Сергей Венецкий - О редких и рассеянных. Рассказы о металлах

• Название: О редких и рассеянных. Рассказы о металлах
• Автор: Сергей Венецкий
• Издательство: Металлургия
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1981

В научно-популярной форме автор рассказывает об истории открытия, свойствах и применении важнейших редких (в том числе и рассеянных) металлов.

Книга предназначена для самого широкого круга читателей: студентов, преподавателей, учащихся, специалистов — всех интересующихся историей и развитием металлургии, химии, материаловедения.

---

За годы, прошедшие со времени открытия франция, проделано множество опытов, выполнены сотни расчетов. Сегодня науке известны основные физические и химические свойства этого элемента. Его плотность 2,5 г/см3, температура кипения примерно 620–630 °C, а вот в отношении точки плавления франция у ученых нет единой точки зрения. Дело в том, что измерить эту температуру пока что не удается, поскольку наука не в состоянии синтезировать франций в весовых количествах; иначе говоря, было бы что плавить, тогда было бы и что измерять. Правда, сегодня радиохимики умеют работать и с так называемыми субмикроскопическими количествами вещества (так, масса впервые полученного в металлическом состоянии берклия составляла всего пять миллионных долей грамма). Но и тогда результаты определения температуры плавления франция нельзя было бы считать истинными, так как чем меньше размер частиц вещества, тем ниже точка его плавления (например, частицы золота размером 0,01 микрона плавятся не при 1063 °C, как положено золоту, а лишь при 887 °C).

Поэтому искомую характеристику франция ученые получают лишь теоретически путем сопоставления свойств других щелочных металлов, выяснения существующей между ними взаимосвязи и экстраполяции, т. е. продолжения установленной графической зависимости в область, для которой нет экспериментальных данных. Но этот путь не дает столь точных результатов, как современные способы измерения температуры. Отсюда и расхождения, зависящие от того, какие теоретические предпосылки положены в основу расчета. В литературе можно встретить такие значения температуры плавления франция (в градусах Цельсия): 8, 19, 20, 27, 15–23 и т. д.

С химической точки зрения, франций — самый активный щелочной металл. Если фтор, находящийся в правом верхнем углу таблицы Менделеева, — наиболее яркий представитель неметаллов, то его антипод франций можно считать самым «металлическим» металлом.

Ну, а какую практическую пользу может принести этот неуловимый элемент? О широком применении его говорить пока рано. Однако лед тронулся. Характерное для франция излучение позволяет, например, быстро определить, есть ли в тех или иных природных объектах его «прародитель» актиний. Для медицины несомненный интерес представляет способность франция накапливаться в опухолевых тканях, причем (что особенно важно) даже на начальных стадиях заболевания. Благодаря этому элемент можно использовать для ранней диагностики саркомы. Такие опыты уже успешно проведены на крысах. Будущее несомненно раскроет и другие «способности» франция, а пока…

Эксперименты продолжаются, франций «рассказывает» о себе, ученые внимательно «слушают».

«В ГРАММ ДОБЫЧА, В ГОД ТРУДЫ» (РАДИЙ)

Повествуют легенды. — Шаг в бессмертие. — Три франка в день. — Задачи определены. — Не жарко! — Два незнакомца. — Голь на выдумку хитра. — Находка в парижском дворе. — Подарок из Богемии. — Сказочное царство. — Четыре года спустя. — «Не имею нужды в ордене…» — Торжество алхимических идей? — Любовь и обида Беккереля. — Чудесный исцелитель. — Радость старого лорда. — Ожерелья и лаборатории. — Нобелевская премия. — Гибель Пьера Кюри. — «В грамм добыча, в год труды!» — На войне, как на войне. — Сказочный ларец. — Русский радий. Мечта танцовщицы. — Черная записная книжка.

История науки хранит немало примеров того, как гениальные идеи внезапно осеняли ученых, как буквально в считанные секунды рождались великие открытия. Если верить древней легенде, однажды Архимед решил принять ванну, и пока его бренное тело занималось вытеснением жидкости, в голове великого грека уже созрел едва ли не важнейший закон гидромеханики. А вот Ньютону якобы достаточно было увидеть в саду падающее с дерева яблоко, как физика обогатилась одним из основных своих постулатов-законом всемирного тяготения…

В результате легкомысленного, а порой и обывательского «понимания» того, как открываются великие законы науки, создавались эти легенды. Но еще Ходжа Насреддин говорил: «Дичь видишь потому, что охотишься». На многих падало яблоко с дерева, но только для Ньютона оно оказалось воистину золотым. Все мысли ученого были заняты этим «будущим» законом — пока еще в предположениях и наблюдениях; вот почему маленькое яблоко стало подобно тому первому камешку в горах, который вызывает обвал. Да ведь для обвала-то надо кое-что «иметь», кроме этого первого камешка.

