1. Tiểu sử
Con đường học vấn và sự nghiệp khoa học của Henri Moissan từ những năm đầu cho đến khi trở thành giáo sư danh tiếng đã định hình những đóng góp vĩ đại của ông cho hóa học.
1.1. Thời thơ ấu và giáo dục
Henri Moissan sinh ra tại Paris, Pháp, vào ngày 28 tháng 9 năm 1852. Cha ông là Francis Ferdinand Moissan, một sĩ quan cấp thấp của Công ty Đường sắt Miền Đông, còn mẹ ông là Joséphine Améraldine (nhũ danh Mitel), một thợ may gốc Do Thái. Năm 1864, gia đình ông chuyển đến Meaux, nơi Moissan theo học trường địa phương. Trong thời gian này, Moissan cũng học nghề làm đồng hồ.
Năm 1870, do chiến tranh chống Phổ, Moissan và gia đình trở về Paris. Ông không thể lấy được bằng cấp cần thiết để vào đại học. Sau một năm phục vụ trong quân đội, ông đăng ký học tại Trường Dược học Paris (École Supérieure de Pharmacie de Paris).
1.2. Sự nghiệp khoa học
Năm 1871, Moissan trở thành học viên ngành dược. Năm 1872, ông bắt đầu làm việc cho một nhà hóa học ở Paris, tại đây ông đã cứu sống một người bị ngộ độc asen. Trải nghiệm này đã thôi thúc ông quyết định theo đuổi ngành hóa học. Ông bắt đầu nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của Edmond Frémy tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên, và sau đó là của Pierre Paul Dehérain tại École Pratique des Hautes Études. Dehérain đã thuyết phục ông theo đuổi sự nghiệp học thuật.
Năm 1874, sau một lần thi trượt trước đó, Moissan đã vượt qua kỳ thi baccalauréat - điều kiện tiên quyết để vào đại học. Cùng năm đó, ông xuất bản bài báo khoa học đầu tiên của mình với Dehérain, nghiên cứu về quá trình trao đổi chất carbon dioxide và oxy trong thực vật. Sau đó, ông chuyển từ sinh lý học thực vật sang hóa học vô cơ. Nghiên cứu của ông về sắt pyrophoric đã được hai nhà hóa học vô cơ hàng đầu Pháp thời bấy giờ là Henri Étienne Sainte-Claire Deville và Jules Henri Debray đánh giá cao.
Năm 1879, ông nhận bằng dược sĩ hạng nhất tại Trường Dược học. Năm 1880, ông nhận bằng Tiến sĩ với luận án về xianogen và các phản ứng tạo thành xianua. Sau khi lấy bằng tiến sĩ, một người bạn tên Landrine đã mời ông làm việc tại một phòng thí nghiệm phân tích.
Sự nghiệp của Moissan tại Trường Dược học Paris nhanh chóng thăng tiến. Đến năm 1886, ông được bổ nhiệm làm Trợ giảng, sau đó là Trưởng khoa thực hành, và cuối cùng là Giáo sư Độc chất học. Năm 1899, ông đảm nhiệm chức vụ Chủ nhiệm Khoa Hóa vô cơ. Năm sau, ông kế nhiệm Louis Joseph Troost làm Giáo sư Hóa vô cơ tại Đại học Sorbonne ở Paris. Trong thời gian ở Paris, ông kết bạn với nhà hóa học Alexandre Léon Étard và nhà thực vật học Vasque.
2. Nghiên cứu và thành tựu chính
Moissan đã có nhiều đóng góp đột phá trong lĩnh vực hóa học, đặc biệt là trong việc cô lập nguyên tố fluor, phát triển lò hồ quang điện, và khám phá các hợp chất mới.
2.1. Sự cô lập fluor
Trong những năm 1880, Moissan tập trung nghiên cứu hóa học fluor và đặc biệt là việc điều chế chính nguyên tố này. Sự tồn tại của fluor đã được biết đến trong nhiều năm, nhưng mọi nỗ lực cô lập nó đều thất bại, và một số nhà khoa học thậm chí đã tử vong trong quá trình thử nghiệm. Nguyên nhân là do fluor là một trong những chất có tính hoạt động hóa học mạnh nhất, phản ứng ngay lập tức với thủy tinh và cả kim loại quý, đồng thời có độc tính cao. Trước Moissan, hai nhà khoa học Ireland đã có người tử vong và người còn lại tàn tật suốt đời vì bỏng fluor. Các đồng nghiệp và đồng hương của Moissan, cùng với các nhà khoa học Bỉ, cũng bị ngộ độc bởi mùi của nó. Bản thân Moissan cũng bị mất một mắt trong quá trình thí nghiệm.
