Chương 1 Vị trí định đoạt số mệnh

Ấn tượng của hầu hết mọi người về bảng tuần hoàn là một bảng biểu được treo trên tường của lớp hóa thời trung học, một tập hợp bất đối xứng của các cột và hàng lấp ló qua vai thầy cô giáo. Biểu đồ thường rất lớn, ít nhất cũng cỡ 1,2 × 1,8 m – kích thước tuy đáng sợ nhưng lại xứng đáng với tầm quan trọng của nó trong hóa học. Nó được giới thiệu tại lớp học vào đầu tháng chín và vẫn được nhắc tới cho đến cuối tháng năm; và không như vở ghi bài hay sách giáo khoa, bạn được khuyến khích đem tài liệu khoa học này vào phòng thi. Đương nhiên, phần nào của sự ức chế mà các bạn cảm thấy khi nhớ về bảng tuần hoàn đến từ sự thật rằng dù được sử dụng tùy ý như một bộ phao thi khổng lồ hoàn toàn hợp lệ, nhưng thật ra nó không giúp ích được gì mấy.

Một mặt, bảng tuần hoàn dường như được tổ chức dựa trên cách bố trí kiểu Đức: sắp xếp và tinh chỉnh để đạt được tiện ích khoa học lớn nhất. Mặt khác, khó mà không rối bời khi nó là mớ bòng bong của những con số dài ngoằng, từ viết tắt và những dòng như ([Xe]6s 2 4f 1 5d 1 ), giống hệt thông báo máy tính bị lỗi trong mắt mọi người. Và dù bảng tuần hoàn hiển nhiên có liên quan đến các ngành khoa học khác như sinh học và vật lý, nhưng sự liên quan này lại không thực sự rõ ràng. Có lẽ nhiều sinh viên sẽ thấy ức chế tột độ khi thấy những người hiểu được bảng tuần hoàn và cơ chế hoạt động của nó có thể khai thác được vô số chân lý mà vẫn tỏ ra thờ ơ như vậy. Cũng giống sự khó chịu của người mù màu khi người có thị lực bình thường nhìn được những số bảy và số chín lẩn khuất giữa các chấm nhiều màu – những thông tin quan trọng mà không bao giờ tự hiển thị rõ ràng. Mọi người nhớ đến bảng tuần hoàn với cảm xúc yêu ghét lẫn lộn cùng cảm giác bất lực.

Trước khi giới thiệu bảng tuần hoàn, giáo viên nên loại bỏ mọi ký tự lộn xộn để học sinh chỉ chú ý vào dạng trống trơn của nó.

Bảng tuần hoàn trông như thế nào? Nó giống như một tòa lâu đài với bức tường chính không cân xứng như thể công tượng hoàng gia vẫn chưa xây xong mạn trái và ở hai đầu là các tháp canh nhô cao. Nó có mười tám cột lởm chởm và bảy hàng ngang, với một “đường băng” gồm hai hàng phụ ở bên dưới. Lâu đài được xây bằng “gạch” và điều kỳ lạ đầu tiên về nó là những viên gạch không thể đổi chỗ cho nhau. Mỗi viên gạch là một nguyên tố , hay một chất (bảng tuần hoàn có 112 nguyên tố đã được IUPAC công nhận và đặt tên chính thức vào thời điểm cuốn sách này được viết, ngoài ra còn vài nguyên tố khác đang “xếp hàng” chờ duyệt – BTV) và cả lâu đài sẽ sụp đổ nếu có bất kỳ viên gạch nào nằm sai vị trí. Nếu các nhà khoa học xác định được một nguyên tố phù hợp với một ô khác hoặc hai nguyên tố có thể hoán đổi cho nhau, tất cả sẽ sụp đổ. Nhận định này không hề ngoa chút nào.

Một điều gây tò mò khác về mặt kiến trúc là mỗi khu vực của lâu đài được tạo thành từ một vật liệu khác nhau, nghĩa là không phải mọi viên gạch đều làm từ cùng một chất và tính chất của chúng cũng không giống nhau. Bảy mươi lăm phần trăm gạch là kim loại, tức hầu hết các nguyên tố là chất rắn lạnh, xám – ít nhất là ở nhiệt độ quen thuộc với con người. Vài cột ở phía đông là các nguyên tố khí. Chỉ có hai nguyên tố thủy ngân và brom là chất lỏng ở nhiệt độ phòng. Giữa kim loại và khí (gần giống như vị trí của bang Kentucky trên bản đồ nước Mỹ) là nơi trú ngụ của một số nguyên tố khó-định-nghĩa: bản chất vô định hình mang lại cho chúng những đặc tính thú vị, như khả năng tạo ra axit mạnh hơn hàng tỷ lần bất cứ thứ gì trong phòng cung cấp hóa chất. Nói chung, nếu xây bằng những viên gạch được làm từ chính nguyên tố mà nó đại diện, thì tòa lâu đài này sẽ trông giống như một con quái vật Chimera với cánh và đủ thứ đầu thừa đuôi thẹo từ các thời đại khác. Hoặc bạn cũng có thể hình dung nó như một cách trực quan hơn như tòa nhà kiểu Daniel Libeskin: một kiến trúc thanh nhã nhưng lại được xây từ những thứ vật liệu mà thoạt nhìn chẳng khác gì một mớ tạp nham.

Nấn ná với bản vẽ của tòa lâu đài này là vì tọa độ của một nguyên tố sẽ quyết định hầu như tất cả tính chất khoa học kỳ thú của nó. Số phận mỗi nguyên tố được định đoạt bởi vị trí của nó. Chắc hẳn đến đây bạn đã có được cái nhìn sơ lược về bảng tuần hoàn. Vậy thì tôi sẽ dùng một ẩn dụ hữu ích hơn: nó như một bản đồ. Và để phác họa rõ thêm một chút, tôi sẽ vẽ bản đồ này từ đông sang tây, thảo luận chi tiết cả về các nguyên tố phổ biến lẫn đặc biệt.

Đầu tiên, cột mười tám ở ngoài cùng bên phải là tập hợp các nguyên tố được gọi là khí quý (còn có tên khác là khí hiếm hay khí trơ – BTV). Quý là một từ cổ nghe có vẻ buồn cười, mang tính đạo đức hay triết học hơn là hóa học. Và thuật ngữ “khí quý” quả thật bắt nguồn từ Hy Lạp cổ đại, cái nôi của triết học phương Tây. Sau khi các nhà triết học Hy Lạp Leucippus và Democritus phát minh ra ý tưởng về nguyên tử, Plato đã đưa ra từ “nguyên tố” ( stoicheia trong tiếng Hy Lạp) như thuật ngữ chung cho các hạt vật chất nhỏ. Sau cái chết của người thầy Socrates, Plato đã rời Athens để tự bảo vệ mình (khoảng năm 400 TCN) và lang thang viết về triết học trong nhiều năm (tất nhiên là ông không biết về khái niệm nguyên tố trong hóa học). Nhưng nếu biết, chắc chắn ông sẽ thích các nguyên tố ở rìa phía đông của bảng tuần hoàn, đặc biệt là heli.

