title
stringlengths 1
250
| url
stringlengths 37
44
| text
stringlengths 1
4.81k
|
|---|---|---|
CPU | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2278 | Các CPU dùng transistors.
Sự phức tạp thiết kế của CPU tăng lên khi hàng loạt công nghệ khác nhau tạo thuận lợi cho việc xây dựng các thiết bị điện tử nhỏ hơn và đáng tin cậy hơn. Những cải tiến đầu tiên như vậy đi kèm với sự ra đời của transistor. CPU bán dẫn trong suốt những năm 1950 và 1960 không còn phải được xây dựng bằng các phần tử chuyển mạch cồng kềnh, không đáng tin cậy và mong manh như đèn điện tử chân không và rơle. Với cải tiến này nhiều CPU phức tạp và đáng tin cậy được xây dựng trên một hoặc một số mạch in chứa các thành phần riêng biệt.
Năm 1964, IBM giới thiệu kiến trúc máy tính System/360, được sử dụng trong một loạt các máy tính có khả năng chạy các chương trình tương tự với tốc độ và hiệu suất khác nhau. Điều này có ý nghĩa tại thời điểm đó khi hầu hết các máy tính điện tử là không tương thích với nhau, ngay cả những máy tính có chung nhà sản xuất. Để tạo điều kiện cho cải tiến này, IBM sử dụng các khái niệm về một vi chương trình (thường được gọi là"vi mã"), vi mã này vẫn được sử dụng rộng rãi trong các CPU hiện đại. Kiến trúc System/360 trở nên phổ biến đến mức nó thống trị thị trường máy tính mainframe trong hàng thập kỷ và để lại một di sản vẫn được tiếp tục với các máy tính hiện đại zSeries của IBM. Năm 1965, Digital Equipment Corporation (DEC)
giới thiệu một máy tính có ảnh hưởng nhằm vào thị trường khoa học và nghiên cứu, PDP-8.
Máy tính mạch bán dẫn có một số lợi thế khác biệt so với những máy tính trước đó. Bên cạnh độ tin cậy tăng lên và tiêu thụ điện năng giảm đi, bóng bán dẫn cũng cho phép CPU hoạt động với tốc độ cao hơn nhiều vì thời gian chuyển đổi ngắn hơn của một bóng bán dẫn so với một đèn điện tử hoặc rơle. Nhờ độ tin cậy tăng lên cũng như việc tăng đáng kể tốc độ của các thành phần chuyển mạch (với các bóng bán dẫn được dùng gần như hoàn toàn trong thời gian này), tốc độ xung nhịp CPU tăng lên tới hàng chục megahertz trong giai đoạn này. Ngoài ra, trong khi CPU dùng bóng bán dẫn rời rạc và vi mạch CPU được sử dụng rộng rãi, các thiết kế mới có hiệu suất cao như các xử lý vectơ SIMD (Single Instruction Multiple Data) bắt đầu xuất hiện. |
CPU | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2278 | Những thiết kế thử nghiệm đầu tiên này sau đó đã dẫn đến thời đại của các siêu máy tính chuyên ngành như các máy được Cray Inc và Fujitsu Ltd sản xuất.
Các CPU tích hợp quy mô nhỏ.
Trong thời gian này, một phương pháp sản xuất nhiều transistor kết nối với nhau trong một không gian nhỏ gọn đã được phát triển. Các mạch tích hợp (IC) cho phép một số lượng lớn các bóng bán dẫn được sản xuất trên một chip bán dẫn. Lúc đầu chỉ mạch kỹ thuật số rất cơ bản không chuyên đầu tiên như cổng NOR được thu nhỏ vào vi mạch. CPU dựa trên những khối vi mạch thường được gọi là thiết bị"tích hợp quy mô nhỏ"(SSI). Vi mạch SSI, chẳng hạn như những vi mạch được dùng trong các máy tính hướng dẫn tàu Apollo, thường chứa lên đến một vài nghìn transistor. Để xây dựng toàn bộ một CPU trên vi mạch SSI cần hàng ngàn chip, nhưng vẫn tiêu thụ ít không gian và điện năng hơn nhiều so với thiết kế bằng bóng bán dẫn trước đó.
System/370 của IBM, phiên bản kế tục System/360, sử dụng vi mạch SSI thay vì dùng module bán dẫn rời rạc của Solid Logic Technology. Máy tính PDP-8/I and KI10 PDP-10 của DEC cũng chuyển từ các bóng bán dẫn riêng lẻ được PDP-8 và PDP-10 sử dụng và chuyển qua dùng vi mạch SSI, và dòng máy PDP-11 cực kỳ phổ biến của họ ban đầu được xây dựng với vi mạch SSI nhưng cuối cùng đã được thay thế bằng các vi mạch LSI khi nó ra đời.
Các CPU tích hợp quy mô lớn.
Lee Boysel xuất bản các bài báo có ảnh hưởng, trong đó có một"tuyên ngôn"năm 1967, trong đó mô tả làm thế nào để xây dựng máy tính tương đương với một máy tính mainframe 32-bit từ một số lượng tương đối nhỏ các mạch tích hợp quy mô lớn (LSI). Vào thời điểm đó, cách duy nhất để xây dựng chip LSI, một con chip với một trăm hoặc nhiều cổng, bằng cách xây dựng chúng sử dụng một quá trình MOS (chẳng hạn PMOS logic, NMOS logic, hoặc CMOS logic). Tuy nhiên, một số công ty tiếp tục xây dựng các bộ xử lý dùng chip lưỡng cực vì các bán dẫn lưỡng cực nhanh hơn nhiều so với các chip MOS; chẳng hạn, Datapoint
tạo các bộ vi xử lý bằng chip TTL cho đến đầu những năm 1980. |
CPU | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2278 | Các nhà sản xuất máy tính tốc độ cao muốn chúng chạy nhanh chóng, vì vậy trong những năm 1970 họ xây dựng các CPU từ các vi mạch tích hợp quy mô nhỏ (SSI) và quy mô trung bình (MSI) bao gồm các cổng TTL của vi mạch họ 7400. Vào thời điểm đó, vi mạch MOS quá chậm đến nỗi chúng chỉ được coi là hữu ích trong một vài ứng dụng thích hợp với yêu cầu công suất thấp.
Khi công nghệ vi điện tử phát triển mạnh, nó gia tăng số lượng bóng bán dẫn được đặt trên một IC, giảm số lượng IC riêng cần thiết để tạo ra một CPU hoàn chỉnh. Các vi mạch MSI và LSI tăng lượng transistor lên đến hàng trăm, và sau đó hàng ngàn. Đến năm 1968, số lượng IC cần thiết để xây dựng một CPU hoàn chỉnh đã được giảm xuống còn 24 IC của tám loại khác nhau, với mỗi IC chứa khoảng 1000 MOSFET. Tương phản hoàn toàn với các vi mạch SSI và MSI của nó, vi mạch LSI đầu tiên của PDP-11 chứa một CPU bao gồm chỉ có bốn mạch tích hợp LSI.
Các bộ vi xử lý.
Trong những năm 1970, những phát minh cơ bản của Federico Faggin (IC MOS cổng silicon với cổng tự liên kết cùng với các phương pháp thiết kế logic ngẫu nhiên mới của ông) đã thay đổi việc thiết kế và sản xuất CPU mãi mãi. Kể từ sự ra đời của bộ vi xử lý thương mại đầu tiên (Intel 4004) vào năm 1970, và bộ vi xử lý lần đầu tiên được sử dụng rộng rãi (Intel 8080) năm 1974, mô hình này của CPU đã gần như hoàn toàn vượt qua tất cả các bộ phận xử lý trung tâm khác. Các nhà sản xuất máy tính lớn và máy tính mini thời kỳ này tung ra các chương trình phát triển vi mạch độc quyền để nâng cấp kiến trúc máy tính cũ của họ, và cuối cùng tạo ra bộ vi xử lý tương thích với tập lệnh cũ của các phần cứng và phần mềm cũ. Kết hợp với sự ra đời và cuối cùng thành công khắp nơi của máy tính cá nhân, thuật ngữ "CPU" bây giờ được áp dụng gần như độc quyền
cho các bộ vi xử lý. Một số CPU (gọi là lõi) có thể được kết hợp trong một chip xử lý duy nhất.
Các thế hệ trước của CPU cũng được sản xuất như các linh kiện điện tử và vô số vi mạch (IC) trên một hay nhiều mạch in. Bộ vi xử lý là các CPU được sản xuất trên một số lượng rất nhỏ các IC; thường chỉ là một. |
CPU | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2278 | Tổng thể kích thước CPU nhỏ hơn, là một kết quả của việc sản xuất trên cùng một khuôn, khiến thời gian chuyển đổi nhanh hơn vì các yếu tố vật lý như giảm điện dung ký sinh tại cổng. Điều này đã cho phép các bộ vi xử lý đồng bộ có tốc độ xung nhịp từ hàng chục megahertz đến vài gigahertz. Ngoài ra, vì khả năng để xây dựng transistor cực nhỏ trên một vi mạch đã tăng lên, sự phức tạp và số lượng bóng bán dẫn trong một CPU duy nhất đã tăng lên nhiều lần. Xu hướng được kiểm chứng rộng rãi này được đặt tên là Định luật Moore, mà đã được chứng minh qua thực tế là một yếu tố dự báo khá chính xác về sự phát triển của CPU (và các IC phức tạp khác).
Trong khi mức độ phức tạp, quy mô, xây dựng, và dạng tổng quát của CPU đã thay đổi rất nhiều kể từ năm 1950, đáng chú ý là các thiết kế cơ bản và chức năng của nó đã không thay đổi chút nào. Hầu như tất cả các CPU phổ biến hiện nay có thể được mô tả rất chính xác như các máy lưu trữ chương trình theo kiểu von Neumann. Khi định luật Moore nói trên vẫn tiếp tục đúng, mối quan tâm phát sinh về các giới hạn của công nghệ bóng bán dẫn mạch tích hợp. Thu nhỏ tối đa các cửa điện tử đang gây ra những ảnh hưởng của hiện tượng như electromigration và rò rỉ dưới ngưỡng đã nhiều hơn đáng kể. Những mối quan tâm mới là một trong nhiều yếu tố khiến các nhà nghiên cứu tập trung tìm hiểu các phương pháp mới của máy tính như máy tính lượng tử, cũng như để mở rộng việc sử dụng tính toán song song
và các phương pháp khác nhằm mở rộng tính hữu ích của các mô hình von Neumann cổ điển.
Hoạt động.
Các hoạt động cơ bản của hầu hết các CPU, không phụ thuộc hình thức vật lý, là thực hiện một chuỗi các tập lệnh được lưu trữ, gọi là chương trình. Các mã lệnh chờ thực hiện này được lưu giữ trong một số loại bộ nhớ máy tính. Gần như tất cả các CPU có các bước: lấy thông tin, giải mã và thực hiện lệnh khi hoạt động, và được gọi chung là chu kỳ lệnh.
Sau khi thực hiện một lệnh, toàn bộ quá trình lặp đi lặp lại, với sự chu kỳ lệnh tiếp theo thường lấy các lệnh tiếp theo trong chuỗi vì giá trị tăng lên trong thanh ghi con trỏ lệnh. |
CPU | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2278 | Nếu một lệnh nhảy được thực hiện, con trỏ lệnh sẽ được sửa đổi để chứa địa chỉ của lệnh đã thay đổi và thực hiện chương trình tiếp tục như bình thường. Trong các CPU phức tạp hơn, nhiều lệnh có thể được tải xuống, giải mã, và thực hiện đồng thời. Phần này mô tả những gì thường được gọi là"đường ống RISC cổ điển", vốn khá phổ biến trong các CPU đơn giản được sử dụng trong nhiều thiết bị điện tử (thường được gọi là vi điều khiển). Nó chủ yếu bỏ qua vai trò quan trọng của CPU cache, và do đó bỏ qua các giai đoạn tiếp cận của các đường ống.
Một số lệnh thao tác truy cập chương trình chứ không phải tạo ra dữ liệu kết quả trực tiếp; lệnh như vậy thường được gọi là"lệnh nhảy"và cho phép chương trình chạy lặp vòng, thực hiện chương trình có điều kiện (thông qua việc sử dụng một bước nhảy có điều kiện), và khả năng viết các chương trình con.
Trong một số bộ vi xử lý, một số lệnh khác thay đổi trạng thái của các bit trong một thanh ghi"cờ". Những cờ này có thể được sử dụng để thay đổi cách ứng xử của chương trình, vì chúng thường chỉ ra kết quả của các toán tử khác nhau. Ví dụ, trong bộ vi xử lý khi một lệnh"so sánh"đánh giá hai giá trị, chúng xóa bit trong những thanh ghi cờ để chỉ ra số nào lớn hơn số nào, hoặc hai số được so sánh là bằng nhau; một trong những cờ này sau đó có thể được một lệnh nhảy sử dụng để xác định rẽ nhánh tùy theo kết quả so sánh trên.
Thành phần.
Khối điều khiển (CU - Control Unit).
Có chức năng thông dịch các lệnh của chương trình và điều khiển các hoạt động xử lí của máy tính. Chúng được điều tiết chính xác bởi xung nhịp đồng hồ hệ thống. Nếu CPU là "bộ não" của máy tính thì khối này chính là "bộ não" của CPU
Khối tính toán (ALU-Arithmetic Logic Unit).
Có chức năng thực hiện các phép toán số học và logic rồi sau đó trả lại kết quả vào các thanh ghi (hoặc bộ nhớ).
Các thanh ghi (Registers).
Là các bộ nhớ nằm ngay bên trong CPU có dung lượng lưu trữ nhỏ nhưng có tốc độ truy cập cao. Chúng được dùng để lưu trữ tạm thời các toán hạng, kết quả tính toán, địa chỉ các ô nhớ hoặc thông tin điều khiển.
Opcode.
Phần bộ nhớ chứa mã máy của CPU (không bắt buộc) để có thể thực thi các lệnh trong file thực thi.
Phần điều khiển.
Thực hiện việc điều khiển các khối và điều khiển tần số xung nhịp. |
CPU | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2278 | Mạch xung nhịp đồng hồ hệ thống dùng để đồng bộ các thao tác xử lý trong và ngoài CPU theo các khoảng thời gian không đổi. Khoảng thời gian chờ giữa hai xung gọi là chu kỳ xung nhịp. Tốc độ đo số chu kì mà CPU thực hiện mỗi giây gọi là tốc độ xung nhịp – tốc độ đồng hồ tính bằng triệu đơn vị mỗi giây (MHz). Phần này là không cần thiết cho một cpu nhưng hầu hết có trong kiến trúc cisc.
Tốc độ.
Tốc độ xử lý của máy tính chủ yếu phụ thuộc vào tốc độ của CPU, nhưng nó cũng phụ thuộc vào các phần khác như bộ nhớ RAM, vỉ đồ họa, ổ cứng, v.v..
Có nhiều công nghệ làm tăng tốc độ xử lý của CPU. Ví dụ: pipeline, turbo boost, siêu phân luồng, v.v..
Tốc độ CPU có liên hệ với tần số đồng hồ làm việc của nó (tính bằng các đơn vị như MHz, GHz, v.v..). Trước năm 2005, tần số này cao hơn cũng có nghĩa là tốc độ xử lý cao hơn. Tuy nhiên khi chỉ so sánh như vậy là bỏ qua rất nhiều yếu tố khác. "(Ví dụ: CPU Intel Core 2 Duo (2 nhân) có tần số 2,6 GHz có thể xử lý nhanh hơn CPU Intel Pentium 4 (1 nhân) 3,4 GHz hay dòng Intel Core 2 Duo (2 nhân) 2,6 GHz GHz lại yếu hơn dòng Core i3 (2 nhân) với cùng 2,6 GHz GHz rất nhiều)". Do vậy hiện nay, nhà sản xuất CPU như Intel dùng khái niệm đánh giá trên hiệu suất làm việc (performance rating -P.R) cho các dòng Core i3, i5, i7, i9.
Tốc độ CPU còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
Các nhà sản xuất.
Hai nhà sản xuất CPU lớn nhất hiện nay là Intel và AMD.
Một trong những CPU đầu tiên của hãng Intel là Intel 4004. Được tung ra thị trường vào tháng 11 năm 1971, Intel 4004 có 2250 transistor và 16 chân. Một CPU khác của Intel được tung ra thị trường năm 2006 là Intel Northwood Pentium, có 55 triệu transistor và 478 chân.
Nhà sản xuất AMD (Advanced Micro Devices) cũng được đánh giá cao:
APU(Dòng tích hợp nhân đồ họa của AMD):
-A10[ 58xx(k), 68xx(k), 78xx(k)] với sức mạnh đồ họa tích hợp sánh ngang với các GPU tầm trung.
Năm 2017, AMD ra mắt thế hệ CPU mới, tên mã Zen, với số nhân/luồng vượt trội so với đối thủ Intel từ đó đã làm bùng nổ cuộc chiến CPU mà trước đó AMD đã thất thế trong nhiều năm. |
CPU | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2278 | Ngoài ra, còn có những nhà sản xuất chip ARM (vd: Qualcomm, MediaTek... với các chip cho smartphone như Snapdragon 888, Dimensity 1200... , Apple với dòng chip A cho iPhone, iPad như A15 Bionic... và dòng M1 và nhũng hậu bối của nó trên những mẫu Macbook, Imac... từ 2021 trở đi) |
Nguyên tố hóa học | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2279 | Nguyên tố hóa học, thường được gọi đơn giản là nguyên tố, là một chất hóa học tinh khiết, bao gồm một kiểu nguyên tử, được phân biệt bởi số hiệu nguyên tử, là số lượng proton có trong mỗi hạt nhân. Không giống như các hợp chất hóa học, các nguyên tố hóa học không thể bị phân hủy thành các chất đơn giản hơn bằng các phương pháp hóa học. Số proton trong hạt nhân là đặc tính xác định của một nguyên tố và được gọi là số nguyên tử của nó (được biểu thị bằng ký hiệu "Z") – tất cả các nguyên tử có cùng số hiệu nguyên tử đều là nguyên tử của cùng một nguyên tố. Tất cả các baryon vật chất của vũ trụ bao gồm các nguyên tố hóa học. Khi các nguyên tố khác nhau trải qua các phản ứng hóa học, các nguyên tử được sắp xếp lại thành các hợp chất mới được kết nối với nhau bằng các liên kết hóa học. Chỉ một số ít các nguyên tố, chẳng hạn như bạc và vàng, được tìm thấy dưới dạng chưa kết hợp với tư cách là các khoáng chất nguyên tố tự nhiên tương đối tinh khiết. Gần như tất cả các nguyên tố tự nhiên khác xuất hiện trong Trái đất dưới dạng hợp chất hoặc hỗn hợp. Không khí chủ yếu là hỗn hợp của các nguyên tố nitơ, oxy và argon, mặc dù nó có chứa các hợp chất bao gồm carbon dioxide và nước.
Lịch sử phát hiện và sử dụng các nguyên tố bắt đầu từ các xã hội loài người nguyên thủy phát hiện ra các khoáng chất bản địa như carbon, lưu huỳnh, đồng và vàng (mặc dù khái niệm về nguyên tố hóa học vẫn chưa được hiểu rõ). Nỗ lực phân loại các vật liệu như vậy đã dẫn đến các khái niệm về các nguyên tố cổ điển, thuật giả kim và nhiều lý thuyết tương tự khác nhau trong suốt lịch sử loài người. Phần lớn sự hiểu biết hiện đại về các nguyên tố được phát triển từ công trình của Dmitri Mendeleev, một nhà hóa học người Nga. Ông đã công bố bảng tuần hoàn dễ nhận biết đầu tiên vào năm 1869. Bảng này sắp xếp các nguyên tố theo số nguyên tử tăng dần thành các hàng ("chu kỳ") trong đó các nguyên tố cùng cột ("nhóm") có chung các tính chất vật lý và hóa học một cách tuần hoàn. |
Nguyên tố hóa học | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2279 | Bảng tuần hoàn tóm tắt các tính chất khác nhau của các nguyên tố, cho phép các nhà hóa học suy ra mối quan hệ giữa chúng và đưa ra dự đoán về các hợp chất và các nguyên tố mới tiềm năng.
Đến tháng 11 năm 2016, Liên minh Hóa học Ứng dụng và Tinh khiết Quốc tế đã công nhận tổng số 118 nguyên tố. 94 nguyên tố đầu tiên xuất hiện tự nhiên trên Trái Đất, và 24 nguyên tố còn lại là các nguyên tố tổng hợp được tạo ra trong các phản ứng hạt nhân. Trừ ra các nguyên tố phóng xạ không ổn định (hạt nhân phóng xạ) phân hủy nhanh chóng, gần như tất cả các nguyên tố đều có sẵn trong công nghiệp với số lượng khác nhau. Việc khám phá và tổng hợp các nguyên tố mới hơn nữa là một lĩnh vực nghiên cứu khoa học đang diễn ra.
Mô tả.
Các nguyên tố hóa học nhẹ nhất là hydro và heli, cả hai đều được tạo ra bởi quá trình tổng hợp hạt nhân Big Bang trong 20 phút đầu tiên của vũ trụ theo tỷ lệ khoảng 3: 1 theo khối lượng (hoặc 12: 1 theo số nguyên tử), cùng với những lượng rất nhỏ của hai nguyên tố tiếp theo, lithi và beryli. Hầu hết tất cả các nguyên tố khác được tìm thấy trong tự nhiên đều được tạo ra bằng các phương pháp tổng hợp hạt nhân tự nhiên khác nhau. Trên Trái đất, một lượng nhỏ các nguyên tử mới được tạo ra một cách tự nhiên trong các phản ứng nucleogenic, hoặc trong các quá trình vũ trụ, chẳng hạn như sự phóng xạ tia vũ trụ. Nguyên tử mới cũng được tự nhiên được sản xuất trên Trái Đất như phóng xạ đồng vị phân rã của các quá trình phân rã phóng xạ diễn ra như phân rã alpha, phân rã beta, phân hạch tự phát, phân rã cụm, và các chế độ phân rã hiếm khác.
Trong số 94 nguyên tố có trong tự nhiên, những nguyên tố có số nguyên tử từ 1 đến 82 đều có ít nhất một đồng vị bền (ngoại trừ techneti, nguyên tố 43 và promethi, nguyên tố 61, không có đồng vị bền). Các chất đồng vị được coi là ổn định là những chất chưa quan sát thấy sự phân rã phóng xạ. Các nguyên tố có số hiệu nguyên tử từ 83 đến 94 không ổn định đến mức có thể phát hiện được sự phân rã phóng xạ của tất cả các đồng vị. |
Nguyên tố hóa học | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2279 | Một số nguyên tố này, đặc biệt là bismuth (số nguyên tử 83), thori (số nguyên tử 90) và urani (số nguyên tử 92), có một hoặc nhiều đồng vị có chu kỳ bán rã đủ dài để tồn tại dưới dạng tàn dư của quá trình tổng hợp hạt nhân sao nổ tạo ra các kim loại nặng trước khi hình thành Hệ Mặt trời của chúng ta. Với thời gian phân rã hơn 1,9 năm, dài hơn một tỷ lần so với tuổi ước tính hiện tại của vũ trụ, bismuth-209 (số nguyên tử 83) có chu kỳ bán rã alpha lâu nhất được biết đến trong số các nguyên tố tự nhiên và hầu như luôn được coi là ngang bằng với 80 nguyên tố ổn định. Các nguyên tố rất nặng nhất (những nguyên tố ngoài plutoni, nguyên tố 94) trải qua quá trình phân rã phóng xạ với chu kỳ bán rã ngắn đến mức chúng không được tìm thấy trong tự nhiên và phải được tổng hợp.
Hiện đã có 118 nguyên tố được biết đến. Trong bối cảnh này, "đã biết" có nghĩa là được quan sát đủ rõ, thậm chí chỉ từ một vài sản phẩm phân rã, để được phân biệt với các nguyên tố khác. Gần đây nhất, sự tổng hợp của nguyên tố 118 (vì được đặt tên là oganesson) đã được báo cáo vào tháng 10 năm 2006, và sự tổng hợp của nguyên tố 117 (tennessine) được báo cáo vào tháng 4 năm 2010. Trong số 118 nguyên tố này, 94 nguyên tố xuất hiện tự nhiên trên Trái đất. Sáu trong số này xảy ra với số lượng vết cực nhỏ: techneti, số nguyên tử 43; promethi, số 61; astatin, số 85; franci, số 87; neptuni, số 93; và plutoni, số 94. 94 nguyên tố này đã được phát hiện trong vũ trụ nói chung, trong quang phổ của các ngôi sao và cả siêu tân tinh, nơi các nguyên tố phóng xạ tồn tại trong thời gian ngắn mới được tạo ra. 94 nguyên tố đầu tiên đã được phát hiện trực tiếp trên Trái đất dưới dạng các nuclide nguyên thủy có từ khi hình thành hệ Mặt trời, hoặc dưới dạng các sản phẩm chuyển hóa hoặc phân hạch xảy ra tự nhiên của urani và thori. |
Nguyên tố hóa học | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2279 | 24 nguyên tố nặng hơn còn lại, ngày nay không được tìm thấy trên Trái đất hay trong quang phổ thiên văn, chúng đã được sản xuất nhân tạo: tất cả đều là chất phóng xạ, với chu kỳ bán rã rất ngắn; nếu có bất kỳ nguyên tử nào của các nguyên tố này khi hình thành Trái đất, thì chúng rất có thể, đến mức chắc chắn, đã bị phân rã, và nếu có trong các tân tinh thì chúng có số lượng quá nhỏ để có thể được ghi nhận. Techneti là nguyên tố có chủ đích không phải tự nhiên đầu tiên được tổng hợp vào năm 1937, mặc dù một lượng nhỏ của techneti đã được tìm thấy trong tự nhiên (và nguyên tố này cũng có thể được phát hiện trong tự nhiên vào năm 1925). Mô hình sản xuất nhân tạo và khám phá tự nhiên sau này đã được lặp lại với một số nguyên tố hiếm có nguồn gốc tự nhiên phóng xạ khác.
Danh sách các nguyên tố có sẵn theo tên, số nguyên tử, mật độ, điểm nóng chảy, điểm sôi và theo ký hiệu, cũng như năng lượng ion hóa của các nguyên tố. Các nucleotit của các nguyên tố phóng xạ và ổn định cũng có sẵn dưới dạng danh sách các nuclide, được sắp xếp theo độ dài chu kỳ bán rã của các nguyên tố không ổn định. Một trong những cách trình bày thuận tiện nhất, và chắc chắn là truyền thống nhất về các nguyên tố, là ở dạng bảng tuần hoàn, nhóm các nguyên tố có tính chất hóa học tương tự lại với nhau (và thường là các cấu trúc điện tử tương tự).
Mỗi nguyên tố hóa học đều có một tên và ký hiệu riêng để dễ nhận biết. Tên gọi chính thức của các nguyên tố hóa học được quy định bởi Liên đoàn Quốc tế về Hoá học Thuần túy và Ứng dụng (tiếng Anh: "International Union of Pure and Applied Chemistry") (viết tắt: IUPAC). Tổ chức này nói chung chấp nhận tên gọi mà người (hay tổ chức) phát hiện ra nguyên tố đã lựa chọn. Điều này có thể dẫn đến tranh luận là nhóm nghiên cứu nào thực sự tìm ra nguyên tố, là câu hỏi từng làm chậm trễ việc đặt tên cho các nguyên tố với số nguyên tử từ 104 trở lên trong một thời gian dài (Xem thêm Tranh luận về đặt tên nguyên tố). Các nguyên tố hóa học cũng được cấp cho một ký hiệu hóa học thống nhất, dựa trên cơ sở tên gọi của nguyên tố, phần lớn là viết tắt theo tên gọi Latinh. |
Nguyên tố hóa học | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2279 | (Ví dụ, carbon có ký hiệu hóa học 'C', natri có ký hiệu hóa học 'Na' từ tên gọi Latinh "natri"). Ký hiệu hóa học của nguyên tố được thống nhất và hiểu trên toàn thế giới trong khi tên gọi thông thường của nó khi chuyển sang một ngôn ngữ khác thì phần lớn không giống nhau.
Số nguyên tử.
Số nguyên tử của một nguyên tố (ký hiệu Z) bằng số proton trong mỗi nguyên tử và xác định nguyên tố này. Ví dụ, tất cả các nguyên tử carbon đều chứa 6 proton trong hạt nhân nguyên tử của chúng; vậy số nguyên tử của carbon là 6. Nguyên tử carbon có thể có số neutron khác nhau; các nguyên tử của cùng một nguyên tố có số neutron khác nhau được gọi là các đồng vị của nguyên tố đó.
Số proton trong hạt nhân nguyên tử cũng quyết định điện tích của nó, do đó nó quyết định số electron của nguyên tử ở trạng thái không bị ion hóa. Các electron được đặt vào các obitan nguyên tử quyết định các tính chất hóa học khác nhau của nguyên tử. Số lượng neutron trong hạt nhân thường ảnh hưởng rất ít đến tính chất hóa học của nguyên tố (ngoại trừ trường hợp của hydro và đơteri). Do đó, tất cả các đồng vị carbon đều có các tính chất hóa học gần giống nhau vì chúng đều có 6 proton và 6 electron, mặc dù các nguyên tử carbon chẳng hạn có thể có 6 hoặc 8 neutron. Đó là lý do tại sao số nguyên tử, chứ không phải số khối hay trọng lượng nguyên tử, được coi là đặc điểm nhận dạng của một nguyên tố hóa học.
Đồng vị.
Đồng vị là những nguyên tử của cùng một nguyên tố (nghĩa là có cùng số proton trong hạt nhân nguyên tử của chúng), nhưng có số neutron "khác nhau". Vì vậy, chẳng hạn, có ba đồng vị chính của carbon. Tất cả các nguyên tử carbon đều có 6 proton trong hạt nhân, nhưng chúng có thể có 6, 7 hoặc 8 neutron. Vì số khối của chúng lần lượt là 12, 13 và 14, nên ba đồng vị của carbon được gọi là carbon-12, carbon-13 và carbon-14, thường được viết tắt là 12C, 13C và 14C. Carbon trong cuộc sống hàng ngày và trong hóa học là hỗn hợp của 12C (khoảng 98,9%), 13C (khoảng 1,1%) và khoảng 1 nguyên tử 14C trên một nghìn tỷ nguyên tử tổng cộng.
Hầu hết (66 trong số 94) nguyên tố xuất hiện tự nhiên có nhiều hơn một đồng vị ổn định. |
Nguyên tố hóa học | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2279 | Ngoại trừ các đồng vị của hydro (khác nhau rất nhiều về khối lượng tương đối - đủ để gây ra các hiệu ứng hóa học), các đồng vị của một nguyên tố nhất định gần như không thể phân biệt được về mặt hóa học.
Tất cả các nguyên tố đều có một số đồng vị là chất phóng xạ (đồng vị phóng xạ), mặc dù không phải tất cả các đồng vị phóng xạ này đều tồn tại ngoài tự nhiên. Các đồng vị phóng xạ thường phân rã thành các nguyên tố khác khi phóng ra một hạt alpha hoặc beta. Nếu một nguyên tố có các đồng vị không phóng xạ, chúng được gọi là cá đồng vị "ổn định". Tất cả các đồng vị ổn định đã biết đều tồn tại ngoài tự nhiên (xem đồng vị nguyên thủy). Nhiều đồng vị phóng xạ không có trong tự nhiên đã được nghiên cứu sau khi được tạo ra một cách nhân tạo. Một số nguyên tố không có đồng vị bền và "chỉ" bao gồm các đồng vị phóng xạ: cụ thể là các nguyên tố không có đồng vị bền nào là techneti (số nguyên tử 43), promethi (số nguyên tử 61) và tất cả các nguyên tố quan sát được có số nguyên tử lớn hơn 82.
Trong số 80 nguyên tố có ít nhất một đồng vị bền, 26 nguyên tố chỉ có một đồng vị bền duy nhất. Số đồng vị ổn định trung bình của 80 nguyên tố ổn định là 3,1 đồng vị ổn định trên mỗi nguyên tố. Số lượng đồng vị bền lớn nhất xảy ra đối với một nguyên tố là 10 (thiếc, nguyên tố 50).
Khối lượng đồng vị và khối lượng nguyên tử.