Moissan không có phòng thí nghiệm riêng, ông đã mượn không gian phòng thí nghiệm từ những người khác, bao gồm Charles Friedel. Tại đó, ông có thể tiếp cận một bộ pin mạnh gồm 90 pin Bunsen, cho phép quan sát một loại khí được tạo ra bằng cách điện phân arsenic trichloride nóng chảy. Tuy nhiên, khí này sau đó lại bị hấp thụ trở lại bởi arsenic trichloride.
Cuối cùng, Moissan đã thành công trong việc cô lập fluor vào ngày 26 tháng 6 năm 1886, bằng cách điện phân dung dịch kali hydro difluoride (KHF2) trong hydro fluoride lỏng (HF). Hỗn hợp này là cần thiết vì hydro fluoride là một chất không dẫn điện. Thiết bị được chế tạo với các điện cực bằng bạch kim-iridium trong một giá đỡ bằng bạch kim và được làm lạnh đến -50 °C. Kết quả là sự tách biệt hoàn toàn giữa hydro được tạo ra ở điện cực âm và fluor được tạo ra ở điện cực dương.
Viện Hàn lâm Khoa học Pháp đã cử ba đại diện gồm Marcellin Berthelot, Henri Debray, và Edmond Frémy đến để xác minh kết quả của ông. Tuy nhiên, Moissan đã không thể tái tạo thí nghiệm thành công ngay lập tức vì hydro fluoride trong lần đó không chứa vết kali fluoride có trong các thí nghiệm trước. Sau khi giải quyết vấn đề và trình diễn thành công quá trình tạo ra fluor nhiều lần, ông đã được trao giải thưởng trị giá 10.00 K FRF. Đối với thành công đầu tiên trong việc cô lập fluor, ông đã được trao Giải Nobel Hóa học năm 1906. Đây vẫn là phương pháp tiêu chuẩn hiện tại để sản xuất fluor thương mại. Sau thành tựu vĩ đại này, nghiên cứu của ông tập trung vào việc xác định tính chất hóa học của fluor. Ông đã khám phá nhiều hợp chất fluor, chẳng hạn như sulfur hexafluoride vào năm 1901, cùng với Paul Lebeau.
2.2. Phát triển và ứng dụng lò hồ quang điện
Moissan đã đóng góp vào sự phát triển của lò hồ quang điện, mở ra nhiều con đường mới để phát triển và điều chế các hợp chất mới. Lò hồ quang điện của Moissan có khả năng đạt nhiệt độ rất cao, lên tới 3.50 K °C với dòng điện 220 ampe và điện áp 80 volt. Ông đã xuất bản các nghiên cứu của mình về lò điện vào năm 1897 trong cuốn sách "Le Four électrique" (Lò hồ quang điện).
Ông đã sử dụng lò này để tổng hợp các boride và carbide của nhiều nguyên tố. Việc tổng hợp calcium carbide là một thành tựu đáng chú ý, mở đường cho sự phát triển của hóa học acetylene. Cùng với Thomas Willson, ông đã phát triển một phương pháp sản xuất calcium carbide thương mại vào năm 1892.
2.3. Các nghiên cứu và khám phá khác
Năm 1893, Moissan bắt đầu nghiên cứu các mảnh thiên thạch được tìm thấy ở Miệng núi lửa Meteor gần Hẻm núi Diablo ở Arizona, Hoa Kỳ. Trong các mảnh này, ông đã phát hiện ra một lượng nhỏ một khoáng chất mới. Ban đầu, Moissan đã xác định nhầm đó là kim cương. Tuy nhiên, sau nhiều nghiên cứu sâu rộng, đến năm 1904, ông kết luận rằng khoáng chất này được tạo thành từ silicon carbide. Năm 1905, khoáng chất này được đặt tên là moissanite để vinh danh ông.
Moissan cũng đã nỗ lực để tạo ra kim cương nhân tạo từ carbon bằng cách sử dụng lò hồ quang điện và áp suất cao. Ông đã cố gắng làm nguội nhanh hỗn hợp sắt và carbon sau khi nung chảy để tạo áp suất. Mặc dù ông đã công bố thành công vào năm 1893, nhưng sau cái chết của Moissan, có câu chuyện kể rằng một trợ lý đã thú nhận rằng ông ta đã đặt kim cương tự nhiên vào sản phẩm để làm Moissan hài lòng.
Năm 1903, Moissan được bầu làm thành viên của Ủy ban Quốc tế về Khối lượng Nguyên tử và phục vụ cho đến khi qua đời.
3. Đời sống cá nhân
Năm 1882, Moissan kết hôn với Léonie Lugan. Họ có một người con trai tên là Louis Ferdinand Henri vào năm 1885.
4. Giải thưởng và vinh dự
Trong suốt sự nghiệp rộng lớn của mình, Moissan đã được công nhận với nhiều giải thưởng và danh hiệu cao quý:
- Giải Lucaze
- Huy chương Davy (1896)
- Huy chương Elliott Cresson (1898)
- Huy chương Hofmann (1903)
- Ông được bầu làm thành viên của Hội Hoàng gia và Hiệp hội Hóa học Luân Đôn.
- Năm 1906, ông được trao Giải Nobel Hóa học cho công trình cô lập nguyên tố fluor và phát triển lò hồ quang điện. Đặc biệt, ông đã vượt qua Dmitri Mendeleev của Nga chỉ với một phiếu bầu.
- Ông được phong làm commandeur (chỉ huy) trong Bắc Đẩu Bội tinh (Légion d'honneur), một trong những phần thưởng cao quý nhất của Pháp.
5. Cái chết
Moissan đột ngột qua đời tại Paris vào ngày 20 tháng 2 năm 1907, không lâu sau khi trở về từ Stockholm sau khi nhận Giải Nobel. Cái chết của ông được cho là do một trường hợp viêm ruột thừa cấp tính. Tuy nhiên, có những suy đoán rằng việc thường xuyên tiếp xúc với fluor và carbon monoxide cũng đã góp phần vào cái chết của ông khi ông mới 54 tuổi.
6. Tác động và đánh giá
Những đóng góp khoa học của Henri Moissan đã để lại một di sản sâu rộng trong lịch sử khoa học, đặc biệt là trong lĩnh vực hóa học vô cơ và công nghiệp. Việc ông thành công trong việc cô lập nguyên tố fluor không chỉ là một kỳ công kỹ thuật mà còn mở ra một lĩnh vực hoàn toàn mới của hóa học fluor, với vô số ứng dụng trong công nghiệp và đời sống hiện đại, từ sản xuất chất làm lạnh đến dược phẩm. Phương pháp điện phân của ông vẫn là tiêu chuẩn cho việc sản xuất fluor thương mại cho đến ngày nay.
Việc phát triển lò hồ quang điện của Moissan là một bước tiến cách mạng, cho phép các nhà khoa học đạt được nhiệt độ cực cao, mở ra khả năng tổng hợp các hợp chất chưa từng có, bao gồm carbide và boride. Thành công của ông trong việc sản xuất calcium carbide đã thúc đẩy sự phát triển của hóa học acetylene, một tiền chất quan trọng trong công nghiệp hóa chất. Mặc dù nỗ lực tổng hợp kim cương nhân tạo của ông không hoàn toàn thành công như mong đợi, nhưng những thí nghiệm đó đã mở đường cho các nghiên cứu sau này về vật liệu dưới điều kiện cực đoan.
Khám phá ra moissanite, một khoáng chất tự nhiên của silicon carbide, đã làm phong phú thêm kiến thức của chúng ta về khoáng vật học và là một minh chứng nữa cho sự nhạy bén trong quan sát của Moissan. Nhìn chung, Henri Moissan được nhớ đến như một nhà hóa học tiên phong, người đã vượt qua nhiều thách thức để mở rộng biên giới tri thức và tạo ra những công cụ mới mạnh mẽ cho khoa học và công nghiệp.