Đàm luận về tình ái trong tác phẩm The Symposium (Yến hội) 1 , Plato cho rằng mọi loài đều khao khát tìm thấy một nửa còn thiếu để hoàn thiện chính mình. Đối với con người, điều này ám chỉ đam mê, tình dục và tất cả những rắc rối đi kèm. Trong suốt các cuộc đàm luận ấy, Plato còn nhấn mạnh rằng những thứ trừu tượng và có bản chất bất biến thì cao quý hơn những thứ luôn kiếm tìm vật chất hữu hình xung quanh mình để tương tác với chúng. Điều này giải thích tại sao ông yêu thích hình học với các vòng tròn và hình khối được lý tưởng hóa mà chúng ta chỉ cảm nhận được bằng lý trí. Với các đối tượng phi toán học, Plato đã phát triển học thuyết về các “dạng”, trong đó ông cho rằng mọi vật đều là bóng của một hình thái lý tưởng (ideal type) . Chẳng hạn: toàn bộ cây cối là bản sao không hoàn thiện của một cây lý tưởng có “tính cây” hoàn hảo mà chúng cố gắng vươn tới. Tương tự với cá và “tính cá”, thậm chí cả cốc và “tính cốc”. Plato tin rằng những dạng này thực sự tồn tại chứ không phải chỉ là lý thuyết, ngay cả khi chúng chỉ hiện diện trong một cõi xa xăm mà con người không nhận biết được. Hẳn ông cũng sẽ sửng sốt như ai nếu biết các nhà khoa học đã bắt đầu lập nên các dạng lý tưởng trên Trái Đất bằng heli.

1 . Đã được Omega Plus xuất bản tại Việt Nam trong cuốn “Yến hội và Phaedrus” năm 2019 (BTV)

Năm 1911, nhà khoa học Hà Lan Heike Kamerlingh Onnes đã phát hiện ra rằng: khi làm lạnh thủy ngân xuống dưới -269°C bằng heli lỏng, thủy ngân sẽ mất toàn bộ điện trở và trở thành vật dẫn lý tưởng.

Điều này giống như làm lạnh một chiếc iPod xuống tới âm hàng trăm độ và thấy pin mãi mãi đầy dù có nghe nhạc bao lâu và bật to thế nào đi nữa, miễn là còn heli giữ cho mạch lạnh. Năm 1937, một nhóm các nhà khoa học Nga-Canada đã thực hiện một thủ thuật còn thú vị hơn bằng heli tinh khiết. Khi được làm lạnh xuống -271°C, heli biến thành chất siêu lỏng: độ nhớt chính xác là bằng không và khả năng chống chảy cũng bằng không – một chất lỏng hoàn hảo. Heli siêu lỏng thách thức lực hấp dẫn, chảy ngược lên dốc và trên các bức tường. Đây quả là những phát hiện đáng kinh ngạc vào thời điểm đó. Các nhà khoa học thường né tránh và vờ coi đây là các hiệu ứng như ma sát bằng không, nhưng cũng chỉ để đơn giản hóa các tính toán. Ngay cả Plato hẳn cũng không ngờ được rằng sẽ có người thực sự tìm ra một trong những dạng lý tưởng của mình.

Heli cũng là ví dụ điển hình nhất về “tính nguyên tố” – một chất không thể bị phá hủy hay thay đổi bằng các phương tiện hóa học thông thường. Phải mất 2.200 năm (từ Hy Lạp năm 400 TCN đến châu Âu năm 1800), giới khoa học mới thực sự hiểu được các nguyên tố, bởi hầu hết chúng quá dễ thay đổi. Thật khó để nhận ra điều gì đã khiến cacbon là cacbon khi nó xuất hiện trong hàng ngàn hợp chất, mà mỗi hợp chất đều có tính chất khác nhau. Ngày nay, chúng ta nói cacbon dioxit không phải là nguyên tố, vì phân tử này gồm cacbon và oxy. Nhưng cacbon và oxy là các nguyên tố vì bạn không thể phân chia chúng nhỏ hơn nữa mà không phá hủy chúng. Quay lại chủ đề trong Yến hội và học thuyết khao khát tình ái của Plato về nửa còn thiếu, ta thấy hầu hết nguyên tử của mọi nguyên tố đều tìm kiếm các nguyên tử khác để hình thành liên kết, nhằm che giấu bản chất thực của mình. Ngay cả các nguyên tố “tinh khiết” nhất cũng luôn xuất hiện dưới dạng phân tử trong tự nhiên, như phân tử oxy trong không khí (O 2 ). Nếu biết về heli – vốn chỉ tồn tại dưới dạng tinh khiết*, chưa bao giờ phản ứng với chất khác – có lẽ các nhà khoa học đã hiểu về nguyên tố sớm hơn.

Heli “hành xử” như vậy là có lý do của nó. Tất cả các nguyên tử đều chứa electron mang điện âm tại các lớp (hay mức năng lượng) khác nhau trong nguyên tử. Các mức năng lượng được lồng đồng tâm, và mỗi mức cần một lượng electron nhất định để tự lấp đầy và trở nên bền vững. Ở mức trong cùng, con số này là hai electron. Các mức năng lượng khác thường có tám electron. Các nguyên tố thường có số electron mang điện âm bằng số proton mang điện dương, nên chúng trung hòa về điện. Tuy nhiên, electron có thể được trao đổi tự do giữa các nguyên tử: khi nguyên tử bị mất hoặc nhận thêm electron, chúng tạo thành các nguyên tử tích điện gọi là ion.

Điều quan trọng là nguyên tử tự lấp đầy hết cỡ các mức năng lượng thấp bên trong bằng electron của mình rồi mới phóng ra, chia sẻ hoặc đánh cắp electron để có đủ số ở mức ngoài cùng. Một số nguyên tố chọn cách hành xử lịch thiệp là chia sẻ hoặc trao đổi electron, còn số khác lại hành xử cực kỳ lỗ mãng. Một nửa kiến thức hóa học có thể gói gọn trong một câu: các nguyên tử chưa có đủ electron ở mức năng lượng ngoài cùng sẽ đấu đá, trao đổi, cầu xin, thiết lập và phá vỡ liên minh hoặc bất cứ điều gì để có đủ số electron cần thiết.

