Trong thế giới hóa học, danh sách nguyên tố luôn không ngừng mở rộng với sự góp mặt của nhiều nguyên tố siêu nặng và ít được biết đến. Một trong số đó là nguyên tố Bh, hay còn gọi là Bohrium – nguyên tố thứ 107 trong bảng tuần hoàn. Trong bài viết này, chúng ta sẽ đi sâu khám phá Bohrium từ lý thuyết cơ bản đến ứng dụng tiềm năng, nhằm giúp học sinh, giáo viên và người yêu hóa học có cái nhìn tổng quát và dễ hiểu nhất về nguyên tố đặc biệt này.
TÓM TẮT
Nguyên tố Bh là gì?
Bohrium (ký hiệu hóa học: Bh) là một nguyên tố siêu nặng, thuộc nhóm kim loại chuyển tiếp trong bảng tuần hoàn, đứng ở vị trí số 107. Đây là một nguyên tố nhân tạo, không tồn tại trong tự nhiên mà được tạo ra trong phòng thí nghiệm thông qua các phản ứng hạt nhân.
- Số hiệu nguyên tử: 107
- Ký hiệu: Bh
- Tên tiếng Anh: Bohrium
- Phân loại: Kim loại chuyển tiếp
- Nguồn gốc tên gọi: Đặt theo tên nhà vật lý Niels Bohr, người có nhiều đóng góp to lớn cho lý thuyết nguyên tử hiện đại.
“Bohrium là một minh chứng cho sức sáng tạo không giới hạn trong nghiên cứu hóa học và vật lý hạt nhân hiện đại.” – TS. Trần Quốc Hưng, giảng viên ngành Hóa lý, Đại học Quốc gia TP.HCM
Bohrium được tạo ra như thế nào?
Do không tồn tại tự nhiên, nguyên tố Bh được tổng hợp nhân tạo bằng phương pháp bắn phá hạt nhân:
Quy trình tổng hợp:
- Chọn hạt nhân bia: Các hạt nhân nặng như Bismuth-209 hoặc Lead-208 thường được dùng làm hạt nhân bia.
- Bắn phá bằng ion nặng: Đưa ion của Crôm-54 hoặc Mangan-55 vào gia tốc để bắn phá bia bằng thiết bị cyclotron.
- Phản ứng tổng hợp: Khi các hạt nhân va chạm, dưới điều kiện lý tưởng sẽ hình thành nguyên tố siêu nặng như Bohrium-262, Bh-264…
Ví dụ phản ứng điển hình:
^209Bi + ^54Cr → ^262Bh + 1nMỗi lần tổng hợp thành công chỉ tạo ra vài nguyên tử Bohrium, tồn tại trong thời gian rất ngắn (tính bằng mili giây hoặc giây).
Thuộc tính hóa học và vật lý của nguyên tố Bh
Vì Bohrium rất không bền và chỉ tồn tại trong thời gian cực ngắn, nên các đặc điểm vật lý và hóa học thường chỉ được dự đoán lý thuyết dựa trên tính chu kỳ và các nguyên tố tương tự như Rhenium (Re).
| Thuộc tính | Thông tin hiện tại |
|---|---|
| Nhóm nguyên tố | Nhóm VII B (nhóm 7 cũ) |
| Cấu hình e ngoài cùng | [Rn] 5f14 6d5 7s2 |
| Trạng thái ôxi hóa phổ biến | +7 (giống Rhenium) |
| Nhiệt độ nóng chảy | Chưa xác định |
| Số đồng vị đã biết | Trên 10 đồng vị |
| Đồng vị ổn định nhất | Bh-270 (t₁/₂ ~ 1 phút) |
“Bh hoạt động hóa học giống Rhenium, tuy nhiên do tính phóng xạ mạnh nên phải dùng kỹ thuật siêu vi phân tử để quan sát phản ứng.” – PGS. Nguyễn Thị Mai Lan, Viện Hóa học Vật liệu, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam
Bohrium có ứng dụng thực sự không?
Một câu hỏi phổ biến là: “Bohrium dùng để làm gì trong thực tế?”
Câu trả lời ngắn: Hiện tại chưa có ứng dụng thực tiễn.
Nguyên nhân:
- Chu kỳ sống quá ngắn: Các đồng vị của Bh phân rã nhanh chóng trong thời gian cực ngắn, không thể thu thập hoặc bảo quản.
