Юрий Фиалков - Девятый знак

• Название: Девятый знак
• Автор: Юрий Фиалков
• Издательство: Государственное издательство Детской литературы Министерства Просвещения РСФСР
• Жанр: Химия
• Год: 1963

Книга представляет собой сборник тематически объединенных очерков, посвященных важнейшим проблемам современной химии. В этих очерках, написанных научно-популярным языком, освещается значение современной химии для народного хозяйства, для улучшения благосостояния советских людей. В каждом очерке подробно рассматриваются перспективы развития данной области химии в ближайшие десятилетия. Книга рассчитана на учащихся старших классов.

---

Новый элемент был получен при бомбардировке молибдена — элемента, имеющего порядковый номер 42, — атомами водорода. Порядковый номер водорода 1. Сумма порядковых номеров «мишени» и «снаряда» дает как раз порядковый номер 43 — элемент технеций. Так был назван первый из представителей таинственной четверки.

Название «технеций» было дано этому элементу не случайно. Открыватели его воспользовались тем, что слово «техникос» по-гречески значит «искусственный», подчеркнув тем самым происхождение элемента.

Стоит ли указывать, что ожидаемые свойства технеция полностью совпали с теми, которые были обнаружены экспериментально? Правда, вначале были получены такие количества этого элемента, на которые не отреагировала бы стрелка даже самых чувствительных из описанных известных нам весов.

После того как была пробита брешь в так называемой «загадке четырех», дальнейшие исследования пошли увереннее. Спустя год после того как был получен технеций, химики всего земного шара выскоблили из своих рабочих таблиц Периодической системы еще один вопросительный знак и вписали туда символ Pm — прометий, элемент с порядковым номером 61.

Прометий был получен таким же путем, как и технеций. Если вы посмотрите на Периодическую систему Менделеева, то нетрудно догадаться, каким именно образом это было сделано. Ну конечно же, элемент с порядковым номером 60 — неодим — обстреливался атомами водорода.

Элемент с номером 61 получил название «прометий» в честь мифического бога Прометея, который похитил с неба огонь, чтобы передать его людям. Как известно, за это Зевс придумал для него страшную кару: к прикованному Прометею каждый день прилетал огромный орел и терзал его печень. Этим названием ученые, получившие прометий, хотели подчеркнуть драматический и трудный путь, который привел исследователей от вопросительного знака к символу химического элемента.

Мы еще будем иметь случай на страницах этой книги подробно остановиться на свойствах металлов, принадлежащих к удивительному семейству редкоземельных элементов, к которому относится и прометий. Здесь же надо только отметить, что в полном согласии с положением в Периодической системе прометий по своим свойствам оказался очень похожим на других представителей этого семейства.

Далее наступила очередь элемента под номером 87. Тут следует сказать, что вопросительный знак в этой клетке особенно занимал химиков: очень уж сильно интересовало их, какими окажутся химические свойства элемента 87. Посмотрим на таблицу Менделеева. Вот она, клетка 87, в первой группе, в том самом вертикальном ряду, в котором находятся элементы литий, натрий, калий, рубидий и цезий. Я намеренно перечислил их все подряд. Дело в том, что химическая активность этих элементов сильно увеличивается от лития к цезию. Из воды эти металлы вытесняют водород, образуя щелочи. Вот почему они получили название щелочных.

Щелочные металлы — самые активные среди всех других металлов Периодической системы. А цезий — самый активный из них. Литий реагирует с водой довольно спокойно, но если же в воду бросить цезий, то реакция протекает подобно взрыву.

Неизвестный элемент 87, находясь, согласно таблице Менделеева, под цезием, должен быть еще активнее, чем этот металл.

Вот почему так важно было отыскать этот элемент: было очень интересно, подтвердятся ли предположения или нет.

Совершенно неожиданно этот элемент был найден в 1939 году в продуктах распада радиоактивного элемента урана. Когда были изучены первые свойства этого элемента, названного францием, стало понятно, почему 87-й так упорно не давался в руки исследователям. Во-первых, франций, как и все элементы с порядковыми номерами, больше 83, является радиоактивным. Однако он сильно отличается от своих радиоактивных «собратьев» тем, что очень быстро распадается. Период полураспада его (т. е. время, за которое распадается половина данного количества элемента) составляет всего двадцать две минуты. Вот что это значит. Пусть мы имеем в данную минуту грамм франция. Через 22 минуты от грамма останется всего половина. Через час — одна восьмая. К исходу четвертого часа от этого грамма останется невидимая глазом крупинка в два десятитысячных грамма, а еще спустя час от грамма франция останется, как писали в старинных романах, «одно приятное воспоминание».