Heli – nguyên tố thứ hai – có vừa đủ số electron cần thiết để lấp đầy mức năng lượng duy nhất của chính nó. Cấu hình “đóng” này cung cấp sự độc lập rất lớn cho heli, bởi nó không cần tương tác với các nguyên tử khác, chia sẻ hoặc đánh cắp electron để đạt cấu hình bền. Heli đã tìm thấy một nửa ái tình còn thiếu trong chính nó. Hơn nữa, cấu hình tương tự xuất hiện ở toàn bộ cột thứ mười tám bên dưới heli: neon, agon, krypton, xenon và radon. Tất cả đều có cấu hình đóng kín lấp đầy electron, nên không nguyên tố nào phản ứng với bất cứ chất gì ở điều kiện thường. Vì lý do này mà trước năm 1895 không ai phân lập được một loại khí nào từ cột mười tám, bất chấp mọi nỗ lực nhằm định danh và gắn nhãn các nguyên tố trong thế kỷ 19 (bao gồm cả sự phát triển của bảng tuần hoàn). Sự “kiêu kỳ” theo quan điểm thường nhật này hẳn sẽ thu hút Plato, cũng giống như những hình cầu và tam giác lý tưởng của ông vậy. Do đó, các nhà khoa học phát hiện ra heli và anh em của nó trên Trái Đất đã nghĩ đến cái tên “khí quý” 1 . Hay theo cách nói của Plato là “Những người ưa hoàn mỹ bất biến và khinh ghét sự hủ bại hèn mọn sẽ sủng ái khí quý hơn những nguyên tố khác. Chúng không bao giờ thay đổi, dao động hay chiều lòng các nguyên tố khác như những kẻ bình dân bán thứ hàng hóa rẻ tiền ngoài chợ. Đó là những nguyên tố ‘liêm khiết’ và lý tưởng.”

1 . Từ đây trở đi sẽ dùng từ “khí trơ”. (BTV)

Tuy nhiên, trạng thái bất hoạt hóa học như khí trơ là rất hiếm. Liền sát bên trái của cột này là cột chứa nhiều khí hoạt động hóa học mạnh nhất trong bảng tuần hoàn: các halogen. Và nếu bạn cuộn bảng tuần hoàn lại như phép chiếu bản đồ Mercator 2 để cột mười tám gặp cột một, đông gặp tây thì rìa phía tây thậm chí còn xuất hiện các nguyên tố hoạt động hóa học mạnh hơn nữa: các kim loại kiềm. Khí trơ ôn hòa giống như một khu vực phi quân sự lọt thỏm giữa các nước láng giềng đầy bất ổn.

2 . Được đặt theo tên Gerardus Mercator (5/3/1512 - 2/12/1594) là nhà vẽ bản đồ, nhà địa lý học người Vlaanderen (nay thuộc Bỉ). Ông có công lớn trong vẽ nên tấm bản đồ đầu tiên sử dụng phép chiếu mang tên mình. (BTV)

Mặc dù cũng là kim loại nhưng thay vì bị gỉ sét hoặc ăn mòn, kim loại kiềm lại có thể tự bốc cháy trong không khí hoặc nước. Chúng cũng tạo thành mối quan hệ cộng sinh với halogen. Các halogen có bảy electron ở lớp ngoài cùng, thiếu một electron để tạo thành cấu hình bát tử bền vững; còn kim loại kiềm có một electron ở lớp ngoài cùng và lớp dưới đã có đủ electron. Vì vậy, việc kim loại kiềm chia sẻ electron dư với halogen để tạo ra ion dương và âm rồi hình thành các liên kết mạnh là điều hoàn toàn dễ hiểu.

Kiểu liên kết này luôn xảy ra nên electron là phần quan trọng nhất của nguyên tử. Chúng chiếm hầu hết không gian của nguyên tử, giống như đám mây xoáy quanh một lõi đặc (là hạt nhân nguyên tử). Dù các thành phần của hạt nhân – proton và neutron – lớn hơn các electron riêng lẻ rất nhiều, nhưng điều này vẫn đúng. Nếu nguyên tử được phóng to bằng một sân vận động, hạt nhân giàu proton sẽ là một quả bóng tennis ở vạch giữa sân. Các electron sẽ là những hạt rất nhỏ bay cực nhanh quanh nó, chúng sẽ va vào bạn rất nhiều lần mỗi giây đến mức bạn không tài nào vào trong sân được – giống như một bức tường vững chắc vậy. Cho nên hạt nhân khuất sâu bên trong không tham gia vào sự tương tác giữa các nguyên tử; chỉ các electron mới đóng vai trò quan trọng.*

Cảnh báo ngắn: đừng quá gắn electron với hình ảnh những hạt nhỏ rời rạc quay quanh một lõi rắn. Hoặc theo ẩn dụ quen thuộc hơn là coi electron như các hành tinh quay quanh mặt trời hạt nhân. Tuy dễ hiểu nhưng cũng như bất kỳ phép so sánh nào, mô hình hành tinh này rất dễ đi quá xa, như một số nhà khoa học nổi tiếng đã chán nản nhận thấy.

Liên kết ion giải thích tại sao sự kết hợp giữa halogen và kim loại kiềm (như natri clorua – muối ăn) lại phổ biến. Tương tự, các nguyên tố từ cột dư hai electron (như canxi) và các nguyên tố từ cột thiếu hai electron (như oxy) thường tự liên kết với nhau. Đó là cách dễ nhất để chúng tự đáp ứng nhu cầu của nhau. Các nguyên tố ở những cột không thuận nghịch cũng liên kết theo cách tương tự. Hai ion natri (Na + ) kết hợp với một oxy (O -2 ) để tạo thành natri oxit (Na 2 O). Sự hình thành của canxi clorua (CaCl 2 ) cũng vậy. Nhìn chung, bạn có thể nắm được cách các nguyên tố kết hợp với nhau chỉ bằng một cái liếc mắt: hãy lưu ý số cột và tìm ra điện tích của chúng. Mô thức này hoàn toàn nằm ngoài tính đối xứng trái-phải đẹp mắt của bảng tuần hoàn.

Tiếc thay, không phải mọi nguyên tố trong bảng tuần hoàn đều gọn gàng và dễ hiểu như vậy. Nhưng chính sự mất trật tự của một số nguyên tố lại khiến chúng trở thành điểm đến thú vị.

