Ложные открытия в химии. Продолжение.

таблица Менделеева

Вовсе не следует думать, что на каждую клетку периодической системы приходилось хотя бы два претендента. Многие элементы, что называется, были открыты единожды; эти открытия признавались всеми и никогда более не оспаривались. «Ложные солнца» чаще всего вспыхивали вокруг определенных участков таблицы Менделеева. Один из таких участков, как вы уже видели,— семейство редкоземельных элементов. С ними связана едва ли не половина ошибочных открытий химических элементов.

Очень много хлопот доставили исследователям элементы с порядковыми номерами 43, 61, 85 и 87. Сейчас они известны под названиями технеций, прометий, астатин и франций. Но привычные нам теперь начертания символов — Тс, Рm, Аt, Fr — заняли соответствующие клетки периодической системы только 70—75 лет тому назад. Вся предыдущая история этих элементов — настоящая одиссея ошибок.

В нашем очерке «Элемент из «запечатанного конверта» подробно рассказывалось о злоключениях прометия — элемента № 61. Сорок третий, восемьдесят пятый и восемьдесят седьмой элементы были предсказаны еще самим Менделеевым. Их тщательно пытались обнаружить в течение многих десятилетий и порой даже сомневались, могут ли они существовать в земных минералах.

В конце концов физики (уже не химики, оказавшиеся в тупике) доказали, что сорок третий элемент не может иметь ни одного устойчивого изотопа. Все его изотопы радиоактивны и обладали настолько незначительными периодами полураспада, что полностью распались еще задолго до того, как на нашей планете появился человек.

Потом снова те же физики обнаружили восемьдесят пятый и восемьдесят седьмой элементы, астатин и франций, среди продуктов радиоактивного распада урана и тория. Оказалось, что они присутствуют в совершенно ничтожных концентрациях. Содержание их в двадцатикилометровой толще земной коры измеряется в граммах — 30 граммов астатина и 520 граммов франция. Только отточенная техника радиометрических измерений, ее сверхчувствительные приборы сумели уловить едва слышимые сигналы, которые подавали астатин и франций о своем существовании. Мудрено ли, что эти элементы стали своеобразными «полюсами ошибок» в таблице Менделеева.

Свои права на сорок третью клетку периодической системы заявляли по меньшей мере четыре мертворожденных претендента. Это были ильмений и девий, «открытые» русскими ученными Германном и Керном, это был люций французского химика Баррьера; наконец, четвертый делегат был послан с далеких японских берегов профессором Огава под именем ниппоний. Но мандаты всех посланцев оказались фальшивыми. Ошибки были простительными. Названные ученые искали сорок третий почти вслепую.

Немецкие исследователи супруги Ида и Вальтер Ноддак подготовили настоящий штурм. Они взяли за основу периодический закон, и, пользуясь им, предсказали некоторые свойства элемента № 43, определили круг минералов, в которых его следовало бы искать, оценили примерное содержание его в земной коре и даже предложили метод исследования — рентгеноспектральный анализ. И сорок третья клетка впустила очередного «квартиранта». Это был мазурий. Его линии достаточно отчетливо просматривались на рентгеновских спектрах.

Но спектральный анализ — пусть на сей раз даже рентгеновский — не помог добыть истину. И хотя Ноддак всеми силами удерживали символ Ма в клетке № 43 в течение почти десяти лет, ошибка осталась ошибкой.

Восемьдесят пятый и восемьдесят седьмой элементы неоднократно выступали под разными именами. Однажды, казалось, их присутствие удалось доказать со всей непреложностью. Под названиями алабамий и виргиний их извлек на свет американский ученый Фред Аллисон с помощью «магнитооптического» метода. Метод Аллисона был настолько «могуществен», что позволял обнаружить в растворе любые элементы, любые их изотопы. Стоит ли удивляться, что исследователь обнаружил по шесть (!) изотопов алабамия и Виргиния. Символы Ab и Vi жили недолго. Такая же судьба постигла молдавий и гельвеций, обнаруженные в урановых рудах.

Тысячи тонн земных минералов переработали ученые в поисках элементов № 43, 61, 85 и 87. Поистине, эти элементы оказались самыми дорогими среди всех представителей периодической системы — в прямом и переносном смысле.