Số khối của một nguyên tố "A", là số nucleon (proton và neutron) trong hạt nhân nguyên tử. Các đồng vị khác nhau của một nguyên tố nhất định được phân biệt bằng số khối của chúng, được viết theo quy ước dưới dạng ký tự trên bên trái của ký hiệu nguyên tử (ví dụ: 238U). Số khối luôn là một số nguyên và có đơn vị là "nucleon". Ví dụ, magnesi-24 (24 là số khối) là một nguyên tử có 24 nucleon (12 proton và 12 neutron).
Trong khi số khối chỉ đơn giản đếm tổng số neutron và proton và do đó là một số tự nhiên, khối lượng nguyên tử của một nguyên tử là một số thực cho khối lượng của một đồng vị cụ thể (hoặc "nuclide") của nguyên tố, tính bằng đơn vị khối lượng nguyên tử (kí hiệu: u). |
Nguyên tố hóa học | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2279 | Nói chung, số khối của một nuclide nhất định khác một chút về giá trị so với khối lượng nguyên tử của nó, vì khối lượng của mỗi proton và neutron không chính xác đúng 1 u; vì các điện tử đóng góp một phần nhỏ hơn vào khối lượng nguyên tử vì số neutron vượt quá số proton; và (cuối cùng) vì năng lượng liên kết hạt nhân. Ví dụ, khối lượng nguyên tử của chlor-35 có năm chữ số có nghĩa là 34,969 u và của chlor-37 là 36,966 u. Tuy nhiên, khối lượng nguyên tử tính bằng u của mỗi đồng vị khá gần với số khối lượng đơn giản của nó (luôn nằm trong khoảng 1%). Đồng vị duy nhất có khối lượng nguyên tử chính xác là một số tự nhiên là 12C, theo định nghĩa có khối lượng chính xác bằng 12 vì u được định nghĩa là 1/12 khối lượng của nguyên tử carbon-12 trung hòa tự do ở trạng thái cơ bản.
Trọng lượng nguyên tử tiêu chuẩn (thường được gọi là "trọng lượng nguyên tử") của một nguyên tố là "trung bình cộng" của các khối lượng nguyên tử của tất cả các đồng vị của nguyên tố hóa học được tìm thấy trong một môi trường cụ thể, có trọng lượng bằng lượng đồng vị, so với đơn vị khối lượng nguyên tử. Số này có thể là một phân số "không" gần với một số nguyên. Ví dụ, khối lượng nguyên tử tương đối của chlor là 35,453 u, khác rất nhiều so với một số nguyên vì nó là trung bình của khoảng 76% chlor-35 và 24% chlor-37. Bất cứ khi nào giá trị khối lượng nguyên tử tương đối khác hơn 1% so với một số nguyên, đó là do hiệu ứng trung bình này, vì một lượng đáng kể của nhiều hơn một đồng vị có trong một mẫu nguyên tố đó một cách tự nhiên.
Tinh khiết về mặt hóa học và tinh khiết về mặt đồng vị.
Các nhà hóa học và các nhà khoa học hạt nhân có các định nghĩa khác nhau về một "nguyên tố tinh khiết". Trong hóa học, nguyên tố nguyên chất có nghĩa là chất mà tất cả các nguyên tử (hoặc trong thực tế là hầu hết) đều có cùng số nguyên tử hoặc số proton. Tuy nhiên, các nhà khoa học hạt nhân định nghĩa một nguyên tố tinh khiết là một nguyên tố chỉ bao gồm một đồng vị ổn định. |
Nguyên tố hóa học | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2279 | Ví dụ, một sợi dây đồng là 99,99% tinh khiết về mặt hóa học nếu 99,99% nguyên tử của nó là đồng, với 29 proton mỗi nguyên tử. Tuy nhiên, nó không phải là đồng vị tinh khiết vì đồng thông thường bao gồm hai đồng vị bền, 69% 63Cu và 31% 65Cu, với số neutron khác nhau. Tuy nhiên, một thỏi vàng nguyên chất sẽ tinh khiết cả về mặt hóa học và đồng vị, vì vàng thông thường chỉ bao gồm một đồng vị, 197Au.
Thù hình.
Nguyên tử của các nguyên tố tinh khiết về mặt hóa học có thể liên kết với nhau về mặt hóa học theo nhiều cách, cho phép nguyên tố tinh khiết tồn tại trong nhiều cấu trúc hóa học (cách sắp xếp không gian của các nguyên tử), được gọi là các dạng thù hình, khác nhau về tính chất của chúng. Ví dụ, carbon có thể được tìm thấy dưới các dạng: kim cương, có cấu trúc tứ diện xung quanh mỗi nguyên tử carbon; than chì, có các lớp nguyên tử carbon có cấu trúc lục giác xếp chồng lên nhau; graphene, là một lớp graphit đơn lẻ rất bền; fullerene, có hình dạng gần như hình cầu; và ống nano carbon, là những ống có cấu trúc hình lục giác (thậm chí chúng có thể khác nhau về tính chất điện). Khả năng tồn tại của một nguyên tố ở một trong nhiều dạng cấu trúc được gọi là 'khả năng thù hình'.
Trạng thái chuẩn của một nguyên tố được định nghĩa là trạng thái ổn định nhất về mặt nhiệt động lực học của nó ở áp suất 1 bar và nhiệt độ nhất định (thường ở 298,15 K). Trong nhiệt hóa học, một nguyên tố được định nghĩa là có entanpi tạo thành bằng 0 ở trạng thái chuẩn của nó. Ví dụ, trạng thái tham chiếu của carbon là graphit, vì cấu trúc của graphit ổn định hơn so với các dạng thù hình khác.
Thuộc tính.
Một số loại phân loại mô tả có thể được áp dụng rộng rãi cho các nguyên tố, bao gồm việc xem xét các đặc tính vật lý và hóa học chung của chúng, trạng thái vật chất của chúng trong các điều kiện quen thuộc, điểm nóng chảy và sôi của chúng, mật độ của chúng, cấu trúc tinh thể của chúng khi là chất rắn và nguồn gốc của chúng.
Các thuộc tính chung. |
Nguyên tố hóa học | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2279 | Các thuộc tính chung.
Một số thuật ngữ thường được sử dụng để mô tả các tính chất vật lý và hóa học chung của các nguyên tố hóa học. Điểm phân biệt đầu tiên là kim loại dễ dẫn điện, phi kim không dẫn điện và một nhóm nhỏ (các "á kim"), có các đặc tính trung gian và thường hoạt động như chất bán dẫn.
Sự phân loại tinh tế hơn thường được thể hiện trong các bản trình bày màu của bảng tuần hoàn. Hệ thống này hạn chế các thuật ngữ "kim loại" và "phi kim" chỉ đối với một số kim loại và phi kim được xác định rộng hơn, bổ sung các thuật ngữ bổ sung cho một số nhóm kim loại và phi kim được xem rộng rãi hơn. Phiên bản của phân loại này được sử dụng trong bảng tuần hoàn được trình bày ở đây bao gồm: họ actini, kim loại kiềm , kim loại kiềm thổ, halogen, họ lanthan, kim loại chuyển tiếp, kim loại sau chuyển tiếp, á kim, phi kim phản ứng và khí trơ. Trong hệ thống này, các kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ và kim loại chuyển tiếp, cũng như các lantan và actini, là các nhóm kim loại đặc biệt được nhìn nhận theo nghĩa rộng hơn. Tương tự, các phi kim phản ứng và các khí quý là các phi kim được nhìn theo nghĩa rộng hơn. Trong một số bài thuyết trình, các halogen không được phân biệt, với astatin được xác định là một kim loại và các chất khác được xác định là phi kim.
Trạng thái vật chất.
Một sự phân biệt cơ bản khác thường được sử dụng giữa các nguyên tố là trạng thái vật chất (pha) của chúng, cho dù là rắn, lỏng hay khí, ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn đã chọn (STP). Hầu hết các nguyên tố là chất rắn ở nhiệt độ thông thường và áp suất khí quyển, trong khi một số nguyên tố là chất khí. Chỉ có brom và thủy ngân là chất lỏng ở 0 độ C (32 độ F) và áp suất khí quyển bình thường; caesi và gali là chất rắn ở nhiệt độ đó, nhưng nóng chảy ở 28,4 °C (83,2 °F) và 29,8 °C (85,6 °F), tương ứng.
Điểm nóng chảy và điểm sôi.
Điểm nóng chảy và điểm sôi, thường được biểu thị bằng độ C ở áp suất của một bầu khí quyển, thường được sử dụng để mô tả đặc tính của các nguyên tố khác nhau. |
Nguyên tố hóa học | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2279 | Mặc dù được biết đến với hầu hết các nguyên tố, nhưng một trong hai hoặc cả hai phép đo này vẫn chưa được xác định đối với một số nguyên tố phóng xạ chỉ có sẵn với số lượng rất nhỏ. Vì heli vẫn là chất lỏng ngay cả ở độ không tuyệt đối ở áp suất khí quyển, nên nó chỉ có nhiệt độ sôi chứ không phải nhiệt độ nóng chảy, trong các bài thuyết trình thông thường.
Khối lượng riêng.
Khối lượng riêng hay mật độ của ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn đã chọn (STP) thường được sử dụng để xác định đặc tính của các phần tử. Mật độ thường được biểu thị bằng gam trên centimet khối (g / cm³). Vì một số nguyên tố là chất khí ở nhiệt độ thường gặp, khối lượng riêng của chúng thường được nêu ở dạng khí; khi hóa lỏng hoặc đông đặc, các nguyên tố khí cũng có khối lượng riêng tương tự như khối lượng riêng của các nguyên tố khác.
Khi một phần tử có các dạng thù hình với các mật độ khác nhau, một dạng thù hình đại diện thường được chọn trong các bản trình bày tóm tắt, trong khi mật độ cho mỗi dạng allotro có thể được nêu khi cung cấp thêm thông tin chi tiết. Ví dụ, ba dạng thù hình quen thuộc của carbon (carbon vô định hình, than chì và kim cương) có khối lượng riêng tương ứng là 1,8–2,1, 2,267 và 3,515 g / cm 3.
Cấu trúc tinh thể.
Các nguyên tố được nghiên cứu cho đến nay làm mẫu rắn có tám loại cấu trúc tinh thể : lập phương hình thân, lập phương diện tâm, lục giác, đơn nghiêng, trực thoi, lục phương và bốn phương. Đối với một số nguyên tố sau urani được sản xuất tổng hợp, các mẫu sẵn có quá nhỏ để xác định cấu trúc tinh thể.
Sự xuất hiện và nguồn gốc trên Trái Đất.
Các nguyên tố hóa học cũng có thể được phân loại theo nguồn gốc của chúng trên Trái đất, với 94 nguyên tố đầu tiên được coi là xuất hiện ngoài tự nhiên, trong khi những nguyên tố có số nguyên tử ngoài 94 chỉ được sản xuất nhân tạo như là sản phẩm tổng hợp của các phản ứng hạt nhân nhân tạo.
Trong số 94 nguyên tố xuất hiện tự nhiên, 83 nguyên tố được coi là nguyên sinh và có tính phóng xạ yếu hoặc ổn định. |
Nguyên tố hóa học | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2279 | 11 nguyên tố tự nhiên còn lại có chu kỳ bán rã quá ngắn để chúng có mặt ở thời kỳ đầu của Hệ Mặt trời, và do đó được coi là các nguyên tố nhất thời. Trong số 11 nguyên tố thoáng qua này, 5 nguyên tố (poloni, radon, radi, actini và protactini) là các sản phẩm phân rã tương đối phổ biến của thori và urani. 6 nguyên tố thoáng qua còn lại (techneti, promethi, astatin, franci, neptuni và plutoni) hiếm khi xảy ra, vì là sản phẩm của các chế độ phân rã hiếm hoặc quá trình phản ứng hạt nhân liên quan đến urani hoặc các nguyên tố nặng khác.
Không có sự phân rã phóng xạ nào được quan sát thấy đối với các nguyên tố có số nguyên tử từ 1 đến 82, ngoại trừ 43 (techneti) và 61 (promethi). Tuy nhiên, đồng vị bền quan sát của một số nguyên tố (như wolfram và chì) được dự đoán là hơi phóng xạ với chu kỳ bán rã rất dài: [18] ví dụ, chu kỳ bán rã được dự đoán cho đồng vị chì ổn định quan sát nằm trong khoảng từ 1035 đến 10189 năm. Các nguyên tố có số nguyên tử 43, 61 và 83 đến 94 không ổn định đủ để có thể dễ dàng phát hiện ra sự phân rã phóng xạ của chúng. Ba trong số các nguyên tố này, bitmut (nguyên tố 83), thori (nguyên tố 90) và urani (nguyên tố 92) có một hoặc nhiều đồng vị có chu kỳ bán rã đủ dài để tồn tại như tàn tích của quá trình tổng hợp hạt nhân sao nổ tạo ra các nguyên tố nặng trước sự hình thành của Hệ Mặt Trời. Ví dụ, với chu kỳ bán rã hơn 1,9 năm, dài hơn một tỷ lần so với tuổi ước tính hiện tại của vũ trụ, bismuth-209 có chu kỳ bán rã alpha lâu nhất được biết đến trong số các nguyên tố tự nhiên. 24 nguyên tố nặng nhất (những nguyên tố ngoài plutoni, nguyên tố 94) trải qua quá trình phân rã phóng xạ với chu kỳ bán rã quá ngắn và không thể được tạo ra như sản phẩm phụ của các nguyên tố có tuổi thọ cao hơn, và do đó hoàn toàn không được biết là có tồn tại ngoài tự nhiên.
Bảng tuần hoàn. |
Nguyên tố hóa học | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2279 | Bảng tuần hoàn.
Tính chất của các nguyên tố hóa học thường được tóm tắt bằng cách sử dụng bảng tuần hoàn, bảng tuần hoàn sắp xếp các nguyên tố một cách mạnh mẽ và trang nhã bằng cách tăng số nguyên tử thành các hàng ( "chu kỳ" ) trong đó các cột ( "nhóm" ) chia sẻ sự lặp lại ("tuần hoàn") của các tính chất vật lý và tính chất hóa học. Bảng tuần hoàn tiêu chuẩn hiện tại chứa 118 nguyên tố đã được xác nhận tính đến năm 2019.
Mặc dù những tiền thân trước đó của bảng này đã tồn tại, nhưng việc phát minh ra nó thường được ghi công cho nhà hóa học người Nga Dmitri Mendeleev vào năm 1869, người đã dự định dùng bảng để minh họa các xu hướng lặp lại trong các tính chất của các nguyên tố. Bố cục của bảng đã được tinh chỉnh và mở rộng theo thời gian khi các nguyên tố mới được phát hiện và các mô hình lý thuyết mới đã được phát triển để giải thích hành vi hóa học của chúng.
Việc sử dụng bảng tuần hoàn hiện nay đã phổ biến trong ngành học hóa học, cung cấp một khung cực kỳ hữu ích để phân loại, hệ thống hóa và so sánh tất cả các dạng hành vi hóa học khác nhau. Bảng cũng được ứng dụng rộng rãi trong vật lý, địa chất, sinh học, khoa học vật liệu, kỹ thuật, nông nghiệp, y học, dinh dưỡng, sức khỏe môi trường và thiên văn học. Các nguyên tắc của nó đặc biệt quan trọng trong kỹ thuật hóa học.
Nguồn gốc.
Chỉ khoảng 4% tổng khối lượng của vũ trụ được tạo ra từ các nguyên tử hoặc ion, và do đó được biểu thị bằng các nguyên tố hóa học. Phần này chiếm khoảng 15% tổng số vật chất, với phần còn lại của vật chất (85%) là vật chất tối. Bản chất của vật chất tối vẫn chưa được biết, nhưng nó không được cấu tạo bởi các nguyên tử của các nguyên tố hóa học vì nó không chứa proton, neutron hoặc electron. (Phần phi vật chất còn lại của khối lượng vũ trụ được cấu tạo từ năng lượng tối thậm chí còn ít được hiểu rõ hơn).
94 nguyên tố hóa học có trong tự nhiên được tạo ra bởi ít nhất bốn lớp của quá trình vật lý thiên văn. Hầu hết hydro, heli và một lượng rất nhỏ lithi được tạo ra trong vài phút đầu tiên của Vụ Nổ Lớn. Quá trình tổng hợp hạt nhân Big Bang này chỉ xảy ra một lần; các quá trình khác đang diễn ra. |
Nguyên tố hóa học | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2279 | Phản ứng tổng hợp hạt nhân bên trong các ngôi sao tạo ra các nguyên tố thông qua quá trình tổng hợp hạt nhân của các ngôi sao, bao gồm tất cả các nguyên tố từ carbon đến sắt về số lượng nguyên tử. Các nguyên tố có số nguyên tử cao hơn sắt, bao gồm các nguyên tố nặng như urani và plutoni, được tạo ra bởi nhiều dạng tổng hợp hạt nhân bùng nổ khác nhau trong quá trình sáp nhập sao siêu mới và neutron. Các nguyên tố nhẹ lithi, beryli và bor được tạo ra hầu hết thông qua sự phân tán tia vũ trụ (sự phân mảnh do tia vũ trụ gây ra) của carbon, nitơ và oxy.
Trong giai đoạn đầu của Vụ Nổ Lớn, sự tổng hợp hạt nhân của hạt nhân hydro dẫn đến việc sản xuất ra hydro-1 (proti, 1H) và heli-4 (4He), cũng như một lượng nhỏ hơn deuteri (2H) và lượng rất nhỏ (theo lũy thừa 10−10) của lithi và beryli. Thậm chí một lượng nguyên tố bor nhỏ hơn có thể đã được tạo ra trong Vụ Nổ Lớn, vì nó đã được quan sát thấy ở một số ngôi sao rất cũ, trong khi carbon thì không. Không có nguyên tố nào nặng hơn bor được tạo ra trong Vụ Nổ Lớn. Kết quả là, sự phong phú ban đầu của các nguyên tử (hoặc ion) bao gồm khoảng 75% 1H, 25% 4He, và 0,01% đơteri, chỉ với những lượng rất nhỏ lithi, beryli và có lẽ là bo. Sự làm giàu sau đó của các quầng thiên hà xảy ra do quá trình tổng hợp hạt nhân sao và quá trình tổng hợp hạt nhân siêu tân tinh. Tuy nhiên, sự phong phú của nguyên tố trong không gian giữa các thiên hà vẫn có thể gần giống với các điều kiện nguyên thủy, trừ khi nó đã được làm giàu bằng một số phương pháp.
Trên Trái đất (và các nơi khác), lượng nhỏ của các nguyên tố khác nhau tiếp tục được tạo ra từ các nguyên tố khác như là sản phẩm của quá trình biến đổi hạt nhân. Chúng bao gồm một số được tạo ra bởi các tia vũ trụ hoặc các phản ứng hạt nhân khác (xem các nuclid vũ trụ và nucleogenic ), và một số khác được tạo ra dưới dạng sản phẩm phân rã của các nuclide nguyên thủy tồn tại lâu dài. |
Nguyên tố hóa học | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2279 | Ví dụ, một lượng vết (nhưng có thể phát hiện được) của carbon-14 (14C) liên tục được tạo ra trong khí quyển do các tia vũ trụ tác động vào các nguyên tử nitơ và argon-40 ( 40Ar) liên tục được tạo ra do sự phân hủy của kali-40 (40K) nguyên thủy nhưng không ổn định. Ngoài ra, ba nguyên tố nguyên thủy xuất hiện trừ các nguyên tố có tính phóng xạ thuộc họ actini, đó là thori, urani và plutoni, phân rã qua một loạt các định kỳ sản xuất nhưng không ổn định các yếu tố phóng xạ như radi và radon, vốn chỉ xuất hiện thoáng qua trong bất kỳ mẫu của các kim loại này hoặc quặng hoặc các hợp chất của chúng. Ba nguyên tố phóng xạ khác, techneti, promethi và neptuni, chỉ xuất hiện ngẫu nhiên trong các vật liệu tự nhiên, được tạo ra dưới dạng các nguyên tử riêng lẻ bằng cách phân hạch hạt nhân của các hạt nhân của các nguyên tố nặng khác nhau hoặc trong các quá trình hạt nhân hiếm gặp khác.
Ngoài 94 nguyên tố tự nhiên, một số nguyên tố nhân tạo đã được sản xuất bằng công nghệ vật lý hạt nhân của con người. , những thí nghiệm này đã tạo ra tất cả các nguyên tố lên đến số nguyên tử 118.
Lượng nguyên tố trong tự nhiên.
Biểu đồ sau (thang log) cho thấy sự phong phú của các nguyên tố trong Hệ Mặt Trời của chúng ta. Bảng cho thấy mười hai nguyên tố phổ biến nhất trong thiên hà của chúng ta (ước tính theo phương pháp quang phổ), được đo bằng phần triệu, khối lượng. Các thiên hà gần đó đã phát triển dọc theo các đường tương tự có sự làm giàu tương ứng của các nguyên tố nặng hơn hydro và heli. Các thiên hà xa hơn đang được xem như chúng đã xuất hiện trong quá khứ, vì vậy lượng nguyên tố dồi dào của chúng dường như gần với hỗn hợp nguyên thủy hơn. Tuy nhiên, khi các quy luật và quy trình vật lý xuất hiện phổ biến trong vũ trụ hữu hình, các nhà khoa học kỳ vọng rằng các thiên hà này đã tiến hóa các nguyên tố với mức độ phong phú tương tự.
Sự phong phú của các nguyên tố trong Hệ Mặt trời phù hợp với nguồn gốc của chúng từ quá trình tổng hợp hạt nhân trong Vụ Nổ Lớn và một số sao siêu tân tinh tiền thân. |
Nguyên tố hóa học | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2279 | Hydro và heli rất dồi dào là sản phẩm của Vụ nổ lớn, nhưng ba nguyên tố tiếp theo rất hiếm vì chúng có rất ít thời gian hình thành trong Vụ nổ lớn và không được tạo ra trong các ngôi sao (tuy nhiên, chúng được tạo ra với số lượng nhỏ do sự tan rã của các nguyên tố nặng hơn trong bụi giữa các vì sao, do tác động của tia vũ trụ ). Bắt đầu với carbon, các nguyên tố được tạo ra trong các ngôi sao bằng cách tích tụ từ các hạt alpha (hạt nhân heli), dẫn đến sự phong phú xen kẽ của các nguyên tố có số nguyên tử chẵn (những nguyên tố này cũng ổn định hơn). Nói chung, các nguyên tố như sắt được tạo ra trong các ngôi sao lớn trong quá trình trở thành siêu tân tinh. Sắt-56 đặc biệt phổ biến, vì nó là nguyên tố ổn định nhất có thể dễ dàng được tạo ra từ các hạt alpha (là sản phẩm của sự phân rã phóng xạ nickel-56, cuối cùng được tạo ra từ 14 hạt nhân heli). Các nguyên tố nặng hơn sắt được tạo ra trong quá trình hấp thụ năng lượng ở các ngôi sao lớn, và sự phong phú của chúng trong vũ trụ (và trên Trái đất) thường giảm theo số nguyên tử của chúng.
Sự phong phú của các nguyên tố hóa học trên Trái Đất thay đổi từ không khí đến lớp vỏ đến đại dương, và trong các dạng sống khác nhau. Sự phong phú của các nguyên tố trong lớp vỏ Trái đất khác với sự phong phú của các nguyên tố trong Hệ Mặt trời (như được thấy ở Mặt trời và các hành tinh nặng như Sao Mộc) chủ yếu ở việc mất đi có chọn lọc các nguyên tố rất nhẹ nhất (hydro và heli) và cả neon, carbon dễ bay hơi (như hydrocarbon), nitơ và lưu huỳnh, là kết quả của quá trình sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời trong giai đoạn đầu hình thành hệ mặt trời. Oxy, nguyên tố Trái đất dồi dào nhất tính theo khối lượng, được giữ lại trên Trái đất bằng cách kết hợp với silic. Nhôm có 8% khối lượng phổ biến hơn trong vỏ Trái đất so với vũ trụ và Hệ Mặt trời, nhưng thành phần của lớp phủ cồng kềnh hơn nhiều, có magnesi và sắt thay cho nhôm (chỉ xuất hiện ở 2% khối lượng) phản ánh chặt chẽ hơn thành phần nguyên tố của Hệ Mặt Trời, chưa kể sự mất mát được ghi nhận của các nguyên tố dễ bay hơi vào không gian và mất lượng nguyên tố sắt đã di chuyển đến lõi của Trái Đất. |
Nguyên tố hóa học | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2279 | Ngược lại, thành phần của cơ thể con người theo sát thành phần của nước biển - giúp cơ thể con người có thêm lượng dự trữ carbon và nitơ cần thiết để tạo thành protein và acidnucleic, cùng với phosphor trong acidnucleic và phân tử truyền năng lượng. Adenosine triphosphate (ATP) xuất hiện trong tế bào của tất cả các sinh vật sống. Một số loại sinh vật đòi hỏi các nguyên tố đặc biệt bổ sung, ví dụ như magnesi trong chất diệp lục trong cây xanh, các calci trong vỏ động vật thân mềm, hoặc sắt trong hemoglobin trong hồng cầu của động vật có xương sống.
Lịch sử.
Phát triển các định nghĩa.
Khái niệm "nguyên tố" như một chất không thể phân chia đã phát triển qua ba giai đoạn lịch sử chính: Định nghĩa cổ điển (chẳng hạn như định nghĩa của người Hy Lạp cổ đại), định nghĩa hóa học và định nghĩa hạt nhân.
Định nghĩa cổ điển.
Triết học cổ đại đặt ra một tập hợp các nguyên tố cổ điển để giải thích các mô hình quan sát được trong tự nhiên. Những "nguyên tố" này ban đầu được gọi là "đất", "nước", "khí" và "lửa" thay vì các nguyên tố hóa học của khoa học hiện đại.
Thuật ngữ 'nguyên tố' "(stoicheia)" lần đầu tiên được nhà triết học Hy Lạp Plato sử dụng vào khoảng năm 360 TCN trong cuộc đối thoại của ông với Timaeus, trong đó bao gồm một cuộc thảo luận của các thành phần của các cơ quan vô cơ và hữu cơ và là một chuyên luận phỏng đoán về hóa học. Plato tin rằng các nguyên tố được Empedocles đưa vào một thế kỷ trước đó bao gồm các dạng đa diện nhỏ: tứ diện (lửa), bát diện (khí), nhị thập diện (nước) và khối lập phương (đất).
Aristotle, khoảng năm 350 TCN, cũng sử dụng từ "stoicheia" và bổ sung thêm một nguyên tố thứ năm gọi là aether, mà hình thành các tầng trời. Aristotle đã định nghĩa một nguyên tố là:
Định nghĩa hóa học.
Năm 1661, Robert Boyle đề xuất lý thuyết về vật thể của mình, trong đó ủng hộ việc phân tích vật chất được cấu thành bởi các đơn vị vật chất không thể thu nhỏ hơn được (nguyên tử) và, không chọn quan điểm của Aristotle về bốn nguyên tố cũng như quan điểm của Paracelsus về ba nguyên tố cơ bản, và còn bỏ ngỏ. câu hỏi về số lượng nguyên tố. |
Nguyên tố hóa học | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2279 | câu hỏi về số lượng nguyên tố. Danh sách các nguyên tố hóa học hiện đại đầu tiên được đưa ra trong "Các nguyên tố hóa học" năm 1789 của Antoine Lavoisier, chứa ba mươi ba nguyên tố, bao gồm cả ánh sáng và nhiệt lượng. Đến năm 1818, Jöns Jakob Berzelius đã xác định được trọng lượng nguyên tử cho 45 trong số 49nguyên tố được chấp nhận sau đó. Dmitri Mendeleev đưa ra 66 nguyên tố trong bảng tuần hoàn của ông vào năm 1869.
Từ thời Boyle cho đến đầu thế kỷ 20, một nguyên tố được định nghĩa là một chất tinh khiết không thể bị phân hủy thành bất kỳ chất nào đơn giản hơn. Nói cách khác, một nguyên tố hóa học không thể chuyển hóa thành các nguyên tố hóa học khác bằng các quá trình hóa học. Các nguyên tố trong thời gian này thường được phân biệt bằng khối lượng nguyên tử của chúng, một đặc tính có thể đo được với độ chính xác khá cao bằng các kỹ thuật phân tích có sẵn.
Định nghĩa hạt nhân.
Phát hiện năm 1913 của nhà vật lý người Anh Henry Moseley rằng điện tích hạt nhân là cơ sở vật lý cho số nguyên tử của một nguyên tử, được hoàn thiện thêm khi bản chất của proton và neutron được nhìn nhận, cuối cùng dẫn đến định nghĩa hiện tại về một nguyên tố dựa trên số nguyên tử (số proton trên mỗi hạt nhân nguyên tử). Việc sử dụng các số nguyên tử, chứ không phải là khối lượng nguyên tử, để phân biệt các nguyên tố có giá trị tiên đoán lớn hơn (do những con số là các số nguyên), và cũng có thể giải quyết một số những mập mờ trong giao diện hóa học dựa trên do tính chất của biến đổi đồng vị và thù hình trong cùng một nguyên tố. Hiện tại, IUPAC xác định một nguyên tố tồn tại nếu nó có các đồng vị có thời gian sống lâu hơn 10−14 giây, thời gian mà hạt nhân cần đến để tạo thành một đám mây điện tử.
Đến năm 1914, 72 nguyên tố đã được biết đến, tất cả đều xuất hiện trong tự nhiên. Các nguyên tố trong tự nhiên còn lại đã được phát hiện hoặc chiết tách trong những thập kỷ tiếp theo, và nhiều nguyên tố bổ sung khác cũng đã được sản xuất tổng hợp, với phần lớn công trình đó do Glenn T. Seaborg đi tiên phong. |
Nguyên tố hóa học | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2279 | Năm 1955, nguyên tố 101 được phát hiện và đặt tên là mendelevi để vinh danh D. I. Mendeleev, người đầu tiên sắp xếp các nguyên tố theo cách tuần hoàn.
Khám phá và công nhận các nguyên tố khác nhau.
Mười chất liệu quen thuộc với các nền văn hóa tiền sử khác nhau hiện được biết đến là các nguyên tố hóa học: carbon, đồng, vàng, sắt, chì, thủy ngân, bạc, lưu huỳnh, thiếc và kẽm. Ba vật liệu bổ sung hiện được chấp nhận là nguyên tố, arsenic, antimon và bismuth, đã được công nhận là các chất riêng biệt trước năm 1500. Phosphor, cobalt và platin đã được phân lập trước năm 1750.
Hầu hết các nguyên tố hóa học trong tự nhiên còn lại đã được xác định và ghi nhận tính chất vào năm 1900, bao gồm:
Các nguyên tố được phân lập hoặc sản xuất kể từ năm 1900 bao gồm:
Các nguyên tố được phát hiện gần đây.
Nguyên tố siêu urani đầu tiên (nguyên tố có số nguyên tử lớn hơn 92) được phát hiện là neptuni vào năm 1940. Kể từ năm 1999, các tuyên bố về việc phát hiện ra các nguyên tố mới đã được Ban công tác chung IUPAC/IUPAP xem xét. Tính đến tháng 1 năm 2016, tất cả 118 nguyên tố đã được IUPAC xác nhận là đã phát hiện ra. Việc phát hiện ra nguyên tố 112 đã được công nhận vào năm 2009, và cái tên "copernici" và ký hiệu nguyên tử "Cn" đã được gợi ý cho nguyên tố này. Tên và biểu tượng của nguyên tố này đã được IUPAC chính thức xác nhận vào ngày 19 tháng 2 năm 2010. Nguyên tố nặng nhất được cho là đã được tổng hợp cho đến nay là nguyên tố 118, oganesson, vào ngày 9 tháng 10 năm 2006, do Phòng thí nghiệm phản ứng hạt nhân Flerov ở Dubna, Nga tìm ra. Tennessine, nguyên tố 117 là nguyên tố mới nhất được tuyên bố là đã được phát hiện, vào năm 2009. Vào ngày 28 tháng 11 năm 2016, các nhà khoa học tại IUPAC đã chính thức công nhận tên của bốn nguyên tố hóa học mới nhất, với các số hiệu nguyên tử 113, 115, 117 và 118.
Danh sách nguyên tố hóa học.
</TABLE> |
Tổng sản phẩm nội địa | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2288 | Trong kinh tế học, tổng sản phẩm nội địa, tức tổng sản phẩm quốc nội hay GDP (viết tắt của "gross domestic product") là "giá trị thị trường" của tất cả hàng hóa và dịch vụ "cuối cùng" được sản xuất ra trong "phạm vi một lãnh thổ nhất định "(thường là quốc gia) trong một "thời kỳ nhất định" (thường là một năm).
