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

Кюрий получил название в честь супругов Кюри — радиоактивный элемент логично было назвать в честь тех, кто заложил основы теории радиации. Кстати, над кюрием в группе лантаноидов находится гадолиний, названный в честь финского химика Юхана Гадолина, посвятившего свою жизнь изучению редкоземельных элементов, так что в названии нового элемента Сиборг продолжал следовать параллели Европий-Америций, выстроенной для элемента с номером 95. Хотя, все могло бы быть совсем не так — близость химических свойств америция и кюрия приводила к колоссальным сложностям в их разделении, и достаточно устав от этой процедуры, Сиборг ли, кто его из коллег, предложил назвать парочку № 95 и № 96 «пандемониум» и «делириум» — «ад» и «бред» на латыни. К счастью, самообладание вернулось к ученым, и элементы с такими названиями в Периодической системе не появились.

Известно девятнадцать изотопов кюрия, все они радиоактивны. Первый из них, 242Cm, в 1947 году был выделен в форме гидроксида, и в 1951 году — в виде металла. Наиболее устойчив 247Cm, его период полураспада около 16 миллионов лет, период полураспада 248Cm 340 тысяч лет, а ядер 250Cm и 245Cm — девять и восемь с половиной тысяч лет соответственно. Все остальные изотопы кюрия распадаются гораздо легче, их периоды полураспада исчисляются годами или месяцами.

Несмотря на неустойчивость, кюрий находит практическое применение — либо как топливо для радиоизотопных термоэлектрических генераторов, которые используют на спутниках, космических зондах или в автономных спускаемых роверах (пока, однако, к ним можно отнести только марсоходы), либо как излучатель α-частиц для α-частичных рентгеновских спектрометров, которыми опять же чаще всего оснащают автономные аппараты для изучения космоса.

Радиоизотопные термоэлектрические генераторы — это электрические генераторы, преобразующие в электроэнергию термическую энергию распада радиоактивного материала. Работает такой генератор по принципу обычной термопары — кюрий, разлагаясь, выделяет тепло, которое нагревает спаянные друг с другом проводники из различного материала, в результате чего образуется электрический ток. Правда, иногда тепло радиоактивного распада кюрия использовалось непосредственно, например, для обогрева марсоходов. Для применения в изучении космического пространства радиоактивный материал должен выделять достаточное количество тепловой энергии на единицу массы, и кюрий в этом отношении привлекательнее плутония и америция, также применяющихся в аналогичных целях.

α-Частичные рентгеновские спектрометры позволяют определять состав образца в результате анализа картины обратного рассеивания α-частиц — с помощью уравнений, составленных Эрнестом Резерфордом можно определить массу ядра, с которым столкнулась α-частица, таким образом, выявив ядра, входящие в состав анализируемой пробы. Рентгеновские спектрометры такого типа давно используются в космосе — от полетов совершивших мягкую посадку на Луну аппаратов Сервейер (α-частичные рентгеновские спектрометры были смонтированы на аппаратах № 5–7 этой серии и изучали состав лунного грунта) до современных марсоходов и космической миссии Розетта, спускаемый аппарат которой — Филы, 12 ноября 2014 года совершил посадку на комету 67P/Чурюмова — Герасименко.

Большая часть кюрия, которая в наше время содержится в окружающей среде — результаты воздушных испытаний атомного оружия, запрещённых в семи странами в 1980-х годах. Более точечные участки загрязнения кюрием — наглядное свидетельство внештатных ситуаций на заводах по производству ядерного оружия или проблем при его хранении/транспортировке. Опасность кюрия в том, что он концентрируется в костном мозге и, благодаря высокой активности α-излучения может стать причиной онкологических заболеваний.

97. Берклий

Элемент № 97 Периодической системы — берклий, один из двух элементов, названный в честь городов, известных благодаря своим университетам (второй, элемент № 110 — дармштадтий, но о нем речь пойдет позже). Берклий назван в честь города Беркли, в котором расположен один из Университетов Калифорнии. Университет, который часто называют просто «Университет Беркли» (в нем Глен Сиборг прошел путь от постдока до ректора) стал для города, как это говорится сейчас, градообразующим предприятием, и история города немыслима без истории университета. Город же, где он расположен, был назван в честь ирландского философа епископа Джорджа Беркли. Университет Калифорнии в Беркли принял первых студентов в 1869, — именно в том году, в котором Менделеев впервые сформулировал Периодический закон.

Берклий был получен в 1949 году в Национальной лаборатории имени Лоуренса Гленом Сиборгом, Стэном Томсоном и Альбертом Гиорсо. Пять лет, которые прошли между синтезом кюрия и последовавшим за ним синтезом берклия были, если так можно сказать, потрачены учеными на получение достаточных количеств америция — первый образец берклия был получен с помощью бомбардировки мишени из 241Am α-частицами. Период полураспада первых ядер берклия — 243Bk, составлял четыре с половиной часа, позднее был получен нуклид 249Bk с периодом полураспада 314 дней. Название, которое Сиборг с коллегами дал элементу № 97, продолжало взятый им курс на синхронизацию повода для названий лантаноида и аналогичного ему актиноида: — европий-америций, гадолиний-кюрий. Элемент № 65, до определённой степени аналогом которого является берклий — тербий, назван в честь Иттербю, города, в руде, обнаруженный рядом с которым, были найдены почти все редкоземельные элементы, ну а берклий назвали в честь славного своим университетом города Беркли, где элемент № 97 впервые увидел свет.

С помощью метода рентгеновской дифракции были изучены такие соединения берклия, как его диоксид (BkO2), трифторид (BkF3) и оксихлорид (BkOCl). В своих соединениях берклий принимает степень окисления +3 и +4 (тербий ведёт себя точно также) Легкость образования соединений со степенью окисления +4 позволила легко отделить соединения берклия от соединений других актиноидов, это было проще, чем разделение америция и кюрия. В 1962 году было получено такое количество берклия, которое при хорошем зрении можно было наблюдать невооружённым глазом — 3 микрограмма, из которого и был получен чистый металлический берклий, который, впрочем, ожидаемо, выглядел как обычный металл серебристо-серого цвета.

Как и другие актиноиды, берклий и хемотоксичен, и опасен за счет излучения. Этот элемент не нашёл себе областей применения кроме исключительно исследовательских целей. Однако, синтез берклия был важным шагом на пути к созданию других сверхтяжелых элементов, позволил разработать новые теории в ядерной физике, ну и еще раз подтвердил высокую предсказательную способность Периодического закона.