Có câu chuyện vui rằng: vào buổi sáng nọ, một trợ lý phòng thí nghiệm đã lao vào văn phòng của nhà khoa học với vẻ vui sướng tột độ, bất chấp một đêm làm việc không nghỉ. Người trợ lý cầm một chai đựng chất lỏng màu xanh lá cây đang kêu xèo xèo và thốt lên rằng mình đã phát hiện ra một dung môi vạn năng. Nhà khoa học hồ hởi nhìn cái chai và hỏi: “Dung môi vạn năng là gì vậy?”. Người trợ lý vồn vã đáp: “Là một axit có khả năng hòa tan mọi thứ”.

Sau khi cân nhắc tin tức gây chấn động này – một axit vạn năng không những là phép màu khoa học, mà còn có thể giúp cả hai trở thành tỷ phú – nhà khoa học tiếp lời: “Vậy làm sao anh giữ được nó trong chai thủy tinh?”.

Đây là một “đòn nốc ao” thực sự, và hẳn không khó hình dung Gilbert Lewis đang mỉm cười đầy chua chát. Các electron điều khiển bảng tuần hoàn, và không ai dành nhiều thời gian cùng công sức để làm sáng tỏ hành vi và cách hình thành liên kết của chúng trong nguyên tử hơn Lewis. Nghiên cứu về electron của ông thể hiện đặc biệt rõ trong axit và bazơ, nên ông hẳn sẽ trân trọng tuyên bố có phần vô lý của người trợ lý. Cá nhân hơn, câu chốt này có lẽ đã nhắc nhở Lewis rằng vinh quang khoa học phù du đến mức nào.

Lewis là người nay đây mai đó. Ông lớn lên ở Nebraska, học đại học và sau đại học ở Massachusetts vào khoảng đầu năm 1900 rồi nghiên cứu tại Đức trong nhóm của nhà hóa học Walther Nernst. Thời gian làm việc dưới quyền Nernst thực sự quá tệ hại – cả về mặt khách quan và chủ quan – nên chỉ sau vài tháng Lewis đã quay lại Massachusetts giảng dạy. Vì cũng không hài lòng với công việc này, nên ông lại sang Philippines (bấy giờ vừa mới trở thành thuộc địa của Mỹ) để làm việc cho chính phủ Mỹ. Lewis chỉ mang theo người một cuốn sách duy nhất là Theoretical Chemistry (Hóa học Lý thuyết) của Nernst, chuyên tâm đào xới suốt nhiều năm rồi viết một loạt bài báo về mọi lỗi vặt vãnh trong đó.*

Cuối cùng, Lewis nhớ nhà và quay về Đại học California ở Berkeley. Trong hơn bốn mươi năm ở đó, ông đã xây dựng Trường hóa học Berkeley thành nơi hàng đầu thế giới. Tưởng như đây đã là kết thúc có hậu cho Lewis, nhưng không. Đặc biệt nhất, Lewis có lẽ là nhà khoa học giỏi nhất chưa từng nhận được giải Nobel và bản thân ông biết rõ điều đó. Chưa có ai từng nhận được nhiều đề cử hơn ông, nhưng tham vọng lộ liễu và hàng loạt tranh chấp của Lewis trên toàn thế giới đã khiến ông không có đủ phiếu bầu. Lewis sớm từ chức (hoặc bị buộc phải làm vậy) khỏi các vị trí uy tín để phản đối và trở thành một ẩn sĩ cay đắng.

Ngoài lý do cá nhân, Lewis không đoạt được giải Nobel là vì các lĩnh vực nghiên cứu của ông chỉ rộng nhưng chưa đủ sâu. Ông chưa từng phát hiện ra điều gì đáng kinh ngạc đến mức bạn có thể chỉ vào và thốt lên “Ồ!”. Ông dành cả đời để tinh chỉnh cách thức các electron trong nguyên tử hoạt động tại nhiều cấu hình, đặc biệt là ở các phân tử axit và bazơ. Về cơ bản, bất cứ khi nào các nguyên tử trao đổi electron để phá vỡ hoặc hình thành liên kết mới, các nhà hóa học nói rằng chúng đã “phản ứng”. Các phản ứng axit-bazơ là ví dụ rõ ràng và thường là mãnh liệt nhất về sự trao đổi electron, và công trình nghiên cứu của Lewis về axit và bazơ đã chỉ ra bản chất của trao đổi electron ở mức độ siêu hiển vi rõ ràng hơn ai hết.

Khoảng trước năm 1890, các nhà khoa học nếm hoặc nhúng ngón tay vào axit và bazơ để phân biệt chúng, dù đây không hẳn là phương pháp an toàn hay đáng tin cậy nhất. Sau vài thập kỷ, các nhà khoa học nhận ra rằng bản chất của axit là chất tặng proton. Nhiều axit chứa hydro – nguyên tố chỉ gồm một electron quay quanh một proton (vì hạt nhân hydro chỉ có thế). Khi một axit như axit clohydric (HCl) hòa vào nước, nó sẽ phân ly thành H + và Cl − . Sau khi nguyên tử hydro tách đi một electron âm, nó sẽ chỉ còn lại một proton H + và proton này sẽ tự tìm liên kết mới. Các axit yếu như giấm 1 chỉ phân ly được vài proton, còn các axit mạnh như axit sunfuric sẽ khiến dung dịch tràn ngập proton.

1 . Axit axetic CH3COOH khi pha vào nước ở nồng độ loãng (dưới 5%) được sử dụng làm giấm ăn. (BTV)

Lewis cho rằng định nghĩa axit theo cách này đã hạn chế các nhà khoa học quá nhiều, vì một số chất vẫn có tính axit dù không hề chứa hydro. Vì vậy, Lewis đã thay đổi mô hình. Thay vì nói H + phân ly, ông nhấn mạnh rằng Cl − bỏ trốn với electron của H + . Axit là một tên trộm electron, thay vì chất tặng proton. Ngược lại, các bazơ (chất đối lập của axit) như thuốc tẩy hoặc dung dịch kiềm có thể được gọi là chất tặng electron. Định nghĩa này không chỉ khái quát hơn mà còn nhấn mạnh đến hành vi của electron, phù hợp hơn với quan điểm hóa học-phụ thuộc-electron của bảng tuần hoàn.

Tuy Lewis đã đưa ra lý thuyết này từ những năm 1920 và 1930, giới khoa học hiện nay vẫn đang dựa vào đó để không ngừng tạo ra axit mạnh hơn. Độ mạnh của axit được đo bằng thang pH: chỉ số pH càng thấp thì axit càng mạnh. Năm 2005, một nhà hóa học từ New Zealand đã phát minh ra một loại axit chứa bo là cacboran với pH là -18. Để dễ hình dung, nước có pH là 7 và HCl đậm đặc trong dạ dày chúng ta có pH là 1. Theo cách tính bất thường của thang đo pH, giảm một đơn vị (ví dụ: từ 4 xuống 3) lại làm độ mạnh của axit tăng gấp mười lần. Vì vậy, theo thang này, cacboran (pH là -18) mạnh hơn mười tỷ tỷ lần HCl trong dạ dày (pH là 1). Nếu quy đổi con số này thành số lượng nguyên tử, thì ta có thể xếp chồng chúng lên nhau để chạm tới Mặt Trăng.