Gần đây, trong các tài liệu thống kê mang tính nghiêm ngặt, thuật ngữ tiếng Anh "national gross domestic product"- NGDP hay được dùng để chỉ tổng sản phẩm quốc nội, "regional (hoặc provincial) gross domestic product"- RGDP hay dùng để chỉ tổng sản phẩm nội địa của địa phương. GDP là một trong những chỉ số cơ bản để đánh giá sự phát triển kinh tế của một vùng lãnh thổ nào đó.
Phương pháp tính GDP.
Phương pháp chi tiêu.
Theo phương pháp chi tiêu, tổng sản phẩm quốc nội của một quốc gia là tổng số tiền mà các hộ gia đình trong quốc gia đó chi mua các hàng hóa cuối cùng. Như vậy trong một nền kinh tế giản đơn ta có thể dễ dàng tính tổng sản phẩm quốc nội như là tổng chi tiêu hàng hóa và dịch vụ cuối cùng hàng năm.
GDP (Y) là tổng của tiêu dùng (C), đầu tư (I), chi tiêu chính phủ (G) và cán cân thương mại (xuất khẩu ròng, X - M).
Chú giải:
Phương pháp thu nhập hay phương pháp chi phí.
Theo phương pháp thu nhập hay phương pháp chi phí, tổng sản phẩm quốc nội bằng tổng thu nhập từ các yếu tố tiền lương (wage), tiền lãi (interest), lợi nhuận (profit) và tiền thuê (rent); đó cũng chính là tổng chi phí sản xuất các sản phẩm cuối cùng của xã hội.
Trong đó
Phương pháp giá trị gia tăng.
Giá trị gia tăng của doanh nghiệp ký hiệu là (VA), giá trị tăng thêm của một ngành (GO), giá trị tăng thêm của nền kinh tế là GDP
VA = Giá trị thị trường sản phẩm đầu ra của doanh nghiệp - Giá trị đầu vào được chuyển hết vào giá trị sản phẩm trong quá trình sản xuất
Giá trị gia tăng của một ngành (GO)
Trong đó:
Giá trị gia tăng của nền kinh tế GDP
Trong đó:
Lưu ý là kết quả tính GDP sẽ là như nhau với cả ba cách trên. Ở Việt Nam GDP được tính toán bởi Tổng cục thống kê dựa trên cơ sở các báo cáo từ các đơn vị, tổ chức kinh tế cũng như báo cáo của các Cục thống kê tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương. Còn ở Mỹ GDP được tính toán bởi Cục phân tích kinh tế.
GDP danh nghĩa và thực tế. |
Tổng sản phẩm nội địa | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2288 | GDP danh nghĩa và thực tế.
GDP danh nghĩa là tổng sản phẩm nội địa theo giá trị sản lượng hàng hoá và dịch vụ cuối cùng tính theo giá hiện hành. Sản phẩm sản xuất ra trong thời kỳ nào thì lấy giá của thời kỳ đó. Do vậy còn gọi là GDP theo giá hiện hành
Sự gia tăng của GDP danh nghĩa hàng năm có thể do lạm phát.
Trong đó:
GDP thực tế là tổng sản phẩm nội địa tính theo sản lượng hàng hoá và dịch vụ cuối cùng của năm nghiên cứu còn giá cả tính theo năm gốc do đó còn gọi là GDP theo giá so sánh. Theo cách tính toán về tài chính-tiền tệ thì GDP thực tế là hiệu số của GDP tiềm năng trừ đi chỉ số lạm phát CPI trong cùng một khoảng thời gian dùng để tính toán chỉ số GDP đó.
GDP thực tế được đưa ra nhằm điều chỉnh lại của những sai lệch như sự mất giá của đồng tiền trong việc tính toán GDP danh nghĩa để có thể ước lượng chuẩn hơn số lượng thực sự của hàng hóa và dịch vụ tạo thành GDP. GDP thứ nhất đôi khi được gọi là "GDP tiền tệ" trong khi GDP thứ hai được gọi là GDP "giá cố định" hay GDP "điều chỉnh lạm phát" hoặc "GDP theo giá năm gốc" (Năm gốc được chọn theo luật định).
GDP bình quân đầu người.
GDP bình quân đầu người của một quốc gia hay lãnh thổ tại một thời điểm nhất định là giá trị nhận được khi lấy GDP của quốc gia hay lãnh thổ này tại thời điểm đó chia cho dân số của nó cũng tại thời điểm đó.
Các thành phần của GDP.
GDP có thể tính là tổng của các khoản tiêu dùng, hoặc tổng của các khoản chi tiêu, hoặc tổng giá trị gia tăng của nền kinh tế. Về lý thuyết, dù theo cách tính nào cũng cho kết quả tính GDP như nhau. Nhưng trong nhiều báo cáo thống kê, lại có sự chênh lệch nhỏ giữa kết quả theo ba cách tính. Đó là vì có sai số trong thống kê.
Theo cách tính GDP là tổng tiêu dùng, các nhà kinh tế học đưa ra một công thức như sau:
GDP = C + I + G + NX
Trong đó các ký hiệu:
Ba thành phần đầu đôi khi được gọi chung là "nội nhu", còn thành phần cuối cùng là "ngoại nhu". |
Tổng sản phẩm nội địa | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2288 | GDP theo cách tính tổng chi phí (lúc này không gọi là GDP nữa, mà gọi là tổng chi tiêu nội địa hay GDE (viết tắt của Gross Domestic Expenditure) được tính toán tương tự, mặc dù trong công thức tính tổng chi phí không kê khai những khoản đầu tư ngoài kế hoạch (bỏ hàng tồn kho vào cuối chu kỳ báo cáo) và nó phần lớn được sử dụng bởi các nhà kinh tế lý thuyết.
Phân biệt GDP với GNP.
GDP khác với tổng sản phẩm quốc dân (GNP) ở chỗ loại bỏ việc chuyển đổi thu nhập giữa các quốc gia, nó được quy theo lãnh thổ mà sản phẩm được sản xuất ở đó hơn là thu nhập nhận được ở đó. Chẳng hạn như một nhà máy sản xuất đồ ăn nhanh đặt tại Việt Nam do công dân Mỹ đầu tư để tiêu thụ nội địa. Khi đó mọi thu nhập từ nhà máy này sau khi bán hàng được tính vào GDP của Việt Nam, tuy nhiên lợi nhuận ròng thu được (sau khi khấu trừ thuế phải nộp và trích nộp các quỹ phúc lợi) cũng như lương của các công nhân Mỹ đang làm việc trong nhà máy được tính là một bộ phận trong GNP của Mỹ.
So sánh xuyên quốc gia.
GDP của các quốc gia khác nhau có thể so sánh bằng cách chuyển đổi giá trị của chúng (tính theo nội tệ) sang bằng một trong hai phương thức sau:
Thứ bậc tương đối của các quốc gia có thể lệch nhau nhiều giữa hai xu hướng tiếp cận kể trên.
Phương pháp tính theo "sự ngang giá của sức mua" tính toán hiệu quả tương đối của sức mua nội địa đối với những nhà sản xuất hay tiêu thụ trung bình trong nền kinh tế. Nó có thể sử dụng để làm chỉ số của mức sống đối với những nước chậm phát triển là tốt nhất vì nó bù lại những điểm yếu của đồng nội tệ trên thị trường thế giới.
Phương pháp tính theo "tỷ giá hối đoái hiện tại" chuyển đổi giá trị của hàng hóa và dịch vụ theo các tỷ giá hối đoái quốc tế. Nó là chỉ thị tốt hơn của sức mua quốc tế của đất nước và sức mạnh kinh tế tương đối.
Các vấn đề.
Mặc dù GDP được sử dụng rộng rãi trong kinh tế, giá trị của nó như là một chỉ số vẫn đang là vấn đề gây tranh cãi. Sự phê phán sử dụng GDP bao hàm các điểm sau:
Mặc dù còn nhiều hạn chế nhưng việc tìm một chỉ số khác thay thế GDP cũng rất khó khăn. |
Tổng sản phẩm nội địa | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2288 | Một sự thay thế được biết đến là Chỉ số tiến bộ thực sự (GPI) được cổ động bởi Đảng Xanh của Canada. GPI đánh giá chính xác như thế nào thì chưa chắc chắn; một công thức được đưa ra để tính nó là của Redefining Progress, một nhóm nghiên cứu chính sách ở San Francisco.
Dữ liệu.
Danh sách đầy đủ các quốc gia theo GDP: Purchasing Power Parity Method và Current Exchange Rate Method |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Electron hay điện tử, là một hạt hạ nguyên tử, có ký hiệu là hay , mà điện tích của nó bằng trừ một điện tích cơ bản. Các electron thuộc về thế hệ thứ nhất trong họ các hạt lepton, và nói chung được coi là những hạt cơ bản bởi vì chúng không có các thành phần nhỏ hay cấu trúc con. Electron có khối lượng xấp xỉ bằng 1/1836 so với của proton. Các tính chất cơ học lượng tử của electron bao gồm giá trị mômen động lượng (spin) bằng một nửa đơn vị, biểu diễn theo đơn vị của hằng số Planck thu gọn, "ħ". Vì là một fermion, trong hệ cô lập không có hai electron nào có thể ở cùng một trạng thái lượng tử, như nội dung của nguyên lý loại trừ Pauli. Giống như tất cả các hạt cơ bản khác, electron thể hiện cả các tính chất của sóng và hạt: chúng có thể va chạm với các hạt khác và bị nhiễu xạ như ánh sáng. Các tính chất sóng của electron dễ dàng được quan sát thấy ở các thí nghiệm hơn so với những hạt khác ví dụ như neutron và proton bởi vì electron có khối lượng nhỏ hơn và do vậy có bước sóng de Broglie dài hơn ở cùng một mức năng lượng.
Electron có vai trò cơ bản ở nhiều hiện tượng vật lý, như điện, từ học, hóa học và độ dẫn nhiệt. Ngoài ra nó cũng tham gia vào tương tác hấp dẫn, điện từ và yếu. Vì một electron mang điện tích, bao xung quanh nó là điện trường, và nếu electron chuyển động tương đối với một người quan sát, nó sẽ cảm ứng một từ trường. Trường điện từ tạo ra bởi những nguồn khác sẽ ảnh hưởng đến chuyển động của hạt electron tuân theo định luật lực Lorentz. Electron phát ra hay hấp thụ năng lượng dưới dạng các photon khi chúng chuyển động gia tốc. Các thiết bị ở phòng thí nghiệm có khả năng bẫy từng electron đơn lẻ cũng như các electron plasma bằng sử dụng điện từ trường. Những kính thiên văn đặc biệt có thể phát hiện electron plasma trong không gian vũ trụ. Electron tham dự vào nhiều ứng dụng thực tiễn như điện tử học, hàn tia điện tử, ống tia âm cực, kính hiển vi điện tử, trị liệu bức xạ, laser electron tự do, máy dò khí ion hóa và máy gia tốc hạt.
Các tương tác có sự tham gia của những electron với các hạt khác là một trong những chủ đề nghiên cứu của hóa học và vật lý hạt nhân. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Tương tác lực Coulomb giữa các proton mang điện dương bên trong hạt nhân nguyên tử và các electron mang điện âm ở orbital cấu thành lên nguyên tử. Sự ion hóa hay sự chênh lệch giữa số electron mang điện âm và hạt nhân mang điện dương làm thay đổi năng lượng liên kết của một hệ nguyên tử. Sự trao đổi hay chia sẻ các electron giữa hai hay nhiều nguyên tử là nguyên nhân chủ yếu tạo ra liên kết hóa học. Năm 1838, nhà triết học tự nhiên người Anh Richard Laming lần đầu tiên đã đặt ra khái niệm về một đại lượng điện tích không thể chia nhỏ hơn nhằm giải thích các tính chất hóa học của các nguyên tử. Nhà vật lý người Ireland George Johnstone Stoney sau đó đặt tên đại lượng điện tích này là 'electron' vào năm 1891, và sau đó J. J. Thomson cùng các cộng sự người Anh cuối cùng đã phát hiện ra electron có biểu hiện của một hạt cơ bản vào năm 1897. Electron cũng tham gia vào các phản ứng hạt nhân, như quá trình tổng hợp lên các hạt nhân nặng hơn trong các sao, mà chúng thường được gọi là các hạt beta. Electron cũng có thể được tạo ra trong phân rã beta từ các đồng vị phóng xạ và trong các va chạm năng lượng cao, như ở sự kiện các tia vũ trụ bắn phá bầu khí quyển. Phản hạt của electron được gọi là positron; nó có tính chất đồng nhất với electron ngoại trừ các tích như điện tích mang dấu ngược lại. Khi một electron va chạm với một positron, cả hai hạt bị hủy, tạo ra hai photon tia gamma năng lượng cao.
Lịch sử.
Khám phá ra hiệu ứng của lực điện.
Người Hy Lạp cổ đại đã nhận thấy rằng khi dùng bộ lông thú chà xát vào hổ phách thì nó có khả năng hút được những vật nhỏ. Cùng với sét, đây là một trong những hiện tượng về điện được ghi nhận sớm nhất trong lịch sử loài người. Trong luận thuyết "De Magnete" viết năm 1600, nhà khoa học người Anh William Gilbert đưa ra thuật ngữ trong tiếng Latin mới là , để kể đến những chất có tính chất tương tự như hổ phách với khả năng có thể hút được những vật nhỏ khi chà xát với lông thú. Cả hai thuật ngữ "electric" và "electricity" đều có nguồn gốc từ tiếng Latin ' (cũng là từ nguyên của hợp kim có cùng tên); ' có từ nguyên bắt nguồn từ chữ hổ phách trong tiếng Hy Lạp, ("").
Khám phá hai loại điện tích. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Khám phá hai loại điện tích.
Đầu những năm 1700, nhà hóa học người Pháp Charles François du Fay phát hiện thấy nếu một lá vàng tích điện bị đẩy bởi một que thủy tinh khi chà nó với lụa, thì cùng lá vàng tích điện này lại bị hút bởi hổ phách khi chà vào bông sợi. Từ quan sát này cùng những kết quả thí nghiệm tương tự, du Fay kết luận rằng điện phải chứa hai loại chất lỏng mang điện, chất lỏng "vitreous" từ đũa thủy tinh khi chà xát vào lụa và chất lỏng "resinous" từ hổ phách khi chà vào bông sợi. Hai chất lỏng này có thể trung hòa lẫn nhau khi được kết hợp lại. Nhà khoa học người Mỹ Ebenezer Kinnersley sau đó cũng độc lập đi đến kết luận tương tự của du Fay. Một thập kỷ sau, Benjamin Franklin đề xuất rằng điện không cấu tạo từ những loại chất lỏng điện khác nhau, mà là một chất lỏng điện có biểu hiện dư thừa (+) hay thiếu hụt (−) điện tích. Ông đưa ra thuật ngữ hiện đại tương ứng với chúng là điện tích dương và điện tích âm. Franklin từng nghĩ về chất mang điện sẽ có điện tích dương, nhưng ông đã không miêu tả đúng tình huống khi nào chất sẽ dư thừa điện tích, và khi nào bị thiếu hụt điện tích.
Giữa các năm 1838 và 1851, nhà triết học tự nhiên người Anh Richard Laming phát triển ý tưởng cho rằng một nguyên tử là tổ hợp bao gồm một lõi vật chất được bao quanh bởi những hạt nhỏ hơn nguyên tử mà có điện tích bằng số lần điện tích đơn vị. Đầu năm 1846, nhà vật lý người Đức William Weber đưa ra lý thuyết miêu tả điện là chất tổng hợp bởi các chất lỏng tích điện dương và âm, và tương tác giữa chúng bị chi phối bởi luật nghịch đảo bình phương. Sau khi nghiên cứu hiện tượng điện phân vào năm 1874, nhà vật lý người Ireland George Johnstone Stoney gợi ý có tồn tại một "đại lượng xác định duy nhất cho điện", điện tích của một ion hóa trị một. Ông đã có thể ước lượng giá trị của điện tích cơ bản "e" này bằng cách áp dụng định luật điện phân Faraday. Tuy nhiên, Stoney lại tin rằng những điện tích này lại gắn chặt vĩnh cửu vào nguyên tử và không thể bị tách rời. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Năm 1881, nhà vật lý người Đức Hermann von Helmholtz cho rằng cả điện tích dương và điện tích âm có thể chia ra thành những thành phần cơ bản, mỗi một chúng "hành xử như những nguyên tử của điện".
Stoney ban đầu đưa ra thuật ngữ "electrolion" vào năm 1881. Mười năm sau, ông chuyển sang sử dụng "electron" để miêu tả những điện tích cơ bản này, khi ông viết vào năm 1894: "... một ước lượng được thực hiện để tính toán số lượng thực tế của đơn vị điện cơ bản điển hình nhất này, mà tôi đã từng dám gợi ý đặt tên là "electron"". Đã có một đề xuất vào năm 1906 nhằm đổi sang tên gọi "electrion" nhưng đã thất bại bởi vì Hendrik Lorentz vẫn thích tên gọi "electron" hơn. Từ "electron" là tổ hợp của các từ "electric" và "ion". Hậu tố -"on" mà hiện nay được sử dụng để đặt tên cho các hạt cơ bản khác, như proton hoặc neutron, có nguồn gốc bắt nguồn từ cách đặt tên cho electron.
Khám phá ra các electron tự do bên ngoài vật chất.
Khi nghiên cứu hiện tượng dẫn điện trong khí loãng vào năm 1859, nhà vật lý người Đức Julius Plücker quan sát thấy ánh sáng lân quang, vốn được tạo thành bởi bức xạ phát ra từ cathode, xuất hiện tại thành ống gần cathode, và vùng ánh sáng lân quang đó có thể di chuyển bằng việc ứng dụng từ trường. Năm 1869, Johann Wilhelm Hittorf, một học trò của Plücker, phát hiện rằng một vật rắn đặt giữa cathode và vùng lân quang tạo ra một vùng tối trên vùng lân quang của ống. Hittorf kết luận rằng có những tia truyền thẳng phát ra từ cathode và vùng lân quang đó được tạo ra bởi các tia chiếu qua thành ống. Năm 1876, nhà vật lý người Đức Eugen Goldstein chỉ ra rằng các tia này được phát ra theo phương vuông góc với mặt cathode, mặt phân cách giữa các tia phát ra từ cathode và ánh sáng sợi đốt. Goldstein đặt tên cho những tia này là tia âm cực. Công cuộc nghiên cứu về tia âm cực kéo dài hàng thập kỷ cả về lý thuyết và thực nghiệm đóng vai trò quan trọng trong quá trình khám phá ra electron của J. J. Thomson.
Trong thập niên 1870, nhà hóa lý người Anh Sir William Crookes đã phát triển ống tia âm cực đầu tiên với môi trường chân không cao bên trong. Sau đó ông chứng tỏ rằng các tia phát quang xuất hiện bên trong ống có mang năng lượng và chuyển động từ phía cathode sang anode. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Hơn nữa, khi đặt vào một từ trường, ông đã làm lệch đường đi của chùm tia, do đó chứng tỏ thêm chùm tia hành xử như nó chứa điện tích âm. Năm 1879, ông đề xuất rằng những tính chất này có thể được giải thích bằng cách coi rằng các tia âm cực bao gồm các phân tử khí mang điện tích âm trong trạng thái thứ tư của vật chất mà trong đó quãng đường tự do của các phân tử lớn đến mức có thể bỏ qua va chạm.
Nhà vật lý người Anh sinh ở Đức Arthur Schuster tiến hành mở rộng các thí nghiệm của Crookes khi đặt những tấm kim loại song song với chùm tia cathode và áp dụng vào một điện thế giữa các tấm này. Điện trường đã làm lệch chùm tia về phía tấm kim loại tích điện dương, chứng cứ đã củng cố thêm cho kết luận chùm tia mang điện tích âm. Bằng cách đo độ lệch của chùm tia tương ứng với từng lần điều chỉnh dòng điện giữa hai tấm kim loại, năm 1890 Schuster đã ước lượng được tỷ số khối lượng−điện tích của các thành phần trong chùm tia. Tuy vậy, giá trị ông thu được lớn hơn 1000 lần so với giá trị được dự đoán, do đó ít người đã để ý đến kết quả tính toán của ông vào thời điểm đó.
Năm 1892, Hendrik Lorentz gợi ý rằng khối lượng của những hạt này (electron) có thể là hệ quả của lượng điện tích mà chúng mang theo.
Khi đang nghiên cứu các khoáng chất huỳnh quang tự nhiên vào năm 1896, nhà vật lý người Pháp Henri Becquerel khám phá thấy chúng phát ra các bức xạ mà không cần phải chiếu thêm một nguồn năng lượng từ bên ngoài. Những vật liệu phóng xạ này trở thành mối quan tâm của nhiều nhà khoa học, bao gồm nhà vật lý người New Zealand Ernest Rutherford, ông đã phát hiện vật liệu phóng xạ có phát ra các hạt. Ông gọi những hạt này là các hạt alpha và hạt beta, dựa trên khả năng đâm xuyên của chúng qua vật chất. Năm 1900, Becquerel đã chứng tỏ chùm tia beta phát ra từ hạt nhân radium có thể bị làm lệch hướng trong một điện trường, và tỷ số khối lượng trên điện tích của chúng bằng với tỷ số này của chùm tia cathode. Chứng cứ này đã củng cố thêm quan điểm cho rằng electron tồn tại như là một trong các thành phần của nguyên tử. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Năm 1897, nhà vật lý người Anh J. J. Thomson, cùng với các đồng nghiệp John S. Townsend và H. A. Wilson, đã thực hiện các thí nghiệm chỉ ra chùm tia cathode thực sự chứa các hạt, hơn là một loại sóng, những hạt nguyên tử hoặc phân tử như nhiều nhà khoa học từng tin như vậy trước đó. Thomson đã có kết quả ước lượng khá tốt về điện tích "e" và khối lượng "m" của hạt tia cathode, mà ông gọi là "corpuscles", nó có khối lượng bằng một phần nghìn khối lượng của ion nhẹ nhất: ion hydro. Ông cũng đã chứng minh tỷ số điện tích−khối lượng, "e"/"m", có giá trị độc lập với vật liệu của bản cực cathode. Ông tiếp tục chứng tỏ thêm các vật liệu phóng xa, vật liệu nung nóng và vật liệu bị chiếu xạ có phát ra các hạt mang điện tích âm. Tên gọi electron về sau được cộng đồng khoa học chấp nhận sử dụng rộng rãi, chủ yếu do đề xuất của G. F. FitzGerald, J. Larmor và H. A. Lorentz.
Điện tích của electron đã được đo một cách chính xác hơn bởi các nhà vật lý Mỹ Robert Millikan và Harvey Fletcher trong thí nghiệm giọt dầu vào năm 1909, và kết quả được công bố vào 1911. Thí nghiệm sử dụng một điện trường để hãm các giọt dầu mang điện tích rơi trong không khí dưới ảnh hưởng của lực hấp dẫn. Thiết bị của họ có thể đo điện tích của 1–150 ion với sai số là 0,3%. Trước đó nhóm của Thomson cũng thực hiện thí nghiệm tương tự, sử dụng đám mây chứa các giọt nước tích điện tạo ra bởi sự điện phân,và thí nghiệm thực hiện bởi Abram Ioffe năm 1911, ông đã thu được kết quả tương tự một cách độc lập với nhóm Millikan khi sử dụng các vi hạt kim loại tích điện, và kết quả được công bố vào năm 1913. Tuy nhiên, các giọt dầu có tính ổn định hơn giọt nước bởi vì chúng có tốc độ bốc hơi chậm hơn, và do đó phù hợp hơn với thí nghiệm chính xác đòi hỏi thực hiện trong thời gian dài hơn.
Vào thời điểm bắt đầu thế kỷ 20, các nhà khoa học phát hiện rằng dưới những điều kiện nhất định một hạt tích điện chuyển động nhanh trong buồng bọt có thể gây ra sự ngưng tụ của hơi nước siêu bão hòa trên quỹ đạo chuyển động của hạt. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Năm 1911, Charles Wilson đã áp dụng nguyên lý này cho thiết bị buồng mây của mình, cho phép ông có thể chụp ảnh được quỹ đạo của các hạt tích điện, ví dụ như các electron chuyển động nhanh.
Lý thuyết nguyên tử.
Cho đến năm 1914, các thí nghiệm thực hiện bởi Ernest Rutherford, Henry Moseley, James Franck và Gustav Hertz hầu như đã khẳng định được cấu trúc nguyên tử bao gồm một hạt nhân cô đặc mang điện dương bao xung quanh bởi các electron có khối lượng rất nhỏ. Năm 1913, nhà vật lý người Đan Mạch Niels Bohr giả thuyết các electron nằm trong các trạng thái có mức năng lượng bị lượng tử hóa, mức năng lượng của chúng được xác định bởi mômen động lượng của quỹ đạo electron quanh hạt nhân. Các electron có thể chuyển động trên những quỹ đạo này, bằng cách phát ra hay hấp thụ photon với tần số xác định. Với cơ sở là những quỹ đạo bị lượng tử hóa này, Bohr có thể giải thích một cách chính xác các vạch quang phổ của nguyên tử hydro. Tuy nhiên, mô hình của Bohr chưa thể giải thích được cường độ tương đối của các vạch này cũng như mô hình chưa thể giải thích quang phổ của những nguyên tử phức tạp hơn.
Liên kết hóa học giữa các nguyên tử được Gilbert Newton Lewis giải thích, khi vào năm 1916 ông đề xuất rằng liên kết cộng hóa trị giữa hai nguyên tử được duy trì bởi cặp electron chia sẻ giữa chúng. Sau đó, vào năm 1927, Walter Heitler và Fritz London đưa ra lý thuyết giải thích đầy đủ cho sự hình thành cặp electron và liên kết hóa học trong khuôn khổ của cơ học lượng tử. Năm 1919, nhà hóa học người Mỹ Irving Langmuir đưa ra mô hình tĩnh về nguyên tử và gợi ý rằng mọi electron được phân bố tuần tự theo "những vỏ (gần) hình cầu đồng tâm, tất cả đều có độ dày bằng nhau". Tiếp đó, ông chia những vỏ này ra thành một số ô, mà mỗi ô chứa một cặp electron. Với mô hình này, Langmuir có thể giải thích một cách định tính các tính chất hóa học của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn, mà nhiều tính chất được lặp lại tuân theo định luật tuần hoàn trong bảng. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Năm 1924, nhà vật lý người Áo Wolfgang Pauli nhận xét thấy cấu trúc tựa vỏ của nguyên tử có thể được giải thích bằng một tập hợp chứa bốn tham số xác định lên mỗi trạng thái năng lượng lượng tử, và mỗi trạng thái này không thể chiếm bởi nhiều hơn một electron. Việc không có nhiều hơn một electron chiếm chỗ ở cùng một trạng thái năng lượng lượng tử được phát biểu trong nguyên lý loại trừ Pauli. Cơ chế vật lý để giải thích cho tham số thứ tư, mà nó có hai giá trị phân biệt, được các nhà vật lý người Hà Lan Samuel Goudsmit và George Uhlenbeck đề xuất. Năm 1925, họ cho rằng một electron, cùng với mômen động lượng của quỹ đạo, còn sở hữu thêm mômen góc động lượng nội tại và mômen lưỡng cực từ. Điều này tương tự như sự tự quay của Trái Đất cũng như nó quay trên quỹ đạo quanh Mặt Trời. Mômen góc động lượng nội tại này được gọi là spin, và đưa ra cách giải thích cho sự tách vạch bí ẩn như được quan sát thấy ở các vạch quang phổ bằng phổ kế có độ phân giải cao; hiện tượng này được biết đến như là sự tách cấu trúc tinh tế.
Cơ học lượng tử.
Trong luận án "" (Nghiên cứu về lý thuyết lượng tử) viết năm 1924, nhà vật lý người Pháp Louis de Broglie giả thuyết rằng mọi vật chất có thể được biểu diễn bằng sóng de Broglie tương tự như sóng ánh sáng. Điều đó có nghĩa là dưới những điều kiện phù hợp, các electron và những hạt vật chất khác sẽ thể hiện những tính chất của sóng hoặc của hạt. Lý thuyết hạt ánh sáng được chứng tỏ khi nó thể hiện có vị trí định xứ trong không gian dọc theo quỹ đạo chùm sáng ở bất kỳ thời điểm nào. Bản chất sóng ánh sáng được hiện, ví dụ, khi một chùm sáng chiếu qua những khe hẹp song song nó sẽ tạo thành những vân giao thoa. Năm 1927 George Paget Thomson khám phá ra hiệu ứng giao thoa xuất hiện khi cho một chùm electron truyền qua những lá kim loại mỏng và kiểu thí nghiệm tương tự được các nhà vật lý người Mỹ Clinton Davisson và Lester Germer thực hiện khi cho chùm electron phản xạ từ tinh thể nikel và quan sát thấy hiệu ứng giao thoa. Các hiệu ứng này còn được gọi là hiện tượng nhiễu xạ electron. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Dự đoán của de Broglie về bản chất sóng của electron đưa Erwin Schrödinger thiết lập lên phương trình sóng miêu tả electron chuyển động dưới ảnh hưởng của hạt nhân trong nguyên tử. Năm 1926, với phương trình của mình, phương trình Schrödinger, ông đã miêu tả thành công sóng electron trong hệ nguyên tử. Hơn là chỉ việc tìm ra nghiệm xác định vị trí của một electron theo thời gian, phương trình sóng này cũng được áp dụng để dự đoán xác suất tìm thấy electron quanh vị trí cụ thể, đặc biệt vị trí gần nơi electron bị chặn trong không gian, mà tại đây phương trình sóng electron không thay đổi theo thời gian. Cách tiếp cận này đã đem đến một lý thuyết miêu tả cơ học lượng tử thứ hai (lý thuyết đầu tiên miêu tả bằng cơ học ma trận do Heisenberg phát triển năm 1925), và nghiệm của phương trình Schrödinger, giống như của Heisenberg, cho phép dẫn ra các trạng thái năng lượng của một electron trong nguyên tử hydro mà tương đương với các kết quả thu được bởi Bohr vào năm 1913, và miêu tả chính xác quang phổ nguyên tử hydro. Khi kể đến spin và tương tác giữa nhiều electron, cơ học lượng tử đưa ra những dự đoán chính xác về cấu hình electron trong những hệ nguyên tử phức tạp hơn hydro.
Năm 1928, dựa trên các nghiên cứu của Wolfgang Pauli, Paul Dirac thiết lập nên một mô hình về electron – phương trình Dirac, nhất quán với thuyết tương đối hẹp, bằng cách áp dụng các điều kiện đối xứng và tương đối tính trong hình thức luận hamiltonian của cơ học lượng tử cho trường điện từ. Để có thể giải một số vấn đề trong phương trình tương đối tính của mình, năm 1930 Dirac nêu ra một mô hình chân không như là một biển chứa vô hạn các hạt có năng lượng âm, sau này gọi là biển Dirac. Mô hình này đã đưa ông đi đến dự đoán tồn tại positron, một hạt phản vật chất của electron. Hạt này sau đó được phát hiện vào năm 1932 bởi Carl Anderson, và ông đề xuất gọi các electron thường gặp là "negatron" và sử dụng thuật ngữ "electron" nhằm miêu tả những biến thể mang điện tích dương hoặc âm.
Năm 1947 Willis Lamb, khi đang thực hiện nghiên cứu cùng với sinh viên Robert Retherford, đã tìm thấy có những trạng thái lượng tử riêng biệt của hydro, đáng ra phải có cùng mức năng lượng, lại được dịch chuyển tương đối với nhau; sự sai lệch này sau đó được gọi là dịch chuyển Lamb. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Trong cùng thời gian, Polykarp Kusch, cùng với Henry M. Foley, đã khám phá bằng thí nghiệm mômen từ của electron có giá trị hơi lớn hơn so với dự đoán của lý thuyết Dirac. Giá trị chênh lệch nhỏ này sau đó được gọi là mômen lưỡng cực từ dị thường của electron. Sự chênh lệch này sau đó được giải thích trong lý thuyết điện động lực học lượng tử, phát triển bởi các nhà vật lý Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger và
Richard Feynman vào cuối thập niên 1940.
Máy gia tốc hạt.
