Да я в Москве с киркой уран найду при такой повышенной зарплате».
Речь идет о том, что америций – единственный радиоизотоп, изделие с которым можно купить в строительном магазине, причем покупка и установка этого прибора понизит опасность помещения (а в офисах, гостиницах, магазинах и кинотеатрах такие устройства должны стоять в обязательном порядке). Америций применяется в некоторых типах датчиков задымления. Около 0,3 микрограмма оксида америция располагается в индикаторной камере датчика, где испускаемый америцием поток α-частиц ионизирует воздух, позволяя протекать электрическому току между электродами детектора. Если в воздухе появляются аэрозольные частицы дыма, они поглощают α-частицы, ионизация воздуха в камере прекращается, электрическая цепь в детекторе размыкается, и подается сигнал тревоги
Америций также применяется там, где нужен источник α-частиц и/или γ-излучения – промышленность, медицина, но его применение ограничено только теми областями, где нужно небольшое количество излучающего материала, – производство америция стоит дорого. Для справки: один грамм оксида америция, который применяют в датчиках задымления, стоит около 1500 долларов США, а грамм золота – около 30 долларов.
96. Кюрий
Кюрий – очередной химический элемент, который относится к трансурановым элементам – элементам, не встречающимся в земной коре (незначительные количества плутония и нептуния, спонтанно образующиеся в процессах с участием урановых руд, не в счет). Кюрий – твердый, хрупкий металл серебристо-белого цвета, который быстро тускнеет на воздухе, этот элемент можно получить только в ядерном реакторе. Нуклид 242Cm был получен в 1944 году во время работы над Манхэттенским проектом Гленом Сиборгом, Ральфом Джеймсом и Альбертом Гиорсо. Для того чтобы получить этот элемент, исследователи бомбардировали мишень из 239Pu α-частицами. Как и о всех остальных элементах, которые Сиборг с коллегами обнаружил во время работ, основная цель которых была – создание атомной бомбы, информация о кюрии была обнародована уже после окончания Второй мировой войны – об открытии кюрия, как и америция, американцы впервые услышали в детском радиошоу; на кюрий и способ его получения, как и на америций, Сиборг оформил патент (впрочем, и для элемента №95, и для элемента №96 срок действия патента истёк еще в 1960-е годы).
Кюрий получил название в честь супругов Кюри – радиоактивный элемент логично было назвать в честь тех, кто заложил основы теории радиации. Кстати, над кюрием в группе лантаноидов находится гадолиний, названный в честь финского химика Юхана Гадолина, посвятившего свою жизнь изучению редкоземельных элементов, так что в названии нового элемента Сиборг продолжал следовать параллели Европий – Америций, выстроенной для элемента с номером 95. Хотя, все могло бы быть совсем не так – близость химических свойств америция и кюрия приводила к колоссальным сложностям в их разделении, и достаточно устав от этой процедуры, Сиборг или кто-то из его коллег предложил назвать парочку №95 и №96 «пандемониум» и «делириум» – («ад» и «бред» на латыни). К счастью, самообладание вернулось к ученым, и элементы с такими названиями в Периодической системе не появились.
Известно 19 изотопов кюрия, все они радиоактивны. Первый из них, 242Cm, в 1947 году был выделен в форме гидроксида и в 1951 году – в виде металла. Наиболее устойчив 247Cm, его период полураспада – около 16 миллионов лет, период полураспада 248Cm – 340 тысяч лет, а ядер 250Cm и 245Cm – девять и восемь с половиной тысячи лет соответственно. Все остальные изотопы кюрия распадаются гораздо легче, их периоды полураспада исчисляются годами или месяцами.
Несмотря на неустойчивость, кюрий находит практическое применение – либо как топливо для радиоизотопных термоэлектрических генераторов, которые используют на спутниках, космических зондах или в автономных спускаемых роверах (пока, однако, к ним можно отнести только марсоходы), либо как излучатель α-частиц для α-частичных рентгеновских спектрометров, которыми опять же чаще всего оснащают автономные аппараты для изучения космоса.
Радиоизотопные термоэлектрические генераторы – это электрические генераторы, преобразующие в электроэнергию термическую энергию распада радиоактивного материала. Работает такой генератор по принципу обычной термопары – кюрий, разлагаясь, выделяет тепло, которое нагревает спаянные друг с другом проводники из различного материала, в результате чего образуется электрический ток. Правда, иногда тепло радиоактивного распада кюрия использовалось непосредственно, например, для обогрева марсоходов. Для применения в изучении космического пространства радиоактивный материал должен выделять достаточное количество тепловой энергии на единицу массы, и кюрий в этом отношении привлекательнее плутония и америция, также применяющихся в аналогичных целях.