Thậm chí vẫn còn axit chứa antimon mạnh hơn nữa. Antimon có lẽ là nguyên tố có lịch sử đa sắc màu nhất trên bảng tuần hoàn.* Nebuchadnezzar – nhà vua xây dựng Vườn treo Babylon vào thế kỷ 6 TCN – đã dùng hỗn hợp chì pha antimon độc hại để sơn vàng các bức tường cung điện. Có lẽ không phải ngẫu nhiên mà ông ta đã phát điên, ngủ ngoài cánh đồng và ăn cỏ như bò. Cũng cùng thời đó, phụ nữ Ai Cập đã dùng một loại chất chứa antimon khác làm mascara: vừa để trang điểm, vừa ban cho bản thân sức mạnh pháp thuật để nguyền rủa kẻ thù. Sau đó, giới tăng lữ thời Trung đại (và cả Isaac Newton) bị ám ảnh bởi các đặc tính liên quan tới tình dục của antimon và quyết định chất nửa kim loại nửa phi kim này là chất lưỡng tính (không hoàn toàn là thứ này hay thứ kia). Antimon cũng được dùng làm thuốc nhuận tràng. Không giống viên thuốc ngày nay, những viên thuốc antimon này rắn và không tan trong ruột. Chúng quý giá đến nỗi nhiều người bới cả phân để lấy và tái sử dụng chúng. Một số gia đình may mắn thậm chí còn truyền lại thuốc nhuận tràng của cha cho con trai. Hẳn vì lý do này mà antimon được sử dụng rộng rãi để làm thuốc, dù thực tế nó rất độc. Mozart có lẽ đã qua đời vì dùng quá liều để chống lại một cơn sốt nặng.

Các nhà khoa học cuối cùng cũng tìm ra cách sử dụng antimon tốt hơn. Đến thập niên 1970, họ nhận ra rằng khả năng mang các nguyên tố háo electron giúp antimon trở thành ứng viên tuyệt vời để tạo ra các axit tùy chỉnh. Kết quả cũng đáng kinh ngạc hệt như heli siêu lỏng vậy. Trộn antimon pentaflorua (SbF 5 ) với axit flohydric (HF) sẽ tạo ra một chất có độ pH là -31. Siêu axit này mạnh hơn 100.000 tỷ tỷ tỷ lần HCl trong dạ dày và và có thể ăn xuyên qua thủy tinh dễ như nước thấm qua giấy. Bạn không thể cầm chai đựng axit này trên tay bởi axit sẽ hòa tan luôn cả bàn tay đó sau khi “ngấu nghiến” xong cái chai. Để trả lời câu hỏi của Lewis trong câu chuyện vui kể trên, axit này được đựng trong thùng chứa đặc biệt tráng teflon.

Nhưng thành thật mà nói, gọi hỗn hợp trên là axit mạnh nhất thế giới thì có phần gian dối. Bản thân SbF5 (một chất nhận electron) và HF (một chất tặng proton) đều đã là axit. Hơn thế nữa, hai axit trên chỉ có thể tạo thành siêu axit sau khi bạn trộn chúng vào nhau để tăng cường độ mạnh. Chúng chỉ mạnh nhất trong những điều kiện cố định. Thực tế, axit đơn mạnh nhất vẫn là cacboran chứa bo (HCB 11 Cl 11 ). Đây là axit thú vị nhất: nó là axit mạnh nhất và cũng yếu nhất thế giới. Để lý giải điều này, bạn hãy nhớ rằng các axit đều có phần mang điện dương và phần mang điện âm. Trong trường hợp cacboran là H+ và một cấu trúc lồng phức tạp tạo bởi các nguyên tố còn lại (CB 11 Cl 11 ). Với hầu hết axit, phần mang điện âm mới ăn mòn, ăn da và thẩm thấu qua da. Nhưng cấu trúc lồng bo lại là một trong những cấu hình phân tử bền nhất từng được phát minh. Các nguyên tử bo chia sẻ electron hào phóng đến mức nó thực sự đạt được cấu hình của heli và không cần cướp electron từ nguyên tử khác nữa (vốn là nguyên nhân gây ăn mòn thường gặp của axit).

Vậy ngoài hòa tan thủy tinh hay ăn mòn két sắt thì cacboran có ứng dụng gì? Hai trong số đó là tăng chỉ số octan trong xăng và giúp tiêu hóa vitamin. Một ứng dụng quan trọng hơn của cacboran là làm “nôi” hóa chất. Nhiều phản ứng hóa học liên quan đến proton xảy ra không hoàn toàn và đảo chiều nhanh chóng. Chúng đòi hỏi nhiều bước, và các proton được hấp thụ và tách ra trong một phần triệu tỷ giây – quá nhanh để các nhà khoa học biết được chuyện gì đã thực sự xảy ra. Vì cacboran rất bền và trơ về mặt hóa học nên sẽ làm dung dịch tràn ngập proton, rồi đóng băng các phân tử tại các điểm trung gian quan trọng. Cacboran giữ các phân tử trung gian được an toàn trên một chiếc gối mềm. Ngược lại, các siêu axit antimon tạo ra những cái nôi tệ hại, bởi chúng phá hủy các phân tử mà giới khoa học muốn xem xét nhất. Lewis hẳn sẽ rất thích thú nếu thấy được điều này cùng các ứng dụng khác trong công trình về electron và axit của mình, và những năm tháng đen tối cuối đời ông sẽ trở nên tươi sáng hơn. Dù đã phục vụ chính phủ Mỹ trong Thế Chiến I và có những đóng góp quý giá cho hóa học mãi tới ngoài sáu mươi tuổi, ông vẫn không được mời tham gia Dự án Manhattan trong Thế Chiến II. Điều này khiến Lewis khó chịu, vì nhiều nhà hóa học mà ông tuyển dụng tại Berkeley đã đóng vai trò quan trọng trong việc chế tạo trái bom nguyên tử đầu tiên và trở thành người hùng dân tộc. Ông thì ngược lại: làm mấy chuyện vặt vãnh trong thời chiến, rồi hồi tưởng và viết một cuốn tiểu thuyết hư cấu giật gân về một người lính. Ông qua đời trong cô độc tại phòng thí nghiệm vào năm 1946.