- Tạo ra rất khó khăn: Mỗi nguyên tử Bh cần hàng tuần vận hành thiết bị gia tốc để tạo ra – tốn kém và đòi hỏi kỹ thuật cao.
- Khả năng độc hại: Do đó là nguyên tố phóng xạ siêu nặng, việc tiếp xúc trực tiếp là không an toàn.
Tuy nhiên, ở góc độ nghiên cứu khoa học, Bohrium đóng vai trò:
- Giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về ổn định hạt nhân ở vùng nguyên tử siêu nặng
- Mở rộng kiến thức về hóa học các nguyên tố nhóm 7
- Cung cấp dữ liệu xác thực cho mô hình lý thuyết hạt nhân và cấu hình electron
Mô hình minh họa khả năng phân rã phóng xạ của nguyên tố Bh
Bohrium và các nguyên tố liên quan
Bohrium nằm trong nhóm nguyên tố chuyển tiếp cùng Re, Tc, Mn. Việc nghiên cứu Bh giúp hiểu sâu hơn về xu hướng hóa học của nhóm nguyên tố này.
| Nguyên tố | Số hiệu | Trạng thái ôxi hóa chính | Đặc điểm nổi bật |
|---|---|---|---|
| Mn (Mangan) | 25 | +2, +4, +7 | Rất phổ biến trong sinh học |
| Tc (Technetium) | 43 | +4, +7 | Nguyên tố nhân tạo đầu tiên |
| Re (Rheni) | 75 | +5, +7 | Dùng trong hợp kim chịu nhiệt |
| Bh (Bohrium) | 107 | +7 (dự đoán) | Phóng xạ, nhân tạo, chưa có ứng dụng |
Những câu hỏi thường gặp về nguyên tố Bh
Bohrium có thật ngoài đời không?
Có, nhưng chỉ tồn tại trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp tổng hợp nhân tạo, không có trong tự nhiên.
Ai đã phát hiện ra nguyên tố Bh?
Bohrium được tổng hợp thành công đầu tiên vào năm 1981 bởi nhóm nhà khoa học tại Viện Nghiên cứu Hạt nhân GSI (Đức). Tên gọi của nguyên tố được đề xuất tôn vinh nhà bác học Niels Bohr và được IUPAC chính thức công nhận vào năm 1997.
Nguyên tố Bh có bền không?
Không. Tất cả các đồng vị Bh đều không bền và đều phân rã phóng xạ rất nhanh – đa số trong vòng dưới 1 phút.
Có nguy hiểm khi nghiên cứu nguyên tố Bh không?
Có. Bh là nguyên tố phóng xạ nặng, việc nghiên cứu chỉ được thực hiện trong môi trường kiểm soát nghiêm ngặt về an toàn bức xạ.
“Việc tiếp cận Bohrium là minh chứng rõ ràng cho những bước tiến công nghệ trong nghiên cứu hạt nhân, đưa khoa học hiện đại tiệm cận những giới hạn của bảng tuần hoàn.” – TS. Đào Tuấn Phong, Bộ môn Hóa học hạt nhân, Đại học Bách khoa Hà Nội
Tạm kết: Vì sao nên biết về nguyên tố Bh?
Mặc dù chưa có ứng dụng thiết thực trong đời sống, nguyên tố Bh đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của hóa học hiện đại. Việc khám phá và tổng hợp Bohrium:
- Giúp mở rộng bảng tuần hoàn, chạm đến giới hạn của vật chất
- Tạo tiền đề cho việc khám phá các nguyên tố nặng hơn trong tương lai
- Cung cấp những hiểu biết sâu sắc về cấu trúc hạt nhân và hoạt tính hóa học của nguyên tố siêu nặng
Trong hành trình học hóa học, đôi khi điều cuốn hút không nằm ở ứng dụng thực tiễn, mà ở sự tuyệt vời của khám phá khoa học. Nếu bạn cảm thấy hào hứng với những nguyên tử tồn tại chưa đầy một cái chớp mắt, thì Bh chính là một trong số đó.
Còn bạn, bạn có bao giờ tự hỏi phải chăng sau nguyên tố Bh sẽ còn những điều kỳ diệu gì khác?
Nếu thích bài viết này, đừng quên lưu lại và chia sẻ để nhiều người cùng hiểu thêm về nguyên tố Bh – một dấu ấn đầy trí tuệ của hóa học hạt nhân thế kỷ 21!