Но все же основная причина, по которой 87-й так долго не давался в руки исследователей, была не в малом периоде полураспада. Будь у исследователей в руках один грамм этого элемента, они успели бы, пожалуй, за два часа в достаточной степени ознакомиться со свойствами франция. Однако вся беда в том, что, для того чтобы добыть этот грамм, пришлось бы переработать — вдумайтесь в эту цифру! — пришлось бы переработать два с половиной миллиарда тонн природного урана.

Стоп, — скажет внимательный читатель, — ведь это значит, что содержание франция в природном уране составляет 4·10-16 грамма на один грамм урана. Каким же образом удалось определить такое количество франция, которое и назвать-то трудно? Число 10-16 не имеет своего названия — не придумали еще! 10-6 — это одна миллионная, 10-9 — одна миллиардная, а 10-16 так и называется «десять в степени минус шестнадцать». В предыдущем разделе о таких ничтожных количествах разговор не шел. Какими методами пользовались химики для выделения этих в полном смысле слова невесомых количеств?

Об этом будет идти речь в последующих разделах. Здесь же, чтобы закончить разговор о франции, надо сказать, что, хотя никто и не выделял его в более или менее весомых количествах, все же нам известно о нем достаточно много. Франций действительно оказался самым активным из всех известных нам металлов. Он исключительно хорошо проводит электрический ток и подобно ртути, при комнатной температуре находится в жидком состоянии.

О практическом применении этого элемента говорить еще преждевременно. Правда, уже известно, что если человеку, больному саркомой, ввести в организм соль франция то весь этот элемент собирается в опухоли. Поскольку франций радиоактивен и его излучение оказывает разрушающее действие на опухоль, можно думать, что это свойство франция найдет применение в медицине.

Вот, пожалуй, и все об элементе 87-м — франции, единственном из загадочной четверки, который был обнаружен в природе, а не был получен искусственно.

Последним, и, надо сказать, очень неохотно, снял с себя маску элемент 85. В 1940 году в этой клетке вместо знака вопроса появился символ At — астатин. Астатин тоже был получен «алхимически» — путем искусственного превращения элементов. Для этого атомы висмута обстреливали ядрами гелия. Арифметика для нас уже ясна: порядковый номер висмута 83, гелия 2. Вот и выходит уравнение, на первый взгляд, странное: висмут + гелий = …астатин.

Астатин — последний элемент семейства галогенов. «Старые» члены этого семейства — фтор, хлор, бром и йод — изучены очень хорошо. Но тем интереснее было узнать, каковы будут свойства «новорожденного». Как известно, галогены относятся к типичным неметаллам. Только у йода слегка проявляются металлические свойства: характерный для металлов блеск, способность проводить ток и образовывать соли — азотнокислые, солянокислые и т. п.

Астатин — уже типичный металл. О свойствах этого металла известно многое: и какие степени окисления он имеет в водных растворах, и какой состав имеют соли астатина, и даже то, что он хорошо растворяется в хлороформе. Неизвестно только одно: какой цвет имеет этот элемент. Почему? Очень просто: еще никто не смог получить астатин в таких количествах, чтобы можно было судить о цвете. Ведь для того чтобы заметить окраску, надо иметь весомые количества вещества. А вот их-то тут как раз и не было.

Небезынтересно будет отметить, что первые исследования химических свойств астатина проводились с растворами, концентрация которых по этому элементу была равна 10-13 молярности, иными словами, в одном литре раствора находилось две стомиллиардных грамма.

Так завершилась история великой «войны» с вопросительными знаками в Периодической системе Д. И. Менделеева. Это была полная драматизма борьба, какой является каждое по-настоящему научное исследование, борьба за овладение тем, что раньше считалось проявлением особых, не ведомых никому «сил природы», борьба, которая позволила слову «алхимия» стать научным понятием сегодняшнего дня.

Теперь, казалось бы, в Периодической системе загадок нет и химики могут вздохнуть спокойно. Но разве может быть спокойной настоящая наука? Пусть в Периодической системе загадок нет, но они могут быть и даже, наверное, есть за ее пределами! И поиски продолжаются…