Phần đông cho rằng Lewis qua đời sau một cơn đau tim vì hút hơn hai mươi điếu xì gà mỗi ngày trong suốt bốn mươi mấy năm ròng. Nhưng khó mà bỏ qua mùi hạnh nhân đắng – một dấu hiệu của khí xyanua – trong phòng thí nghiệm vào buổi chiều ông qua đời. Lewis sử dụng xyanua để nghiên cứu, và có thể đã làm rơi một hộp đựng chất này khi lên cơn đau tim. Ngoài ra, trước đó Lewis đã ăn trưa – bữa ăn mà lúc đầu ông từ chối tham dự – cùng một nhà hóa học đối thủ trẻ hơn, có sức hút hơn, đã đoạt giải Nobel và là cố vấn đặc biệt cho Dự án Manhattan. Một số người cho rằng chính cuộc gặp gỡ với người đồng nghiệp thành công ấy đã khiến Lewis quẫn trí. Nếu thật vậy, thì tài năng hóa học vừa mang đến điềm may và vừa mang lại vận rủi cho ông.

Ngoài các kim loại hoạt động hóa học mạnh ở bờ phía tây cùng các halogen, khí trơ ở bờ phía đông, bảng tuần hoàn còn có một “đại bình nguyên” ở chính giữa, trải dài từ cột thứ ba đến cột thứ mười hai: các kim loại chuyển tiếp. Thành thật mà nói, kim loại chuyển tiếp có tính chất hóa học rất khó chịu, khó mà khái quát bất cứ điều gì về chúng, trừ việc bạn phải cẩn thận. Cách lưu trữ electron của các nguyên tử kim loại chuyển tiếp linh hoạt hơn các nguyên tử nhẹ hơn chúng. Giống như nguyên tử khác, chúng có nhiều mức năng lượng (được gọi là mức một, hai, ba…): mức năng lượng thấp được chôn dưới các mức cao hơn. Và chúng cũng chiến đấu với nguyên tử khác để mức năng lượng ngoài cùng được lấp đầy tám electron. Tuy nhiên, cách xác định mức năng lượng ngoài cùng của kim loại chuyển tiếp lại khá rắc rối.

Khi di chuyển theo chiều ngang của bảng tuần hoàn, mỗi nguyên tố nhiều hơn hàng xóm bên trái của nó một electron. Natri (nguyên tố thứ 11) thường có mười một electron; magie (nguyên tố thứ 12) có mười hai electron... Khi kích thước nguyên tử của các nguyên tố lớn dần, chúng không chỉ sắp xếp electron thành các mức năng lượng, mà còn lưu trữ electron trong các không gian có hình dạng khác nhau được gọi là “phân lớp”. Nhưng với bản chất khô khan và cứng nhắc, các nguyên tử lại lấp đầy các phân lớp và mức năng lượng theo cùng thứ tự khi ta đi ngang qua bảng tuần hoàn. Các nguyên tố ở ngoài cùng bên trái của bảng tuần hoàn sắp xếp electron đầu tiên vào phân lớp s có hình cầu. Phân lớp này có kích thước nhỏ và chỉ chứa hai electron, nên ta có hai cột cao hơn ở bên trái. Sau hai electron đầu tiên này, nguyên tử tìm kiếm một nơi rộng rãi hơn. Nhảy tới phía bên kia của khoảng trống trên bảng, những nguyên tố trong các cột bên phải bắt đầu gói từng electron mới vào phân lớp p (trông như lá phổi bị biến dạng). Các phân lớp p có thể chứa sáu electron, nên ta có sáu cột cao hơn ở bên phải. Cần lưu ý rằng tại hàng ngang thứ hai và ba (tính từ trên xuống của bảng tuần hoàn), hai electron ở phân lớp s cộng với sáu electron ở phân lớp p tạo thành tám electron – chính là số lượng electron mà hầu hết các nguyên tử muốn có ở lớp ngoài cùng. Ngoài các khí trơ đã tự lấp đầy, mọi electron ở lớp ngoài cùng của các nguyên tử nguyên tố này luôn sẵn sàng gia nhập hoặc phản ứng với nguyên tử khác. Các nguyên tố này hoạt động khá logic: hành vi của nguyên tử sẽ thay đổi khi có thêm electron, vì nó có nhiều electron hơn để tham gia phản ứng.

Giờ hãy bàn đến phần khó chịu. Kim loại chuyển tiếp xuất hiện trong các cột từ ba đến mười hai của hàng thứ tư đến thứ bảy, và chúng bắt đầu tập hợp electron vào phân lớp d (trông chẳng khác gì quả bóng bay hình động vật bị biến dạng) chứa 10 electron. Tương tự cách sắp xếp electron của các nguyên tố trước, bạn hẳn sẽ trông đợi kim loại chuyển tiếp đặt electron thừa ở phân lớp d ra ngoài cùng để chúng sẵn sàng tham gia phản ứng. Nhưng không, kim loại chuyển tiếp giữ lại các electron thừa và thích giấu chúng dưới các lớp khác hơn. Quyết định vi phạm quy ước khi chôn giấu các electron phân lớp d ở dưới các lớp khác của kim loại chuyển tiếp có vẻ vô lý và trái khoáy – Plato hẳn sẽ không thích điều này. Nhưng đó là cách thiên nhiên hành xử và ta chẳng thể làm gì khác.

Hiểu được quá trình này đáng được tưởng thưởng. Thông thường, khi di chuyển từ trái sang phải trên mỗi hàng ngang của bảng tuần hoàn, các kim loại chuyển tiếp sẽ thay đổi hành vi khi có thêm một electron (cũng giống như những nguyên tố thuộc các phần khác của bảng vậy). Nhưng vì kim loại chuyển tiếp chôn electron phân lớp d trong không gian giống như đáy giả của ngăn kéo nên những electron này bị che khuất. Các nguyên tử cố gắng phản ứng với kim loại chuyển tiếp không đến được với những electron đó, nên kết quả là nhiều kim loại chuyển tiếp cùng hàng có cùng số electron ở lớp ngoài cùng. Vì thế, chúng hoạt động hóa học theo cùng một cách. Đó là lý do tại sao – về mặt khoa học mà nói – nhiều kim loại chuyển tiếp có bề ngoài (và chúng cũng hoạt động hóa học) hoàn toàn giống nhau. Đó đều là những cục xám, lạnh vì các electron lớp ngoài cùng không cho chúng lựa chọn nào khác. (Tất nhiên đôi khi các electron bị chôn vùi sẽ nổi lên và phản ứng, nhưng chỉ để tung hỏa mù. Điều này gây ra khác biệt nhỏ giữa một số kim loại chuyển tiếp, và giải thích vì sao tính chất hóa học của chúng lại khó chịu đến vậy.)

