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

Если вы будете держать в руке кусок радия (чего я вам, конечно не советую — все виды радиоактивного излучения, испускаемого радием, повреждают ДНК и могут стать фактором развития опухолей), за счет радиоактивного излучения он будет казаться теплым на ощупь. Белая поверхность радия со временем темнеет из-за реакции с воздухом и образования оксида и нитрида, он легко реагирует с водой, как кальций или барий. Радий достаточно тугоплавкий — его температура плавления составляет около 700 °C. Природные изотопы радия значительно различаются по периоду полураспада — от 1602 дней для наиболее стабильного 226Ra до 11.4 дней для 223Ra. В начале XX века для получения грамма чистого радия, нужно было несколько вагонов урановой руды, 100 вагонов угля, 100 цистерн воды и 5 вагонов разных химических веществ. В то время за 1 г радия нужно было заплатить больше 200 кг золота. В наши дни себестоимость производства радия, конечно, меньше, но он до сих пор входит в число самых дорогих металлов.

89. Актиний

Первооткрывателем актиния считается Андре-Луи Дебьерн, друг и коллега супругов Кюри, который работал совместно с ними над поиском радиоактивных элементов в образцах уранита. Хотя он опубликовал описание элемента в 1899, а затем и в 1900 году, есть некоторые сомнения о том, что методы, которые использовал Дебьерн, позволяли достаточно точно его описать. Независимо от Дебьерна поиском новых радиоактивных элементов занимался французский химик Фридрих Оскар Гизель, который получил актиний в чистом виде в 1904 году и, не будучи осведомленным о работах Дебьерна, назвал элемент «эманием». Гизель был почитателем Кюри и не видел резона в оспаривании приоритета открытия элемента, который был выделен в лаборатории, которой он восторгался. Таким образом, когда стало ясно, что Гизель и Дебьерн работают над изучением одного и того же элемента, Гизель признал приоритет французского коллеги и теперь мы знаем элемент № 89 под именем, которым его наградил Дебьерн (от греческого «актис» — луч).

Кто бы не был первооткрывателем актиния, актиний сыграл очень важную роль в истории химии, оказавшись первым не первозданным элементом земной коры. К первозданным или примордиальным элементам относят те элементы, которые уже существовали в момент формирования Солнечной системы, те, период полураспада которых больше 108 лет. Первозданными являются все элементы, имеющие стабильные изотопы и немало радиоактивных элементов. Химические свойства актиния, который в виде простого вещества представляет собой серебристо-белый металл, практически идентичны свойствам редкоземельных элементов, в первую очередь — лантана.

Известно тридцать шесть изотопов актиния, все они радиоактивные. Наиболее устойчивым из этого семейства является 227Ac, нуклид, которым представлен природный актиний, его период полураспада составляет около 21.8 лет. Период полураспада остальных изотопов актиния меньше десяти часов, у большинства — меньше минуты.

Нуклид 227Ac излучает в сто пятьдесят раз интенсивнее радия, что обуславливает его применение в радиоизотопных источниках энергии. Несмотря на то, что что актиний в следовых количествах присутствует в урановых рудах, проще его получать искусственным путём — облучая мишень из 226Ra пучком нейтронов в ядерном реакторе.

Актиний дает названием семейству из пятнадцати элементов-актиноидов, в это семейство входят элементы от актиния до лоуренсия (от номера 89 до номера 103). Предложение вынести актиноиды в отдельный блок высказал в 1945 году Глен Сиборг, опираясь на аналогии с блоком лантаноидов, появившимся в Периодической системе в 1921 году по инициативе Нильса Бора.

Наряду с работами в области ядерной химии Сиборг известен как пионер ядерной медицины — раздела медицины, в которой радиоактивные изотопы различных элементов применяются для диагностики или лечения заболеваний (некоторые примеры такого использования радионуклидов были описаны выше). Актиний тоже применяется для этого — нуклид 225Ac это активный агент в направленной альфа-терапии — методике, направленной на ингибирование роста вторичных злокачественных образований за счет их облучения. Источником α-частиц в этом виде терапии часто является полученный из 225Ac нуклид 213Bi.

90. Торий

Ведущие казанской лаборатории интерактивных образовательных программ «Естественно, наука!» (Yesnauka), научным консультантом которой я являюсь, заканчивая программу для детей с цветными огнями и взрывами, должны обязательно сказать: «Только не пытайтесь повторить это дома». Однако, были в истории химии люди, которые не прислушивались к таким предостережениям (а возможно им никто это не говорил). Шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус с коллегами совершил немало открытий на кухне своей квартиры, расположенной в Стокгольме на углу улиц Ниброгатан и Риддаргатан. Так, в 1815 году Берцелиус выделил новый элемент из образца минерала, присланного ему из шведского шахтёрского городка Фалун. Берцелиус назвал новый элемент торием в честь скандинавского бога грома Тора. Через несколько лет он понял, что поспешил с заявлением об открытии, после ряда анализов определив, что он получил не элемент, а фосфат иттрия. Берцелиус признал свою ошибку, но, похоже, гипотетическое название ему понравилось.

Позже, в 1828 году, когда Берцелиус уже стал непререкаемым авторитетом для большинства химиков, после того, как он действительно стал первооткрывателем трёх химических элементов, он получил образец странного минерала от норвежского священника Ганса Эсмарка. В новой лаборатории, уже не на кухне, а в Шведской Королевской Академии наук Берцелиус выделил свой четвёртый элемент и может из-за того, что ему понравилось «невостребованное» название, а может и из-за того, что норвежский минерал внешне был похож на тот, с которым он 13 лет испытал фиаско, он в очередной раз (на этот раз уже заслуженно) назвал элемент торием и дал ему символ Th.

Берцелиус описал много химических и физических свойств тория, однако главная его характеристика — радиоактивность, избежала внимания шведского химика. Впрочем, это неудивительно, стеклянные фотопластинки, которые в 1896 году помогли Беккерелю обнаружить явление радиации, появились только в 1847 году, за год до смерти Берцелиуса. Сейчас даже при беглом взгляде на Периодическую систему ни у кого не возникает сомнения в радиоактивности тория — его соседство с такими известными радиоактивными элементами как радий, актиний, уран и плутоний позволяет предположить, что торий тоже будет радиоактивным, даже не зная правил стабильности атомных ядер.

Годы после открытия торий и его соединения лежали на лабораторных полках невостребованными, однако в какой-то момент соединения этого элемента стали использовать в газовых фонарях уличного освещения. Такую необычную профессию торий по той причине, что его оксид ThO2 оказался самым тугоплавким из всех оксидов и не плавился в факеле газовой горелки, а раскалялся добела и светил петербуржцам, лондонцам, парижанам и другим жителям столиц и крупных городов.