CÂU CHUYỆN VỀ NGUYÊN TỐ HIĐRO (H)

Lịch sử hóa học ghi nhận rằng Hiđro được tìm ra năm 1766 và nhà vật lí kiêm hóa học Anh H. Cavendish được công nhận là người tìm ra nguyên tố này.
Thật ra trước đó đã có một số nhà bác học (Bôi, Lêmêri, Lômônôxôp) biết đến khí này. 
Chẳng hạn, Lômônôxôp năm 1745 đã nhận xét rằng khi hòa tan kim loại trong axit thường ở miệng bình có hơi cháy được bay ra. Chịu ảnh hưởng của “thuyết nhiên tố” nên nhà bác học Nga gọi hơi đó là nhiên tố.
Cũng như Blec, tất cả những thí nghiệm của Cavendish đều có tính chất định lượng. Ông luôn luôn cân khối lượng các chất và đo thể tích của chúng, lấy nguyên lí bảo toàn khối lượng làm căn cứ để so sánh. Công trình đầu tiên của ông về hóa học các chất khí được công bố năm 1766, trong đó ông mô tả các phương pháp điều chế và tính chất Hiđro mà ông gọi là “không khí cháy”.
Theo ông, có những chất khí nặng hơn không khí thường gấp 1,5 lần như “không khí gỗ” hay “không khí liên kết” và có chất khí cháy được.

Theo quan niệm thời bấy giờ, than (Cacbon) có chứa nhiều “nhiên tố” hơn là kim loại, bởi vì khi than cháy chỉ còn lại một tí tro, “không khí cháy” khi cháy không còn để lại một tí gì cả, vì vậy Cavendish xem “không khí cháy” là “nhiên tố tinh khiết”.
Theo quan điểm của nhà bác học Anh, Hiđro không có trong axit mà có trong kim loại. Nhiệm vụ của axit là đẩy nhiên tố tinh khiết ra khỏi kim loại, tương tự như axit đẩy khí cacbonic ra khỏi đá vôi.
Qua đó chúng ta thấy thuyết nhiên tố đã gây phiền hà, rắc rối như thế nào! Ngày nay, chúng ta hiểu đơn giản rằng nguyên tố Hiđro có trong thành phần của axit. Khi kim loại tác dụng với axit thì kim loại đã thay thế vị trí của Hiđro và đẩy Hiđro ra ngoài.
Ví dụ: Zn + 2 HCl ----> ZnCl2 + H2
Tuy là một người suốt đời rất ngoan đạo đối với thuyết nhiên tố, nhưng tài năng thực nghiệm của ông lại không ngoan đạo như vậy. Thuyết nhiên tố thừa nhận nhiên tố có khối lượng âm, nhưng bằng cách đo tỉ khối của Hiđro (so với không khí) ông đã tìm thấy khối lượng dương và bằng 0,09.
Về tính chất của khí Hiđro, nhà bác học Anh nhận thấy nó không tan trong nước và trong kiềm. Ông cũng quan sát thấy rằng khi trộn Hiđro với không khí và bật tia lửa điện thì xảy ra hiện tượng nổ. Đến năm 1781, Cavendish đã làm thí nghiệm đốt cháy Hiđro và nhận thấy sản phẩm cháy là nước.
Ra đời năm 1766, Hiđro luôn luôn mang cái tên cúng cơm của nó là “không khí cháy” cho đến năm 1779. Lúc này thành phần của nước đã được xác định. Lavoadiê đề nghị đặt tên cho chất khí này theo tiếng La Tinh là Hidrogenium, vậy từ hai chữ Hy Lạp hydr và gennas có nghĩa là “tạo ra nước”. Kí hiệu H do nhà hóa học Thụy Điển J. Berzelius đề nghị.
Trong một thời gian dài, nhiều nhà bác học không tin tưởng rằng một nguyên tố nhẹ như Hiđro có thể có đồng vị. Thực tế Hiđro còn có hai đồng vị. Đồng vị Đơteri, kí hiệu hóa học là D được tìm ra năm 1932 khi cho bay hơi Hidro lỏng, và năm 1944 tìm được trong không khí đồng vị Triti có tính phóng xạ, kí hiệu hóa học là T, được tìm ra năm 1934. Hai đồng vị nặng này chỉ chiếm 0,01% trong tổng số nguyên tử Hiđro, nhưng lại là rất quan trọng trong tương lai. Theo dự báo của các nhà khoa học, trong vòng 20 đến 30 năm tới, chúng sẽ là nguồn năng lượng vô tận của con người.
Nguyên tắc chung của những nguyên tử đồng vị của cùng một nguyên tố là chúng giống nhau về tính chất vật lí và hóa học. Những đồng vị của nguyên tố Hiđro là duy nhất có nhiều ngoại lệ! Có lẽ vì thế mà mỗi đồng vị có kí hiệu hóa học riêng (H, D và T).
Bản thân nguyên tố Hiđro cũng là một ngoại lệ, hiểu theo nghĩa, nó chưa có vị trí yên ổn trong bảng HTTH. Nhiều nhà hóa học muốn sắp xếp nó cùng nhóm với họ halogen, một số người khác muốn đặt nó cùng nhóm với họ kim loại kiềm.
Thật là “thân này ví xẻ làm đôi được”.

p/s: - Câu nói mà các nhà khoa học dành khen tặng Cavendish: “Trong các nhà giàu không ai thông thái bằng Cavendish, và trong các nhà thông thái không ai giàu bằng Cavendish”.