Глен Сиборг говорил, что новый элемент назван в знак признания заслуг великого русского химика Дмитрия Ивановича Менделеева, который использовал периодический закон для предсказания химических свойств неоткрытых элементов. Именно эти принципы легли в основу открытия большинства трансурановых элементов.
Как известно, в химических реакциях можно получать из одних веществ другие вещества. Но, чтобы из одних элементов получить другие элементы, о чем мечтали алхимики, требуется физика. Если рассмотреть атом, то химики занимаются его электронами, так как благодаря им образуются химические связи. А вот физики лезут в ядро атома.
Самое простое — загнать в ядро нейтрон. Он не имеет электрического заряда, поэтому не встречает сопротивления ни со стороны электронной оболочки, ни со стороны ядра. Конечно, это не совсем простая задача. Попадите-ка такой маленькой частичкой в ядро, размер которого немногим больше.
Добавив в ядро нейтрон, можно получить не только новый изотоп, но и новый элемент, так как такое ядро с добавочным нейтроном может быть неустойчивым и может произойти бета-распад, при котором один из нейтронов ядра превращается в протон. В таком случае это будет ядро следующего по счету химического элемента. Подробно рассказывать о видах радиоактивных распадов мы не будем. Но вы можете досконально разобраться в них в курсе видео по радиохимии на нашем YouTube-канале.
Получить 101-ый элемент из фермия путем захвата им нейтрона не представлялось возможным. Ведь сначала надо сделать мишень из фермия, а это просто физически невозможно сделать. Фермия было получено очень мало. Поэтому приняли решение синтезировать менделевий из эйнштейния.
Ядра атомов эйнштейния на ускорителе частиц бомбардировали ядрами атомов гелия. Здесь важно понимать, что тяжелые «снаряды» сложнее разогнать, то есть придать им необходимую энергию. Гелий все-таки тяжелее, чем протон или нейтрон. Поэтому и ускорители должны быть большей мощности.
Таким образом был получен изотоп 256Md, период полураспада которого составлял 30 минут. При первом синтезе было получено всего 17 атомов менделевия. Как вы понимаете, изучать химические свойства в таких условиях крайне трудно. Но в 1967 году случилась сенсация, был открыт изотоп 258Md. Сенсация заключалась в том, что его период полураспада равнялся почти двум месяцам. Да и получено было 30 тысяч атомов нового изотопа. А это значит, что и получать проще, и изучать его химические свойства легче.
Как и для всех актиноидов, основная валентность менделевия III. Дальнейшие исследования химических свойств показали, что менделевий — первый трансурановый элемент, для которого известно валентное состояние I.
Нобелий
Открытие этого элемента больше известно не научными разработками, а «политическими» разборками ученого сообщества. Шли 50-ые годы 20-го столетия, и в мире нарастала напряженность между СССР и США. Естественно, это не могло не отразиться на научном мире. К сожалению, наука, подчиненная военным интересам, подвержена политическому влиянию.
Синтез и исследования нобелия можно разделить на два периода. К первому (1956–1959) относятся совместные работы Стокгольма, Москвы и Беркли, ко второму (1963–1966) — работы, проведенные в Дубне.
Для синтеза нобелия применяли метод тяжелых ионов, когда мишень обстреливают ионами элементов тяжелее гелия. Так, например, нобелий можно получить, бомбардируя изотоп 238U ионами неона 22Ne. Предполагалось, что изотопы нового элемента будут иметь очень малое время жизни, поэтому все существующие методы анализов химических свойств, да и вообще методы идентификации нового элемента не подходили. Требовались новые экспрессные, чувствительные и точные методы анализа. Химические методы сравнительно медленные, требовали много времени, что сразу ставило крест на их использовании в исследованиях свойств нобелия.
В 1957 году объединенная американо-англо-шведская группа сообщила о получении нового элемента. Они назвали его в честь Альфреда Нобеля. Но данные в их статье были настолько странными, что вызывали сомнения в научном сообществе. Более того, они не предоставили всех сведений об экспериментах, чтобы любая другая лаборатория мира, работающая в данном направлении, могла повторить результат.
В 1963 году в лаборатории ядерных реакций в Дубне был установлен новый мощный циклотрон, и на нем синтезировали 102-ой элемент. Синтез проводился методом, описанным выше. Результаты экспериментов сильно различались с данными о свойствах 102-ого элемента, полученными в 1957–1959-ых годах. Поэтому было принято решение повторить все проведенные ранее эксперименты. Тем более, что за годы, прошедшие с 1959 года ядерная физика шагнула далеко вперед, да и методы исследования стали более совершенными и точными.
