên tử có thể chuyển động một chút xíu –nên bạn có thể uốn cong kim loại. Nếu bạn đủ khỏe! Anh làm đi, rất là dễ mà ! Một vụ tan chảy dịu dàng Sau đây là vài dữ liệu về sự tan chảy và đóng băng: 1. Ở miền bắc Canada có một số lòng hồ đóng băng toàn bộ. Nó bắt đầu với duy nhất một tinh thể đá, và tinh thể này cứ thế lớn dần lên. Mỗi lòng hồ đóng băng là một tinh thể đá khổng lồ. 2. Nước khi đóng băng sẽ nở phình ra và hủy diệt với lực 140 kg/cm2 tất cả những gì cản trở quá trình phình ra của nó (có không ít ống dẫn nước bị nổ trong mùa đông rồi đấy!). Lực này đủ để đánh chìm cả một con tàu thủy! Áy đau! 75 3. Trời sẽ có tuyết và mưa đá khi các phân tử nước ở phía thật cao trên bầu trời kết hợp lại với nhau và đóng băng. Các hạt mưa đá xuất hiện trong một đám mây lạnh: những tảng đá cứ bay tới bay lui trong đám mây và mỗi lúc một lớn hơn lên. Hạt mưa đá to nhất có đường kính tới 19 cm và rơi vào năm 1970 từ trên trời xuống vùng Kansas. 4. Bạn có thể tạo những quả bóng làm bằng tuyết, bởi tuyết chính là băng đã tan và dễ dàng để cho bạn ấn chặt vào nhau. Nhưng nếu trời thật sự lạnh, giống như ở miền Nam cực ấy, thì tuyết sẽ trở nên cứng và rời ra thành từng hạt như bột. Vậy là nếu đã xuống đến Nam cực, thì bạn đừng nghĩ đến chuyện giở trận chiến ném tuyết ra nghe. 5. Chuyện này sẽ xảy ra khi băng tan: chừng nào các phân tử nước còn được nối với nhau thành chuỗi trong băng thì chúng chỉ run rẩy chút xíu thôi. 6. Chỉ khi trời rất lạnh, các phân tử mới hoàn toàn không chuyển động. Mức lạnh đó là -273,150C. Đây là điểm 0 tuyệt đối. 7. Khi tan, các phân tử nước hút nhiệt lượng và mỗi lúc một rung mạnh hơn. Cuối cùng, chúng thoát ra ngoài, thành tự do. Một cục băng Các phân tử nước! Hoan hô! đang tan Hay quá, tự do rồi! 8. Nếu người ta tiếp tục làm cho các phân tử nước đó nóng lên, thì cũng theo nhiệt độ chúng sẽ chuyển động nhanh hơn, cho tới khi chúng bay hẳn lên trong không khí và trở thành dạng khí. 76 Bạn đã biết chưa? 1. Các chất khác nhau sẽ tan chảy và đóng băng ở những nhiệt độ khác nhau. Nhiệt độ này tùy thuộc vào mối liên kết giữa các phân tử trong chất đó. Nếu mối liên kết này mạnh, bạn sẽ phải cần rất nhiều nhiệt lượng mới có thể bẻ gãy được những mối liên kết đó. Điểm tan chảy lúc đó sẽ trở nên cao hơn. 2. Một loại khí chỉ chuyển sang thành dạng lỏng trong điều kiện lạnh đáng kể. Cho oxy lỏng, bạn cần -188,1910C, và muốn cho khí oxy chuyển sang dạng cứng, bạn phải đạt được độ băng giá hơn nữa: - 218,7920C! Cũng may mà trời đất ở chỗ chúng ta không lạnh đến như thế – nếu không ta sẽ chả còn gì để mà thở. Lúc đó sẽ hơi khó chịu chút đấy nghe! Hãy thử thầy giáo của bạn Dĩ nhiên mọi thứ đều có thể ở dạng lỏng, chỉ cần có nhiệt độ thích hợp mà thôi. Hãy làm mệt đầu ông thầy của bạn với bài kiểm tra ngoắt ngoéo sau đây: 1. Trải qua tiến trình nhiều trăm năm trời, khuôn kính cửa sổ cứ chầm chậm tụt xuống dưới, tụt về phía khuôn cửa sổ. Vậy là thủy tinh ở dạng lỏng hay dạng rắn đây? 2. Bảng hiển thị chữ số màu xanh lục trong máy tính cầm tay của bạn được làm bằng các tinh thể. Những tinh thể đó là lỏng hay là rắn? 3. Khi được làm lạnh tới nhiệt độ -2710C, khí Heli có thể được đổ vào một cái cốc, sau đó nó trèo dọc thành cốc lên trên. Lúc bấy giờ nó lỏng hay là rắn? vì thế mà nó có cung cách ứng xử rất kỳ quặc. 3. Lại thêm một câu hỏi gài bẫy nữa. Đây là một chất lỏng siêu đẳng, cả khi ở nhiệt độ mà lẽ ra chúng đã phải chuyển sang dạng