Với sự phát triển của các loại máy gia tốc hạt trong nửa đầu thế kỷ 20, các nhà vật lý bắt đầu tìm hiểu sâu hơn vào các tính chất của các hạt hạ nguyên tử. Thành công đầu tiên trong nỗ lực gia tốc electron sử dụng cảm ứng điện từ được thực hiện vào năm 1942 bởi Donald Kerst. Máy betatron ban đầu của ông đạt đến mức năng lượng 2,3 MeV, và những máy betatron về sau đạt đến mức 300 MeV. Năm 1947, bức xạ đồng bộ (synchrotron radiation) được phát hiện tại máy gia tốc synchrotron, đưa electron đạt mức năng lượng 70 MeV, tại cơ sở nghiên cứu của General Electric. Bức xạ này là do các electron chuyển động gia tốc đi qua một từ trường ở vận tốc gần bằng tốc độ ánh sáng.
Máy gia tốc va chạm hạt ADONE là máy đầu tiên đạt mức năng lượng của chùm tia cỡ 1,5 GeV, bắt đầu hoạt động vào năm 1968. Trong thiết bị này, các hạt electron và positron được gia tốc theo hai hướng ngược chiều nhau, như vậy gần như làm tăng gấp đôi năng lượng va chạm so với máy gia tốc chùm tia electron bắn vào một bia cố định. Máy va chạm lớn Electron–Positron (Large Electron–Positron Collider; LEP) ở CERN, hoạt động từ 1989 đến 2000, đạt tới mức năng lượng va chạm 209 GeV và có những đo lường quan trọng cho Mô hình Chuẩn của vật lý hạt.
Giam giữ từng electron.
Hiện nay từng electron đơn lẻ có thể dễ dàng bị giam hãm trong những transistor CMOS siêu nhỏ (, ) hoạt động ở ngưỡng nhiệt độ lạnh sâu từ −269 °C (4 K) cho đến khoảng −258 °C (15 K). Hàm sóng electron lan truyền trong một dàn chất bán dẫn và khi bỏ qua tương tác của nó với các electron trong dải hóa trị, thì có thể coi như là hàm của electron đơn lẻ, bằng cách thay thế khối lượng của nó bằng tenxơ khối lượng hiệu dụng.
Các đặc tính.
Phân loại. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Các đặc tính.
Phân loại.
Trong Mô hình Chuẩn của vật lý hạt, electron thuộc về nhóm các hạt hạ nguyên tử gọi là lepton, mà được cho là những hạt cơ bản. Electron có khối lượng nhỏ nhất trong nhóm lepton (cũng như trong nhóm các hạt mang điện) và thuộc về thế hệ thứ nhất của hạt cơ bản. Thế hệ thứ hai và thứ ba bao gồm các lepton mang điện, hạt muon và tau, chúng có giá trị điện tích, spin và tham gia tương tác giống với của electron, nhưng có khối lượng lớn hơn. Lepton khác so với những thành phần cơ bản khác của vật chất, hạt quark, khi lepton không tham gia vào tương tác mạnh. Tất cả các thành viên trong nhóm lepton đều là fermion, bởi vì chúng đều có spin bán nguyên; electron có spin .
Các tính chất cơ bản.
Khối lượng bất biến (khối lượng nghỉ) của electron xấp xỉ bằng kilogram, hay đơn vị khối lượng nguyên tử. Trên cơ sở của nguyên lý sự tương đương khối lượng−năng lượng của Einstein, khối lượng này tương ứng với mức năng lượng nghỉ 0,511 MeV. Tỷ số giữa khối lượng của một proton so với của electron bằng khoảng 1836. Các đo đạc thiên văn cho thấy tỷ số khối lượng proton trên khối lượng electron vẫn giữ nguyên không đổi, như được dự đoán bởi Mô hình Chuẩn, trong thời gian ít nhất bằng một nửa tuổi của vũ trụ.
Electron có điện tích bằng coulomb, một giá trị đã được sử dụng làm đơn vị điện tích chuẩn cho các hạt hạ nguyên tử, và cũng được gọi là điện tích cơ bản. Trong khoảng giới hạn sai số thí nghiệm, giá trị điện tích của electron bằng giá trị của proton nhưng mang dấu ngược lại. Vì ký hiệu "e" được sử dụng cho điện tích cơ bản, electron thường được ký hiệu là , với dấu trừ thể hiện cho điện tích âm. Positron được ký hiệu bởi vì nó có cùng các tính chất với electron nhưng mang điện tích dương.
Electron có mômen động lượng nội tại hay spin . Do tính chất này mà electron thường được coi các hạt có spin-. Những hạt như vậy có độ lớn spin bằng "ħ", trong khi kết quả đo từ hình chiếu của spin lên một trục bất kỳ chỉ có thể bằng ±. Ngoài spin, electron còn có mômen từ hướng dọc theo trục spin của nó. Giá trị mômen từ electron xấp xỉ bằng một Bohr magneton,=\frac{e\hbar}{2m_{\mathrm{e}}}.</math>|group=gc}} là hằng số vật lý bằng joule trên tesla. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Hướng của spin so với hướng của mômen động lượng electron xác định lên tính chất của các hạt cơ bản được biết đến là tính xoắn ("helicity").
Electron không có cấu trúc con đã biết, nên nó thường được coi là một hạt điểm, hay cụ thể là một điện tích điểm không có không gian trong. Quan sát electron đơn lẻ trong bẫy Penning gợi ý rằng giới hạn trên của bán kính của nó bằng 10−22 mét. Giá trị giới hạn trên của bán kính electron bằng 10−18 mét có thể dẫn ra từ nguyên lý bất định kết hợp với năng lượng. Ngoài ra, còn có một hằng số vật lý gọi là "bán kính electron cổ điển", với giá trị là , lớn hơn rất nhiều bán kính của proton. Tuy nhiên, giá trị này được tìm từ những phép tính đơn giản mà bỏ qua các hiệu ứng của cơ học lượng tử; trong thực tế, giá trị bán kính electron cổ điển không có nhiều ý nghĩa khi đề cập đến cấu trúc cơ bản bên trong của electron.
Có những hạt cơ bản khác tự động phân rã thành những hạt khối lượng nhẹ hơn. Ví dụ cho muon, nó có thời gian sống trung bình giây, và phân rã thành một electron, một neutrino muon và một phản neutrino electron. Hạt electron, mặt khác, theo lý thuyết được cho là hạt bền: electron là hạt có khối lượng nhỏ nhất với điện tích khác 0, do đó sự phân rã của nó sẽ vi phạm định luật bảo toàn điện tích. Thực nghiệm xác định giới hạn dưới của thời gian sống của electron là năm, ở mức 90% độ tin cậy.
Các tính chất lượng tử.
Như mọi hạt khác, các electron có hành xử như những sóng. Đặc điểm này được gọi là lưỡng tính sóng–hạt và được chứng minh bằng thí nghiệm giao thoa hai khe.
Bản chất sóng của electron cho phép nó đi qua hai khe song song một cách đồng thời, hơn là chỉ một khe ở một thời điểm như đối với trường hợp của hạt. Trong cơ học lượng tử, tính chất sóng của một hạt được miêu tả bằng toán học dưới dạng hàm giá trị phức, hay hàm sóng, thường được ký hiệu bằng chữ cái Hy Lạp psi ("ψ"). Khi tính bình phương giá trị tuyệt đối của hàm này, sẽ cho xác suất quan sát được một hạt ở một vị trí cho trước—hay chính là mật độ xác suất.
Electron là những hạt đồng nhất bởi vì không thể phân biệt được chúng dựa trên những tính chất vật lý nội tại của hạt. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Trong cơ học lượng tử, điều này có nghĩa là một cặp electron tương tác có thể đổi chỗ cho nhau mà không làm thay đổi trạng thái quan sát được của hệ. Hàm sóng của các fermion, bao gồm electron, là hàm phản xứng, có nghĩa rằng nó thay đổi dấu khi hai electron trao đổi vị trí cho nhau; hay, , với các biến "r"1 và "r"2 tương ứng với electron thứ nhất và thứ hai. Vì giá trị tuyệt đối không thay đổi khi hai hạt đổi chỗ cho nhau, điều này tương ứng với xác suất của hai sự kiện là bằng nhau. Ngược lại, hạt boson, như photon, lại có hàm sóng đối xứng.
Trong trường hợp phản xứng, các nghiệm của phương trình sóng cho các electron tương tác sẽ cho xác suất bằng 0 đối với mỗi cặp chiếm cùng một vị trí hoặc trạng thái. Kết quả này tương ứng với nguyên lý loại trừ Pauli, phát biểu rằng không thể có hai electron chiếm cùng một trạng thái lượng tử. Nguyên lý này giải thích cho nhiều tính chất của các electron hóa học. Ví dụ, nó làm cho nhóm các electron liên kết chiếm những orbital khác nhau trong một nguyên tử, hơn là đan xen lẫn nhau trong cùng một orbital.
Hạt ảo.
Trong một bức tranh đơn giản, mỗi photon đôi lúc được coi như là tổ hợp của một hạt electron ảo với phản hạt ảo của nó, positron ảo, mà chúng nhanh chóng hủy lẫn nhau khi vừa mới sinh ra trong một thời gian rất ngắn. Sự kết hợp của biến thiên năng lượng cần thiết để sinh ra những hạt này, và khoảng thời gian trong đó chúng tồn tại, phải nằm trong ngưỡng chấp nhận được tuân theo nguyên lý bất định Heisenberg, Δ"E" · Δ"t" ≥ "ħ". Để thỏa mãn nguyên lý này, năng lượng cần thiết để sinh ra những hạt ảo này, Δ"E", có thể được "mượn" từ chân không trong một khoảng thời gian, Δ"t", sao cho tích của chúng không được lớn hơn hằng số Planck thu gọn, . Do vậy, đối với một electron ảo, Δ"t" lớn nhất bằng . |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | (nghĩa là nếu cặp electron ảo−positron ảo mượn năng lượng Δ"E" từ chân không lượng tử thì phải trả lại năng lượng này cho chân không sau tối đa một khoảng thời gian Δ"t" sao cho Δ"E" · Δ"t" ≤ "ħ")
Khi một cặp electron–positron ảo đang tồn tại, lực tĩnh điện Coulomb từ điện trường tức thời xung quanh hạt electron sẽ làm hút hạt positron về phía electron gốc ban đầu, trong khi electron được sinh ra chịu một lực đẩy. Hiệu ứng này chính là sự phân cực chân không. Về mặt hiệu ứng, chân không hành xử như một môi trường có dielectric permittivity lớn hơn 1 đơn vị. Do vậy điện tích hữu hiệu của một electron thực sự nhỏ hơn giá trị thực của nó, và điện tích giảm dần khi khoảng cách tăng dần tính từ electron. Sự phân cực này đã được xác nhận bằng thực nghiệm vào năm 1997 tại máy gia tốc hạt TRISTAN ở Nhật Bản. Các hạt ảo cũng tạo ra hiệu ứng lá chắn đáng kể cho khối lượng của electron.
Tương tác với các hạt ảo cũng giải thích sự sai lệch nhỏ (khoảng 0,1%) về giá trị của mômen từ nội tại của electron so với magneton Bohr (sai lệch này được gọi là mômen từ dị thường của electron). Sự khớp chính xác tuyệt vời giữa giá trị tính toán trên lý thuyết và giá trị đo được bằng thực nghiệm của mômen từ dị thường electron được coi là một trong những thành tựu quan trọng nhất của điện động lực học lượng tử.
Nghịch lý trong vật lý cổ điển về hạt điểm electron lại có mômen góc spin và mômen từ nội tại có thể được giải quyết bởi sự hình thành của các cặp hạt photon ảo trong điện trường sinh bởi electron. Các photon ảo này (đến lượt lại sinh ra các cặp electron−positron ảo khác) làm cho electron luôn dịch chuyển xung quanh vị trí của nó (còn gọi là zitterbewegung), mà tổng hợp lại thành một chuyển động tròn với hiệu ứng tiến động. Chuyển động này tạo ra cả spin và mômen từ của electron. Trong nguyên tử, sự sinh các cặp hạt photon ảo giúp giải thích hiệu ứng dịch chuyển Lamb như đã quan sát thấy ở các vạch quang phổ.
Tương tác.
Electron sinh ra từ trường tạo ra lực hút lên hạt mang điện dương, như proton, và lực đẩy lên hạt mang điện âm. Cường độ của lực này trong điện động lực học cổ điện được xác định bằng định luật nghịch đảo bình phương Coulomb. Khi một electron đang trong chuyển động, nó tạo ra một từ trường bao quanh. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Định luật Ampère-Maxwell cho biết mối liên hệ giữa từ trường và chuyển động của dòng các electron (dòng điện) tương ứng với người quan sát. Tính chất cảm ứng này cung cấp một từ trường dẫn động làm quay động cơ điện. Trường điện từ của một hạt mang điện bất kỳ đang trong chuyển động được miêu tả bằng thế Liénard–Wiechert, thế này đúng cho cả trường hợp hạt chuyển động với vận tốc gần bằng tốc độ ánh sáng (hay vận tốc tương đối tính).
Khi một electron chuyển động trong từ trường, nó chịu tác dụng của lực Lorentz tác động theo phương vuông góc với mặt phẳng xác định bởi vectơ từ trường và vectơ vận tốc của electron. Lực hướng tâm làm cho electron chuyển động trên một quỹ đạo xoắn ốc trong từ trường với bán kính Larmor. Sự gia tốc từ chuyển động theo đường cong ghềnh này làm cảm ứng electron phát ra năng lượng dưới dạng bức xạ đồng bộ. Năng lượng bức xạ này làm hãm electron, hay còn gọi là lực Abraham–Lorentz–Dirac, tạo ra ma sát làm chậm chuyển động của electron. Lực này cũng gây ra tác động ngược (back-reaction) lên điện từ trường của chính electron.
Trong điện động lực học lượng tử photon là hạt truyền tải tương tác điện từ giữa các hạt. Một electron đơn lẻ chuyển động với vận tốc đều không thể phát ra hay hấp thụ một photon thực; do sẽ vi phạm định luật bảo toàn năng lượng và động lượng. Mặt khác, các photon ảo có thể truyền động lượng giữa hai hạt mang điện tích. Sự trao đổi này của các photon ảo, ví dụ, làm tạo ra lực Coulomb. Bức xạ năng lượng xuất hiện khi một electron chuyển động bị làm lệch quỹ đạo gây bởi điện trường của một hạt mang điện khác, như proton. Sự gia tốc của electron làm phát ra bức xạ Bremsstrahlung.
Một photon (ánh sáng) va chạm phi đàn hồi với một electron (tự do) được gọi là tán xạ Compton. Kết quả của va chạm này là động lượng và năng lượng được truyền qua giữa các hạt, làm thay đổi bước sóng của photon bằng một lượng được gọi là dịch chuyển Compton. Độ dịch chuyển lớn nhất của bước sóng bằng "h"/"m"e"c", hay còn gọi là bước sóng Compton. Đối với một electron, nó có giá trị bằng . Khi bước sóng của ánh sáng là dài (ví dụ bước sóng của ánh sáng khả kiến bằng 0,4–0,7 μm) sự dịch chuyển bước sóng có thể bỏ qua được. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Trong trường hợp này, tương tác giữa ánh sáng và electron tự do được gọi là tán xạ Thomson hay tán xạ Thomson tuyến tính.
Độ mạnh tương đối của tương tác điện từ giữa hai hạt điện tích, chẳng hạn giữa một electron và một proton, được xác định bởi hằng số cấu trúc tế vi. Đây là đại lượng không thứ nguyên hình thành dựa trên tỉ số của hai dạng năng lượng: năng lượng tĩnh điện của lực hút (hoặc đẩy) ở khoảng cách bằng một lần bước sóng Compton, và năng lượng nghỉ của các hạt mang điện tích. Nó có giá trị bằng "α" ≈ , hay xấp xỉ bằng .
Khi electron và positron va chạm, chúng hủy lẫn nhau, làm phát ra hai hoặc ba photon tia gamma. Nếu electron và positron có động lượng bỏ qua được, va chạm có thể hình lên nguyên tử positronium trước khi hai hạt hủy lẫn nhau để hình ra các photon có tổng năng lượng 1,022 MeV. Mặt khác, một photon năng lượng cao có thể biến đổi thành cặp electron và positron bởi quá trình sinh cặp (pair production), nhưng chỉ trong sự có mặt của một hạt điện tích gần nó, như một hạt nhân chẳng hạn.
Trong lý thuyết tương tác điện yếu, thành phần hàm sóng hướng bên trái (chiral) của electron tạo thành bộ đôi isospin yếu với neutrio electron. Điều này có nghĩa rằng trong tương tác yếu, neutrino electron hành xử như các electron. Mỗi loại hạt của bộ đôi này (doublet) có thể tham gia vào tương tác dòng tích (charged current) bằng cách phát ra hoặc hấp thụ một boson và biến đổi sang thành hạt kia. Điện tích được bảo toàn trong quá trình này bởi vì boson W cũng mang điện tích, làm cho tổng điện tích của quá trình biến đổi là không thay đổi. Các tương tác dòng tích chịu trách nhiệm cho hiện tượng phân rã beta trong một nguyên tử phóng xạ. Cả electron và neutrino electron có thể tham gia vào tương tác dòng trung hòa (neutral current interaction) thông qua sự trao đổi một boson , và chịu trách nhiệm cho tán xạ đàn hồi neutrino−electron.
Nguyên tử và phân tử.
Một electron có thể "liên kết" với hạt nhân của một nguyên tử bởi lực hút Coulomb. Một hệ có một hoặc nhiều electron liên kết với một hạt nhân được gọi là một nguyên tử. Nếu số electron khác với số điện tích của hạt nhân, nguyên tử đó được gọi là một ion. Hành xử dạng sóng của một electron liên kết được miêu tả bằng một hàm sóng gọi là orbital nguyên tử. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Mỗi orbital đặc trưng bởi các số lượng tử như mức năng lượng, mômen động lượng và hình chiếu của mômen góc, và chỉ có các orbital rời rạc tồn tại xung quanh hạt nhân. Theo nguyên lý loại trừ Pauli mỗi orbital có thể chiếm giữ bởi tối đa hai electron, và chúng phải có số lượng tử spin khác nhau.
Electron có thể nhảy sang các orbital khác nhau thông qua sự hấp thụ hoặc phát ra photon có năng lượng bằng hiệu giữa hai mức năng lượng đó. Các phương pháp khác làm electron chuyển sang orbital khác bao gồm sự va chạm của nó với hạt khác, như các electron, và nhờ hiệu ứng Auger. Để thoát ra khỏi nguyên tử, năng lượng của electron phải tăng và lớn hơn năng lượng liên kết với nguyên tử. Điều này xảy ra, ví dụ, như ở hiệu ứng quang điện, khi một photon tới va chạm có năng lượng lớn hơn năng lượng ion hóa nguyên tử và bị electron hấp thụ.
Mômen góc orbital của electron bị lượng tử hóa. Bởi electron mang điện, nó có một mômen từ orbital tỷ lệ với mômen góc. Tổng mômen từ của một nguyên tử bằng tổng vec tơ của mô men từ spin và mômen từ orbital của tất cả các electron và hạt nhân. Mômen từ của hạt nhân là nhỏ so với của các electron. Mômen từ của các electron chiếm giữ cùng một orbital (còn gọi là cặp electron) triệt tiêu lẫn nhau.
Liên kết hóa học giữa các nguyên tử chính là tương tác điện từ giữa chúng, như miêu tả bởi các định luật của cơ học lượng tử. Liên kết mạnh nhất hình thành bởi chia sẻ hoặc cho/nhận các electron giữa các nguyên tử, dẫn đến hình thành lên các phân tử. Bên trong một phân tử, các electron chuyển động dưới ảnh hưởng của một vài hạt nhân, và chiếm giữ các orbital phân tử; giống như chúng chiếm giữ các orbital trong một nguyên tử cô lập. Một yếu tố cơ bản trong các cấu trúc phân tử đó là sự tồn tại các cặp electron. Đây là các electron có spin ngược nhau, cho phép chúng có thể chiếm giữ cùng một orbital phân tử mà không vi phạm nguyên lý loại trừ Pauli (tương tự như ở nguyên tử). Các orbital phân tử khác nhau có phân bố mật độ electron theo không gian khác nhau. Ví dụ, ở các cặp electron liên kết (nghĩa là các cặp thực sự liên kết các nguyên tử với nhau) có thể được tìm thấy với xác suất cực đại nằm ở vùng thể tích tương đối nhỏ giữa các hạt nhân. Ngược lại, ở các cặp electron không liên kết chúng phân bố trong thể tích lớn hơn bao quanh hạt nhân. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Dẫn điện.
Nếu một vật thể có nhiều hoặc ít hơn lượng electron cần thiết để cân bằng với điện tích dương của hạt nhân nguyên tử, thì tổng thể vật đó có mang điện tích. Khi có nhiều hơn electron, vật đó mang điện âm. Khi có ít electron hơn số lượng proton trong hạt nhân nguyên tử, vật mang điện dương. Khi số electron và proton bằng nhau, điện tích của chúng hủy lẫn nhau và vật thể ở trạng thái cân bằng điện (hay trung hòa). Nhờ tác động chà xát có thể làm vật thể vĩ mô mang điện thông qua hiệu ứng điện ma sát (triboelectric effect).
Các electron độc lập chuyển động trong chân không được gọi là các electron "tự do". Các electron trong kim loại cũng hành xử như chúng chuyển động tự do. Thực sự thì các hạt được gọi là các electron trong kim loại và những thể rắn khác là những giả-electron—giả hạt, mà có cùng điện tích, spin, và mômen từ như các electron thực thụ nhưng có khối lượng khác với nó. Khi các electron tự do—trong chân không lẫn kim loại—chuyển động, chúng tạo ra một dòng mạng lưới điện tích được gọi là dòng điện, từ đó tạo ra một từ trường. Giống như một dòng điện có thể được sinh ra từ sự thay đổi của một từ trường. Những tương tác và mối quan hệ này được miêu tả bởi phương trình Maxwell.
Ở mỗi nhiệt độ nhất định, từng vật liệu có một độ dẫn điện ảnh hưởng đến giá trị của dòng điện khi áp vào một điện thế. Những vật dẫn điện tốt bao gồm kim loại như đồng và vàng, trong khi thủy tinh và Teflon lại dẫn điện kém. Ở bất kỳ vật liệu cách điện nào, các electron vẫn bám vào các nguyên tử và vật liệu có tính chất như là một chất cách điện. Hầu hết các chất bán dẫn có mức độ dẫn điện biến đổi từ phạm vi dẫn điện cực tốt cho đến cách điện hoàn toàn. Mặt khác, các kim loại có cấu trúc dải điện tử chứa các vùng năng lượng được lấp đầy một phần bởi electron. Sự có mặt của những vùng năng lượng này cho phép các electron trong kim loại hành xử như chúng được tự do hoặc gọi là các electron phi định xứ (delocalized electrons). Những electron không liên kết với một nguyên tử nhất định, do vậy khi áp dụng một điện trường, chúng chuyển động tự do như một chất khí (được gọi là khí Fermi) đi qua vật liệu giống như các electron tự do. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Bởi vì có sự va chạm giữa các electron với các nguyên tử, vận tốc trôi của các electron trong một vật dẫn có độ lớn cỡ vài milimét trên một giây. Tuy nhiên, trường hợp có sự thay đổi dòng điện từ một điểm trong vật liệu gây ra sự thay đổi dòng điện ở điểm khác trong vật liệu, thì tốc độ lan truyền của hiệu ứng này, điển hình bằng khoảng 75% tốc độ ánh sáng. Điều này xảy ra bởi vì tín hiệu điện lan truyền như một sóng, với vận tốc phụ thuộc vào hằng số điện môi của vật liệu.
Đa số kim loại có độ dẫn nhiệt tương đối tốt, chủ yếu bởi vì các electron phi định xứ vận chuyển năng lượng nhiệt tự do giữa các nguyên tử. Tuy nhiên, không giống như sự dẫn điện, sự dẫn nhiệt của một kim loại gần như độc lập với nhiệt độ của vật liệu. Điều này đã được phát biểu bằng định luật Wiedemann–Franz, nói rằng tỉ số độ dẫn nhiệt trên độ dẫn điện tỷ lệ thuận với nhiệt độ của vật liệu. Sự mất trật tự bởi nhiệt trong dàn tinh thể nguyên tử kim loại làm tăng điện trở của vật liệu, tạo ra sự phụ thuộc vào nhiệt độ đối với dòng điện.
Khi làm lạnh vật liệu xuống dưới một mức gọi là nhiệt độ tới hạn, vật liệu trải qua sự chuyển pha trong đó nó mất hoàn toàn tính kháng điện (điện trở) đối với dòng điện, hay chính là hiệu ứng siêu dẫn. Trong lý thuyết BCS, các cặp electron được gọi là cặp Cooper trong chuyển động của chúng bắt cặp với nguyên tử gần đấy thông qua những dao động dàn nguyên tử gọi là phonon, do đó cặp Cooper tránh được va chạm với các nguyên tử mà thường tạo ra điện trở. (Các cặp Cooper có bán kính xấp xỉ bằng 100 nm, do đó nếu coi chúng như sóng vật chất thì chúng có thể chồng chập lẫn nhau.) Tuy nhiên, cơ chế cho hiệu ứng siêu dẫn nhiệt độ cao ở một số vật liệu vẫn chưa có lý thuyết giải thích thỏa đáng.
Các electron bên trong vật dẫn, mà chính chúng cũng là những giả hạt, khi đặt trong nhiệt độ rất gần với độ không tuyệt đối, có thể được phân ra thành ba loại giả hạt: spinon, orbiton và holon. Hạt đầu tiên mang spin và mômen từ, hạt tiếp theo mang vị trí orbital của nó trong khi hạt còn lại mang điện tích.
Chuyển động và năng lượng. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Chuyển động và năng lượng.
Theo thuyết tương đối hẹp của Einstein, khi tốc độ của một electron tiệm cận tới tốc độ ánh sáng, người quan sát từ một hệ quy chiếu quán tính sẽ đo được khối lượng tương đối tính của hạt tăng lên, do đó khiến cho nó càng khó để có thể gia tốc nó từ bên trong hệ quy chiếu của người quan sát. Tốc độ của một electron có thể tiếp cận đến, nhưng không bao giờ bằng, tốc độ của ánh sáng trong chân không, "c". Tuy nhiên, khi các electron tương đối tính—là những electron chuyển động với tốc độ gần bằng "c"—chuyển động trong môi trường điện môi như nước, nơi vận tốc ánh sáng trong nó nhỏ hơn nhiều so với "c", các electron trong môi trường này có thể chuyển động nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Khi chúng tương tác va chạm với môi trường, chúng tạo ra một ánh sáng nhạt được gọi là bức xạ Cherenkov.
Các hiệu ứng trong thuyết tương đối hẹp được miêu tả dựa trên một đại lượng gọi là hệ số Lorentz, được xác định bằng formula_1 với "v" là tốc độ của hạt. Động năng "K"e của một electron chuyển động với vận tốc "v" bằng:
với "m"e là khối lượng của electron. Ví dụ, ở máy gia tốc thẳng Stanford có thể gia tốc một electron tới động năng gần bằng 51 GeV. Vì một electron hành xử như dạng sóng, ở một vận tốc bất kỳ nó có một bước sóng de Broglie đặc trưng. Bước sóng này được cho bởi "λ"e = "h"/"p" với "h" là hằng số Planck và "p" là động lượng. Đối với electron có động năng 51 GeV ở trên, bước sóng de Broglie bằng , đủ nhỏ để khám phá các cấu trúc có kích thước nhỏ hơn kích cỡ của một hạt nhân nguyên tử.
Sự hình thành.
Lý thuyết Vụ Nổ Lớn là lý thuyết khoa học được chấp nhận rộng rãi hiện nay miêu tả những giai đoạn ban đầu của sự tiến hóa của Vũ trụ. Ở những miligiây đầu tiên sau Vụ Nổ Lớn, nhiệt độ trên 10 tỷ kelvin và các photon có năng lượng trung bình trên một triệu electronvolt. Các photon này có đủ năng lượng mà khi tương tác với nhau có thể dẫn tới sự hình thành cặp electron và positron. Ngược lại, những cặp positron−electron hủy lẫn nhau và phát ra các photon năng lượng cao:
Trạng thái cân bằng giữa các electron, positron và photon được duy trì trong suốt giai đoạn này của sự tiến hóa Vũ trụ. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Khi 15 giây trôi qua, tuy nhiên, nhiệt độ của Vũ trụ lúc này giảm xuống dưới ngưỡng cho phép hình thành cặp hạt electron−positron. Phần lớn các electron và positron tồn tại hủy lẫn nhau, giải phóng bức xạ gamma làm Vũ trụ nóng lên trong một thời gian ngắn.
Vì một lý do nào đó chưa được biết chắc chắn, trong suốt quá trình hủy cặp có sót lại một số lượng hạt nhiều hơn phản hạt vật chất. Cụ thể là có dư ra 1 electron tồn tại trong mỗi 1 tỷ cặp hạt electron−positron. Số lượng dư sót lại này bằng với số lượng proton còn dư từ quá trình hủy cặp hạt tương tự proton và phản proton, trong một điều kiện được gọi là bất đối xứng baryon, điều này mang đến tổng điện tích của toàn bộ Vũ trụ gần như bằng zero. Những proton và neutron còn dư lại bắt đầu tham gia vào các phản ứng với nhau—quá trình gọi là tổng hợp hạt nhân, tạo ra các đồng vị của hydro và heli, và một ít hạt nhân lithi. Các phản ứng này đạt đỉnh điểm vào khoảng thời gian ở sau năm phút. Bất kỳ neutron còn lại nào sẽ trải qua phản ứng phân rã beta âm với nửa thời gian sống bằng khoảng một nghìn giây, giải phóng ra một proton và một electron,
Trong khoảng 300.000–400.000 năm tiếp theo, lượng các hạt electron còn lại có năng lượng quá lớn để có thể liên kết vào các hạt nhân nguyên tử. Giai đoạn tiếp theo là sự tái kếp hợp electron vào hạt nhân, khi ấy các nguyên tử trung hòa được hình thành và sự giãn nở của vũ trụ làm cho vật chất trở lên trong suốt với bức xạ.
Gần một triệu năm sau Vụ Nổ Lớn, thế hệ các ngôi sao đầu tiên bắt đầu hình thành. Trong lòng một ngôi sao, dây chuyền phản ứng tổng hợp hạt nhân sao cho ra các sản phẩm trong đó có positron. Những hạt phản vật chất này ngay lập tức hủy với các electron, giải phóng tia gamma. Gộp chung lại số lượng hạt electron bị giảm dần, và tương ứng số lượng hạt neutron tăng lên. Tuy nhiên, trong quá trình tiến hóa sao cũng hình thành các sản phẩm là những đồng vị phóng xạ. Các đồng vị này có thể sau đó trải qua phân rã beta trừ, phát ra một electron và một phản neutrino từ hạt nhân. Một ví dụ là đồng vị cobalt-60 (60Co), mà phân rã thành nickel-60 (60Ni). |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Cuối chu trình tiến hóa của chúng, một ngôi sao có khối lượng lớn hơn 20 lần khối lượng Mặt Trời đi đến kết cục suy sụp hấp dẫn để tạo thành một lỗ đen. Theo vật lý cổ điển, bên trong những ngôi sao khối lượng lớn này xuất hiện lực hút hấp dẫn đủ mạnh để ngăn bất kỳ thứ gì, kể cả bức xạ điện từ, thoát ra khỏi bán kính Schwarzschild. Tuy nhiên, các hiệu ứng của cơ học lượng tử cho phép có khả năng tồn tại bức xạ Hawking ở phạm vi khoảng cách này. Các electron (và positron) được cho là tạo ra ở chân trời sự kiện của những tàn dư sao.
Khi một cặp hạt ảo (như gồm một electron và một positron) được tạo ra tại biên giới của chân trời sự kiện, sự phân bố ngẫu nhiên trong vị trí của hạt có thể làm cho một trong hai hạt nằm ở bên trong chân trời sự kiện; mà quá trình này được gọi là sự xuyên hầm lượng tử. Thế năng hấp dẫn của lỗ đen có thể cấp năng lượng để biến một hạt ảo nằm bên ngoài chân trời sự kiện trở thành một hạt thực, cho phép nó bật phóng ra vào không gian. Đổi lại, hạt còn lại của cặp mang năng lượng âm và rơi về vùng kì dị lỗ đen, dẫn đến tổng cộng khối lượng−năng lượng của lỗ đen bị giảm đi. Tốc độ bức xạ Hawking tăng tiến khi khối lượng lỗ đen giảm dần, làm cho lỗ đen bốc hơi và cuối cùng là phát nổ.