Các nguyên tố thuộc phân lớp f cũng chẳng hề kém cạnh. Phân lớp f bắt đầu xuất hiện ở hàng đầu tiên trong số hai hàng lơ lửng ở dưới cùng của bảng tuần hoàn: nhóm lantan. (Còn được gọi là đất hiếm, và với số hiệu nguyên tử từ 57 đến 71 thì thực ra chúng thuộc hàng thứ sáu. Chúng bị xếp xuống đáy để giúp bảng tuần hoàn gọn gàng và dễ dùng hơn.) Nguyên tố họ lantan thường chôn electron mới sâu hơn hai mức, tức là còn sâu hơn cả kim loại chuyển tiếp. Nghĩa là chúng thậm chí còn giống nhau hơn so với các kim loại chuyển tiếp, và hầu như không thể phân biệt được. Di chuyển dọc hàng này cũng như lái xe từ Nebraska đến Nam Dakota mà không hề nhận ra bạn đã vượt qua ranh giới bang.

Tìm được một mẫu nguyên tố họ lantan tinh khiết trong tự nhiên là điều không thể vì nó luôn lẫn với các nguyên tố anh em của mình. Trường hợp nổi tiếng là một nhà hóa học ở New Hampshire cố gắng phân lập tuli, nguyên tố thứ 69. Ông bắt đầu với những khối quặng giàu tuli khổng lồ, liên tục xử lý quặng bằng hóa chất và đun sôi. Quá trình này chỉ tinh chế được một phần nhỏ tuli mỗi lần. Việc tinh chế mất rất nhiều thời gian, đến nỗi lúc đầu ông chỉ thực hiện được một tới hai chu trình mỗi ngày. Nhưng ông vẫn lặp lại quá trình tẻ nhạt này 15.000 lần bằng tay không và tinh lọc từ hàng trăm kilogram quặng xuống chỉ còn vài gram, đến khi đạt được độ tinh khiết vừa ý. Cho dù vậy, vẫn còn một chút tạp chất từ các nguyên tố họ lantan khác vì những electron phân lớp f bị chôn vùi quá sâu, không phương pháp hóa học nào có thể tách chúng ra khỏi nhau được.

Hành vi của electron điều khiển bảng tuần hoàn. Nhưng để thực sự hiểu các nguyên tố, bạn không thể bỏ qua phần chiếm tới hơn 99% khối lượng của chúng: hạt nhân. Trong khi electron tuân theo các định luật của nhà khoa học vĩ đại nhất nhưng chưa từng đoạt giải Nobel, thì hạt nhân lại tuân theo mệnh lệnh của người khó tin được là sẽ đoạt giải Nobel nhất từ trước đến nay. Sự nghiệp của người phụ nữ này còn long đong hơn cả Lewis.

Maria Goeppert sinh năm 1906 tại Đức. Mặc dù cha ruột là giáo sư đời thứ sáu của gia đình, Maria vẫn gặp phải khó khăn khi xin theo học một chương trình tiến sĩ vì là nữ. Vì thế, bà chỉ còn cách đi nghe giảng ở nhiều trường khác nhau bất cứ đâu có thể. Sau khi bảo vệ luận án trước các giáo sư mà mình chưa từng gặp, bà cuối cùng cũng lấy được bằng tiến sĩ tại Đại học Hannover. Không có gì ngạc nhiên khi không trường đại học nào tuyển Maria sau khi tốt nghiệp, đơn giản vì bà không có lời giới thiệu hay mối quan hệ nào cả. Bà chỉ có thể thầm lặng tham gia vào khoa học qua chồng mình là Joseph Mayer, giáo sư hóa học người Mỹ đến Đức làm việc. Năm 1930, bà trở lại Baltimore cùng chồng và dùng tên mới là Goeppert-Mayer, cùng Mayer làm việc và tham gia hội thảo. Không may là Mayer mất việc nhiều lần trong Đại Khủng hoảng, và gia đình bà phải chuyển tới nhiều trường đại học ở New York rồi tới Chicago.

Hầu hết các trường chấp nhận sự có mặt của Goeppert-Mayer trong những buổi thảo luận khoa học. Một số nơi thậm chí đã chiếu cố giao việc cho bà nhưng từ chối trả lương. Bà được giao những công việc đặc trưng cho phái nữ, như tìm hiểu nguyên nhân tạo nên màu sắc. Sau khi Đại Khủng hoảng qua đi, hàng trăm đồng nghiệp của bà đã tập trung cho Dự án Manhattan – được coi là dự án khoa học quan trọng nhất từ trước đến nay. Goeppert-Mayer cũng được mời tham gia nhưng chỉ là một dự án phụ vô dụng nhằm tách urani bằng đèn nháy. Dù chắc chắn có bực bội trong lòng, nhưng bà khao khát làm khoa học đến mức sẵn sàng tiếp tục làm việc trong điều kiện như vậy. Sau Thế Chiến II, Đại học Chicago cuối cùng đã nghiêm túc thừa nhận và bổ nhiệm Goeppert-Mayer làm giáo sư vật lý. Dù đã có văn phòng riêng nhưng bà vẫn không được trả lương.

Tuy nhiên, việc bổ nhiệm này vẫn khiến bà mạnh dạn bắt đầu việc nghiên cứu hạt nhân – cốt lõi và bản chất của nguyên tử – từ năm 1948. Số lượng proton tích điện dương (số hiệu nguyên tử) trong hạt nhân quyết định tính chất của nguyên tử. Nói cách khác, nếu một nguyên tử nhận thêm hoặc mất đi proton thì nó sẽ trở thành nguyên tử của nguyên tố khác. Nguyên tử cũng không thường mất neutron, nhưng các nguyên tử của cùng một nguyên tố có thể có số neutron khác nhau: chúng được gọi là “đồng vị”. Đồng vị Pb-204 và Pb-206 có số hiệu nguyên tử giống nhau (82) nhưng lượng neutron khác nhau (122 và 124). Số hiệu nguyên tử cộng với số neutron tạo thành nguyên tử khối. Các nhà khoa học phải mất nhiều năm để tìm ra mối quan hệ giữa số hiệu nguyên tử và nguyên tử khối; bù lại, khi tìm được thì bảng tuần hoàn rõ ràng hơn rất nhiều.

