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

США испытали Сосиску 1 ноября 1952 года, мощность взрыва составила 10 мегатонн в тротиловом эквиваленте — в пятьсот раз больше мощности бомбы, сброшенной на Нагасаки. Островок атолла, на котором проводились испытания, был полностью уничтожен. Следует отметить, что на Эниветоке США испытало не водородную бомбу, а термоядерное устройство, показав принципиальную возможность создания оружия такого типа — Сосиска весила 74 тонны, её высота была чуть больше шести метров, то есть на роль бомбы устройство никак не тянуло. Первая же в мире водородная бомба — компактная и легкая настолько, что её можно было бы доставить к цели с помощью ракеты или стратегического бомбардировщика, была испытана менее, чем через год после взрыва Сосиски — 12 августа 1953 года на Семипалатинском полигоне в СССР.

Взрыв на Эниветоке был такой мощности, что породил новый элемент. Как это стало известно? Дело в том, что испытания не ограничивались интересом «взорвется или нет» — тонны материалов, отобранных с места выпадения радиоактивных осадков во время испытания, были отправлены в радиационную лабораторию Беркли. Там среди сгоревших кораллов и пепла Альберт Гиорсо обнаружил атомы элемента с номером 99, который в апреле 1955 года получил название «эйнштейний» (первоначально для обозначения эйнштейния использовался символ «Е», к привычному сейчас символу «Es» перешли в 1960-е годы). Создание и испытания Сосиски были засекречены, и об открытии нового элемента сообщили только спустя три года. В августе 1955 года в журнале Physical Review была опубликована статья об открытии элемента № 99, в которой его предлагали назвать эйнштейнием (Phys. Rev. 1955. 99 (3): 1048–1049).

Как же образовался эйнштейний? Во время взрыва некоторые атомы урана из атомной бомбы-запала смогли поглотить колоссальное количество нейтронов, превратившись на долю мгновения в сверхтяжёлые изотопы урана, которые претерпевали β-распад, в результате чего (если упрощать) «лишние» нейтроны превращались в пары протон-электрон, и порядковый номер элемента увеличивался. Энергия и плотность потока нейтронов во время испытания были столь значительны, что некоторые атомы урана с номером 92 превратились в атомы с номерами 99 и 100. При испытаниях образовался эйнштейний 253Es.

К счастью сейчас, если есть необходимость в эйнштейнии (а такая необходимость может возникнуть, так как этот элемент — хорошая мишень для получения ещё более тяжёлых атомных ядер), нет необходимости взрывать термоядерные боеприпасы. Современный способ получения эйнштейния заключается либо в длительной (продолжающейся несколько лет) бомбардировке плутония нейтронами, либо в бомбардировке урана ядрами азота или кислорода. Сам по себе эйнштейний представляет собой серебристо-белый металл, достаточно летучий и с умеренной для столь тяжёлого элемента температурой плавления — 860 °C. В своих соединениях эйнштейний проявляет степень окисления +2 и +3, известны и изучены такие соединения элемента № 99, как Es2O3, EsCl3, EsOCl и EsBr2.

100. Фермий

Круглые даты и числа всегда привлекали внимание людей, возможно из-за того, что благодаря нашим пятипалым рукам наши далекие предки выбрали десятеричную систему счисления. Заметим, что круглых дат опасались не только в Средние века, ожидая конца времен вот каждого года, кончавшегося двумя нулями — если кто ещё помнит, в 1998–99 годах ходили слухи о так называемой «проблеме 2000», которая идеологически была близка средневековым страданиям в ожидании скорого конца. Тем не менее, заселение электронов по уровням, и, следовательно, Периодический закон и Периодическая система индифферентны к числам, кратным десяти, благодаря чему элемент с номером 100 нельзя назвать каким-то особенным.

Фермий, как и стоящий на одну клеточку раньше эйнштейний, был впервые обнаружен в радиоактивных осадках, образовавшихся в результате испытания первого термоядерного устройства. Собственно, в статье, вышедшей спустя три года после испытания, на двух страницах сообщалось о двух элементах (Phys. Rev. 1955. 99 (3): 1048–1049). Причина образования фермия была такая же, как и эйнштейния — уран, входивший в состав атомной бомбы-запала поглощал большое количество нейтронов, и образующиеся при этом ядра за счет β-распада увеличивали число протонов, а значит — порядковый номер.

Исследователи, обнаружившие элемент № 100, предложили назвать его фермием в честь Энрико Ферми, итальянского физика, получившего в 1938 году Нобелевскую премию по физике 1938 года «…за доказательство существования новых радиоактивных элементов, полученных при облучении нейтронами, и связанное с этим открытие ядерных реакций, вызываемых медленными нейтронами…» и почти что же сразу после церемонии отправившегося со всей семьей из Стокгольма в эмиграцию США (в Италию Ферми не стал возвращаться из-за несогласия с политикой Муссолини), где построил первый ядерный реактор, в котором протекала самоподдерживаемая ядерная реакция (все работы Ферми в Штатах с 1939 по 1945 год прямо или косвенно были посвящены созданию ядерного оружия).

Благодаря магии чисел фермий чуть было не назвали «центурием» — сотым. В 1953 году исследователи из Нобелевского Института в Стокгольме получили фермий 250Fm, бомбардируя уран ядрами кислорода. Поскольку открытие элемента № 100 американскими учеными было сделано в рамках работы над созданием нового оружия, то информация о нём была засекречена, но как только шведские физики выступили с заявлением об открытии элемента с номером сто, информацию о термоядерном устройстве (точнее о последствиях испытания этого устройства) быстро рассекретили. То, что чуть позже команда Беркли не возражала против того, чтобы по инициативе шведских физиков назвать элемент № 102 «нобелием», даже после того, как их заявление о синтезе элемента 102 не воспроизвелось и было признано ошибочным. Возможно, такой ход должен был слегка подсластить пилюлю шведам, у которых элемент № 100 увели из-под носа.

Фермий очередной актиноид, самое главное значение которого, пожалуй, в том, что после него начинается настоящая кунсткамера искусственно синтезированных элементов — элементы с порядковым номером 101 и выше называют «трансфермиевыми». Кроме этого, фермий можно считать последним химическим элементом, для которого (хотя бы теоретически) можно предложить практическое применение.

Речь пока идет еще только о потенциальном применении — 250Fm интенсивно испускает α-лучи, а период его полураспада около 20 часов. Такое сочетание очень привлекательно для радиотерапии — источник радиации подвергает интенсивному облучению опухоль, после чего быстро распадается, однако препятствием на пути применения сотого элемента в медицине лежит, как это бывает и с другими металлами, отсутствие быстрых методов «прививки» радиоактивного металла к органическому фрагменту, который поможет распознать опухолевые клетки и доставит средство борьбы с ними по адресу.