Nguyên tố Mc: Khám phá nguyên tố siêu nặng 115 và những điều thú vị

Khi nhắc đến những nguyên tố lạ và hiếm trong bảng tuần hoàn, nguyên tố Mc – tên gọi viết tắt của Moscovi (Moscovium) – luôn là một trong những cái tên khiến người học hóa và giới nghiên cứu tò mò. Được phát hiện không phải từ một khoáng thạch cổ đại hay phản ứng hóa học quen thuộc, mà từ những va chạm hạt nhân cực mạnh trong phòng thí nghiệm, nguyên tố 115 này mở ra cánh cửa đến vùng đất mới của hóa học hiện đại – nơi các nguyên tố siêu nặng được tạo ra một cách nhân tạo và đầy bí ẩn.

Nếu bạn đã từng tò mò về cấu trúc nguyên tử của các nguyên tố phóng xạ như nguyên tố Pu, thì nguyên tố Mc cũng mang trong mình những đặc điểm hóa học đặc biệt không kém, thậm chí còn vượt xa về mặt phức tạp.

Nguyên tố Mc là gì? Nguồn gốc và tên gọi Moscovium

Nguyên tố Moscovium (Mc) mang số hiệu nguyên tử 115, là một nguyên tố siêu nặng nhân tạo, không tồn tại trong tự nhiên. Đây là một nguyên tố thuộc nhóm nguyên tố p, và nằm trong chu kỳ 7 của bảng tuần hoàn.

Tên gọi Moscovium được đặt theo tên của vùng Moskva – nơi đặt Viện nghiên cứu hạt nhân Dubna (Nga), nơi cùng hợp tác với các nhà khoa học Mỹ phát hiện ra nguyên tố này.

“Việc đặt tên Moscovium không đơn thuần là tri ân địa chỉ nghiên cứu, mà còn thể hiện mối hợp tác quốc tế trong lĩnh vực vật lý hạt nhân,” – TS. Trần Minh Khánh (Viện Hóa học Vật lý Việt Nam)

Thông tin cơ bản về nguyên tố Mc:

Mc được tạo ra như thế nào? Quá trình tổng hợp độc đáo

Nguyên tố Moscovium không tồn tại sẵn trong tự nhiên mà được tạo ra qua phản ứng hạt nhân. Cụ thể:

1. Bắn tia ion canxi-48 vào bia americium-243
2. Các hạt nhân va chạm tạo thành ¹¹⁵Mc cùng với một số neutron.
3. Mc sau đó phân rã phóng xạ rất nhanh thành các nguyên tố khác (như nihonium).

⟶ Thời gian tồn tại của Mc chỉ tính bằng mili giây đến chưa đầy 1 giây, khiến việc nghiên cứu vô cùng khó khăn.

“Việc tổng hợp thành công Moscovium là một kỳ tích trong hóa học hạt nhân hiện đại, mở rộng giới hạn của bảng tuần hoàn ra vùng mà chúng tôi gọi là ‘Đảo bền’,” – PGS. Nguyễn Thị Mai Lan (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên)

Tính chất hóa học và vật lý của nguyên tố Mc

Do tính phóng xạ mạnh và thời gian sống ngắn, nhiều đặc điểm của Mc hiện nay vẫn đang trong giai đoạn suy đoán lý thuyết dựa trên mô phỏng và xu hướng nhóm.

Dự đoán tính chất:

• Thuộc nhóm 15 (cùng nhóm với nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony và bismuth)
• Có thể có số oxi hóa +1 và +3, tương tự bismuth
• Là kim loại, tính dẫn điện tốt, nhưng kém bền hóa học
• Rất không ổn định, phân rã cực nhanh qua phóng xạ alpha

Như vậy, tính chất của Mc được dự đoán gần giống nguyên tố Pr ở một số trạng thái hóa trị, nhưng mang dấu ấn nguyên tử khổng lồ hơn nhiều.

Mô hình cấu tạo nguyên tử của nguyên tố Mc trong mẫu thí nghiệm mô phỏng

Vì sao nguyên tố Mc lại đặc biệt với giới khoa học?

Nguyên tố 115 không chỉ là một “cục sắt” quá khổ trong bảng tuần hoàn. Nó có ý nghĩa quan trọng vì:

• Góp phần khẳng định “đảo ổn định” của các nguyên tố siêu nặng – lý thuyết lâu đời chưa từng được chứng minh
• Hỗ trợ nghiên cứu tiến xa hơn đến các nguyên tố chưa tồn tại, như 119 hay 120
• Phát triển công nghệ máy gia tốc hạt, thiết bị phóng xạ siêu tinh vi
• Cung cấp hiểu biết sâu sắc về tương tác hạt nhân cực đoan

Đặc biệt, rất nhiều tài liệu khoa học giả tưởng từng “gán” nguyên tố này cho các công nghệ UFO – khiến Mc trở thành nguyên tố nổi tiếng nhất trong số các nguyên tố chưa có ứng dụng thương mại.