lỏng rồi. không tan ra khi bị người ta làm nóng. Vậy là chúng ở dạng rắn, ngay đó giữa hai dạng lỏng và rắn. Đây là những tinh thể đặc biệt, chúng 1. Đó là một chất lỏng! 2. Một câu hỏi gài bẫy. Nó nằm đâu ời: l Trả 77 Những hợp chất nửa này nửa nọ Đa phần hành tinh của chúng ta được tạo bởi các hợp chất. Ví dụ như không khí: một lần hít hơi là bạn mang vào người một món hỗn hợp siêu bảnh gồm có Oxy, Nitơ, Hydro và vài khí khác. Tất cả những nguyên tử này được trộn rất tốt với nhau. Thế nhưng kỳ quặc làm sao – chúng hoàn toàn chẳng phản ứng gì với nhau cả. Khi bạn đưa hai chất khí hoặc hai chất lỏng lại với nhau, đa phần là các nguyên tử của từng chất sẽ phân tán ra, cho tới khi chúng trộn toàn bộ vào với nhau. Nhưng cũng có một số chất cứng đầu cứng cổ chả chịu trộn lẫn với ai. Khi một chất lỏng nặng hơn nước, thay vì trộn lẫn với nước, nó sẽ chìm xuống đáy cốc. Hãy thử trộn món rượu cocktail hóa học sau đây… Bạn cần: • Một cái cốc cao • Nước (thêm vài giọt màu thực phẩm, nếu kiếm được) • Dầu • Xiro (khối lượng ngang bằng với dầu) • Một cái ô giấy nhỏ (chỉ để trang trí – không bắt buộc) • Một ống hút (không bắt buộc) Bây giờ bạn cần làm: 1. Đưa cả ba thứ chất lỏng với lượng bằng nhau vào trong cốc. 2. Ngồi chờ xem chuyện gì xảy ra. 3. Quan sát, liệu một trong các chuyện sau đây có xảy ra hay không… a) Các chất lỏng trộn lẫn với nhau 78 b) Nước ở lại phía trên, dầu chìm xuống đoạn giữa, xiro chìm xuống đáy cốc. c) Dầu bơi ở trên, nước ở khoảng giữa, xiro chìm xuống dưới đáy cốc. c) Ngoại trừ trường hợp bạn đã làm một cái gì đó sai lầm. ời: l Trả Bạn đã biết chưa? Khi bạn đưa một chất ở dạng rắn vào nước, có một số chất sẽ tan ra. Tại sao chuyện này xảy ra nhỉ? Một phân tử nước bao gồm hai nguyên tử Hydro và một nguyên tử Oxy. Nhưng các điện tử của nguyên tử Hydro bị nguyên tử Oxy đánh cắp. Qua đó, các nguyên tử Hydro tích điện dương, và các nguyên tử Oxy tích điện âm. Các phân tử ngây thơ bơi lội trong nước sẽ bị những thứ tích điện âm và dương đó tóm lấy và xé tan ra! Thật là một chuyện ngượng ngùng! Chúng ta chia tay nhau! Phân tách các hỗn hợp Bạn không chỉ có khả năng trộn các chất với nhau, mà còn có khả năng tách riêng chúng ra. Ví dụ như khi có một chất được hòa lẫn trong nước, bạn có thể làm cho nước bốc hơi lên, và chất kia còn ở lại. Nếu đã nói đến chuyện này, tức là nói đến chuyện tách rời một chất 79 ra khỏi nước, thì ta cũng phải cần nhắc đến một nhà khoa học đã có lần nảy ra một sáng kiến tuyệt vời. Đó là Fritz Haber, và sau đây là câu chuyện của ông… Siêu sao ngành hóa học Fritz Haber (1868 - 1934), Quốc tịch: Đức Fritz Haber là một người đàn ông nhỏ bé gầy guộc có bộ râu nhỏ ngắn được tỉa nhọn hoắt. Trên ảnh, lúc nào ông cũng ăn mặc thật nghiêm chỉnh. Vốn là con trai của một thương gia, ông hiến cả đời mình cho ngành hóa học và cho việc phục vụ đất nước của mình. Đúng thế, Fritz chính là một món vũ khí bí mật của dân Đức. Trước thế chiến thứ nhất (1914 – 1918), Fritz đã phát kiến ra một phương pháp mới để sản xuất một chất có tên là Amoniac. Chuyện này vừa có kết quả tốt đẹp vừa có kết quả tồi tệ. Công việc tốt lành: Amoniac giúp người ta sản xuất phân hóa học rẻ tiền. Đây thật sự là chuyện hay ho cho ngành trồng trọt. Củ hành này khiến tôi chảy nước mắt! Thông điệp tồi tệ: Dùng Amoniac người ta cũng sản xuất ra được thuốc nổ. Một thứ hay ho để giật đối phương bay tung lên trên trời. Tốt hơn là dùng “hành khổng lồ”! """