Tia vũ trụ là những hạt chuyển động trong không gian với năng lượng cao. Các sự kiện năng lượng cao đến cỡ đã được ghi nhận. Khi những hạt này va chạm với các nucleon trong khí quyển Trái Đất, một trận mưa các hạt được tạo ra, bao gồm các pion. Hơn một nửa bức xạ vũ trụ được quan sát trên bề mặt Trái Đất có chứa các muon. Muon là một hạt loại lepton hình thành tại thượng tầng khí quyển sau quá trình phân rã của một pion.
Đến lượt muon, nó có thể phân rã thành electron hoặc positron.
Quan sát.
Quan sát electron từ xa đòi hỏi việc đo được năng lượng bức xạ của chúng. Ví dụ, trong môi trường năng lượng cao như ở vành nhật hoa của một ngôi sao, các electron tự do tạo thành trạng thái plasma phát ra năng lượng dưới dạng bức xạ Bremsstrahlung. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Khí electron có thể biểu hiện dao động plasma, đó là những sóng gây bởi những biến đổi đồng bộ trong mật độ electron, và những sóng này tạo ra phát xạ năng lượng có thể phát hiện được nhờ quan sát qua kính thiên văn vô tuyến.
Tần số của một photon tỷ lệ với năng lượng của nó. Khi một electron liên kết trong nguyên tử chuyển trạng thái giữa các mức năng lượng khác nhau, nó hấp thụ hoặc phát ra photon ở những tần số đặc trưng. Ví dụ, khi chiếu nguồn bức xạ phổ liên tục vào các nguyên tử sẽ xuất hiện các vạch phổ hấp thụ đặc trưng trong quang phổ của bức xạ phản xạ. Mỗi nguyên tố hoặc phân tử thể hiện một lớp đặc trưng các vạch quang phổ, như các vạch quang phổ hydro. Những phép đo lường quang phổ về cường độ và bề rộng của các vạch này cho phép xác định được thành phần và tính chất vật lý của một chất cần xác định.
Trong điều kiện của phòng thí nghiệm, có thể quan sát tương tác của từng electron đơn lẻ nhờ các máy gia tốc hạt nhân, mà cho phép đo những tính chất cụ thể như năng lượng, spin và điện tích. Nhờ sự phát triển của các kỹ thuật bẫy ion như bẫy Paul và bẫy Penning cho phép giam giữ các hạt mang điện trong một thể tích đủ nhỏ với thời gian dài. Điều này đã cho phép đo lường các tính chất cũng như thao tác lên những hạt này. Ví dụ, bẫy Penning từng được ứng dụng để chứa một electron đơn lẻ trong thời gian 10 tháng. Mômen từ của electron đã được đo với độ chính xác đến 11 chữ số thập phân mà vào năm 1980, độ chính xác này còn lớn hơn độ chính xác đo được của bất kỳ các hằng số vật lý khác.
Bộ phim chụp ảnh đầu tiên về sự phân bố năng lượng của electron đã được thực hiện bởi một đội các nhà vật lý tại Đại học Lund ở Thụy Điển vào tháng 2 năm 2008. Họ đã sử dụng một xung nhịp ánh sáng cực ngắn, hay gọi là các xung atto giây, cho phép lần đầu tiên chụp ảnh được chuyển động của một electron.
Sự phân bố của các electron trong chất rắn có thể được biểu hiện nhờ kỹ thuật chụp quang phổ bức xạ phân giải góc (angle-resolved photoemission spectroscopy, ARPES). |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Kỹ thuật này ứng dụng hiệu ứng quang điện để đo hàm phân bố không gian giàn tinh thể—một hàm toán học biểu diễn đặc tính cấu trúc tuần hoàn được áp dụng để suy đoán ra cấu trúc ban đầu của tinh thể. ARPES được ứng dụng để xác định hướng, tốc độ và sự tán xạ của các electron bên trong vật liệu.
Các ứng dụng plasma.
Chùm hạt.
Trong công nghệ và kỹ thuật, các chùm tia electron đã được ứng dụng để thực hiện hàn bằng chùm electron giữa hai loại vật liệu. Chúng cho phép mật độ năng lượng của chùm tia hàn lên tới 107 W·cm−2 được tập trung trong một hình nón tròn đường kính cỡ mà thường không cần đòi hỏi phải có lớp vật liệu đệm thứ 3. Kỹ thuật hàn này phải được thực hiện trong chân không để tránh các electron va chạm với một trường khí xung quanh trước khi chúng đến được vật liệu cần hàn, và nó có thể được sử dụng để nối các loại vật liệu dẫn điện mà những biện pháp hàn khác không phù hợp để áp dụng.
Quang khắc chùm điện tử (EBL) là phương pháp tạo các chi tiết bán dẫn ở mức phân giải nhỏ hơn 1 µm. Kỹ thuật này có hạn chế là giá thành cao, tốc độ sản xuất chậm, cần phải vận hành chùm điện tử trong môi trường chân không cao và các electron có xu hướng tán xạ trên bề mặt vật liệu. Độ phân giải tối đa của phương pháp này vào khoảng 10 nm. Vì lý do này, EBL được ứng dụng chủ yếu cho sản xuất một số nhỏ các vi mạch chuyên biệt.
Phương pháp xử lý chùm điện tử (electron-beam processing, hoặc electron irradiation EBI) được ứng dụng để làm thay đổi các đặc tính của vật liệu hoặc khử trùng trong y học và thực phẩm bằng cách chiếu chùm điện tử vào sản phẩm. Chùm electron hóa lỏng hoặc làm tan chảy thủy tinh mà không gây tăng nhiều nhiệt độ khi thực hiện chiếu với cường độ cao: ví dụ bức xạ electron mạnh gây ra sự giảm độ nhớt ở nhiều bậc độ lớn và làm giảm từng bước năng lượng hoạt hóa của nó.
Các máy gia tốc quỹ đạo thẳng (linear particle accelerator) tạo ra những chùm electron cho chùm sáng dùng để điều trị các khối u trên bề mặt trong trị liệu bức xạ. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Trị liệu điện tử (electron therapy) có thể điều trị các thương tổn ở da như ung thư tế bào đáy bởi vì một chùm electron chỉ có thể thâm nhập xuống một độ sâu nhất định trước khi bị hấp thụ, thường là đến 5 cm đối với electron có năng lượng trong phạm vi 5–20 MeV. Một chùm electron có thể được sử dụng phối hợp với chiếu xạ tia X trong điều trị bệnh.
Các máy gia tốc hạt sử dụng điện trường để đẩy các electron và phản hạt của chúng lên mức năng lượng cao. Những hạt này phát ra bức xạ đồng bộ khi chúng bay qua từ trường. Cường độ của bức xạ đồng bộ phụ thuộc vào phân cực spin của chùm electron—quá trình được gọi là hiệu ứng Sokolov–Ternov. Các chùm electron phân cực được ứng dụng trong nhiều thí nghiệm khác nhau. Bức xạ synchrotron có thể dùng làm mát chùm electron với mục đích làm giảm sự phân tán động lượng của chùm hạt. Các chùm electron và positron được cho va chạm với nhau trong máy gia tốc khi chúng đạt đến mức năng lượng yêu cầu; các máy dò hạt (particle detector) quan sát năng lượng của bức xạ phát ra, ghi lại những thông tin và tính chất cần nghiên cứu trong vật lý hạt.
Chụp ảnh.
Nhiễu xạ electron năng lượng thấp (Low-energy electron diffraction, LEED) là một phương pháp bắn vào vật liệu có cấu trúc tinh thể bằng một chùm electron chuẩn trực sau đó quan sát hình ảnh nhiễu xạ giúp xác định lên cấu trúc của vật liệu. Năng lượng đòi hỏi của các electron ở những chùm này trong khoảng 20–200 eV. Kỹ thuật phản xạ nhiễu xạ electron năng lượng cao (reflection high-energy electron diffraction, RHEED) sử dụng sự phản xạ của một chùm electron bắn đến với nhiều góc hẹp khác nhau để nghiên cứu đặc trưng bề mặt của vật liệu có cấu trúc tinh thể. Chùm năng lượng thường nằm trong khoảng 8–20 keV và góc bắn electron thường bằng 1–4°.
Kính hiển vi điển tử hoạt động dựa trên nguyên lý tập trung chùm electron vào một mẫu vật. Một số electron sau khi va chạm vào mẫu vật thì bị thay đổi đặc tính, như hướng chuyển động, góc phản xạ và pha tương đối cũng như năng lượng bị giảm đi. Các nhà hiển vi học ghi lại những thay đổi này từ chùm electron để tái tạo ra những bức ảnh về mẫu vật. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Trong ánh sáng xanh lam, các kín hiển vi quang học thông thường có giới hạn nhiễu xạ phân giải ở kích thước 200 nm. So sánh với kính hiển vi điện tử, loại này bị giới hạn bởi bước sóng de Broglie của electron. Ví dụ, bước sóng này bằng 0,0037 nm đối với những electron được gia tốc trong điện trường cỡ 100.000 volt. Kính hiển vi truyền điện tử hiệu chỉnh quang sai (Transmission Electron Aberration-Corrected Microscope) có độ phân giải dưới 0,05 nm, đủ để phân biệt được từng nguyên tử. Khả năng này mang lại những lợi thế cho sử dụng kính hiển vi điện tử trong phòng thí nghiệm để chụp các bức ảnh có độ phân giải cao. Tuy nhiên, kính hiển vi điện tử là những thiết bị đắt tiền và tốn nhiều chi phí hoạt động và bảo trì.
Có hai loại kính hiển vi điện tử: Loại truyền qua và loại quét bề mặt. Kính hiển vi điện tử truyền qua hoạt động giống như một máy chiếu, với một chùm electron được cho chiếu qua một lát vật liệu sau đó nó được hội tụ trên phim âm bản hoặc cảm biến CCD. Kính hiển vi điện tử quét bề mặt dùng chùm electron quét lên bề mặt mẫu vật, giống như hiển thị trên ti vi màn hình ống, để thu được bức ảnh về nó. Độ phóng đại của hai loại kính này vào cỡ 100× đến 1.000.000. Kính hiển vi quét xuyên hầm sử dụng hiệu ứng chui hầm lượng tử của electron từ mũi nhọn của một đầu dò kim loại để nghiên cứu vật liệu và tạo ra bức ảnh bề mặt vật liệu có độ phân giải cao.
Các ứng dụng khác.
Trong laser electron tự do (FEL), một chùm electron tương đối tính đi qua dãy các nam châm lưỡng cực (undulator) bị đổi hướng luân phiên do hướng của từ trường tạo bởi dãy các nam châm này. Vì đổi hướng luân phiên như vậy nên các electron phát ra bức xạ synchrotron một cách nhịp nhàng và đều đặn, bức xạ được khuếch đại ở tần số cộng hưởng. FEL có thể phát ra bức xạ điện từ với độ rọi cao trong dải tần số rộng, từ sóng vi ba cho đến tia X mềm. Những thiết bị này được sử dụng trong sản xuất, viễn thông, và trong các ứng dụng y tế, như phẫu thuật các mô mềm.
Ống tia âm cực chứa electron, mà đã từng được sử dụng thường xuyên cho các màn hình hiển thị tại nhiều thiết bị thí nghiệm, màn hình máy tính và máy truyền hình. |
Electron | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2291 | Trong một đèn nhân quang điện, mỗi photon va chạm đến âm cực quang khởi tạo ra một luồng các electron để hình thành một xung dòng điện mà bộ dò phát hiện được. Ống điện tử chân không sử dụng luồng các electron để thao tác lên tín hiệu điện, và chúng đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của công nghệ điện tử. Tuy nhiên, ngày nay chúng đã bị thay thế bởi các thiết bị bán dẫn như transistor. |
Phần mềm doanh nghiệp | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2292 | Phần mềm quản lý doanh nghiệp bao gồm tất cả các phần mềm thuộc về quản trị kinh doanh mà một doanh nghiệp sử dụng để hoàn tất việc kinh doanh của họ, giúp họ tăng hoặc đo năng suất trong kinh doanh, sản xuất. Các phần mềm doanh nghiệp miêu tả thế giới thật của doanh nghiệp qua các mô hình dữ liệu. Chúng phục vụ cho các nhân viên của một doanh nghiệp trong thông tin, quản lý, tổ chức và kế hoạch. |
Berlin | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2295 | Berlin ( "phiên âm là Be-lin hay Béc-lin theo tiếng Đức và Béc-lanh theo tiếng Pháp)", hoặc Bá Linh (phiên âm theo Hán Việt, mặc dù tên thành phố theo tiếng Trung Quốc hiện nay là 柏林, "Bá Lâm") là thủ đô và cũng là một trong 16 bang của Cộng hòa Liên bang Đức. Với dân số hơn 3,7 triệu người, đây là thành phố lớn nhất của Đức và Liên minh châu Âu. Nằm ở miền Đông Bắc nước Đức, Berlin là trung tâm của khu vực đô thị Berlin-Brandenburg, trong đó có khoảng 6 triệu người đến từ hơn 180 quốc gia trên thế giới. Nằm trong vùng Đồng bằng châu Âu, Berlin bị ảnh hưởng bởi khí hậu ôn đới theo mùa. Khoảng 1/3 diện tích của thành phố là rừng, công viên, vườn, sông và hồ, do đó thành phố này luôn có bầu không khí trong lành.
Được ghi nhận lần đầu tiên vào thế kỷ 13, Berlin từng là thủ đô của Vương quốc Phổ (1701–1918), Đế chế Đức (1871–1918), Cộng hòa Weimar (1919–1933) và Đức Quốc Xã (1933–1945). Vào những năm 1920, Berlin là thành phố lớn thứ ba trên thế giới. Sau khi chiến tranh thế giới thứ hai kết thúc, thành phố đã bị liên quân bốn nước chiếm đóng, sau đó các khu vực do Anh, Pháp, Hoa Kỳ chiếm đóng được hợp nhất và trở thành Tây Berlin (thuộc Tây Đức), được bao quanh bởi Bức tường Berlin và phần còn lại do Liên Xô chiếm đóng trở thành Đông Berlin (thủ đô của Cộng hòa Dân chủ Đức). Sau khi nước Đức tái thống nhất ngày 3 tháng 10 năm 1990, Berlin trở thành thủ đô của liên bang Đức, nơi đặt trụ sở của 147 đại sứ quán nước ngoài. Sau Quyết nghị Thủ đô của Quốc hội Liên bang Đức ("Deutsche Bundestag") vào năm 1991 thành phố cũng thực thi chức năng của mình là trụ sở của chính phủ và quốc hội từ năm 1999.
Berlin là một trung tâm chính trị, văn hóa, khoa học quan trọng của châu Âu. Đô thị lớn này là một điểm nút giao thông và một trong những thành phố thu hút được nhiều khách du lịch nhất của lục địa già này. Nhiều trường đại học, viện nghiên cứu, nhà hát và viện bảo tàng tại Berlin có danh tiếng quốc tế.
Địa lý.
Vị trí địa lý.
Berlin nằm ở phía Đông Bắc nước Đức và được bao quanh bởi tiểu bang Brandenburg. Berlin cách biên giới với Ba Lan 70 km và là một trong những khu vực đông dân cư nhất nước Đức. |
Berlin | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2295 | Khu vực Berlin ngày nay nằm giữa hai vùng cao Barnim và Teltow. Trung tâm lịch sử của Berlin trước đây bé hơn rất nhiều và được hình thành trong một thung lũng, ở bên bờ sông Spree tại nơi hẹp nhất của sông này. Sông Spree chảy từ hướng Đông sang Tây và đổ vào sông Havel ở tận cùng phía tây của quận Spandau. Sông Havel chảy theo hướng Bắc-Nam này tạo nên các hồ lớn ở Berlin như hồ Tegeler hay hồ Wannsee.
Phần lớn khu vực Berlin ngày nay nằm ở trên hai vùng cao này: phần lớn các quận Reinickendorf và Pankow nằm trên Barnim, trong khi phần chính của các quận như Charlottenburg-Wilmersdorf, Steglitz-Zehlendorf, Tempelhof-Schöneberg và Neukölln thì nằm trên Teltow.
Điểm cao nhất của Berlin là điểm cao nhân tạo Teufelsberg (114,7 m trên mực nước biển) được đắp lên từ những đống đổ nát sau Chiến tranh thế giới thứ hai và điểm cao tự nhiên Müggelberge (115,4 m) trong quận Treptow-Köpenick. Chiều dài nhất từ Đông sang Tây vào khoảng 45 km, theo hướng Bắc-Nam khoảng 38 km
Khí hậu.
Thành phố nằm trong vùng khí hậu ôn hòa. Nhiệt độ trung bình cả năm ở Berlin-Dalem là 9,2 °C và lượng mưa trung bình hằng năm là 579 mm.
Các tháng nóng nhất trong năm là tháng 7 và tháng 8 với nhiệt độ bình quân là 18,4 hay 17,8 °C, tháng lạnh nhất trong năm: tháng 1 và tháng 2, nhiệt độ trung bình là 0,5 và 1,2 độ Celsius.
Tháng 7 là tháng có mưa nhiều nhất, trung bình là 67 mm, tháng có mưa ít nhất là tháng 2, trung bình 36 mm.
Lịch sử.
Cölln, phần của thành phố đôi Berlin-Cölln được nhắc đến lần đầu tiên vào năm 1237, tiếp theo đó là Berlin vào năm 1244. Hai thành phố nằm hai bên bờ của sông Spree được nối liền bởi chiếc cầu bắc qua sông Spree đó là điểm hẹp nhất của sông. Vào năm 1307, hai thành phố có tòa thị chính chung.
Từ năm 1415 Friedrich I lên làm Tuyển hầu tước ("Kürfürst") của xứ Brandenburg, trị vì lãnh địa cho đến năm 1440. Dòng dõi nhà Hohenzollern đóng đô tại thành Berlin cho đến năm 1918, đầu tiên là Tuyển hầu tước của xứ Brandenbrg, rồi là Vua của Vương quốc Phổ và cuối cùng là Hoàng đế của Đế chế Đức. |
Berlin | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2295 | Cuộc Chiến tranh Ba mươi năm từ năm 1618 đến năm 1648 đã mang lại hậu quả nặng nề cho Berlin: 1/3 nhà cửa bị hư hỏng, dân số giảm chỉ còn một nửa. Friedrich Wilhelm (Brandenburg), được biết dưới danh hiệu đại tuyển hầu ("Großer Kurfürst"), kế tục sự nghiệp của cha vào năm 1640. Ông bắt đầu một chính sách nhập cư và khoan dung về tôn giáo. Từ năm sau đó các thành phố vùng ngoại ô Friedrichswerder, Dorotheenstadt và Friedrichstadt được thành lập.
Ở thế kỷ 17, Berlin được mở rộng thêm ra các khu vực ngoại thành. Năm 1701, Friedrich I được tấn phong làm vua Phổ và đóng đô tại Berlin. Ông ta xây dựng một số cung điện lớn như Oranienburg, Charlottenburg và Vương cung ("Stadtschloss") Đồng thời Friedrich I cho lập đại lộ "Unter den Linden" trên hướng tây thành phố Từ năm 1710 các thành phố Cölln, Friedrichswerder, Dorotheenstadt và Friedrichstadt được sáp nhập vào kinh đô Berlin. Môi trường văn hóa của Berlin cũng được mở rộng với việc Viện Hàn lâm Nghệ thuật Berlin và Viện Hàn lâm Khoa học Berlin lần lượt được thành lập vào các năm 1696 và 1700. Sang thời vua Friedrich II, Berlin đã trở thành một trong những trung tâm của trào lưu triết học Khai sáng châu Âu, nhưng thành phố cũng từng bị quân đội Nga và Áo chiếm đóng trong Chiến tranh Bảy năm. Sau khi người Pháp đánh bại Phổ trong Chiến tranh Liên minh thứ tư năm 1806, hoàng đế Pháp Napoléon Bonaparte đã diễu binh tại Berlin nhưng không chiếm đóng thành phố. Đến năm 1815 Berlin trở thành thủ phủ tỉnh Brandenburg tân lập.
Cuộc cách mạng Công nghiệp đã thay đổi bộ mặt thành phố vào thế kỷ 19; kinh tế và dân số Berlin được mở rộng đáng kể và thành phố trở thành trọng điểm kinh tế và trung tâm đường sắt của Đức. Các vùng ngoại ô mới đã được hình thành làm gia tăng diện tích và dân số Berlin. Vào năm 1861, các khu vực ngoại ô Wedding, Moabit, Tempelhofer và Schöneberger được sáp nhập thêm vào Berlin. Vào năm 1871 Berlin trở thành thủ đô của đế chế Đức mới được hình thành. Đến năm 1881 thành phố được tách khỏi tỉnh Brandenburg. Sau Đại chiến thế giới lần thứ nhất, vào năm 1918 nước Cộng hòa Weimar được thành lập tại Berlin. Với Luật Berlin Lớn năm 1920, thành phố này được mở rộng thêm các thành phố lân cận, cũng như các quận, huyện xung quanh Berlin. Khi đó dân số Berlin vào khoảng 4 triệu người.
Sau khi đảng Quốc xã lên nắm quyền năm 1933, Berlin trở thành thủ đô của Đế chế thứ ba. |
Berlin | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2295 | Thế vận hội mùa hè năm 1936 được tổ chức tại Berlin. Đảng Quốc xã có lập nên các kế hoạch xây dựng Berlin thành thủ đô Germania của toàn thế giới. Tuy nhiên ý định này bị thất bại do thua trong Đại chiến thế giới lần thứ hai.
Bom đạn chiến tranh đã phá hủy phần lớn các khu vực ở Berlin. Vào ngày 16 tháng 4 năm 1945, khi Hồng quân Liên Xô phát động chiến dịch Berlin. Quốc trưởng Adolf Hitler tự sát vào ngày 30 tháng 4, và thủ đô thất thủ vào ngày 2 tháng 5 năm 1945. Sau khi Đức Quốc xã đầu hàng, Berlin bị chia giống như toàn thể nước Đức thành 4 phần. Các khu vực đóng chiếm của quân liên minh phương tây: Mỹ, Anh và Pháp tạo thành Tây Berlin, còn khu vực đóng chiếm của Liên Xô tạo thành Đông Berlin. Tuy nhiên một bộ lãnh đạo cho cả Berlin được thành lập bởi 4 quân liên minh này. Sự khác biệt về đường lối chính trị giữa quân đội đồng minh phương tây và Liên Xô dẫn đến việc phong tỏa Tây Berlin vào năm 1948/1949. Quân đội đồng minh phương tây đã trả lời hành động này bằng cách tiếp tế Berlin bằng đường không.
Sau khi nước Cộng hòa Liên bang Đức được thành lập ở Tây Đức với nền kinh tế thị trường, và nước Cộng hòa Dân chủ Đức được thành lập ở Đông Đức với nền kinh tế kế hoạch tập trung, cuộc Chiến tranh lạnh trở nên sâu sắc hơn ngay cả ở Berlin. Trong khi nước Cộng hòa Liên bang Đức dời thủ đô về Bonn, lúc đầu được xem như là một giải pháp tạm thời, thì Đông Berlin thành thủ đô của nước Cộng hòa Dân chủ Đức. Cao điểm của cuộc phân tranh Đông-Tây được đạt tới với việc nước Cộng hòa Dân chủ Đức dựng lên Bức tường Berlin vào ngày 13 tháng 8 năm 1961 chia cách Đông và Tây Berlin. Sự đi lại giữa hai khu vực này chỉ có thể xảy ra ở một số điểm kiểm tra nhất định.
Mãi đến năm 1989, dưới áp lực đấu tranh của nhân dân Đông Đức bức tường thành ngăn cách mới bị phá bỏ. Vào năm 1990, hai nước Đức tái thống nhất thành nước Cộng hòa Liên bang Đức, và theo Hiệp ước Thống nhất Berlin trở thành thủ đô của nước Đức. Năm 1991 quốc hội Đức quyết định Berlin cũng là trụ sở chính phủ của Đức. Bắt đầu từ ngày 1 tháng 9 năm 1999 quốc hội và chính phủ bắt đầu làm việc tại Berlin. |
Berlin | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2295 | Dân số.
Theo thống kê, Berlin có tất cả 3.402.312 nhân khẩu vào tháng 9 năm 2006. Trong số đó có 327.870 người được báo cáo là thất nghiệp vào tháng 1 năm 2005, chiếm tỉ lệ 19,4%.
Vào tháng 11 năm 2006 có 463.723 (13.9%) người nước ngoài từ 185 nước sống tại Berlin. Độ tuổi trung bình của người Berlin trong năm 2004 là 41,7 tuổi. Điều này tương ứng với một sự gia tăng ở mức 2,5 tuổi trong vòng 12 năm.
Chính trị.
Sau khi nước Đức tái thống nhất vào ngày 3 tháng 10 năm 1990, Berlin trở thành một tiểu bang thành phố độc lập của Đức. Berlin được chia ra thành 12 quận. Bên cạnh đó, Berlin còn là thủ đô và trụ sở chính phủ của nước Cộng hòa Liên bang Đức từ ngày 20 tháng 6 năm 1991.
Thủ đô.
Nghị quyết Thủ đô của Quốc hội Liên bang Đức lần thứ nhất sau tái thống nhất vào năm 1991 quyết định Berlin, thủ đô của liên bang, sẽ là trụ sở của Quốc hội Liên bang, của chính phủ liên bang và của Hội đồng Liên bang. Từ năm 1994, trụ sở của tổng thống liên bang cũng ở tại Berlin. Trong năm 1999 một phần lớn chính phủ liên bang đã chuyển từ Bonn về Berlin. Nhưng Berlin không phải là thủ đô tập trung vì phần lớn các cơ quan liên bang nằm ở thành phố Bonn trực thuộc liên bang hay là trong các thành phố khác.
Tiểu bang Berlin.
Từ khi tái thống nhất hai quốc gia Đức vào ngày 3 tháng 10 năm 1990, Berlin là một tiểu bang của nước Cộng hòa Liên bang Đức. Số quận trực thuộc Berlin được giảm từ 23 xuống còn 12. Trong quốc hội tiểu bang Berlin, theo Hiến pháp của Berlin là quyền lực lập pháp, hiện nay bao gồm nghị sĩ của các đảng SPD, CDU, Đảng Cánh tả (tiếng Đức: "Linkspartei"), Đảng Xanh ("Büdnis 90/Die Grüne") và FDP. Chính phủ tiểu bang, quyền lực hành pháp, bao gồm thị trưởng và đến 8 nghị sĩ. Thị trưởng đương nhiệm đồng thời cũng là người đại diện cho tiểu bang và thành phố.
Các quận.
Sau cuộc cải cách vào ngày 10 tháng 5 năm 1998 23 quận lẻ của Berlin trước đây được gộp lại thành 12 quận chính như hiện tại, bao gồm: Mitte, Friedrichshain-Kreuzberg, Pankow, Charlottenburg-Wilmersdorf, Spandau, Steglitz-Zehlendorf, Tempelhof-Schöneberg, Neukölln, Treptow-Köpenick, Marzahn-Hellersdorf, Lichtenberg và Reinickendorf.
Hành chính. |
Berlin | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2295 | Hành chính.
Vì Berlin là một đơn vị hành chính thống nhất nên các quận không phải là một đơn vị hành chính độc lập và vì thế mà phụ thuộc nhiều vào quốc hội tiểu bang và các cơ quan hành chính dưới quyền của quốc hội tiểu bang giám sát các quận trên bình diện hành chính. Mặc dù vậy, mỗi quận đều có đại diện nhân dân riêng, hội đồng nhân dân quận ("Bezirksverordnetenversammlung") bầu ra ủy ban quận ("Bezirksamt") bao gồm quận trưởng và 5 thành viên. Các quận trưởng họp thành Hội đồng quận trưởng, có chủ tịch là người thị trưởng đương nhiệm, cố vấn cho quốc hội tiểu bang.
Huy hiệu và cờ.
Biểu tượng của Berlin là một con gấu màu đen đang đứng với lưỡi màu đỏ và móng vuốt màu đỏ, còn được gọi là "Con gấu Berlin". Nguồn gốc của con gấu biểu tượng không được biết rõ. Người ta phỏng đoán rằng biểu tượng này có thể xuất phát từ người thành lập hầu quốc Brandenburg: Albrecht Gấu hay xuất phát từ diễn đạt cách phát âm của tên thành phố. Con gấu được nhìn thấy lần đầu tiên trên con dấu vào năm 1280. Tuy vậy, mãi đến thế kỷ 19 Con gấu Berlin mới vượt qua được chim đại bàng Brandenburg trở thành huy hiệu của thành phố. Cờ tiểu bang Berlin có hình con gấu trên nền trắng và 2 vạch đỏ ờ phía trên và phía dưới. Huy hiệu tiểu bang là con gấu trên khiên bạc phía trên có một vương miện vàng.
Thành phố kết nghĩa.
Berlin kết nghĩa với:
Kinh tế.
Tổng sản phẩm nội địa của Berlin trong năm 2006 là 80,3 tỉ Euro. Để so sánh: thành phố Hamburg đạt 73,7 tỉ Euro tổng sản phẩm quốc nội với dân số chỉ vào khoảng gần một nửa, tiểu bang Brandenburg đạt 42,3 tỉ Euro với khoảng 2/3 dân số (Nguồn: Báo cáo của IHK 2000/2001).
Trên 80% doanh nghiệp thuộc vào khu vực thứ ba. Động cơ kinh tế chính hiện nay là khu vực dịch vụ với 591.000 lao động chiếm 41% trong tổng số lao động ở Berlin.
Truyền thông.
Berlin là trụ sở của rất nhiều đài phát thanh và truyền thông địa phương cũng như toàn liên bang. Bên cạnh các đài truyền hình như MTV, Nick, VIVA, VIVA Plus, Sat.1, N24, TV.Berlin hay FAB tại Berlin còn có nhiều đài phát thanh tư nhân. Các đài phát thanh và truyền hình thuộc nhà nước như RBB, "Deutsche Welle" TV và "DeutschlandRadio" cũng có trụ sở tại Berlin. |
Berlin | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2295 | Góp phần vào tầm quan trọng chính trị của thủ đô là các "studio thủ đô" của các đài phát sóng trên toàn liên bang như ARD, ZDF hay RTL.
Đa số nhật báo được phát hành tại Berlin. Các báo lớn nhất là "Berliner Zeitung", "Berliner Morgenpost" cũng như là "Tagesspiegel", cả ba đều có một phần lớn chuyên về Berlin. Có tầm quan trọng trên toàn liên bang là tờ taz tự do cánh tả, tờ Welt bảo thủ, tuần báo bảo thủ cánh tả "Junge Freiheit," tờ "Neues Deutschland" thiên về Đảng Cánh tả và tờ "Neue Welt" xã hội chủ nghĩa. Ngoài ra ở Berlin còn có các tờ báo khổ nhỏ B.Z., "Bild Berlin" và "Berliner Kurier".
Bên cạnh đó là có nhiều báo chuyên đăng quảng cáo như "Berliner Woche", "Berliner Abendblatt" hay "Zweite Hand"; ngoài ra còn có nhiều tạp chí thành phố như der Tip, 030 hay Zitty.
Berlin cũng là trụ sở của nhà xuất bản Walter de Gruyter và Stringer.
Tôn giáo.
Hơn 60% dân cư Berlin không đăng ký tôn giáo. Hệ phái tôn giáo lớn nhất là Giáo hội Tin Lành tại Đức (EKD) chiếm 18,7% dân số năm 2010, theo sau là Công giáo chiếm 9,2%. Khoảng 2,7% dân số theo các hệ phái Kitô giáo khác (chủ yếu là Chính thống giáo và các nhóm Tin Lành).
Năm 2009 Berlin có khoảng 249.000 người Hồi giáo có đăng ký thành viên. Giữa năm 1992 và 2011, dân số Hồi giáo tăng gần gấp đôi. Có hơn 80 thánh đường Hồi giáo, 10 hội đường Do Thái giáo, và 2 ngôi chùa Phật giáo tọa lạc tại Berlin.
Văn hóa và danh lam thắng cảnh.
Nhà hát, hòa nhạc và hợp xướng.