Những điều này tất nhiên Goeppert-Mayer đều biết, nhưng các nghiên cứu của bà đã chạm đến một lĩnh vực bí ẩn khó nắm bắt hơn, một vấn đề tưởng chừng đơn giản. Hydro (nguyên tố đơn giản nhất) là nguyên tố dồi dào nhất vũ trụ. Heli (nguyên tố đơn giản thứ hai) cũng nhiều thứ hai. Trong một vũ trụ ngăn nắp gọn gàng, liti (nguyên tố đơn giản thứ ba) hẳn sẽ nhiều thứ ba, và cứ tiếp tục như thế. Nhưng vũ trụ của chúng ta lại không đơn giản như vậy. Nguyên tố phổ biến thứ ba lại là oxy ở vị trí số tám. Nhưng tại sao? Các nhà khoa học có thể trả lời rằng oxy có hạt nhân rất bền, nên nó không tan rã hay “phân rã”. Nhưng câu hỏi lại quay về chỗ cũ: tại sao một số nguyên tố như oxy lại có hạt nhân nguyên tử bền tới vậy?

Không như hầu hết đồng nghiệp đương thời, Goeppert-Mayer đã nhìn ra điểm tương đồng trong tính bền đáng kinh ngạc của các loại khí trơ. Bà cho rằng các proton và neutron cũng nằm tại các lớp trong hạt nhân (tương tự electron), và nguyên tử sẽ bền khi các lớp trong hạt nhân được lấp đầy. Với người ngoại đạo, điều này dường như hợp lý, một sự tương đồng hoàn hảo. Nhưng giải Nobel không dành cho những phỏng đoán, mà đặc biệt là từ nữ giáo sư không được trả lương. Hơn nữa, ý tưởng này đã đụng chạm tới các nhà khoa học hạt nhân vì phản ứng hạt nhân vốn độc lập với phản ứng hóa học. Chẳng có lý do gì để neutron và proton đáng tin cậy, thích sống trong nhà lại hành xử giống electron nhỏ bé, thất thường, sẵn sàng bỏ nhà ra đi để sà vào vòng tay của những hàng xóm hấp dẫn. Và đúng là proton và neutron thường không như vậy.

Nhưng Goeppert-Mayer vẫn một mực theo đuổi linh cảm của mình. Bằng cách chắp nối một số thí nghiệm không liên quan lại với nhau, bà chứng minh được hạt nhân thực sự có chia thành lớp và tạo thành thứ được gọi là hạt nhân kỳ diệu. Vì những lý do toán học phức tạp, hạt nhân kỳ diệu không tái xuất hiện định kỳ như các tính chất của nguyên tố. Sự kỳ diệu xảy ra ở nguyên tố thứ 2; 8; 20; 28; 50; 82... Ở những nguyên tố đó, công trình của Goeppert-Mayer đã chứng minh proton và neutron tự sắp xếp thành những quả cầu có tính đối xứng cao rất bền. Cần lưu ý rằng oxy có tám proton và tám neutron nên nó còn kỳ diệu gấp đôi, nhờ đó bền vĩnh viễn. Điều này giải thích sự dồi dào quá mức của nó. Mô hình này cũng giải thích tại sao những nguyên tố như canxi (nguyên tố thứ 20) lại nhiều tới như vậy, và không phải vô tình mà cơ thể người lại sử dụng những nguyên tố này.

Lý thuyết của Goeppert-Mayer gợi cho ta nhớ về ý niệm của Plato rằng các dạng đẹp đẽ thì hoàn hảo hơn. Và mô hình hạt nhân hình cầu kỳ diệu của bà đã trở thành dạng để đánh giá mọi hạt nhân khác. Ngược lại, các nguyên tố nằm giữa hai số kỳ diệu kém phong phú hơn vì chúng tạo thành hạt nhân thuôn dài xấu xí. Giới khoa học còn phát hiện ra các dạng khuyết thiếu neutron của honmi (nguyên tố thứ 67) sinh ra “hạt nhân hình bóng bầu dục” biến dạng, lắc lư. Từ mô hình của Goeppert-Mayer (hay khi xem một cầu thủ vụng về), bạn có thể đoán rằng “quả bóng” honmi không bền. Và không như nguyên tử có lớp electron mất cân bằng, nguyên tử có hạt nhân biến dạng không thể lấy neutron và proton từ nguyên tử khác để tự cân bằng. Vì vậy, nguyên tử có hạt nhân biến dạng (như honmi) hầu như không bao giờ hình thành (nếu có thì sẽ lập tức tan rã).

Mô hình hạt nhân phân lớp thực sự xuất sắc về mặt vật lý. Vậy nên không có gì đáng ngạc nhiên khi Goeppert-Mayer (vốn có địa vị khoa học bấp bênh) đã suy sụp khi biết mô hình này bị các nhà vật lý nam ở quê nhà sao chép. Bà đứng trước nguy cơ mất trắng công lao. Sự thật là hai bên đã đưa ra ý tưởng một cách độc lập. Khi nhóm khoa học người Đức tốt bụng thừa nhận nghiên cứu của bà và đề nghị hợp tác, sự nghiệp của Goeppert-Mayer đã cất cánh. Bà giành được danh tiếng của riêng mình. Năm 1959, vợ chồng bà đã chuyển nhà lần cuối tới San Diego. Bà đã lần đầu tiên nhận được một công việc có lương tại cơ sở mới của Đại học California. Tuy nhiên, bà vẫn không thể rũ bỏ được cái tiếng nghiệp dư. Năm 1963, khi Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển tuyên bố bà đã giành được vinh dự cao nhất trong sự nghiệp, tờ báo San Diego đã chào đón ngày trọng đại ấy với tít “Một bà mẹ ở S.D đoạt giải Nobel”.

Nhưng có lẽ đó chỉ là vấn đề quan điểm. Nếu báo chí có thể chạy một cái tít tương tự về Gilbert Lewis, hẳn ông sẽ mừng vui khôn xiết.

Đọc bảng tuần hoàn theo hàng tiết lộ rất nhiều về các nguyên tố nhưng đó chỉ là một phần câu chuyện, mà thậm chí còn không phải phần hay nhất. Các nguyên tố trên cùng một cột có liên quan mật thiết hơn nhiều so với các nguyên tố nằm cùng một hàng. Trong hầu hết mọi ngôn ngữ, chúng ta thường quen đọc từ trái sang phải hoặc ngược lại. Tuy nhiên, việc đọc bảng tuần hoàn theo cột như kiểu tiếng Nhật sẽ có ý nghĩa hơn. Cách này giúp bạn thấy được mối quan hệ phong phú giữa các nguyên tố, gồm cả sự cạnh tranh và đối lập không ngờ tới. Bảng tuần hoàn có ngữ pháp riêng, và đọc theo từng cột hé lộ những câu chuyện hoàn toàn mới.