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

Однако, несмотря на репутацию, некоторые люди носили плутоний в сердце, причем не в переносном, а в самом что ни на есть прямом смысле. Дело в том, что нуклид 238Pu при радиоактивном распаде выделяет столь значительное количество тепла, что его применяли как источник энергии для служивших чрезвычайно долго термоэлектрических генераторов, обеспечивавших работу ранних кардиостимуляторов. Сейчас в распоряжении кардиохирургов есть более эффективные и более безопасные источники энергии, но плутониевые термоэлектрические генераторы все еще популярны среди ученых и инженеров космических аппаратов. Это позволило сблизить Плутон с плутонием — аппарат «Новые горизонты», детально изучивший в 2015 году Плутон, использует энергию плутониевого радиоизотопного термоэлектрического генератора. Заметим, плутоний стал появляться в космосе не благодаря человеку — изучение космического пространства показало, что есть и нерукотворные источники плутония — он образуется в процессах взрывов сверхновых звезд, но, поскольку период полураспада самого стабильного нуклида плутония — 242Pu, 376 тысяч лет, Земля и Солнечная система, возраст которых составляет примерно 4.5 миллиарда лет, могут похвастаться только рукотворным плутонием.

95. Америций

Периодическая система — занятная вещь. Она позволяет не только предсказывать химические и физические свойства элементов и их соединений, но и искать в ней интересные совпадения, которые зачастую оказываются не совпадениями. Одно из таких совпадений, на которое, может быть, кто-то из читателей и обращал внимание, таково — в Периодической системе аккурат под лантаноидом № 63 с названием «европий» находится актиноид № 95 — америций — Старый свет и Новый свет и здесь стоят друг напротив друга.

Америций не существовал, пока Глен Сиборг с коллегами не получил его в 1944 году, работая над Манхэттенским проектом. Сиборг даже запатентовал элемент № 95 и способ получения (патент US3156523A), так что америций стал первым химическим элементом, который какое-то время защищался патентным законодательством США. Всего Сиборг участвовал в получении десяти искусственных элементов, но почему-то запатентовал только два из них № 95 и № 96.

Ещё один интересный момент из истории америция — америций и кюрий были первыми элементами, об открытии которых учёный сообщил не в письмах коллегам и не в журнале с высоким рейтингом, а в прямом радиоэфире. В 1945 году радиокомпания NBC пригласила Глена Сиборга принять участие в радиопрограмме «Юный всезнайка» (Quiz Kids), и во время эфира Сиборга спросили, не получил ли он новые элементы кроме плутония и нептуния. Поскольку Сиборг все равно планировал официально объявить об америции через пять дней на заседании Американского химического общества, он решил опередить события и рассказал об америции и кюрии радиослушателям. Конечно, заседание Американского химического общества и последующая пресс-конференция тоже состоялись, но на них речь шла уже о технических деталях — способе получения, свойствах новых элементов, но первое сообщение все же было сделано таким экстравагантным по тем временам способом (как я считаю, это был совершенно правильный подход к научным коммуникациям).

Первым синтезированным нуклидом америция был 241Am (период полураспада 433.2 года) — до сих пор наиболее вид атома этого элемента. Чикагская металлургическая лаборатория (еще одно название Манхэттенского проекта) занималась наработкой больших количеств плутония для атомной бомбы и некоторые атомы плутония 239Pu захватывали дополнительные нейтроны, превращаясь в 241Pu, который подвергался β-распаду и превращались в 241Am. Ни один из изотопов америция нельзя назвать стабильным. У самого долгоживущего 243Am период полураспада 7370 лет, большая часть из 18 изотопов этого элемента практически полностью разрушаются за минуты. Как и многие другие актиноиды, америций — серебристо-белый металл с плотностью как у свинца и достаточно высокой температурой плавления — около 1200 °C.

Характерной особенностью америция является то, что это единственный искусственный и радиоактивный элемент, который можно обнаружить в наших домах и рабочих помещениях. Тут следует немного разъяснить ситуацию. Выше было написано, что в воздухе непроветриваемых комнатах домов, в особенности стоящих над гранитом, накапливается радиоактичный радон. По закону больших чисел в воде и воздухе наших квартир могут находиться ничтожные количества атомов плутония, попавшие в окружающую среду во время ядерных испытаний. Нелишне напомнить, что гипотетическая фраза «в водопроводной воде обнаружены соли урана» абсолютно не эквивалентна фразе «в водопроводной воде соли урана обнаружены в опасной для человека концентрации». Вторая действительно говорит об опасности, а первая — просто о совершенстве современно аналитической химии, которая вполне могла бы помочь лирическому герою песни В. С. Высоцкого в его замысле: «Да я в Москве с киркой уран найду при такой повышенной зарплате».

Речь идет о том, что америций — единственный радиоизотоп, изделие с которым который можно купить в строительном магазине, причем покупка и установка этого прибора понизит опасность помещения (а в офисах, гостиницах, магазинах и кинотеатрах такие устройства должны стоять в обязательном порядке). Америций применяется в некоторых типах датчиков задымления. Около 0.3 микрограмма оксида америция располагается в индикаторной камере датчика, где испускаемый америцием поток α-частиц ионизирует воздух, позволяя протекать электрическому току между электродами детектора. Если в воздухе появляются аэрозольные частицы дыма, они поглощают α-частицы, ионизация воздуха в камере прекращается, электрическая цепь в детекторе размыкается и подается сигнал тревоги.

Америций также применяется там, где нужен источник α-частиц и/или γ-излучения — промышленность, медицина, но его применение ограничено только теми областями, где нужно небольшое количество излучающего материала — производство америция стоит дорого. Для справки, один грамм оксида америция, который применяют в датчиках задымления, стоит около 1500 долларов США, а грамм золота — около 30 долларов.

96. Кюрий

Кюрий — очередной химический элемент, который относится к трансурановым элементам, элементам, не встречающимся в земной коре (незначительные количества плутония и нептуния, спонтанно образующиеся в процессах с участием урановых руд, не в счет). Кюрий твердый, хрупкий металл серебристо-белого цвета, который быстро тускнеет на воздухе, этот элемент можно получить только в ядерном реакторе. Нуклид 242Cm был получен в 1944 году во время работы над Манхэттенским проектом Гленом Сиборгом, Ральфом Джеймсом и Альбертом Гиорсо. Для того, чтобы получить этот элемент, исследователи бомбардировали мишень из 239Pu α-частицами. Как и о всех остальных элементах, которые Сиборг с коллегами обнаружил во время работ, основная цель которых была — создание атомной бомбы, информация о кюрии была обнародована уже после окончания Второй Мировой войны — об открытии кюрия, как и америция, американцы впервые услышали в детском радиошоу; на кюрий и способ его получения, как и на америций Сиборг оформил патент (впрочем, и для элемента № 95, и для элемента № 96 срок действия патента истёк еще в 1960-е годы).