Berlin nổi tiếng với rất nhiều sân khấu. Nổi tiếng nhất là "Berliner Ensemble", "Volksbühne" (Sân khấu Nhân dân) ở Rosa-Luxemburg-Platz (Quảng trường Rosa Luxembourg), "Friedrichstadt-Palast", "Schaubühne am Lehniner Platz", "Theater des Westens" (Nhà hát Phương Tây), "Renaissance-Theater" (Nhà hát Phục Hưng) và "Deutsches Theater Berlin" (Nhà hát Đức Berlin). Ngoài ra Berlin còn có 3 nhà hát opera: "Staatsoper Unter den Linden" (Nhà hát opera quốc gia "Unter den Linden"), "Deutsche Oper Berlin" (Nhà hát opera Đức ở Berlin) và "Komische Oper Berlin" (Nhà hát opera hài Berlin). Được tổ chức hằng năm ở Berlin là Liên hoan phim quốc tế Berlin "Berlinade" với giải thưởng "Con Gấu Vàng".
Bên cạnh đó Berlin cũng có nhiều đoàn hòa nhạc và hợp xướng. |
Berlin | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2295 | Ngoài "Berliner Philharmoniker", "Staatskapelle Berlin" và "Berliner Sinfonie Orchester", ở Berlin còn có nhiều đoàn hòa nhạc và hợp xướng của công ty Rundfunk Orchester und Chöre GmbH.
Viện bảo tàng.
Berlin có nhiều viện bảo tàng. Ngay từ năm 1841, hòn đảo viện bảo tàng ("Museuminsel") được bao bọc bởi sông Spree và kênh đào Kupfergraben đã được quy định trở thành "một quận cống hiến cho nghệ thuật và khoa học nghiên cứu thời Cổ đại" qua một sắc lệnh của vua. Trong thời gian sau đó nhiều viện bảo tàng đã được thành lập như "Altes Museum" (Viện bảo tàng Cũ) trong "Lustgarten", "Neues Museum" (Viện bảo tàng Mới), "Alte Nationalgalerie" (Phòng trưng bày tranh Quốc gia Cũ), "Bodenmuseum" và "Pergamonmuseum". Các viện bảo tàng này chủ yếu trưng bày hiện vật của thời Cổ đại. Đảo viện bảo tàng đã được đưa vào danh sách di sản văn hóa thế giới của UNESCO năm 1999.
Ngoài hòn đảo viện bảo tàng này Berlin còn có nhiều viện bảo tàng khác với nhiều chủ đề đa dạng. "Gemäldegalerie" (Phòng trưng bày tranh), "Neue Nationalgalerie" (Phòng trưng bày tranh Quốc gia Mới) là các viện bảo tàng nghệ thuật, "Bauhaus-Archiv" là một viện bảo tàng kiến trúc. Viện bảo tàng Lịch sử Đức ("Deutsches Historisches Museum") trong Zeughaus trên đường "Unter den Linden" minh họa 2000 năm lịch sử Đức. Viện Bảo tàng Do Thái ("Jüdisches Museum") trưng bày trong một phòng triển lãm cố định lịch sử Do Thái-Đức trong khoảng thời gian tương tự. Lâu đài đi săn Grunewald chứa đựng một bộ sưu tập tranh được lựa chọn của thời gian từ thế kỷ 15 đến thế kỷ 19. Tập trung trong "Berlin-Dahlem" là nhiều viện bảo tàng về dân tộc học. Viện bảo tàng về Bộ An ninh Quốc gia ngày xưa của nước Cộng hòa Dân chủ Đức được thành lập trong khu Lichtenberg, trên khu đất của Bộ An ninh Quốc gia ngày xưa. Viện bảo tàng tại Checkpoint Charlie trưng bày các khoảng khắc từ lịch sử chia cắt nước Đức. Từ năm 2005, ở gần "Potsdamer Platz" (Quảng trường Potsdam) là tượng đài kỷ niệm những người Do Thái ở châu Âu đã bị giết chết của tác giả Peter Eisenman.
Quỹ về Nghệ thuật Phổ do liên bang và tất cả các tiểu bang cùng tài trợ có trụ sở chính tại Berlin. |
Berlin | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2295 | Quỹ ủng hộ cho Lâu đài và Vườn hoa Phổ Berlin-Brandenburg cũng có nhiều trụ sở quan trọng ở Berlin. Cả hai quỹ quản lý, gìn giữ, chăm sóc và bổ sung hiện vật văn hóa của vương quốc Phổ ngày xưa trong các cơ sở có tầm quan trọng quốc tế.
Quỹ bảo tàng thành phố Berlin hợp nhất các viện bảo tàng có nhiều truyền thống khác của Berlin. Quỹ được thành lập vào ngày 23 tháng 6 năm 1995 này là viện bảo tàng thành phố lớn nhất Đức. Là Viện bảo tàng Tiểu bang về Nghệ thuật và Lịch sử Berlin, viện bảo tàng này hình thành chủ yếu là từ việc sáp nhập "Märkisches Museum" – thành lập năm 1974 – và "Berlin Museum" (Viện bảo tàng Berlin) – thành lập năm 1962. Nhiều bộ sưu tập, một phần đã thành hình ngay từ thế kỷ 19, là tư liệu cho tất cả các lĩnh vực phát triển của Berlin một cách rất đa dạng, từ những dấu vết định cư đầu tiên của con người trong Thời kỳ Đồ đá cho đến hiện nay.
Kiến trúc.
Cổng Brandenburg ("Brandenburger Tor") được xây dựng trong khoảng thời gian từ 1788 đến 1791 là biểu trưng của Berlin và cũng là tượng trưng của sự chia cắt nước Đức trong quá khứ. Cổng này dựa theo cổng Propylaea của Acropolis ở Athena, phía trên có một cỗ xe tứ mã với nữ thần chiến thắng Victoria. Thật ra người sáng tạo ra cổng Brandenburg Johann Gottfried Schadow đã nghĩ đến nữ thần hòa bình Eirene khi xây dựng công trình này. Cổng nằm ở cuối đường Unter den Linden về phía tây, con đường chạy dài cho đến đảo viện bảo tàng trên sông Spree và Nhà thờ chính tòa Berlin. Ranh giới giữa hai nước Đức chạy qua đây cho đến khi tái thống nhất Đức vào ngày 3 tháng 10 năm 1990.
Nằm trong khu vực này là Nhà hát Quốc gia Unter den Linden ("Staatsoper Unter den Linden") được xây dựng năm 1743 theo phong cách Rococo, Thư viện Quốc gia Berlin ("Staatsbibliothek zu Berlin") được kiến tạo trong khoảng từ 1774 đến 1780, Zeughaus Berlin kiểu Baroque được xây dựng từ 1695 cho đến 1706 theo bản vẽ của Andreas Schlüter và Nhà thờ thánh Hedwig, nhà thờ chính của giáo khu công giáo Berlin. Nhà thờ Pháp ("Französicher Dom") trên Gendarmenmarkt đã là trung tâm của Khu phố Pháp trong thế kỷ 17. Trường Đại học Humboldt Berlin khánh thành năm 1809, nơi nhà triết học Wilhelm Friedrich Hegel đã từng giảng dạy và là nơi đã đào tạo 27 người nhận giải thưởng Nobel. |
Berlin | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2295 | Tại đường Unter der Linden, kiến trúc sư Christian Daniel Rauch đã dựng nên một bức tượng tuyệt hảo, cho thấy vua Friedrich II Đại Đế (trị vì: 1740–1786) trên lưng ngựa. Một con đường mua sắm được ưa chuộng ở Berlin là Kürfürstendam với rất nhiều khách sạn, cửa hàng và nhà hàng. Nhà thờ Tưởng niệm Hoàng đế Wilhelm ("Kaiser-Wilhelm-Gedächtniskirche") được xây dựng từ 1891 đến 1895, bị phá hủy trong Chiến tranh thế giới thứ hai. Nhà thờ này nằm ở cuối đại lộ về hướng đông. Phần tháp đổ nát còn lại được giữ nguyên như đài kỷ niệm. Ngay bên cạnh đó là một nhà thờ mới được xây dựng theo thiết kế của Egon Eiermann từ 1959 đến 1961, nằm trên một mặt bằng hình bát giác với một tháp nhà thờ hình lục giác đứng riêng lẻ.
Đường nối dài Kurfürstendamm về phía đông là Tauentzienstraße, nơi có Trung tâm mua sắm phương Tây ("Kaufhaus des Westens – KaDeWe"), trung tâm mua sắm lớn nhất trên lục địa châu Âu, và Europa-Center được xây dựng từ 1963 cho đến 1965. Trong ngôi nhà 22 tầng này là rất nhiều cửa hàng, nhà hàng, văn phòng, một rạp chiếu phim và một tầng để ngắm cảnh quang. Trải dài về hướng đông bắc với chiều dài 3 km là công viên lớn nhất Berlin: Vườn thú Lớn ("Großer Tiergarten").
Gần Cổng Brandenburg là hội trường Kongresshalle (Berlin) được kiến tạo năm 1957 và Nhà Quốc hội Đế chế ("Reichtagsgebäude") được xây trong khoảng thời gian từ 1884 cho đến 1894. Tòa nhà này bị hư hại nặng trong cuộc hỏa hoạn vào ngày 27 tháng 2 năm 1933 và cũng bị hư hại nhiều trong Chiến tranh thế giới thứ hai. Từ năm 1999 tòa nhà này là trụ sở của Quốc hội Liên bang Đức. Cũng đáng đến thăm là Lâu đài Bellevue được xây dựng năm 1785, nơi ở mùa hè của hoàng tử August Ferdinand, em trai của vua Friedrich II Đại đế ("Friedrich der Großen"), ngày nay là dinh tổng thống liên bang Đức.
"Orianienburger Straße" (Đường Orianienburg) trước Chiến tranh thế giới lần thứ hai là trung tâm của Khu phố Do Thái. Nằm trong những nỗ lực tái kiến thiết là việc tái tạo Hội Đường Do Thái Mới (Neue Synagoge) đã bị hư hại nặng do bom trong Chiến tranh thế giới thứ hai. Tái khánh thành vào năm 1995, Hội Đường Do Thái này là trung tâm của nghiên cứu và gìn giữ văn hóa Do Thái. |
Berlin | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2295 | Nằm về hướng bắc là nghĩa trang Do Thái lâu đời nhất của thành phố: Nghĩa trang Do Thái Berlin-Mitte. Nghĩa trang được biết đến nhiều hơn rất nhiều là Nghĩa trang Do Thái Berlin-Weißensee, là nghĩa trang Do Thái lớn nhất châu Âu.
Nằm về phía đông của hai nhánh sông Spree bao bọc lấy đảo Spree là Quảng trường Alexander ("Alexanderplatz") với nhiều cửa hàng và nhà hàng, ngay gần đấy là Tháp truyền hình Berlin cao 368 m, công trình kiến trúc cao nhất Berlin, Nhà thờ Đức bà (Berlin) ("Marienkirche (Berlin)") và Tòa thị chính Berlin ("Rotes Rathaus"). Đáng đến tham quan trong trung tâm phía đông Berlin là khu phố cổ Prenzlauer Berg và các con đường mua sắm "Schönhauser Alle" và "Kastanienalle". Từ năm 2006 Cung điện Cộng hòa ("Palast der Republik") bị đập bỏ. Theo kế hoạch, Cung điện Thành phố Berllin ("Berlliner Stadtschloss") sẽ được tái xây dựng tại đây cho đến năm 2015. Thời điểm này cũng không chắc chắn vì hiện nay đang thiếu tiền.
Quảng trường Potsdam ("Potsdamer Platz") là một trọng điểm giao thông trong trung tâm Berlin với nhiều đường lớn tỏa ra từ đây. Quảng trường được xây dựng theo lệnh chiếu chỉ của vua Phổ Friedrich Wilhelm I vào năm 1741. Vào năm 1923, lịch sử truyền thanh ở Đức bắt đầu trong Nhà Vox ("Vox-Haus") ở ngay gần đấy. Cho đến năm 1940, Quảng trường Potsdam là quảng trường có mật độ giao thông cao nhất châu Âu. Sau nhiều cuộc bỏ bom của quân đội Đồng minh trong Chiến tranh thế giới thứ hai quảng trường chỉ còn là đống gạch vụn.
Năm 1961 Quảng trường Potsdam bị chia cắt bởi Bức tường Berlin và vì thế khu vực này suy sụp. Từ vài năm nay, nơi Bức tường Berlin trước kia được xây cắt ngang qua quảng trường được đánh dấu bằng cách lót đá. Việc
xây dựng các nhà cao tầng ở Quảng trường Potsdam sau ngày tái thống nhất với rất nhiều cửa hàng và quán ăn đã phát triển nơi đây trở thành chiếc cầu nối giữa 2 nửa thành phố đã từng bị chia cắt.
Trong khu Berlin-Charlottenburg là Sân vận động Olympia Berlin được xây dựng cho Thế vận hội mùa hè năm 1936 cũng như là Tháp truyền thanh Berlin cao 150 m, được xây dựng trong khoảng thời gian 1924-1925 nhân dịp Triển lãm Truyền thanh Quốc tế ("Internationale Funkausstellung Berlin - IFA") lần thứ ba và đã nhanh chóng trở thành biểu tượng cho Berlin. |
Berlin | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2295 | Các thắng cảnh khác của thành phố là Lâu đài Charlottenburg ("Schloss Charlottenburg") được bắt đầu xây dựng năm 1695, một công trình xây dựng tiêu biểu theo kiểu Baroque của dòng họ Hohenzollern với bộ sưu tập tranh có tầm quan trọng lớn, Thành Spandau và Lâu dài Tegel (cũng được gọi là Lâu đài Humbolt) được xây dựng theo phong cách cổ điển, đã từng là cơi cư ngụ của nhà nghiên cứu tự nhiên và địa lý Alexander von Humbolt.
Công viên.
Berlin là một thành phố xanh: Bên cạnh nhiều khu rừng rộng trong vùng phía tây và đông nam thuộc thành phố, Berlin còn có một loạt công viên lớn và hầu như toàn bộ đường phố đều có cây trồng dọc theo. Hơn 2.500 vườn hoa, khu nghỉ ngơi và công viên xanh có diện tích tổng cộng trên 5.500 hecta tạo nên nhiều khả năng nghỉ ngơi và sử dụng thời gian rảnh rỗi đa dạng.
Ngay trong trung tâm thành phố là Vườn thú Lớn ("Großer Tiergarten"). Công viên này là công viên lâu đời nhất và với 210 hecta cũng là công viên lớn nhất và quan trọng nhất của Berlin, đã được tạo dáng trong tiến trình của hơn 500 năm qua. Nguyên thủy ngày xưa là một khu rừng rộng trước thành phố, được giới quý tộc vương quốc Phổ dùng để săn bắn và cưỡi ngựa, công viên dần dần bị bao bọc bởi thành phố liên tục phát triển. Ngày nay công viên trải dài từ Nhà ga Vườn thú Berlin cho đến Cổng Brandenburg và nằm ngay cạnh khu vực của quốc hội và chính phủ. Một vài đường lớn cắt xuyên qua Vườn thú Lớn, trong đó là Đường ngày 17 tháng 6 là trục đông-tây. Các đường này gặp nhau tại Ngôi sao Lớn ("Großer Stern"), ở chính giữa là Đài Chiến thắng ("Siegessäule") được xây dựng từ năm 1939. Vườn thú Lớn được tạo dáng theo quang cảnh công viên tự nhiên: Đặc trưng của công viên này là các bãi cỏ rộng lớn có nhiều cụm cây và nhiều đường nước xuyên qua cũng như là hồ với đảo nhỏ và nhiều cầu cũng như đại lộ. Nhiều vườn hoa như Vườn Anh, đảo Luisen và Vườn Hồng tạo thành các điểm nhấn về mặt vườn cây cảnh.
Công viên Treptow ("Treptower Park") trong vùng đông nam Berlin, bên cạnh Vườn Thú, là một trong những công viên quan trọng nhất của thành phố. |
Berlin | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2295 | Công viên được kiến tạo từ 1876 đến 1882 bởi giám đốc xây dựng công viên đầu tiên của Berlin Gustav Mayer và là địa điểm trưng bày của Triển lãm Nghề nghiệp Berlin Lớn năm 1896. Công viên nằm cạnh sông Spree này là một trong những địa điểm dạo chơi được người dân Berlin ưa thích nhất, không những chỉ vì Nhà hàng Zenner được Carl Ferdinand Langhans xây năm 1821/1822, thời đấy có tên là Quán ăn cạnh sông Spree ("Gasthaus an der Spree").
Một điểm đặc biệt trong các công viên là Vườn Thực vật Berlin ("Botanischer Garten Berlin"). Nằm trong khu vực tây nam của thành phố, bên cạnh mục đích chính là phục vụ khoa học (vườn thuộc về trường Đại học Tự do Berlin), vườn cũng được sử dụng như công viên nghỉ ngơi. Tiền thân của vườn trước đây đã có từ năm 1697 trên khu đất của Kleinstpark ngày nay trong Schöneberg. Việc xây dựng công viên mới tại Dahlem bắt đầu từ năm 1897. Với một diện tích trên 43 hecta và vào khoảng 22.000 loại cây khác nhau, vườn thực vật này thuộc vào trong số các vườn thực vật lớn nhất và quan trọng nhất trên toàn thế giới và lớn nhất châu Âu. Nhà Nhiệt đới cao 25 m, rộng 30 m và dài 60 m là nhà kính trồng cây lớn nhất thế giới.
Ngoài ra Berlin có hai vườn bách thú: Vườn Bách thú Berlin ("Zoologischer Garten Berlin") và Vườn Thú Berlin ("Tierpark Berlin"). Vườn bách thú Berlin ở Charlottenburg được khánh thành ngay từ năm 1844 là vườn bách thú lâu đời nhất của Đức và đồng thời cũng là vườn có nhiều loài thú nhất trên thế giới (khoảng 14.000 con thú của 1.500 loài). Vườn Thú Berlin trẻ tuổi hơn rất nhiều và việc thành lập vườn bách thú này hàm ơn sự chia cắt nước Đức sau Chiến tranh thế giới thứ hai: Vì Vườn Bách thú Berlin nằm trong khu vực của quân đội Anh nên thủ đô của nước Cộng hòa Dân chủ Đức không có một cơ sở bách thú riêng. Vì thế mà Vườn thú Berlin được thành lập năm 1954 ở Friedrichsfelde. Với diện tích 160 hecta, vườn bách thú này là vườn bách thú lớn nhất châu Âu. |
Berlin | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2295 | Nhiều vườn hoa khác có ảnh hưởng lớn đến gương mặt xanh của Berlin: bên cạnh các vườn hoa trong lâu đài Charlottenburg, lâu đài Glienicke và trên Đảo Công ("Pfaueninsel") (hai địa điểm cuối là di sản văn hóa của UNESCO) là các vườn hoa lịch sử Lustgarten, Công viên Viktoria ("Viktoriapark"), Công viên Rudolph Wilde ("Rudolph-Wilde-Park") và Công viên Schiller ("Schillerpark") cũng như nhiều công viên nhân dân lớn khác. Ngoài ra ở phía nam của thành phố là Vườn Britz ("Britzer Garten"), đã là nơi Triển lãm Vườn Liên bang năm 1985. Đối trọng về phía đông là Công viên Marzahn ("Erholungspark Marzahn") rộng 20 hecta, được khánh thành năm 1987 cho "Triển lãm Vườn Berlin". Mới được kiến tạo là Công viên Bức tường ("Mauerpark") trên dãi đất tử thần ngày xưa dọc theo Bức tường Berlin, Công viên Tự nhiên Südgelände ("Natur-Park Südgelände"), Công viên Ga Görlitz và Công viên Vòng cung Spree ("Spreebogenpark") gần Nhà ga Chính và khu vực các cơ quan của chính phủ.
Thời gian nhàn rỗi và nghỉ ngơi.
Vào khoảng 18% diện tích của thành phố Berlin là rừng. Phòng lâm nghiệp của thành phố quản lý diện tích rừng trong thành phố lớn nhất Đức (khoảng 29.000 hecta). Được biết đến nhiều nhất chính là Grunewald chạy dài từ chuỗi hồ Grunewald cho đến sông Havel về phía tây.
Hồ Wann Lớn ("Große Wannsee") có sông Havel chảy xuyên qua chiếm một diện tích 260 hecta. Với hồ này, khu Zehlendorf, một khu dân cư được ưa chuộng, có khu nghỉ ngơi được yêu thích nhất Berlin bao gồm các loại thể thao trên mặt nước, đi thuyền du ngoạn và bãi tắm Warnsee.
Hồ Müggel ("Müggelsee") và đồi Müggel nằm trong vùng đông nam của Berlin là điểm du ngoạn được yêu thích trong suốt cả năm. Bãi tắm Rahnsdorf là điểm thu hút khách trong mấy tháng mùa hè. Hồ Müggel là hồ lớn nhất của Berlin. Hồ chiếm diện tích 7,4 km² (dài nhất 4,3 km, rộng nhất 2,6 km) và sâu đến 8 m. Hồ thường được gọi là Hồ Mügel Lớn và nó có người anh em là Hồ Müggel Nhỏ chỉ có diện tích 0,16 km². Hồ này và các ngọn đồi Müggel nằm ở rìa phía nam, với độ cao 115,4 m là điểm cao nhất Berlin, thành hình trong kỷ Pleistocene. Tháp Müggel trên sườn đồi phía nam của đồi Müggel Nhỏ được xây mới từ 1959 đến 1961 sau khi tháp cũ đã bị cháy trong năm 1958. |
Berlin | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2295 | Đứng trên tháp này có thể nhìn thấy bao quát từ các hồ và các khu rừng trong vùng phụ cận cho đến hình dáng thành phố Berlin ở chân trời.
Thể thao.
Ở Berlin có rất nhiều đội thể thao, nhưng phần lớn đều mang tính nghiệp dư. Tuy nhiên cũng có các đội thể thao chuyên nghiệp như đội bóng đá Hertha BSC và Union Berlin, đội khúc côn cầu trên băng Eisbären Berlin (dịch: "Bầy gấu trắng Berlin"), và đội bóng rổ Alba Berlin hay đội bóng bầu dục Berlin Thunder. Có đến ba đội bóng đại diện cho Berlin trong Giải vô địch bóng chuyền liên bang. Nổi tiếng nhất có lẽ là SCC Charlotteburg. Các vận động viên bóng nước của đội Wasserfreunde Spandau 04 thường xuyên là vô địch bóng nước Đức từ 1979 cho đến 2005, chỉ với một ngoại lệ duy nhất trong năm 1993.
Hàng năm, ở Berlin được tổ chức giải Ma-ra-tông nổi tiếng thế giới Berlin-Marathon. Trận chung kết của Giải vô địch bóng đá thế giới 2006 đã diễn ra tại đây vào ngày 9 tháng 7 năm 2006. Sân vận động Olympia đã được sửa chữa lại toàn bộ nhân dịp này. Trong năm 2009 Giải vô địch điền kinh thế giới 2009 sẽ được tổ chức tại đấy.
Cơ sở hạ tầng.
Giao thông công cộng.
Phục vụ cho giao thông công cộng nội thành là 15 đường S-Bahn (do Công ty TNHH S-Bahn Berlin vận hành) cũng như là 9 đường tàu điện ngầm, 22 đường tàu điện, 150 tuyến xe buýt và 6 tuyến phà (tất cả đều được vận hành bởi Công ty Các Xí nghiệp Giao thông Berlin "Berliner Verkehrsbetriebe – BGV").
Nội thành được cắt xuyên theo hướng đông – tây bởi đường tàu điện được xây dựng trên cao, chạy song song với S-Bahn cũng như với giao thông khu vực và xa giao thông xa. Đường tàu điện này nối Nhà ga Berlin Wetskreuz với Nhà ga Berlin Ostkreuz, chạy qua các nhà ga Berlin-Charlottenburg, Berlin Zoologischer Garten, Nhà ga Chính Berlin, Friedrichstraße, Quảng trường Alexander và Nhà ga Đông (Ostbahnhof). Tuyến tàu điện ngầm số 9 đảm nhận phần lớn nhất của lượng hành khách giao thông trên trục bắc – nam, được bổ sung bởi tuyến S-Bahn bắc – nam một phần chạy ngầm dưới đất. Tuyến S-Bahn cắt tuyến tàu điện nói trên tại Nhà ga Friedrichstraße. Bao bọc nội thành là tuyến tàu điện vòng đai. Tất cả các tuyến khác đều cắt ngang tuyến này.
Vào ngày 28 tháng 5 năm 2006, Nhà ga Chính Berlin được đưa vào sử dụng. |
Berlin | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2295 | Với nhà ga này, giao thông tàu hỏa vùng và xa lần đầu tiên có một nhà ga trung tâm ở Berlin theo cái gọi là Phương án Nấm. Từ thời điểm đấy, giao thông xa phần lớn được dẫn từ Nhà ga Südkreuz Berlin dưới Đường hầm Vườn thú qua Nhà ga Chính berin cho đến Nhà ga Gesundbrunnen Berlin. Nhà ga nối toa tàu Seddin ở phía nam gần Potsdam cũng là một giao điểm đường tàu hỏa. Các tuyến đường tàu hỏa của Công ty Tàu hỏa Đức ("Deutsche Bahn") và 2 tuyến đường của InterConnex phục vụ cho giao thông vùng.
Đường cao tốc.
Nội thành được bao bọc từ phía tây bởi một vòng cung xa lộ (A 100 – vòng đai thành phố Berlin), trong tương lai sẽ được bổ sung thành một vòng tròn vành đai và sẽ là một vành đai xa lộ thành phố.
Từ A 100 có các đường cao tốc sau đây trong phạm vi thành phố di về hướng Vòng đai Berlin:
Thêm vào đó còn có đường cao tốc A 114 từ phía bắc thành phố đi hướng ra đường cao tốc A 10 (đi Stettin).
Cảng hàng không.
Thuộc về Berlin là ba sân bay Tegel, Tempelhof và Schönefeld, mặc dù sân bay Schönefeld nằm trên lãnh thổ của bang Brandenburg. Hiện tại Berlin và Brandenburg đang mở rộng sân bay Schönefeld, xây dựng Sân bay quốc tế Berlin-Brandenburg để trở thành sân bay lớn nhất nước Đức, (sân bay lớn nhất nước Đức hiện nay là Cảng hàng không Frankfurt-Main), một mặt để giảm tải cho sân bay Tegel và Tempelhof nằm trong trung tâm thành phố và cũng như đóng cửa hai sân bay này, mặt khác để tăng thêm sức cạnh trạnh nội địa và quốc tế của sân bay Schönefeld và đem lại lợi nhuận cho Berlin và Brandenburg, sân bay này đã khởi công xạy dựng từ cuối năm 2006 với tổng diện tích là 1470 ha.
Với Phi trường Johannisthal khánh thành vào năm 1909, Berlin đã có phi trường đầu tiên của nước Đức (đóng cửa vào năm 1995).
Giao thông đường thủy nội địa.
Berlin nằm trong trung tâm của khu vực đường nước liên bang phía Đông. Giao thông thủy có ba đường thủy đến Berlin, trong đó quan trọng nhất là đường liên kết thông qua sông Havel, kênh đào Elbe-Havel và kênh đào Mittelland đi đến sông Elbe và Biển Bắc hay sông Weser và sông Rhein. Chỉ được mở rộng có giới hạn và có mật độ giao thông ít hơn là đường thủy Spree-Oder như là đường liên kết qua sông Spree đến sông Oder và đến Schlesien.
Bốn cảng có thể sử dụng để chuyển tải: Cảng Đông ("Osthafen"), Cảng Kölln Mới ("Neukölln"), Cảng Nam cũng như Cảng Tây. |
Berlin | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2295 | Cảng cuối cùng nằm trong vùng Berlin-Moabit, vùng ranh của nội thành Berlin và là cảng lớn và quan trọng nhất trong số bốn cảng. Cảng bao gồm một trung tâm hàng hóa và tiếp vận ("logistics") tạo khả năng chuyển tải giữa tàu thủy nội địa, tàu hỏa và xe tải.
Điện lực.
Việc cung cấp điện ở Berlin có một vài tính đặc biệt. Trong Chiến tranh thế giới thứ hai đã có kế hoạch cung cấp điện cho Berlin từ nhà máy điện Dessau thông qua một đường dây điện cao thế một chiều ngầm dưới đất. Công việc xây dựng được bắt đầu vào năm 1943 nhưng không còn có thể đưa vào sử dụng.
Trong thời gian chia cắt, Tây-Berlin bị cắt khỏi mạng lưới điện của vùng chung quanh. Thực hiện việc cung cấp điện là các nhà máy nhiệt điện nằm trong khu vực của thành phố như nhà máy điện Rueter-West, Wilmersdorf và các nhà máy phát điện khác. Để làm đệm cho những lúc cao tải, nhiều ắc quy đã được lắp đặt trong một số nhà máy điện từ những năm 1980. Thông qua máy đổi chiều chúng được nối với mạng lưới điện và trong thời gian thấp tải được nạp điện, trong thời gian cao tải sẽ phát điện.
Mãi đến 1993 đường dây điện kết nối với vùng chung quang bị cắt vào năm 1952 mới được tái kết nối. Trong các quận phía tây của Berlin gần như tất cả các đường dây điện đều được chôn ngần dưới đất,chỉ có một đường dây 380 kV và một đường dây 110 kV là đường dây trên cao, dẫn từ nhà máy điện Rueter ra đến đường cao tốc thành phố. Xuyên qua Berlin là đường dây điện xoay chiều 380 kV dài nhất Đức và có nhiều khả năng là đường dây điện đắt tiền nhất Đức.
Nghiên cứu và đào tạo.
Đại học và nghiên cứu.
Berlin là nơi tập trung các cơ sở khoa học và nghiên cứu đông nhất châu Âu. Trong thành phố tròn 140.000 sinh viên học tại tổng cộng 4 trường đại học tổng hợp ("Universität"), 3 trường đại học nghệ thuật, 7 trường đại học thực hành ("Fachhochschule") và 10 trường đại học tư nhân.
Chỉ riêng 4 trường đại học tổng hợp Berlin đã có 112.000 sinh viên. Đó là các trường:
Khoa Y của trường Đại học Tổng hợp Tự do và của trường Đại học Humbolt được sáp nhập vào năm 2003 trở thành "Charité – Universitätsmedizin Berlin", là khoa Y lớn nhất châu Âu với 4 cơ sở. |
Berlin | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2295 | Hơn 50.000 nhân viên giảng dạy, nghiên cứu và làm việc tại hơn 70 cơ sở nghiên cứu độc lập với các trường đại học và do nhà nước tài trợ. Các tổ chức nghiên cứu lớn trên bình diện quốc gia cũng có nhiều viện tại Berlin như Viện Fraunhofer, Helmholtz, Leibnitz và Max Plack cũng như là nhiều bộ liên bang khác nhau với tổng cộng 8 viện nghiên cứu. Phần lớn các cơ sở nghiên cứu đều tập trung ở "Berlin-Buch", "Berlin-Charlottenburg", "Berlin-Dahlem", "Berlin-Mitte" cũng như là ở địa điểm tập trung dành cho khoa học và kinh tế ở Adlershof: WISTA.
Hằng năm có tròn 1,8 tỉ Euro tiền nhà nước được đầu tư hỗ trợ, hơn 13% trong số các đăng ký bằng phát minh ở Đức đến từ Berlin.
Hệ thống trường phổ thông.
Trường phổ thông cơ sở ở Berlin bao gồm 6 lớp, tiếp theo đó là hệ thống trường phổ thông trung học được chia làm ba loại: "Hauptschule" (hết lớp 9), "Realschule" (hết lớp 10) và "Gymnasium" (hết 12). Trong tháng 2 năm 2004 một đạo luật giáo dục mới được thông qua. Một số cải cách chính bao gồm: |
Oxy | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2310 | Oxy (tiếng Anh: "oxygen" ; bắt nguồn từ từ tiếng Pháp "oxygène" ), hay dưỡng khí, là một nguyên tố hóa học có ký hiệu O và số hiệu nguyên tử 8. Nó là một thành viên của nhóm chalcogen trong bảng tuần hoàn, một phi kim phản ứng mạnh và là một chất oxy hóa dễ tạo oxide với hầu hết các nguyên tố cũng như với các hợp chất khác. Sau hydro và heli, oxy là nguyên tố phong phú thứ ba trong vũ trụ tính theo khối lượng.