Порой, чтобы достичь цели, ученые трудились долгие месяцы и даже годы, проводили эксперимент за экспериментом, совершая при этом настоящий научный подвиг. И, пожалуй, самым ярким примером такого подвига может служить открытие и получение Марией Склодовской-Кюри и Пьером Кюри одного из удивительных металлов мироздания — радия. Вот почему рассказ о радии — это и рассказ о двух замечательных ученых, об их бескорыстном титаническом труде на благо науки.

…Поезд идет уже третьи сутки. Где-то далеко позади осталась родная Польша, отсчитана не одна сотня километров по земле Германии, впереди — Париж. Что ждет там скромную польскую девушку, решившую поступить в знаменитую Сорбонну? Она мечтает, закончив университет, вернуться на родину — работать учительницей физики. Ни она сама и ни один человек в мире еще не знает, что не сбудется эта робкая мечта. Судьбе угодно было распорядиться иначе: сев в этот поезд, Мария Склодовская сделала первый шаг на долгом и тернистом пути, который обессмертит ее имя, поставит его в ряд величайших имен человечества.

Всеобщее признание, слава, почет — как нескоро еще придет все это… А пока она может тратить только три франка в день — на еду, одежду, жилье, тетради, книги. Всего три франка!.. Расходы на омнибус — непозволительная роскошь: в холод и дождь Мария идет в университет пешком. Чтобы сэкономить керосин для освещения, как только начинает темнеть, она бежит в библиотеку Сен-Женевьев, где можно просидеть до закрытия — до десяти часов вечера. А потом до двух ночи при свете керосиновой лампы Мария занимается дома — в крохотной комнатушке под крышей. На протяжении многих недель дневной рацион ее — чай да хлеб с маслом, а порой — лишь пучок редиски или немного вишен.

Но вот, наконец, с блеском окончен курс Сорбонны, получены сразу два диплома — физика и математика.

В это время в одном из писем брату Мария Склодовская делится с ним мыслями: «Жизнь, как видно, не дается никому из нас легко. Ну, что же, надо иметь настойчивость, а главное — уверенность в себе. Надо верить, что ты на что-то годен и этого „что-то“ нужно достигнуть во что бы то ни стало».

Вскоре, в 1895 году, произошло событие, сыгравшее важную роль в судьбе Марии, — она стала женой уже известного в то время физика Пьера Кюри. С этого момента совместная работа стала для них смыслом жизни. До открытия радия оставалось немногим более трех лет…

Даже рождение дочери не могло помешать Марии заниматься любимым делом. Молодая женщина успевает и вести хозяйство, и ухаживать за крохотной Ирэн, и трудиться в лаборатории Пьера Кюри, в подготовительной школе физики при Сорбонне. В том же году Мария Склодовская-Кюри приступает к работе над диссертацией. Ей предстоит выбрать тему. Больше всего молодого ученого волнует открытое незадолго до этого Анри Беккерелем загадочное излучение урана и его соединений. Именно в этом направлении и решено было на семейном совете продолжать научный поиск.

С помощью созданного мужем прибора, позволявшего количественно оценивать поток таинственных лучей, Мария Кюри исследовала тысячи образцов. Работа велась в неимоверно тяжелых условиях, в сыром не приспособленном для опытов помещении, на примитивном оборудовании. В один из зимних дней в научном дневнике появилась запись, покоряющая своей педантичной точностью: «Температура 6,25 °C!!».

Но Мария Кюри трудилась с необыкновенным упорством. Тщательное изучение разнообразных материалов подтверждало правоту Беккереля, считавшего, что чистый уран обладает большей радиоактивностью, чем любое его соединение. И хотя об этом говорили результаты сотен опытов, исследованию подвергались все новые и новые вещества. И вдруг… Неожиданность! Два урановых минерала хальколит и смоляная руда Богемии — гораздо активнее действовали на прибор, чем уран. Вывод напрашивался сам собой: в них содержится какой-то неизвестный химический элемент (возможно, и не один) с еще более высокой степенью радиоактивности. По крупицам анализируя оба минерала, супруги Кюри приходят к заключению, что в них «прячутся» два незнакомца. И вот, наконец, открыт один из них. В честь Польши-родины Марии — его решено назвать полонием.

Снова за работу, снова титанический труд — и еще одна победа: обнаружен элемент, в миллион раз превосходящий по радиоактивности уран. За эту неиссякаемую способность к излучению ученые назвали его радием («радиус» по-латыни-луч). Произошло это в 1898 году.