α-Частичные рентгеновские спектрометры позволяют определять состав образца в результате анализа картины обратного рассеивания α-частиц – с помощью уравнений, составленных Эрнестом Резерфордом, можно определить массу ядра, с которым столкнулась α-частица, таким образом выявив ядра, входящие в состав анализируемой пробы. Рентгеновские спектрометры такого типа давно используются в космосе – от полетов совершивших мягкую посадку на Луну аппаратов «Сервейер» (α-частичные рентгеновские спектрометры были смонтированы на аппаратах № 5-7 этой серии и изучали состав лунного грунта) до современных марсоходов и космической миссии Розетта, спускаемый аппарат которой, «Филы», 12 ноября 2014 года совершил посадку на комету 67P/Чурюмова–Герасименко.
Большая часть кюрия, которая в наше время содержится в окружающей среде, – результаты воздушных испытаний атомного оружия, запрещённых в семи странах в 1980-х годах. Более точечные участки загрязнения кюрием – наглядное свидетельство нештатных ситуаций на заводах по производству ядерного оружия или проблем при его хранении/транспортировке. Опасность кюрия в том, что он концентрируется в костном мозге и благодаря высокой активности α-излучения может стать причиной онкологических заболеваний.
97. Берклий
Элемент №97 Периодической системы берклий – один из двух элементов, названных в честь городов, известных благодаря своим университетам (второй, элемент №110 – дармштадтий, но о нем речь пойдет позже). Берклий назван в честь города Беркли, в котором расположен один из университетов Калифорнии. Университет, который часто называют просто «Университет Беркли» (в нем Глен Сиборг прошел путь от постдока до ректора), стал для города, как это говорится сейчас, градообразующим предприятием, и история города немыслима без истории университета. Город же, где он расположен, был назван в честь ирландского философа епископа Джорджа Беркли. Университет Калифорнии в Беркли принял первых студентов в 1869-м, – именно в том году, когда Менделеев впервые сформулировал Периодический закон.
Берклий был получен в 1949 году в Национальной лаборатории имени Лоуренса Гленом Сиборгом, Стэном Томсоном и Альбертом Гиорсо. Пять лет, которые прошли между синтезом кюрия и последовавшим за ним синтезом берклия, были, если так можно сказать, потрачены учеными на получение достаточных количеств америция – первый образец берклия был получен с помощью бомбардировки мишени из 241Am α-частицами. Период полураспада первых ядер берклия, 243Bk, составлял четыре с половиной часа, позднее был получен нуклид 249Bk с периодом полураспада 314 дней. Название, которое Сиборг с коллегами дал элементу №97, продолжало взятый им курс на синхронизацию повода для названий лантаноида и аналогичного ему актиноида: европий – америций, гадолиний – кюрий. Элемент №65, до определённой степени аналогом которого является берклий, – тербий, назван в честь Иттербю, города, в руде, обнаруженной рядом с которым, были найдены почти все редкоземельные элементы, ну а берклий назвали в честь славного своим университетом города Беркли, где элемент №97 впервые увидел свет.
С помощью метода рентгеновской дифракции были изучены такие соединения берклия, как его диоксид (BkO2), трифторид (BkF3) и оксихлорид (BkOCl). В своих соединениях берклий принимает степень окисления +3 и +4 (тербий ведёт себя точно так же). Легкость образования соединений со степенью окисления +4 позволила легко отделить соединения берклия от соединений других актиноидов, это было проще, чем разделение америция и кюрия. В 1962 году было получено такое количество берклия, которое при хорошем зрении можно было наблюдать невооружённым глазом – 3 микрограмма, из него и был получен чистый металлический берклий, который, впрочем, ожидаемо, выглядел как обычный металл серебристо-серого цвета.
Как и другие актиноиды, берклий и хемотоксичен, и опасен за счет излучения. Этот элемент не нашёл себе областей применения, кроме исключительно исследовательских целей. Однако синтез берклия был важным шагом на пути к созданию других сверхтяжелых элементов, позволил разработать новые теории в ядерной физике, ну и еще раз подтвердил высокую предсказательную способность Периодического закона.
98. Калифорний
Хотя вполне логично предположить, что элемент, полученный в Университете Калифорнии в Беркли назван калифорнием в честь штата, в котором он был впервые получен, надо сказать, что для Глена Сиборга и его коллег придумать имя этому элементу оказалось непростым делом – Сиборг пытался играть в «химический кроссворд» и подбирал названия синтезированным актиноидам так, чтобы название актиноида по смысловой нагрузке было вложено в название его аналога-лантаноида: европий – америций, гадолиний – кюрий, тербий – берклий.
Однако в 1950 году, когда дело дошло до того, чтобы дать название элементу №98, система дала сбой. Эквивалентом будущего калифорния среди лантаноидов был диспрозий, получивший название благодаря сложности в получении и выделении: «диспрозитос» – «трудно найти». Сиборг с коллегами ре