Oxy là nguyên tố phi kim hoạt động rất mạnh. Nó có thể tạo thành hợp chất oxide với hầu hết các nguyên tố khác. Ở điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn hai nguyên tử oxy kết hợp với nhau tạo thành phân tử oxy không màu, không mùi, không vị có công thức . Khí oxy hóa lỏng ở nhiệt độ -183oC, màu xanh nhạt. Oxy phân tử (O2, thường được gọi là oxy tự do) trên Trái Đất là không ổn định về mặt nhiệt động lực học. Sự xuất hiện trong thời kỳ đầu tiên của nó trên Trái Đất là do các hoạt động quang hợp của vi khuẩn kỵ khí (vi khuẩn cổ và vi khuẩn). Sự phổ biến của nó từ sau đó đến ngày nay là do hoạt động quang hợp của tảo biển. Oxy là nguyên tố phổ biến xếp hàng thứ 3 trong vũ trụ theo khối lượng sau hydro và heli và là nguyên tố phổ biến nhất theo khối lượng trong vỏ Trái Đất, chiếm gần một nửa vỏ Trái đất ở dạng oxide. Khí oxy chiếm 20,9% về thể tích trong không khí.
Oxy phân tử cung cấp năng lượng được giải phóng trong quá trình đốt cháy và hô hấp tế bào hiếu khí, và nhiều lớp phân tử hữu cơ chính trong cơ thể sống chứa các nguyên tử oxy, chẳng hạn như protein, acid nucleic, carbohydrate và chất béo, cũng như thành phần chính vô cơ hợp chất của vỏ, răng và xương động vật. Phần lớn khối lượng của các sinh vật sống là oxy như một thành phần của nước, thành phần chính của các dạng sống. Oxy liên tục được bổ sung trong bầu khí quyển của Trái đất bằng quá trình quang hợp, sử dụng năng lượng của ánh sáng mặt trời để tạo ra oxy từ nước và carbon dioxide. Oxy quá phản ứng hóa học để vẫn là một phần tử tự do trong không khí mà không được bổ sung liên tục bởi hoạt động quang hợp của các sinh vật sống. |
Oxy | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2310 | Một dạng khác (dạng allotrope) của oxy, ozon () hấp thụ mạnh mẽ bức xạ tia cực tím UVB và tầng ozon ở độ cao giúp bảo vệ sinh quyển khỏi bức xạ cực tím. Tuy nhiên, ozon hiện diện trên bề mặt là sản phẩm phụ của khói và do đó là chất ô nhiễm.
Oxy được Michael Sendivogius phân lập trước năm 1604, nhưng người ta thường tin rằng nguyên tố này được phát hiện độc lập bởi Carl Wilhelm Scheele, ở Uppsala, vào năm 1773 hoặc sớm hơn, và Joseph Priestley ở Wiltshire, vào năm 1774. Người ta thường ưu tiên cho Priestley vì tác phẩm của ông được xuất bản trước. Tuy nhiên, Priestley gọi oxy là "không khí khử khoáng chất" và không công nhận nó là một nguyên tố hóa học. Tên gọi "oxy" được đặt ra vào năm 1777 bởi Antoine Lavoisier, người đầu tiên công nhận oxy như một nguyên tố hóa học và mô tả chính xác vai trò của nó trong quá trình cháy.
Các ứng dụng phổ biến của oxy bao gồm sản xuất thép, nhựa và hàng dệt, hàn và cắt thép và các kim loại khác, đẩy tên lửa, liệu pháp oxy và các hệ thống hỗ trợ sự sống trong máy bay, tàu ngầm, tàu vũ trụ và lặn dưới nước.
Lịch sử.
Các thí nghiệm ban đầu.
Một trong những thí nghiệm đầu tiên được biết về mối quan hệ giữa đốt cháy và không khí đã được thực hiện vào thế kỷ thứ 2 TCN. Tác giả người Hy Lạp về cơ học, Philo của Byzantium. Trong tác phẩm "Pneumatica" của mình, Philo đã quan sát thấy rằng việc đảo một ống nghiệm qua một ngọn nến đang cháy và bao quanh cổ của ống bằng nước dẫn đến một số nước dâng lên. Philo phỏng đoán không chính xác rằng các phần của không khí trong ống đã được chuyển thành nguyên tố cổ điển lửa và do đó có thể thoát ra qua các lỗ của ống thủy tinh. Nhiều thế kỷ sau Leonardo da Vinci đã phát triển dựa trên công trình của Philo bằng cách quan sát rằng một phần không khí được tiêu thụ trong quá trình đốt cháy và hô hấp.
Vào cuối thế kỷ 17, Robert Boyle đã chứng minh rằng không khí là cần thiết cho quá trình đốt cháy. Nhà hóa học người Anh John Mayow (1641-1679) đã tinh chỉnh công trình này bằng cách chỉ ra rằng lửa chỉ cần một phần không khí mà ông gọi là "Spiritus nitroaereus". |
Oxy | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2310 | Trong một thí nghiệm, ông đã phát hiện ra rằng việc đặt một con chuột hoặc một ngọn nến sáng trong một hộp kín trên mặt nước đã khiến nước dâng lên và thay thế một phần mười bốn thể tích không khí trước khi dập tắt lửa. Từ đó, ông phỏng đoán rằng oxygen được tiêu thụ trong cả hai quá trình hô hấp và đốt cháy.
Mayow quan sát thấy antimon sẽ tăng trọng lượng khi được đun nóng và suy ra rằng nitroaereus phải kết hợp với nó. Ông cũng cho rằng phổi tách nitroaereus khỏi không khí và truyền nó vào máu và nhiệt trong động vật và chuyển động cơ bắp là do phản ứng của nitroaereus với một số chất trong cơ thể. Các ghi chép về những suy xét này và các thí nghiệm và ý tưởng khác đã được xuất bản năm 1668 trong tác phẩm "Tractatus" của ông trong phần "Hô hấp".
Lý thuyết phlogiston.
Robert Hooke, Ole Borch, Mikhail Lomonosov và Pierre Bayen đều tạo ra oxy trong các thí nghiệm vào thế kỷ 17 và 18 nhưng không ai trong số họ công nhận nó là một nguyên tố hóa học. Điều này có thể một phần là do sự phổ biến của học thuyết về đốt cháy và ăn mòn được gọi là "lý thuyết phlogiston", khi đó là lời giải thích được ưa chuộng của các quá trình trên.
Được nhà giả kim người Đức JJ Becher thành lập vào năm 1667, và được nhà hóa học Georg Ernst Stahl sửa đổi vào năm 1731, lý thuyết phlogiston tuyên bố rằng tất cả các vật liệu dễ cháy được làm từ hai phần. Một phần, được gọi là phlogiston, đã bị loại bỏ khi chất chứa nó bị đốt cháy, trong khi phần không bị loại bỏ được cho là dạng thật của nó, với tên khác là calx.
Các vật liệu dễ cháy mà để lại ít cặn, như gỗ hoặc than, được cho là được làm chủ yếu từ phlogiston; các chất không cháy mà có thể bị ăn mòn, như sắt, được cho là chứa rất ít phlogiston. Không khí không đóng một vai trò trong lý thuyết phlogiston, cũng không có bất kỳ thí nghiệm định lượng ban đầu nào được thực hiện để kiểm tra ý tưởng; thay vào đó, nó dựa trên các quan sát về những gì xảy ra khi một thứ gì đó cháy, rằng hầu hết các vật thể thông thường dường như trở nên nhẹ hơn và dường như mất đi thứ gì đó trong quá trình cháy.
Khám phá. |
Oxy | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2310 | Khám phá.
Nhà giả kim, nhà triết học và bác sĩ người Ba Lan Michael Sendivogius (Michał Sędziwój) trong tác phẩm của mình "De Lapide Philosophorum Tractatus duodecim e naturae fonte et Manuali experientia depromti" (1604) đã mô tả một chất có trong không khí.), và chất này giống hệt với oxy. Sendivogius, trong các thí nghiệm được thực hiện từ năm 1598 đến 1604, đã nhận ra một cách đúng đắn rằng chất này tương đương với sản phẩm phụ dạng khí được giải phóng do sự phân hủy nhiệt của kali nitrat. Theo quan điểm của Bugaj, sự cô lập oxy và sự liên kết thích hợp của chất này với phần không khí cần thiết cho sự sống, tạo ra đủ bằng chứng cho việc Sendivogius đã phát hiện ra oxy. Tuy nhiên, phát hiện này của Sendivogius thường bị các thế hệ các nhà khoa học và nhà hóa học từ chối.
Người ta cũng thường cho rằng oxy được phát hiện lần đầu tiên bởi dược sĩ Thụy Điển Carl Wilhelm Scheele. Ông đã tạo ra khí oxy bằng cách đun nóng oxide thủy ngân (HgO) và các nitrat khác nhau vào năm 1771–2. Scheele gọi khí là "không khí lửa" vì khi đó nó là tác nhân duy nhất được biết đến để hỗ trợ quá trình đốt cháy. Ông đã viết một tường thuật về khám phá này trong một bản thảo có tựa đề "Luận về không khí và lửa", mà ông đã gửi cho nhà xuất bản của mình vào năm 1775. Tài liệu đó được xuất bản năm 1777.
Cùng lúc đó, vào ngày 1 tháng 8 năm 1774, một thí nghiệm do giáo sĩ người Anh Joseph Priestley tiến hành đã tập trung ánh sáng mặt trời vào oxide thủy ngân chứa trong một ống thủy tinh, nó giải phóng một loại khí mà ông đặt tên là "không khí khử chất độc". Ông lưu ý rằng nến cháy sáng hơn trong khí và một con chuột hoạt động nhiều hơn và sống lâu hơn khi hít thở nó. Sau khi tự mình hít thở khí, Priestley viết: "Cảm giác của nó đối với phổi của tôi không khác nhiều so với không khí thông thường, nhưng tôi tưởng tượng rằng vú của tôi cảm thấy nhẹ và dễ dàng một cách kỳ lạ trong một thời gian sau đó." Priestley công bố những phát hiện của mình vào năm 1775 trong một bài báo có tiêu đề "Ghi chép về những khám phá sâu hơn trong không khí", nằm trong tập thứ hai của cuốn sách của ông có tựa đề "Thí nghiệm và quan sát về các loại không khí khác nhau". |
Oxy | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2310 | Vì ông đã công bố những phát hiện của mình trước, nên Priestley thường được ưu tiên trong việc xác định ai khám phá ra oxy.
Nhà hóa học người Pháp Antoine Laurent Lavoisier sau đó tuyên bố đã phát hiện ra chất mới một cách độc lập. Priestley đến thăm Lavoisier vào tháng 10 năm 1774 và nói với anh ta về thí nghiệm của mình và cách anh ta giải phóng khí mới. Scheele cũng đã gửi một bức thư cho Lavoisier vào ngày 30 tháng 9 năm 1774, trong đó mô tả việc ông đã khám phá ra chất trước đây chưa từng được biết đến, nhưng Lavoisier không bao giờ thừa nhận đã nhận nó. (Một bản sao của bức thư được tìm thấy trong đồ đạc của Scheele sau khi ông qua đời.)
Đóng góp của Lavoisier.
Lavoisier đã tiến hành các thí nghiệm định lượng đầy đủ đầu tiên về quá trình oxy hóa và đưa ra lời giải thích chính xác đầu tiên về cách thức hoạt động của quá trình đốt cháy. Ông đã sử dụng những thí nghiệm này và những thí nghiệm tương tự, tất cả đều bắt đầu vào năm 1774, để làm mất uy tín của thuyết phlogiston và để chứng minh rằng chất được phát hiện bởi Priestley và Scheele là một nguyên tố hóa học.
Trong một thí nghiệm, Lavoisier đã quan sát thấy rằng không có sự gia tăng tổng thể về trọng lượng khi thiếc và không khí được đốt nóng trong một thùng kín. Ông lưu ý rằng không khí tràn vào khi ông mở thùng chứa, điều này cho thấy một phần không khí bị mắc kẹt đã được tiêu thụ. Ông cũng lưu ý rằng khối lượng thiếc đã tăng lên và sự gia tăng đó cũng giống như trọng lượng của không khí lao vào. Điều này và các thí nghiệm khác về quá trình đốt cháy đã được ông ghi lại trong cuốn sách "Sur la combustion en général", được xuất bản năm 1777. Trong công trình đó, ông đã chứng minh rằng không khí là hỗn hợp của hai chất khí; 'không khí quan trọng', cần thiết cho quá trình đốt cháy và hô hấp, và "azote" (Gk. "" "vô hồn"), cũng không hỗ trợ. "Azote" sau đó trở thành "nitơ" trong tiếng Anh, mặc dù nó vẫn giữ tên trước đó trong tiếng Pháp và một số ngôn ngữ châu Âu khác. |
Oxy | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2310 | Lavoisier đổi tên 'không khí quan trọng' thành "oxygène" vào năm 1777 từ gốc Hy Lạp "" "(oxys)" (acid, theo nghĩa đen là "sắc", từ mùi vị của acid) và "-γενής (-genēs)" (người sản xuất, nghĩa đen là người sinh ra), bởi vì ông ấy đã nhầm tưởng rằng oxy là thành phần của tất cả các acid. Các nhà hóa học (chẳng hạn như Sir Humphry Davy vào năm 1812) cuối cùng xác định rằng Lavoisier đã sai trong vấn đề này (hydro tạo cơ sở cho hóa học acid), nhưng khi đó cái tên này đã quá nổi tiếng.
"Oxygen" đã đi vào ngôn ngữ tiếng Anh bất chấp sự phản đối của các nhà khoa học Anh và thực tế là Priestley người Anh đã đầu tiên cô lập chất khí này và viết về nó. Điều này một phần là do một bài thơ ca ngợi khí có tựa đề "Oxygen" trong cuốn sách nổi tiếng "The Botanic Garden" (1791) của Erasmus Darwin, ông nội của Charles Darwin.
Lịch sử sau này.
Giả thuyết nguyên tử ban đầu của John Dalton cho rằng tất cả các nguyên tố đều là nguyên tố cấu tạo và các nguyên tử trong các hợp chất thông thường sẽ có tỷ lệ nguyên tử đơn giản nhất so với nhau. Ví dụ, Dalton giả định rằng công thức của nước là HO, dẫn đến kết luận rằng khối lượng nguyên tử của oxy gấp 8 lần khối lượng của hydro, thay vì giá trị hiện đại là khoảng 16. Năm 1805, Joseph Louis Gay-Lussac và Alexander von Humboldt đã chỉ ra rằng nước được tạo thành từ hai thể tích hydro và một thể tích oxy; và đến năm 1811 Amedeo Avogadro đã đưa ra cách giải thích chính xác về thành phần của nước, dựa trên cái mà ngày nay gọi là định luật Avogadro và các phân tử nguyên tố gồm hai nguyên tử trong các khí đó.
Vào cuối thế kỷ 19, các nhà khoa học nhận ra rằng không khí có thể được hóa lỏng và các thành phần của nó được cô lập bằng cách nén và làm mát nó. Sử dụng phương pháp phân tầng, nhà hóa học và vật lý người Thụy Sĩ Raoul Pierre Pictet đã làm bay hơi lưu huỳnh dioxide lỏng để hóa lỏng carbon dioxide, sau đó được làm bay hơi để làm lạnh khí oxy đủ để hóa lỏng nó. Ông đã gửi một bức điện vào ngày 22 tháng 12 năm 1877 cho Viện Hàn lâm Khoa học Pháp ở Paris thông báo về phát hiện của ông về oxy lỏng. Chỉ hai ngày sau, nhà vật lý người Pháp Louis Paul Cailletet đã công bố phương pháp hóa lỏng oxy phân tử của riêng mình. |
Oxy | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2310 | Chỉ một vài giọt chất lỏng được tạo ra trong mỗi trường hợp và không thể tiến hành phân tích có ý nghĩa. Oxy được hóa lỏng ở trạng thái ổn định lần đầu tiên vào ngày 29 tháng 3 năm 1883 bởi các nhà khoa học Ba Lan từ Đại học Jagiellonian, Zygmunt Wróblewski và Karol Olszewski.
Năm 1891, nhà hóa học người Scotland James Dewar đã có thể sản xuất đủ oxy lỏng cho nghiên cứu. Quy trình sản xuất oxy lỏng đầu tiên có tính khả thi về mặt thương mại được phát triển độc lập vào năm 1895 bởi kỹ sư người Đức Carl von Linde và kỹ sư người Anh William Hampson. Cả hai người đều hạ nhiệt độ của không khí cho đến khi nó hóa lỏng và sau đó chưng cất các khí thành phần bằng cách đun sôi từng chất một và thu giữ chúng riêng biệt. Sau đó, vào năm 1901, hàn oxyacetylene lần đầu tiên được chứng minh bằng cách đốt cháy hỗn hợp acetylene và nén. Phương pháp hàn và cắt kim loại này sau đó trở nên phổ biến.
Năm 1923, nhà khoa học người Mỹ Robert H. Goddard trở thành người đầu tiên phát triển động cơ tên lửa đốt nhiên liệu lỏng; động cơ sử dụng xăng để làm nhiên liệu và oxy lỏng làm chất oxy hóa. Goddard đã bay thành công một tên lửa nhỏ chạy bằng nhiên liệu lỏng 56 m ở 97 km/h vào ngày 16 tháng 3 năm 1926 tại Auburn, Massachusetts, Hoa Kỳ.
Trong các phòng thí nghiệm hàn lâm, oxy có thể được điều chế bằng cách đun nóng kali chlorat trộn với một tỷ lệ nhỏ mangan đioxide.
Mức độ oxy trong khí quyển đang có xu hướng giảm nhẹ trên toàn cầu, có thể do quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch.
Đặc điểm.
Cấu trúc.
Ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, oxy là chất khí không màu, không mùi, không vị, có công thức phân tử , được gọi là dioxygen.
Là "dioxygen", hai nguyên tử oxy liên kết hóa học với nhau. Liên kết có thể được mô tả khác nhau dựa trên mức độ lý thuyết, nhưng được mô tả một cách hợp lý và đơn giản là một liên kết đôi cộng hóa trị là kết quả của việc lấp đầy các orbital phân tử được hình thành từ các orbital nguyên tử của các nguyên tử oxy riêng lẻ, việc lấp đầy chúng dẫn đến liên kết thứ tự của hai. |
Oxy | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2310 | Cụ thể hơn, liên kết đôi là kết quả của sự lấp đầy liên tục, năng lượng từ thấp đến cao, hay Aufbau, lấp đầy các orbital, và kết quả là sự hủy bỏ các đóng góp từ các electron 2s, sau khi lấp đầy liên tiếp các orbital σ và σ* thấp; Sự xen phủ σ của hai orbital nguyên tử 2p nằm dọc theo trục phân tử OO và sự xen phủ của hai cặp orbital nguyên tử 2p vuông góc với trục phân tử OO, và sau đó loại bỏ sự đóng góp của hai trong số sáu electron 2p còn lại sau khi chúng lấp đầy một phần của các orbital và * thấp nhất.
Sự kết hợp của hủy và σ và chồng chéo kết quả trong nhân vật dioxy của đôi trái phiếu và độ phản ứng, và một bộ ba điện tử trạng thái cơ bản. Cấu hình electron có hai electron chưa ghép đôi, như được tìm thấy trong các orbital dioxygen (xem các orbital * được điền đầy trong sơ đồ) có năng lượng bằng nhau - tức là suy biến - là cấu hình được gọi là trạng thái bộ ba spin. Do đó, trạng thái cơ bản của phân tử được gọi là oxy bộ ba. Các orbital có năng lượng cao nhất, được lấp đầy một phần là phản liên kết, và do đó sự lấp đầy của chúng làm suy yếu thứ tự liên kết từ ba thành hai. Do các điện tử chưa ghép đôi của nó, oxy bộ ba chỉ phản ứng chậm với hầu hết các phân tử hữu cơ có spin điện tử đã ghép đôi; điều này ngăn cản quá trình đốt cháy tự phát.
Ở dạng bộ ba, phân tử đều thuận từ. Có nghĩa là, chúng truyền đặc tính từ cho oxy khi nó có mặt từ trường, do mômen từ spin của các electron chưa ghép đôi trong phân tử và năng lượng trao đổi âm giữa các phân tử lân cận. Oxy lỏng có từ tính đến mức, trong các cuộc thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, một cầu nối oxy lỏng có thể chống lại trọng lượng của chính nó giữa các cực của một nam châm mạnh.
Oxy đơn là tên được đặt cho một số loại phân tử có năng lượng cao hơn trong đó tất cả các spin điện tử đều được ghép đôi. Nó phản ứng nhiều hơn với các phân tử hữu cơ thông thường hơn là oxy phân tử. Trong tự nhiên, oxy đơn thường được hình thành từ nước trong quá trình quang hợp, sử dụng năng lượng của ánh sáng mặt trời. Nó cũng được tạo ra trong tầng đối lưu bằng quá trình quang phân ozon bằng ánh sáng có bước sóng ngắn và bởi hệ thống miễn dịch như một nguồn oxy hoạt tính. |
Oxy | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2310 | Carotenoid trong các sinh vật quang hợp (và có thể cả động vật) đóng một vai trò chính trong việc hấp thụ năng lượng từ oxy đơn và chuyển nó về trạng thái cơ bản chưa được kích thích trước khi nó có thể gây hại cho các tế bào.
Oxy mức 3 (không phải ozon, ) mà là trạng thái năng lượng cơ bản của phân tử . Cấu hình electron của phân tử này có 2 electron không tạo cặp mà tách ra riêng lẻ chiếm 2 orbital phân tử suy biến. Các orbital này được xếp vào nhóm phản liên kết (làm suy giảm bậc liên kết từ 3 xuống còn 2), vì vậy liên kết oxy 2 nguyên tử yếu hơn liên kết 3 của 2 nguyên tử nitơ, theo đó tất cả các orbital nguyên tử liên kết đều được lấp đầy còn các orbital phản liên kết thì không đầy.
Các dạng thù hình.
Dạng thù hình chung của nguyên tố oxy trên Trái đất được gọi là dioxygen, , phần chính của oxy trong khí quyển của Trái đất. O2 có độ dài liên kết là 121 pm và năng lượng liên kết là 498 kJ / mol, nhỏ hơn năng lượng của các liên kết đôi hoặc các cặp liên kết đơn khác trong sinh quyển và gây ra phản ứng tỏa nhiệt của O2 với bất kỳ phân tử hữu cơ nào. Do hàm lượng năng lượng của nó, O2 được sử dụng bởi các dạng sống phức tạp, chẳng hạn như động vật, trong hô hấp tế bào. Các khía cạnh khác của được đề cập trong phần còn lại của bài viết này.
Trioxygen () thường được gọi là ozon và là một dạng phản ứng rất mạnh của oxy gây tổn hại đến mô phổi. Ozon được tạo ra trong tầng khí quyển trên khi kết hợp với oxy nguyên tử được tạo ra bởi sự phân tách của bằng bức xạ tia cực tím (UV). Do ozon hấp thụ mạnh trong vùng UV của quang phổ, nên tầng ozon của tầng trên khí quyển có chức năng như một lá chắn bức xạ bảo vệ hành tinh. Gần bề mặt Trái đất, nó là một chất ô nhiễm được hình thành như một sản phẩm phụ của khí thải ô tô. Ở độ cao quỹ đạo trái đất thấp, lượng oxy nguyên tử đủ để gây ra sự ăn mòn tàu vũ trụ.
Các dạng phân tử oxozon ) được phát hiện vào năm 2001, và được cho là tồn tại ở một trong sáu pha của oxy rắn. Năm 2006, nó đã được chứng minh rằng giai đoạn này, được tạo ra bằng cách điều áp đến 20 GPa, trên thực tế là một khối tứ diện . |
Oxy | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2310 | Cụm này có khả năng trở thành một chất oxy hóa mạnh hơn nhiều so với hoặc và do đó có thể được sử dụng trong nhiên liệu tên lửa. Một pha kim loại được phát hiện vào năm 1990 khi oxy rắn chịu áp suất trên 96 GPa và năm 1998 nó được chứng minh rằng ở nhiệt độ rất thấp, pha này trở thành siêu dẫn.
Tính chất vật lý.
Oxy hòa tan trong nước nhiều hơn so với nitơ; nước chứa khoảng một phân tử cho mỗi 2 phân tử , so với tỉ số trong không khí là 1:4. Độ hòa tan của oxy trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, và ở 0 °C thì lượng hòa tan tăng gấp đôi (14,6 mg·L−1) so với ở 20 °C (7,6 mg·L−1). Ở nhiệt động không khí 25 °C và 1 atm, nước ngọt chứa khoảng 6,04 mililit (mL) oxy trong một lít, trong khi đó, nước biển chứa khoảng 4,95 mL/L. Ở 5 °C, độ hòa tan tăng đến 9,0 mL/L (tăng 50% so với ở 25 °C) trong nước ngọt và 7,2 mL/L (tăng hơn 45%) đối với nước biển.
Oxy ngưng tụ ở 90,20 K (−182.95 °C, −297.31 °F), và đóng băng ở 54,36 K (−218.79 °C, −361.82 °F). Cả hai dạng lỏng và rắn là những chất trong suốt với màu xanh da trời nhạt do gây ra bởi sự hấp thụ ánh sáng đỏ (ngược lại với màu xanh da trời là do sự tán xạ Rayleigh của ánh sáng xanh). tinh khiết cao thường được chưng cất phân đoạn từ không khí lỏng; Oxy lỏng cũng có thể được sản xuất từ sự ngưng tụ không khí bằng cách sử dụng chất làm lạnh là nitơ lỏng.
Oxy là một chất dễ phản ứng và phải được cất giữ cách xa các vật liệu dễ cháy.
Quang phổ của oxy phân tử có liên quan đến các quá trình cực quang và phát sáng trong khí quyển. Sự hấp thụ trong dải liên tục Herzberg và dải Schumann – Runge trong tia cực tím tạo ra oxy nguyên tử quan trọng trong hóa học của tầng giữa khí quyển. Oxy phân tử đơn ở trạng thái bị kích thích chịu trách nhiệm cho sự phát quang hóa học màu đỏ trong dung dịch.
Đồng vị và nguồn gốc sao.
Oxy có mặt trong tự nhiên là hỗn hợp của 3 đồng vị bền gồm, 16O, 17O, và 18O, với 16O chiếm nhiều nhất (99,762%). |
Oxy | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2310 | Hầu hết 16O được tổng hợp ở giai đoạn cuối của quá trình phản ứng tổng hợp heli trong các sao lớn nhưng một số hình thành trong quá trình đốt cháy neon. 17O chủ yếu được hình thanh trong quá trìn đốt cháy hydro thành heli trong chu trình CNO, do vậy nó là đồng vị phổ biến trong các đới đốt cháy hydro của các sao. Hầu hết 18O được tạo ra khi 14N (hình thành phổ biến trong quá trình đốt cháy CNO) bắt các hạt nhân 4He, nên 18O phổ biến trong các đới giàu heli của quá trình tiến hóa sao lớn.
14 đồng vị phóng xạ của oxy đã được xác định. Đồng vị bền nhất là 15O với chu kỳ bán rã 122,24 giây và 14O có chu kỳ bán rã 70,606 giây. Tất cả các đồng vị phóng xạ còn là có chu kỳ bán rã dưới 27 s và phổ biến là dưới 83 milli giây. Cơ chế phân rã phổ biến nhất của các đồng vị nhẹ hơn 16O là phân rã β+ để tạo ra nitơ, và cơ chế phân rã phổ biến nhất của các đồng vị nặng hơn 18O là phân rã beta để tạo ra fluor.
Sự phổ biến.
Oxy là nguyên tố hóa học phong phú nhất theo khối lượng trong sinh quyển, không khí, biển và đất liền của Trái Đất. Oxy là nguyên tố hóa học phong phú thứ ba trong vũ trụ, sau hydro và heli. Khoảng 0,9% khối lượng của Mặt trời là oxy. Oxy chiếm 49,2% khối lượng của vỏ Trái đất như một phần của các hợp chất oxide như silic dioxide và là nguyên tố có nhiều nhất theo khối lượng trong vỏ Trái đất. Nó cũng là thành phần chính của các đại dương trên thế giới (88,8% khối lượng). Khí oxy là thành phần phổ biến thứ hai của bầu khí quyển Trái đất, chiếm 20,8% thể tích và 23,1% khối lượng của nó (khoảng 10 15 tấn). Trái đất khác thường trong số các hành tinh của Hệ Mặt trời khi có nồng độ khí oxy cao như vậy trong bầu khí quyển của nó: Sao Hỏa (với 0,1% theo khối lượng) và sao Kim có ít hơn nhiều. Lượng xung quanh những hành tinh đó chỉ được tạo ra bởi tác động của bức xạ tia cực tím lên các phân tử chứa oxy như carbon dioxide.
Nồng độ khí oxy cao bất thường trên Trái Đất là kết quả của chu trình oxy. Chu trình sinh địa hóa này mô tả sự di chuyển của oxy bên trong và giữa ba hồ chứa chính của nó trên Trái đất: khí quyển, sinh quyển và thạch quyển. |
Oxy | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2310 | Yếu tố thúc đẩy chính của chu trình oxy là quang hợp, nguyên nhân tạo nên bầu khí quyển của Trái đất hiện đại. Quá trình quang hợp giải phóng oxy vào khí quyển, trong khi quá trình hô hấp, phân hủy và đốt cháy loại bỏ nó khỏi khí quyển. Ở trạng thái cân bằng hiện tại, sản xuất và tiêu dùng oxy diễn ra với tốc độ như nhau.
Oxy tự do cũng xuất hiện trong dung dịch trong các thủy vực trên thế giới. Sự hòa tan tăng dần của ở nhiệt độ thấp hơn (xem Đặc tính vật lý) có ý nghĩa quan trọng đối với sự sống của đại dương, vì các đại dương ở vùng cực có mật độ sự sống cao hơn nhiều do hàm lượng oxy cao hơn. Nước bị ô nhiễm bởi các chất dinh dưỡng thực vật như nitrat hoặc phosphat có thể kích thích sự phát triển của tảo bằng một quá trình gọi là hiện tượng phú dưỡng và sự phân hủy của các sinh vật này và các vật liệu sinh học khác có thể làm giảm nội dung trong thủy vực phú dưỡng. Các nhà khoa học đánh giá khía cạnh này của chất lượng nước bằng cách đo nhu cầu oxy sinh hóa của nước, hoặc lượng cần thiết để khôi phục nó về nồng độ bình thường.
Phân tích.
Các nhà cổ sinh vật học đo tỷ lệ oxy-18 và oxy-16 trong vỏ và xương của các sinh vật biển để xác định khí hậu hàng triệu năm trước (xem chu kỳ tỷ lệ đồng vị oxy). Các phân tử nước biển có chứa đồng vị nhẹ hơn, oxy-16, bay hơi với tốc độ nhanh hơn một chút so với các phân tử nước có chứa 12% oxy-18 nặng hơn, và sự chênh lệch này tăng lên ở nhiệt độ thấp hơn. Trong thời gian nhiệt độ toàn cầu thấp hơn, tuyết và mưa từ đó nước bốc hơi có xu hướng cao hơn ở oxy-16, và nước biển bị bỏ lại có xu hướng cao hơn ở oxy-18. Các sinh vật biển sau đó kết hợp nhiều oxy-18 vào bộ xương và vỏ của chúng hơn là khi chúng ở trong môi trường khí hậu ấm hơn. Các nhà cổ sinh vật học cũng trực tiếp đo tỷ lệ này trong phân tử nước của các mẫu lõi băng có tuổi đời hàng trăm nghìn năm.
Vai trò sinh học.
Quang hợp và hô hấp.
Trong tự nhiên, oxy tự do được sinh ra từ việc phân giải nước trong quá trình quang hợp oxy dưới tác động của ánh sáng. |
Oxy | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2310 | Theo một vài ước tính, tảo lục và cyanobacteria trong các môi trường biển cung cấp khoảng 70% oxy tự do được tạo ra trên Trái Đất và phần còn lại là từ thực vật trên đất liền. Các tính toán khác về sự đóng góp từ đại dương vào oxy trong khí quyển cao hơn, trong khi một vài ước tính thì thấp hơn, đề xuất rằng các đại dương tạo ra khoảng 45% oxy trong khí quyển mỗi năm.
Công thức tính đơn giản từ quá trình quang hợp là:
Tiến hóa oxy Photolytic xảy ra trong màng thylakoid của các sinh vật quang hợp và cần năng lượng của 4 photon. Mặc dù trải qua nhiều công đoạn, nhưng kết quả là tạo thành sự chênh lệch proton qua màng thylakoid, nó được sử dụng để tổng hợp ATP qua photophosphoryl hóa. Phân tử còn lại sau khi oxy hóa phân tử nước được giải phóng vào khí quyển.
