Читать книгу "Элементы: замечательный сон профессора Менделеева - Аркадий Курамшин"

Радиоактивный йод 131I уже применяется для лечения некоторых видов злокачественных образования щитовидной железы — этот элемент предпочтительно концентрируется в этом органе, что позволяет концентрированно воздействовать на ткани щитовидной железы, минимизируя риск воздействия на здоровые ткани. Проблема в том, что 131I и многие другие радиоизотопы, применяемые в медицине, при радиоактивном распаде испускают β-излучение — поток быстрых электронов, которые могут углубиться в ткань на несколько миллиметров. Это делает бета-эмиттеры идеальными радиопрепаратами для лечения крупных и плотных опухолей, однако их опасно использовать в лечении небольших островков опухолевых клеток, поскольку в таком случае излучение будет воздействовать и на здоровые ткани. Для островных опухолей более предпочтительными были бы радиоизотопы, испускающие α-излучение — поток ядер гелия, которые из-за своей массы могут проникнуть в ткань не глубже, чем на 50 микрометров. Радионуклид 211At не только альфа-эмиттер, от отличается небольшим периодом полураспада и распадается с образованием ядра нерадиоактивного свинца, то есть воздействие радиации на ткань непродолжительно.

Главная проблема в разработке такой терапии — разработка быстрого метода введения атома астата в органическое соединения, которое могло бы распознать определённые раковые клетки. Уже разработаны первые методы получения таких производных и даже проходят их испытания (Curr Radiopharm. 2011, V.4, P. 283–294.), так что и самый редкий элемент может быть полезным.

86. Радон

Впервые информация о проблемах, связанных с появлением газообразного радона в жилых помещениях, появилась в 1984 году в США. Работник атомной электростанции взял с работы дозиметр и решил проверить, на каком участке его пути с работы домой уровень радиации максимальный. Оказалось, что самый неприятный сюрприз ждал его дома — радиоактивный фон в плохо проветриваемом подвале его дома была максимальна и аномально высока — и всё из-за радона.

Радон улетучивается, выделяясь прямо из земли везде на нашей планете, особенно интенсивны эманации радона в областях, содержащих большое количество гранита и сланцев. Уран, который обычно содержится в почве, распадается с образованием радия, а радий, в свою очередь, распадается с образованием радона. Инертный радон легко покидает кристаллическую решётку «родительского» минерала и попадает в подземные воды, природные газы и воздух.

В некоторых странах (например, в Великобритании) излучение природного радона составляет половину или даже три четвёртых ежегодной нормы. В большинстве случаев это «естественный риск», которого нельзя избежать, однако в ряде случаев этот риск многократно возрастает. Статистика для России говорит о том, что как минимум в одной квартире из трех, расположенных на первом этаже концентрация радона может представлять опасность для здоровья человека, и риск возрастает в тех помещениях, где вентиляция либо отсутствует, либо из-за засорения не обеспечивает нормативную скорость циркуляции воздуха (так что почаще проверяйте вытяжную вентиляцию на кухне, в ванной комнате и туалете и вообще — регулярно проветривайте квартиру, в ней и без радона за день накапливается немало неполезных газообразных и летучих веществ).

Радон образуется при распаде и других радиоактивных элементов — тория и актиния. Бесцветный, не имеющий запаха газ, выделяемый этими источниками даже можно собрать с помощью обычных методов отбора газовых проб, но он вскоре распадается. Кюри, положившие начало изучению радиоактивности, заметили, что радий делает радиоактивным окружающий воздух. Открытие радона приписывается немецкому физику Фридриху Эрнсту Дорну, который посчитал, что эта наведённая радием радиоактивность воздуха обуславливается газом, который он назвал «радиевой эманацией» (правда, много людей считают, что первооткрывателем радона следует считать Резерфорда). Сходные эманации наблюдались и для других радиоактивных элементов, эманацию тория называли тороном, эманацию радия — радоном, актиния — актиноном, однако после того, как в 1908 году открывший все остальные инертные газы Уильям Рамзай измерил плотность всех эманаций, оказалось, что речь идёт об одном и том же веществе, которое было идентифицировано как самый тяжёлый инертный газ. Официальное название «радон» появилось в Периодической системе в 1923 году.

Химические свойства радона из-за его радиоактивности и короткого времени жизни (период полураспада самого устойчивого нуклида радона 222Rn — всего 3.8 суток) изучены мало. Ниже температуры кипения радон представляет собой бесцветную жидкость, в твёрдом состоянии — красно-оранжевые кристаллы, флуоресцирующие зелёным. Как и ксенон с криптоном радон реагирует со фтором.

Почему при столь небольшом периоде полураспада радона стоит беспокоиться о его содержании в жилых помещениях. Проблема заключается в том, что при его вдыхании и последующем распаде в легких надолго могут оказаться атомы «дочернего» распада радона — радиоизотопы полония и свинца. Считается, что длительное вдыхание радона является второй причиной заболевания раком лёгких после курения, что, однако, не исключает существования такой медицинской процедуры, как «радоновые ванны», польза которых доказательной медициной так и не подтверждена.

87. Франций

В 1929 году Мари Кюри взяла в парижский Институт радия на должность личного ассистента двадцатиоднолетнюю Маргариту Катерину Перей. Спустя десять лет Перей откроет неуловимый химический элемент № 87, за это открытие она получит степень магистра химии, а затем в 1946 году защитит диссертацию, став PhD (доктор философии, ученая степень, примерно соответствующая нашей степени кандидата наук). В 1962 году Маргарита Перье стала первой женщиной, избранной член-корреспондентом Французской академии наук, даже её начальница и наставница — дважды лауреат Нобелевской премии Мари Кюри.

Однако история элемента № 87 началась лет за шестьдесят до его открытия. В составленной Менделеевым в 1869 году таблице клетка с элементом № 87 не была пустой — в ней Дмитрий Иванович разместил предсказанный им элемент «экацезий». По положению в таблице было ясно, что № 87 должен быть активным щелочным металлом, свойства которого должны были напоминать свойства всего семейства. Опираясь на предсказания, многие исследователи пытались искать № 87 в рудах, содержащих щелочные элементы. Как и в случае технеция, неоднократно делались ошибочные заявления об открытии самого тяжелого щелочного металла, пока, наконец, не стало ясно, что все изотопы элемента № 87 должны быть радиоактивными. После этого стратегия поиска поменялась стали изучаться цепочки распада радиоактивных элементов.

Образование химических элементов в ходе радиоактивного распада подчиняется двум несложным правилам. При α-распаде атомный номер дочернего ядра на две единицы меньше, чем у ядра распадающегося, при β-распаде атомный номер увеличивается на одну единицу. Элемент № 89, который, испуская поток α-частиц, мог дать элемент № 87, был открыт ещё в 1899 году — это был актиний.