Nguyên tố Mc có ứng dụng thực tế không?

Đến thời điểm hiện tại, nguyên tố Mc chưa có ứng dụng thực tiễn rõ ràng do:

• Thời gian sống quá ngắn, khó lưu trữ
• Không thể điều chế với số lượng đáng kể
• Rất tốn kém để tạo ra (chỉ vài nguyên tử mỗi tháng trong điều kiện thí nghiệm)

Tuy nhiên, vai trò của Mc không nằm ở việc “được dùng để sản xuất” như tính chất hóa học của saccarozơ, mà nằm ở mở rộng hiểu biết vật chất và lực tương tác hạt nhân.

“Dù chưa thể gắn vào thực tế sản xuất, mỗi nguyên tử Mc được tạo ra chính là một bước tiến hướng đến những điều chưa từng biết,” – GS. Trần Quốc Hưng (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam)

Câu hỏi thường gặp về nguyên tố Mc

Nguyên tố Mc thuộc loại nguyên tố nào?

Moscovium là nguyên tố siêu nặng thuộc nhóm kim loại hậu chuyển tiếp và thuộc nhóm 15 trong bảng tuần hoàn.

Có bao nhiêu đồng vị của Mc đã được biết?

Cho đến nay, các nhà khoa học đã phát hiện và nghiên cứu ít nhất 5 đồng vị của Mc, với số khối từ 287 đến 290, tất cả đều phân rã nhanh chóng.

Tại sao nguyên tố Mc lại gây chú ý với giới truyền thông?

Một phần do tin đồn về vai trò của nó trong công nghệ ngoài hành tinh, xuất phát từ các giả thuyết UFO. Nhưng thực tế, Mc hấp dẫn nhờ giá trị khoa học cao trong vật lý hạt nhân và khả năng mở rộng hóa học lý thuyết.

Tên gọi Moscovium được đặt khi nào?

Tên gọi Moscovium và ký hiệu Mc được chính thức IAU công nhận năm 2016, sau khi kết quả tổng hợp nguyên tố được xác minh.

Lắp đặt thiết bị thí nghiệm tổng hợp nguyên tố Mc trong điều kiện chân không

Nguyên tố Mc có thể gặp ở đâu?

Do được tạo ra duy nhất trong phòng thí nghiệm, chúng không hiện diện trong tự nhiên. Ngay cả trong các máy gia tốc hạt lớn cũng chỉ thu được vài nguyên tử cực nhỏ.

Tương lai của nguyên tố Mc và hóa học siêu nặng

Cùng với sự phát triển của công nghệ máy gia tốc và kỹ thuật tách lọc, giới khoa học kỳ vọng tương lai có thể:

• Tạo ra các đồng vị Mc ổn định hơn
• Phát hiện tính chất hóa học cụ thể
• Kết hợp Mc với các nguyên tố nhẹ để tạo nên vật chất độc đáo, có hiệu năng mới
• Tiến xa hơn đến việc điều chế nguyên tố 119, 120…

Điều này có thể giúp con người mở rộng bảng tuần hoàn hóa học và hiểu sâu sắc hơn về thế giới hạ nguyên tử.

Đối với những bạn học sinh đang tìm hiểu về phản ứng phóng xạ hoặc muốn rèn kỹ năng giải bài tập về oxi, việc hiểu sự tồn tại của nguyên tố Mc cũng sẽ cung cấp một cái nhìn sâu rộng hơn về bản chất phân rã và tương tác hạt nhân.

Kết luận: Nguyên tố Mc – Biểu tượng của hóa học khai phá

Tuy không phổ biến trong lớp học hay đời sống, nguyên tố Mc – Moscovium là biểu tượng cho tinh thần khám phá không ngừng nghỉ của hóa học hiện đại. Việc tạo ra thành công chỉ vài nguyên tử tồn tại trong tích tắc cũng đủ nói lên bước tiến vượt bậc của con người trong việc chinh phục bản chất vật chất.

Mặc dù hiện nay nguyên tố Mc chưa có ứng dụng thực tế rõ ràng, song tầm ảnh hưởng của nó đến vật lý nguyên tử, hóa học siêu nặng và khoa học tương lai là không thể phủ nhận. Chính vì vậy, việc hiểu biết về nguyên tố Mc không chỉ giúp bạn làm giàu kiến thức, mà còn mở ra thêm cánh cửa về những điều kỳ thú trong thế giới hóa học.

Hãy theo dõi chuyên mục “Nguyên tố hóa học” của Hóa Học Phổ Thông để tiếp tục hành trình khám phá các nguyên tố độc đáo khác, từ nguyên tố Pu đến các nguyên tố đất hiếm chưa nhiều người biết tới!