Phân tử là cần thiết cho việc hô hấp của tế bào trong tất cả các sinh vật hiếu khí. Oxy được sử dụng trong mitochondria để giúp tạo ra adenosine triphosphate (ATP) trong quá trình phosphoryl hóa oxy hóa. Phản ứng của hô hấp hiếu khí là quá trình ngược lại với quang hợp::
Ở động vật có xương sống, khuếch tán qua các màng trong phổi và đi vào các tế bào máu đỏ. Hemoglobin kết hợp với , làm thay đổi màu sắc của nó từ đỏ thẩm sang đỏ tươi ( được giải phóng từ phần khác của hemoglobin tua hiệu ứng Bohr). Các động vật khác sử dụng hemocyanin (Mollusca và một số arthropoda) hoặc hemerythrin (nhện và tôm hùm). Một lít máu có thể hòa tan 200 cm³ .
Các loại oxy phản ứng như ion superoxide () và hydrogen peroxide (), là các sản phẩm phụ nguy hiểm của oxy sử dụng trong sinh vật. Tuy nhiên, các bộ phận của hệ miễn dịch của các sinh vật bậc cao, tạo ra peroxide, superoxide, và oxy nguyên tử để phá hủy các vi sinh vật xâm nhập. Loại oxy phản ứng cũng có vai trò quan trọng trong phản ứng siêu nhạy cảm của thực vật chống lại các tác nhân gây bệnh.
Một người trưởng thành hít 1,8-2,4 gam chất oxy mỗi phút. Lượng này tương đương 6 triệu tấn oxy được hít vào do con người mỗi năm.
Hàm lượng trong cơ thể.
Áp suất riêng phần của oxy tự do trong cơ thể của động vật có xương sống còn sống là cao nhất trong hệ hô hấp, và giảm dọc theo hệ động mạch, mô ngoại vi và hệ tĩnh mạch..
Tạo nên khí quyển. |
Oxy | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2310 | Khí oxy tự do hầu như không tồn tại trong khí quyển Trái Đất trước khi archaea và vi khuẩn tiến hóa, có lẽ vào khoảng 3,5 tỉ năm trước. Oxy tự do xuất hiện đầu tiên với một lượng lớn trong suốt đại cổ sinh (giữa 3,0 và 2,3 tỉ năm trước). Trong 1 tỉ năm đầu, bất kỳ dạng oxy tự do được sinh ra từ các sinh vật này đã kết hợp với sắt hòa tan trong các đại dương để hình thành nên các tầng sắt tạo dãi. Khi oxy này chìm xuống trở nên bão hòa, oxy tự do bắt đầu thoát ra ở dạng khí từ các đại dương cách nay 3–2,7 tỉ năm, đạt đến 10% với mức như hiện nay vào khoảng 1,7 tỉ năm trước.
Sự có mặt của một lượng lớn oxy hòa tan và oxy tự do trong các đại dương và trong khí quyển có thể đã thúc đẩy các sinh vật yếm khí đang sống đến bờ vực tuyệt chủng trong suốt thảm họa Oxy cách nay khoảng 2,4 tỉ năm. Tuy nhiên, việc hô hấp của tế bào sử dụng cho phép các sinh vật hiếu khí tạo ra nhiều ATP hơn sinh vật yếm khí, giúp cho sinh vật hiếu khí chiếm phần lớn trong sinh quyển Trái Đất.
Từ khi bắt đầu kỷ Cambri cách nay 540 triệu năm, hàm dao động trong khoảng 15% và 30% theo thể tích. Càng về cuối kỷ Cacbon (300 triệu năm trước) mức khí quyển đạt đến giá trị lớn nhất chiếm 35% thể tích, điều này đã góp phần làm cho côn trùng và lưỡng cư có kích thước lớn vào thời điểm đó. Hoạt động của con người như đốt 7 tỉ tấn nhiên liệu hóa thạch mỗi năm đã có ảnh hưởng rất ít đến hàm lượng oxy tự do trong khí quyển. Với tốc độ quang hợp hiện nay, có thể sẽ mất khoảng 2.000 năm để tạo ra toàn bộ trong khí quyển hiện tại.
Ứng dụng.
Oxy được sử dụng làm chất oxy hóa, chỉ có fluor có độ âm điện cao hơn nó. Oxy lỏng được sử dụng làm chất oxy hóa trong tên lửa đẩy. Oxy là chất duy trì sự hô hấp, vì thế việc cung cấp bổ sung oxy được thấy rộng rãi trong y tế. Những người leo núi hoặc đi trên máy bay đôi khi cũng được cung cấp bổ sung oxy. Oxy được sử dụng trong công nghệ hàn cũng như trong sản xuất thép và rượu methanol.
Oxy, như là một chất kích thích nhẹ, có lịch sử trong việc sử dụng trong giải trí mà hiện nay vẫn còn sử dụng. |
Oxy | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2310 | Các cột chứa oxy có thể nhìn thấy trong các buổi lễ hội ngày nay. Trong thế kỷ XIX, oxy thường được trộn với nitơ oxide để làm các thuốc giảm đau.
Hợp chất.
Vì độ âm điện cao của nó, oxy tạo thành các liên kết hóa học với phần lớn các nguyên tố khác (đây chính là nguồn gốc của định nghĩa nguyên thủy của từ oxy hóa). Các nguyên tố duy nhất có thể tránh không bị oxy hóa chỉ là một số khí trơ. Phổ biến nhất trong số các oxide tất nhiên là hydro oxide, hay nước (H2O). Các chất khác cũng được nhắc đến nhiều là hợp chất của carbon và oxy, như carbon dioxide (CO2), các chất như rượu (R-OH), aldehyde (R-CHO), và acid carboxylic (R-COOH). Các gốc oxy hóa như chlorat (ClO3−), perchlorat (ClO4−), chromat (CrO42−), dichromat (Cr2O72−), permanganat (MnO4−), và nitrat (NO3−) là những chất oxy hóa rất mạnh. Rất nhiều kim loại như sắt chẳng hạn liên kết với các nguyên tử oxy, tạo thành oxide sắt (III) (Fe2O3). Ozon (O3) được tạo thành trong quá trình phóng tĩnh điện với sự có mặt của oxy phân tử. Oxy phân tử đôi (O2)2 hiện nay đã biết và tìm thấy như là một phần nhỏ trong oxy lỏng. Các êpoxide là các ête trong đó nguyên tử oxy là một phần của vòng gồm ba nguyên tử.
Phòng ngừa.
Oxy có thể là một chất độc khi nó có áp suất thành phần được nâng cao. Để dễ hiểu có thể giải thích nôm na là thông thường oxy chiếm khoảng 21% thể tích của không khí. Nếu có thể tăng lượng oxy này lên thành 50% thì không khí khi đó sẽ không tốt cho sự hô hấp.
Một vài dẫn xuất của oxy, như ozon (O3), hydro peroxide H2O2 (nước oxy già), các gốc hiđroxyl và superoxide, cũng là những chất độc mạnh. Cơ thể động vật nói chung và con người nói riêng có cơ chế để tự bảo vệ chống lại các chất độc này. Ví dụ, glutathion có nguồn gốc tự nhiên có thể phản ứng như một chất chống oxy hóa, cũng giống như bilirubin là chất tách ra được từ hemoglobin. Các nguồn có chứa nhiều oxy xúc tiến sự cháy nhanh và vì vậy là vật nguy hiểm về cháy nổ với sự có mặt của các nhiên liệu. Điều này cũng đúng với các hợp chất của oxy như chlorat, perchlorat, dichromat, v.v. Các hợp chất với khả năng oxy hóa cao thông thường có thể gây ra bỏng hóa học. |
Oxy | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2310 | Đám cháy đã giết chết phi hành đoàn của tàu Apollo 1 trong khi phóng thử, đã lan quá nhanh vì áp suất của oxy nguyên chất được sử dụng khi đó là bằng áp suất khí quyển bình thường thay vì chỉ là một phần ba lẽ ra được sử dụng cho phóng thật. (Xem thêm áp suất thành phần.)
Điều chế.
Trong phòng thí nghiệm.
Trong phòng thí nghiệm, O2 được điều chế bằng cách phân hủy những hợp chất giàu oxy và ít bền đối với nhiệt như KMnO4(rắn),KClO3 (rắn)...
VD:
2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
2KClO3 → 2KCl + 3O2
2H2O2 → 2H2O + O2
2H2O → 2H2 + O2
Ag2O + H2O2 → 2Ag + H2O + O2
2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH + O2
5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 5O2 + K2SO4 + 8H2O
Trong công nghiệp.
Hai phương pháp chính được ứng dụng để sản xuất 100 triệu tấn từ không khí dùng cho công nghiệp hàng năm. Phương pháp phổ biến nhất là chưng cất phân đoạn không khí lỏng thành nhiều thành phần khác nhau như ở dạng hơi trong khi thì ở dạng lỏng.
Phương pháp thứ hai sản xuất khí liên quan đến dòng khí khô, sạch đi qua một cặp sàng phân tử giống nhau, chúng hấp thụ nitơ và giải phóng một dòng khí có từ 90% đến 93% . Đồng thời khí nitơ được giải phóng khỏi lớp zeolit bão hòa nitơ bằng cách giảm áp suất vận hành của bồng và chuyển một phần khí oxy từ lớp sản xuất đi qua nó, theo chiều dòng ngược lại. Sau một thời gian thiết lập chu kỳ hoạt động, sự vật hành của hai lớp được thay đổi cho nhau, từ đó cho phép cung cấp liên tục khí oxy, được bơn qua đường ống. Khí oxy thu được càng tăng bằng các công nghệ làm lạnh.
Khí oxy cũng có thể được tạo ra qua quá trình điện phân nước thành phân tử oxy và hydro. Phải dùng dòng điện một chiều, vì nếu dùng dòng hai chiều, khi các khí sinh ra ở một cực sẽ giải phóng đồng thời hydro và oxy, nếu đạt đến tỷ lệ 2:1 sẽ gây nổ. Trái với quan điểm phổ biến, tỉ lệ 2:1 được quan sát trong điện phân dòng điện một chiều của nước acid hóa không chứng minh rằng công thức hóa học thực tế của nước là H2O trừ khi giả định nào đó được thực hiện về công thức phân tử của chính hydro và oxy. |
Oxy | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2310 | Phương pháp tương tự là nung các oxide và ôxoacid có xúc tác của dòng điện để tạo . Các chất xúc tác hóa học cũng có thể được dùng như máy tạo oxy hóa học hay oxygen candle là các chất được dùng một phần trong việc hỗ trợ sự sống được trang bị trong các tàu ngầm, và vẫn là một phần của thiết bị chuẩn trên các chuyến bay thương mại trong trường hợp khẩn khi áp suất trong khoang máy bay giảm. Một công nghệ tách khí khác liên quan đến việc làm cho khí hòa tan vào các màng sứ dự trên zirconi dioxide bằng cách hoặc tạo áp suất cao hoặc dùng dòng điện để tạo ra khí gần như tinh khiết.
Với số lượng lớn, giá của oxy lỏng năm 2001 vào khoảng 0,21USD/kg. Vì chi phí cơ bản trong sản xuất chủ yếu là chi phí năng lượng để hóa lỏng khí, nên chi phí sản xuất sẽ thay đổi theo chi phí năng lượng.
Vì các lý do kinh tế, oxy thường được vận chuyển trong các bồn ở dạng lỏng đặc biệt các xe bồn cách nhiệt đặc biệt, do một lít oxy lỏng bằng với 840 lít khí oxy ở áp suất khí quyển và nhiệt độ . Các xe bồn như thế này được dùng để nạp lại oxy lỏng, đặt nằm ngoài các bệnh viện và các việc khác cần sử dụng một lượng lớn oxy tinh khiết. Oxy lỏng được đi qua bộ trao đổi nhiệt để chuyển dạng lỏng đông lạnh thành khí trước khi đi vào tòa nhà. Oxy cũng được chứa trong các bình hình trụ tròn nhỏ hơn ở dạng khí nén; một dạng chứa hữu ích trong các ứng dụng y khoa gọn nhẹ dễ vận chuyển và trong việc cắt-hàn nguyên liệu/xì hàn. |
Ozon | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2326 | Ozon (O3) là một phân tử chất vô cơ với công thức hóa học . Nó là một chất khí màu xanh lam nhạt, có mùi hăng đặc biệt. Nó là một dạng thù hình của oxy kém bền hơn nhiều so với dạng nguyên tử , bị phá vỡ trong bầu khí quyển thấp hơn thành ("đioxy"). Ozon được hình thành từ đioxy do tác động của tia cực tím (UV) và phóng điện trong bầu khí quyển Trái Đất. Nó hiện diện với nồng độ rất thấp trong suốt tầng sau, với nồng độ cao nhất ở tầng ozon của tầng bình lưu, nơi hấp thụ hầu hết bức xạ cực tím (UV) của Mặt Trời.
Mùi của ozon gợi nhớ đến clo và nhiều người có thể phát hiện được ozon ở nồng độ nhỏ nhất là ppm trong không khí. Cấu trúc O3 của ozon được xác định vào năm 1865. Phân tử này sau đó đã được chứng minh là có cấu trúc uốn cong và thuận từ yếu. Ở điều kiện tiêu chuẩn, ozon là một chất khí màu xanh lam nhạt, ngưng tụ ở nhiệt độ lạnh thành chất lỏng màu xanh lam đậm và cuối cùng là chất rắn màu tím đen. Tính không ổn định của ozon đối với đioxy phổ biến hơn là cả khí đặc và ozon lỏng có thể bị phân hủy bùng nổ ở nhiệt độ cao hoặc nóng lên nhanh đến điểm sôi. Do đó nó chỉ được sử dụng cho mục đích thương mại với nồng độ thấp.
Ozon là một chất oxy hóa mạnh (hơn nhiều so với oxy) và có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và tiêu dùng liên quan đến quá trình oxy hóa. Tuy nhiên, cùng một tiềm năng oxy hóa cao này lại gây ra ozon phá hủy các mô niêm mạc và hô hấp ở động vật và cả các mô ở thực vật, trên nồng độ khoảng . Trong khi điều này làm cho ozon trở thành một chất gây ô nhiễm và nguy hiểm hô hấp mạnh gần mặt đất, nồng độ cao hơn trong tầng ozon (từ 2 đến 8 ppm) là có lợi, ngăn chặn tia cực tím có hại đến bề mặt Trái đất.
Một số thiết bị điện có thể sản sinh ra ozon mà con người có thể ngửi thấy dễ dàng. Điều này đặc biệt đúng với các thiết bị sử dụng điện cao áp, như ti vi và máy photocopy. Các động cơ điện sử dụng chổi quét cũng có thể sản sinh ozon do sự đánh lửa lặp lại bên trong khối. |
Ozon | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2326 | Các động cơ lớn, ví dụ những chiếc được sử dụng cho máy nâng hay máy bơm thủy lực, sản sinh nhiều ozon hơn các động cơ nhỏ.
Mật độ tập trung cao nhất của ozon trong khí quyển nằm ở tầng bình lưu(khoảng 20 đến 50 km tính từ mặt đất), trong khu vực được biết đến như là tầng ozon. Tại đây, nó lọc phần lớn các tia cực tím từ Mặt Trời, là tia có thể gây hại cho phần lớn các loại hình sinh vật trên Trái Đất. Phương pháp tiêu chuẩn để đo lượng ozon trong khí quyển là sử dụng đơn vị Dobson (DU). ozon sử dụng trong công nghiệp được đo bằng ppm (ví dụ các giới hạn phơi nắng của OSHA), và phần trăm theo khối lượng hay trọng lượng.
Danh pháp.
Tên gọi bình thường "ozone" là tên IUPAC được sử dụng phổ biến và ưa thích nhất. Các tên có hệ thống "2λ 4-trioxidiene" và "catena-baxygen", tên IUPAC hợp lệ, được xây dựng theo danh pháp nhóm thế và phụ gia tương ứng. Tên "ozone" bắt nguồn từ "ozein" (ὄζειν), động từ tiếng Hy Lạp chỉ mùi, dùng để chỉ mùi đặc biệt của ozon.
Trong các bối cảnh thích hợp, ozon có thể được xem như trioxidan với hai nguyên tử hydro bị loại bỏ, và như vậy, "trioxidanylidene" có thể được sử dụng như một tên có hệ thống, theo danh pháp thay thế. Theo mặc định, những cái tên này không liên quan đến tính xuyên tâm của phân tử ozon. Trong một ngữ cảnh cụ thể hơn, điều này cũng có thể đặt tên cho trạng thái cơ bản đơn không cực đoan, trong khi trạng thái lưỡng cực được đặt tên là "trioxidanediyl".
"Trioxidanediyl" (hoặc "ozonide") được sử dụng một cách không hệ thống để chỉ nhóm thế (-OOO-). Cần cẩn thận để tránh nhầm lẫn tên của nhóm với tên theo ngữ cảnh cụ thể của ozon đã nêu ở trên.
Lịch sử.
Vào năm 1785, nhà hóa học người Hà Lan Martinus van Marum đang tiến hành các thí nghiệm liên quan đến tia lửa điện trên mặt nước thì ông nhận thấy một mùi bất thường, mà ông cho là do phản ứng điện, không nhận ra rằng ông thực sự đã tạo ra ozon.
Nửa thế kỷ sau, Christian Friedrich Schönbein nhận thấy mùi hăng tương tự và nhận ra đó là mùi thường xuất hiện sau một tia chớp. |
Ozon | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2326 | Năm 1839, ông đã thành công trong việc cô lập hóa chất dạng khí và đặt tên nó là "ozôn", từ tiếng Hy Lạp "" () nghĩa là "ngửi". Vì lý do này, Schönbein thường được ghi nhận là người đã phát hiện ra ozon. Công thức của ozon, O3, không được xác định cho đến năm 1865 bởi Jacques-Louis Soret và được Schönbein xác nhận vào năm 1867.
Trong phần lớn nửa sau của thế kỷ 19 và đến cả thế kỷ 20, ozon được các nhà tự nhiên học và những người tìm kiếm sức khỏe coi là một thành phần lành mạnh của môi trường. Beaumont, California lấy khẩu hiệu chính thức của mình là "Beaumont: Zone of Ozone", được minh chứng trên bưu thiếp và giấy tiêu đề của Phòng Thương mại. Các nhà tự nhiên học làm việc ngoài trời thường coi độ cao cao hơn có lợi vì hàm lượng ozon của chúng. Nhà tự nhiên học Henry Henshaw, làm việc tại Hawaii, viết: "Có một bầu khí quyển khá khác biệt [ở độ cao hơn] với lượng ozon đủ để duy trì năng lượng cần thiết [để hoạt động]. Không khí ven biển được coi là tốt cho sức khỏe vì hàm lượng ozon được cho là của nó; nhưng mùi gây ra niềm tin này thực chất là mùi của các chất chuyển hóa từ rong biển được halogen hóa.
Phần lớn sự hấp dẫn của ozon dường như đến từ mùi "tươi" của nó, gợi lên các mối liên hệ với đặc tính làm sạch. Tuy nhiên, các nhà khoa học đã ghi nhận tác hại của nó. Năm 1873 James Dewar và John Grey McKendrick đã ghi lại rằng ếch trở nên chậm chạp, chim thở hổn hển và máu của thỏ cho thấy lượng oxy giảm sau khi tiếp xúc với "không khí bị ozon hóa". Bản thân Schönbein đã báo cáo rằng những cơn đau tức ngực, kích ứng màng nhầy và khó thở xảy ra do hít phải khí ozon và các động vật có vú nhỏ bị chết. Năm 1911, Leonard Hill và Martin Flack đã tuyên bố trong "Kỷ yếu của Hiệp hội Hoàng gia B" rằng tác dụng có lợi cho sức khỏe của ozon, " mà chỉ bằng cách lặp đi lặp lại, đã trở thành một phần của niềm tin của công chúng; và cho đến nay bằng chứng sinh lý chính xác ủng hộ tác dụng tốt của nó vẫn còn gần như hoàn toàn chỉ là tưởng tượng. |
Ozon | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2326 | Kiến thức duy nhất được xác minh rõ ràng về tác dụng sinh lý của ozon, cho đến nay, là nó gây kích ứng và phù phổi, và tử vong nếu hít phải ở nồng độ tương đối mạnh bất cứ lúc nào. " Trong Chiến tranh thế giới thứ nhất, ozon đã được thử nghiệm tại Bệnh viện Quân đội Queen Alexandra ở London như một chất khử trùng có thể dùng cho vết thương. Khí ozon được sử dụng trực tiếp lên vết thương trong 15 phút. Điều này dẫn đến thiệt hại cho cả tế bào vi khuẩn và mô người. Các kỹ thuật vệ sinh khác, chẳng hạn như tưới ozon cùng với thuốc sát trùng, được cho là thích hợp hơn.
Ozon tầng bình lưu.
Ozon được biết đến do khả năng hấp thụ bức xạ UV-B. Ozon được tạo thành một cách tự nhiên trong tầng ozon. Sự suy giảm ozon và lỗ thủng ozon diễn ra bởi chlorofluorocarbon (CFC) và các chất gây ô nhiễm khác trong bầu khí quyển.
Ozon trong bầu khí quyển Trái Đất nói chung được tạo thành bởi tia cực tím, nó phá vỡ các phân tử O2, tạo thành oxy nguyên tử. Oxy nguyên tử sau đó kết hợp với phân tử oxy chưa bị phá vỡ để tạo thành O3. Trong một số trường hợp oxy nguyên tử kết hợp với N2 để tạo thành các oxide nitơ; sau đó nó lại bị phá vỡ bởi ánh sáng nhìn thấy để tái tạo ozon.
Khi tia cực tím chiếu vào ozon, nó chia ozon thành phân tử O2 và nguyên tử của oxy nguyên tử, quá trình liên tục này được gọi là chu trình ozon-oxy. Chu trình này có thể bị phá vỡ bởi sự có mặt của các nguyên tử clo, flo hay brom trong khí quyển; các nguyên tố này tìm thấy trong những hợp chất bền vững, đặc biệt là cloroflorocacbon (CFC) là chất có thể thấy ở tầng bình lưu và được giải phóng dưới tác động của tia cực tím.
Chu trình nitơ oxide để tạo thành ozon cũng có thể bị phá vỡ do sự có mặt của hơi nước trong khí quyển vì nó làm biến đổi các oxide nitơ thành các dạng bền vững hơn.
Sử dụng trong công nghiệp.
Ozon được sử dụng để tẩy trắng đồ vật và tiêu diệt vi khuẩn. Rất nhiều hệ thống nước sinh hoạt công cộng sử dụng ozon để khử vi khuẩn thay vì sử dụng clo. |
Ozon | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2326 | Ozon không tạo thành các hợp chất hữu cơ chứa clo, nhưng chúng cũng không tồn tại trong nước sau khi xử lý, vì thế một số hệ thống cho thêm một chút ozon vào để ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn trong đường ống.
Trong công nghiệp ozon được sử dụng để:
Sử dụng trong y tế.
Ozon, cùng với các ion hypoclorit, được sản xuất tự nhiên bởi các tế bào máu trắng (bạch cầu) cũng như rễ của cây cúc vạn thọ như là phương pháp để tiêu diệt các vật thể lạ. Khi ozon phân rã nó tạo thành các gốc tự do của oxy, là những chất có hoạt tính cao và gây nguy hiểm hay tiêu diệt phần lớn các phân tử hữu cơ.
Ozon được sử dụng trong một số trường hợp trong y tế. Nó có thể được sử dụng để ảnh hưởng tới cân bằng chống oxy hóa-hỗ trợ oxy hóa của cơ thể, khi đó thông thường cơ thể sẽ phản ứng với sự hiện diện của nó bằng cách sản sinh ra các enzym chống oxy hóa.
Liệu pháp ozon được sử dụng trong y học thử nghiệm, việc này đang gây ra nhiều nghi vấn do nó chưa được nghiên cứu và kiểm nghiệm một cách khoa học và cẩn thận. Liệu pháp này là nguy hiểm bởi vì ozon là một chất ăn mòn rất mạnh.
Tại Mỹ, liệu pháp ozon là bất hợp pháp, vì FDA vẫn chưa cho phép thử nghiệm nó trên người. Ít nhất đã có một người chết vì sử dụng nó tại Mỹ. Các máy "làm sạch không khí" để sản xuất "oxy hoạt hóa", tức ozon, vẫn được bày bán trên thị trường Mỹ.
Ozon được tìm thấy để chuyển đổi cholesteron trong máu thành cục (làm cứng và hẹp các động mạch). Sản phẩm cholesteron này cũng gây ra bệnh Alzheimer.
Ozon được nghiên cứu rất nhiều và nó bị coi là chất gây ung thư cho một số động vật (số khác thì không), cũng như là tác nhân gây đột biến ở một số vi khuẩn. |
Tích hợp ứng dụng doanh nghiệp | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2328 | Tích hợp ứng dụng doanh nghiệp (tiếng Anh: "enterprise application integration – EAI") kết nối các chức năng kinh doanh của một doanh nghiệp, thường bị phân tán trên các hệ ("platform") khác nhau, nhằm hợp nhất các chu trình doanh nghiệp.
Định nghĩa.
Tích hợp ứng dụng doanh nghiệp bao gồm các kế hoạch, phương pháp và phần mềm để tích hợp các hệ thống ứng dụng độc lập và không đồng nhất, nếu cần thiết bao gồm cả các hệ thống ứng dụng bên ngoài, theo chu trình kinh doanh của doanh nghiệp.
Ngược với các kỹ thuật tích hợp khác như tích hợp chức năng hoặc tích hợp dữ liệu, việc cài đặt từng chức năng riêng lẻ trong kinh doanh không bị thay đổi trong phương án tích hợp ứng dụng doanh nghiệp. Tất cả các giao diện được trừu tượng hóa thông qua các bộ tiếp hợp ("adapter").
Trên buýt doanh nghiệp ("business bus"), còn được gọi là nền tích hợp ("integration platform"), các dữ liệu được đưa đến từng chức năng một và chuyển tiếp kết quả đi theo đúng thứ tự được đặt ra.
Khác với các phần mềm trung gian ("middleware") cổ điển, tích hơp ứng dụng kinh doanh có khả năng miêu tả một cách hợp lý chu trình kinh doanh. Nhiều sản phẩm phần mềm trung gian ngày nay cũng có một bộ máy cho chu trình kinh doanh ("business process engine"), dùng để miêu tả một cách hợp lý việc kinh doanh như buýt doanh nghiệp.
Phân loại.
Trong thực tế người ta chia ra các tích hợp ứng dụng doanh nghiệp ra thành: |
Harry Potter | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2332 | Harry Potter là một loạt tiểu thuyết huyền bí gồm bảy phần của nhà văn Anh Quốc J. K. Rowling. Bộ truyện viết về những cuộc phiêu lưu phù thủy của cậu bé Harry Potter cùng hai người bạn thân là Ron Weasley và Hermione Granger, lấy bối cảnh tại Trường Phù thủy và Pháp sư Hogwarts ở nước Anh. Những cuộc phiêu lưu tập trung vào cuộc chiến của Harry Potter trong việc chống lại tên Chúa tể hắc ám Voldemort – người có tham vọng muốn trở nên bất tử, thống trị thế giới phù thủy, nô dịch hóa những người phi pháp thuật và tiêu diệt những ai cản đường hắn, đặc biệt là Harry Potter.
Bộ truyện kết hợp nhiều thể loại, bao gồm cả giả tưởng và giai đoạn tuổi mới lớn (với các yếu tố huyền bí, kinh dị, phiêu lưu và lãng mạn), nhiều ý nghĩa về văn hóa và tư liệu tham khảo. Cũng theo tác giả J. K. Rowling, chủ đề chính xuyên suốt là Cái chết.
Ngay từ khi xuất bản phần một ("Harry Potter and the Philosopher's Stone" – ấn bản Anh; "Harry Potter and the Sorcerer's Stone" - ấn bản Mỹ; "Harry Potter và Hòn đá Phù thủy" – bản dịch tiếng Việt) vào ngày 30 tháng 6 năm 1997, bộ truyện ngày càng nổi tiếng trên toàn thế giới, được giới phê bình hoan nghênh và rất thành công về mặt thương mại. Bộ truyện cũng nhận được một số lời chỉ trích, bao gồm cả việc lo ngại về vẻ đen tối ngày càng tăng. Đến tháng 2 năm 2018, cả bảy quyển đã bán được hơn 500 triệu bản, trở thành bộ sách bán chạy nhất trong lịch sử và được dịch sang 67 ngôn ngữ. Phần bảy, và cũng là phần cuối cùng, "Harry Potter and the Deathly Hallows" ("Harry Potter và Bảo bối Tử thần") xuất bản vào ngày 21 tháng 7 năm 2007. Hơn 11 triệu quyển đã được bán trong 24 giờ đầu tiên.
Nhờ vào sự thành công của bộ truyện, J. K. Rowling đã trở thành nhà văn giàu nhất trong lịch sử văn học. Những bản in bằng tiếng Anh được phát hành bởi nhà xuất bản Bloomsbury ở Vương quốc Liên hiệp Anh và Bắc Ireland, Scholastic Press ở Mỹ, Allen & Unwin ở Úc và Raincoast Books ở Canada. Tại Việt Nam, bộ truyện này được Nhà xuất bản Trẻ xuất bản từ bản dịch của dịch giả Lý Lan.
Cả bộ truyện 7 quyển, với quyển thứ 7 được chia thành 2 phần, dựng thành 8 bộ phim trong loạt phim cùng tên phát hành bởi Warner Bros. |
Harry Potter | https://vi.wikipedia.org/wiki?curid=2332 | Pictures, trở thành loạt phim có doanh thu cao nhất mọi thời đại, kéo theo thương hiệu Harry Potter có giá trị hơn 25 tỷ USD.
Nguồn gốc và lịch sử phát hành.
Năm 1990, J. K. Rowling đang đi chuyến xe lửa từ Manchester đến Luân Đôn thì ý tưởng về Harry bất chợt nảy ra trong đầu bà.
Nơi bà viết những trang đầu tiên của bộ sách là ở một căn hộ mà bà thuê nằm trên một cửa hàng thể thao tại giao lộ Clapham (ở London, Anh). Trước đó, quán cà phê Elephant House tại thành phố Edinburgh, Scotland thường được cho là nơi chắp bút cho bộ tiểu thuyết.
Năm 1995, "Harry Potter and the Philosopher's Stone" được hoàn thành và bản thảo của nó được gửi đến nhiều nhà xuất bản khác nhau. Người thứ hai mà bà thử gửi, Christopher Little, đã giới thiệu bà và gửi bản thảo đến nhà xuất bản Bloomsbury. Sau khi 8 nhà sản xuất khác từ chối, cuối cùng Bloomsbury đã đề nghị với Rowling một khoản tiền 3.000 bảng để phát hành sách. Mặc dù Rowling không giới hạn tuổi để đọc quyển sách khi bắt đầu viết bộ truyện "Harry Potter", nhưng nhà xuất bản ban đầu lại nhắm đến trẻ em từ 9 đến 11 tuổi.
Quyển "Harry Potter" đầu tiên được nhà xuất bản Bloomsbury in ra tại Anh vào tháng 7 năm 1997. Ở Mỹ, sách được in bởi nhà xuất bản Scholastic vào tháng 9 năm 1998, khi đó Rowling nhận được số tiền 105.000 đô la cho bản quyền sách tại Mỹ - số tiền ứng trước cho một tập sách cho thiếu nhi viết bởi một tác giả vô danh. E ngại độc giả Mỹ khó có thể hiểu được từ "philosopher" hoặc không quen với đề tài phép thuật (như tên "Philosopher's Stone" mang nghĩa vậy), Scholastic đã đổi tựa sách thành "Harry Potter and the Sorcerer's Stone" cho thị trường Mỹ.
Hơn gần một thập kỷ, bộ truyện "Harry Potter" đã gặt hái được rất nhiều thành công. Một phần nhờ vào những bài giới thiệu khen ngợi và chiến lược phát hành của những nhà xuất bản, và cũng nhờ vào sự lan truyền giữa những độc giả, đặc biệt là trẻ em. Điều này rất đáng lưu ý vì trong nhiều năm, niềm đam mê văn học trong xã hội đã bị tụt hậu sau nhiều phương tiện giải trí khác như video game và Internet. Những nhà xuất bản đã lợi dụng cơn sốt của độc giả và liên tục phát hành bốn phần đầu tiên. |
Subsets and Splits
No community queries yet
The top public SQL queries from the community will appear here once available.