Все, что известно о химии 102 элемента, это то, что он имеет степени окисления +2 и +3, а также близок по химическим свойствам к своему аналогу из ряда лантаноидов — иттербию.
Новые полученные данные сравнили со старыми, и стало ясно, что во всех ранних работах по синтезу 102-ого элемента были допущены различные ошибки. Значит, нельзя сказать, что в период 1956–1959 был открыт новый элемент. А право назвать новый открытый элемент принадлежит первооткрывателям — ученым из города Дубна. Они предложили назвать элемент в честь Фредерика Жолио-Кюри — ученого, открывшего искусственную радиоактивность.
Но, если вы посмотрите в таблицу Менделеева, то там название 102-ого элемента обозначено как нобелий.
Лоуренсий
Последний актиноид. Самый труднодоступный. Наименее изученный. Впервые о его получении сообщили в 1961 году в Беркли. Прочитав про синтез всех предыдущих трансурановых элементов, вы, наверное, уже заметили, что не так много лабораторий в мире, где занимаются решением подобных задач. В Беркли в качестве мишени использовали смесь изотопов 250–252Cm, которые облучали изотопами 10–11B. Очередной странный эксперимент, результаты которого нельзя однозначно толковать. Тем более, что химическая идентификация того, что был получен именно новый элемент, не проводилась. Хотя сообщение о том, что был получен новый элемент, было. В Беркли предложили назвать новый элемент лоуренсием — в честь изобретателя циклотрона, американского физика Эрнеста Лоуренса.
Через четыре года в Дубне начали заниматься 103-им элементом. Результаты экспериментов показали, что в Беркли опять что-то «нахимичили», и полученные ими данные не соответствуют действительности. Узнав о сообщениях из Дубны, ученые в Беркли провели ревизию своих работ и пришли к выводу, что действительно «нахимичили» и получили неизвестно что. Поэтому начали новые эксперименты по синтезу 103-го элемента. И в 1971 году опубликовали результаты исследований, которые опровергали данные 1961 года.
Поэтому ученых из Дубны можно считать первооткрывателями 103-го элемента. Они предлагали назвать его в честь Эрнеста Резерфорда — одного из основоположников ядерной физики. Но, если вы посмотрите в таблицу Менделеева, то увидите, что как и в случае с нобелием, название не было изменено.
Радиохимики установили, что устойчивая степень окисления лоуренсия равна +3. Это подтверждает тот факт, что актиноиды являются элементами с очень близкими химическими свойствами.
Заключение
Вот и закончилась периодическая таблица. За время нашего путешествия мы успели побывать в мире самых активных металлов, окунулись в море самых безразличных и самовлюбенных газов, пообщались с самым крупным семейством металлов-тружеников, а также преодолели все опасности и познали всю прелесть радиации и тех, кто ее создает.
Каковы же были цели написания этой книги? Мы ставили перед собой непростую задачу: нужно было рассказать об устройстве всего материального, о тех кирпичах, из которых состоит наша планета и вся вселенная. К тому же, мы старались не уходить в дебри химической науки, избавить читателя от достаточно скучных и сложных вычислений, а вместо этого насытить книгу интересными и подчас реально полезными фактами, а также юмором, ведь ученые тоже люди и любят посмеяться. Это просто замечательно, что природа одновременно настолько сложна, а ее проявления кажутся нам обычными и вполне естественными, простыми…
Мы надеемся, что эта книга для кого-то из читателей станет причиной, по которой он или она выберет профессию химика, ученого или исследователя. Другим же она, вероятно, даст пищу для размышлений о природе вещей. Кого-то эта книга сподвигнет внимательнее слушать учителей естественнонаучного профиля на уроках в школе, что тоже очень важно.
Претендуем ли мы, ученые, на абсолютную правоту своих суждений? Конечно, нет. Например, механика Ньютона очень долгое время считалась верной, пока ее не дополнил или же скорректировал другой великий физик Альберт Эйнштейн. На наш взгляд, наука — это метод познания, который помогает облегчать жизнь человека, делать ее лучше, прогрессивнее, удобнее и технологичнее. Одни теории дополняют другие, третьи или же их вовсе со временем признают неверными. Это постоянный процесс, от масштабов которого захватывает дух.
А вот QR-коды, с помощью которых ты легко найдешь наши аккаунты:
youtube.com/c/ChemistryEasy
vk.com/chemistryeasyru