ТРАНСУРАНОВАЯ ЛИХОРАДКА

Эпидемия ложных открытий свирепствовала не только в пределах старых рамок периодической системы (от водорода до урана). Она перекинулась и на элементы тяжелее урана, причем еще задолго до того, как были искусственно получены первые микрограммы нептуния и плутония. О выделении девяносто третьего элемента впервые заявили еще в 1925 году англичанин Лоринг и чех Друце, исследовавшие марганцевый минерал пиролюзит. Заявление, конечно, оказалось ошибочным, но эту ошибку впоследствии повторили многие исследователи. Химики полагали, что раз уран, элемент № 92, расположен в шестой группе периодической системы, то первый трансуран должен разместиться в седьмой, которую возглавляет марганец. Поэтому-то марганцевые руды оказались тем самым колодцем, со дна которого ученые неоднократно старались достать девяносто третий элемент и всегда попадали в положение незадачливого героя восточных сказок, пытавшегося вытащить из колодца месяц.

Более прозорливые исследователи выбрали объектом изучения урановые руды — ведь в них присутствуют все радиоактивные элементы,— а в наличии радиоактивности у трансуранов едва ли кто стал бы сомневаться. В 1934 году чешский инженер Коблик, руководивший лабораторией в Иоахимстале, где расположено одно из крупнейших месторождений урановых руд в Европе, обнаружил в промывных водах «новый элемент». Ученый назвал его богемием и полагал, что ему выпала честь открыть первый трансуран. На самом же деле Коблик «открыл» вольфрам.

Спустя четыре года румын Хулубей и француз Кошуа продолжили счет ошибок. Их секваний оказался смесью известных элементов, а отнюдь не элементом № 93.

За эти первые приступы «трансурановой лихорадки» были ответственны химики. Вмешались физики, на поле битвы затрубил их боевой слон — нейтрон, элементарная частица, великолепный «реагент» ядерных реакций. Но на сей раз физики только увеличили печальную летопись заблуждений.

Знаменитый итальянский ученый Энрико Ферми начал бомбардировать нейтронами один за другими все элементы периодической системы. Не избежал этой участи и уран. Рядом с нейтроном, несущимся к ядру изотопа урана-238, мчалась нетерпеливая мысль физика-теоретика. Уран-238, захватывая нейтрон, превращается в уран-239. Этот изотоп, по-видимому, должен быть бета-активным, а как только он испустит бета-частицу — электрон, то заряд его ядра увеличится. Тут же родится изотоп первого трансурана. Если же и этот элемент будет подвержен бета-распаду, то периодическая система расширит свои границы еще на одну клетку вправо. Ферми-экспериментатору как будто удалось подтвердить предложение Ферми-теоретика. В продуктах облучения урана нейтронами он обнаружил два неизвестных радиоактивных изотопа. По его мнению, это были изотопы первых элементов тяжелее урана — аузония и гесперия.

Было заманчиво химически выделить эти элементы. За дело взялись супруги Жолио-Кюри и сербский ученый Савич. Результат оказался настолько же неожиданным, насколько удивительным. Не трансураны, но лантан и барий, элементы середины периодической системы, обнаружили ученые.

Так было открыто деление ядра урана нейтронами. Охота за трансурановыми элементами в первом туре привела к неудаче, но она же способствовала одному из величайших открытий двадцатого столетия.

Шли годы, и искусственное получение трансуранов вошло в колею; один за другим пристраивались к периодической системе нептуний и плутоний, америций и кюрий, берклий и калифорний. Как только появились серьезные трудности, появились и ошибки. Чем больший порядковый номер имеет трансуран, тем сложнее его получить. Когда речь шла об обычных элементах, ученые рано или поздно выделяли более или менее осязаемые количества бывшего незнакомца. Что касается тяжелых трансуранов, то здесь приходится иметь дело буквально со считанными атомами. Элемент № 101, менделеевий, был синтезирован в количестве всего… 17 атомов.

Автор: Д. Трифонов.

P. S. О чем еще говорят британские ученые: о том, что по теме ложных открытий химических элементов можно было бы даже продать курсовую по химии, выполненную весьма интересно.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *