Оповідання з хімії - Юрій Якович Фіалков

Спробуйте у всій періодичній системі елементів знайти ще один такий метал, який добре розчинявся б у чотирихлористому вуглеці або навіть у воді!

Цікаво відмітити, що перші досліди хімічних властивостей астатину проводилися з розчинами, в яких концентрація його дорівнювала 10“13 моля, тобто в 1 л розчину було 10–13 грам-атомів астатину.

Так закінчилась історія знімання знаків запитань із «законних» клітин таблиці Менделєєва. Ця історія викладена тут дуже коротко, схематично. Насправді ж це була сповнена драматизму боротьба, боротьба за опанування того, що раніше вважалось проявом вищих сил природи, боротьба, яка дозволила людині добути нові елементи.

Тепер, здавалося б, у межах періодичної системи елементів загадок нема, і хіміки можуть спокійно зітхнути. Та хіба може залишатись спокійною справжня наука? Так, у межах періодичної системи загадок нема, але вони можуть бути і поза її межами! І шукання тривають.

Наприкінці 30-х років з’ясувалось, що найбільш перспективними для добування атомної енергії е важкі елементи періодичної системи. Стало очевидним, що виділення енергії атомного ядра повинно супроводитись його розщепленням. Тому почались активні досліди по опроміненню різними елементарними частинками атомів важких елементів і серед них, насамперед, найважчого відомого на той час елемента урану.

Улюблений снаряд атомних «артилеристів» — елементарна частинка нейтрон, бо нейтрон не має ніякого заряду. Заряджені частинки виконують ці функції набагато гірше: якщо частинка заряджена негативно, то при підході до атома вона зазнає сильної відштовхувальної дії електронної оболонки атома, а якщо заряд частинки позитивний, то її намагається відштовхнути позитивно заряджене ядро атома.

Так ось, при опромінюванні урану нейтронами було виявлено, що його атоми розпадаються на два осколки. Які ж це осколки? Уран має атомну вагу 238. Якщо це число поділити навпіл, то буде 119. Ядро урану під впливом нейтронів ділиться по-різному: іноді осколки однакові — тоді це елемент з атомною вагою 119, тобто олово, а часто-густо осколки бувають різні. В останньому випадку переважають елементи з атомними вагами 138–139, тобто барій і лантан. Дійсно, при опромінюванні урану нейтронами в продуктах ділення можна виявити ці елементи.

Елементи середини періодичної системи, які утворюються при діленні урану, мають штучну радіоактивність, і характер опромінювання кожного осколка добре вивчено, бо кожний радіоактивний елемент випускає притаманні тільки йому віпромінювання. Власне природа радіоактивних променів однакова: це — α-, β- і γ-частинки, але енергія випромінювання кожного ізотопу різна.

У 1939 р. американський вчений Макміллан відкрив у продуктах поділу урану якийсь радіоактивний ізотоп з періодом піврозпаду 2–3 дні. Серед осколків урану такий ізотоп раніше не був відомий. Уважне вивчення його показало, що випромінювання належить елементу, який своїми властивостями не схожий на жодний елемент, що міг би утворитися при розпаді ядер урану під впливом бомбардування нейтронами. Цей елемент виділили і… через кілька тижнів вся фізична і хімічна преса повідомляла: знайдено елемент 93!

Вийшло, що при обстрілі урану нейтронами, крім розпаду урану, відбувається ще один процес: деяка частина урану замість того, щоб розлетітися при зіткненні з нейтроном, захоплює його. При цьому утворюється ізотоп урану з атомною вагою на одиницю більше.

Ось вона, ця реакція:

Однак ізотоп урану з атомною вагою 239 нестійкий і за дуже короткий час зазнає радіоактивного розпаду: атом цього ізотопу випускає одну (3-частинку. Що ж при цьому відбувається? Як відомо, β-частинка — ніщо інше, як електрон, який має заряд –1. Заряд ядра атома урану дорівнює 92. Якщо від 92 відняти (-1), то неважко підрахувати, що матимемо 93. Отже, утворився ізотоп елемента з порядковим номером 93 і атомною вагою 239, оскільки втрата одного електрона не позначається на масі атома.

Новий елемент дістав назву нептуній, бо в сонячній системі за планетою Уран іде планета Нептун.

Тепер читач скаже, що він догадався, як має називатись наступний заурановий елемент — плутоній, бо за планетою Нептун іде планета Плутон. Правильної Наступний, 94-й, елемент був названий саме так. Відкриття, або, вірніше, одержання його, не примусило себе довго чекати. Нептуній виявився недовговічним елементом. Період його піврозпаду — приблизно дві з половиною доби. Він теж розпадається з виділенням однієї β-частинки. При цьому утворюється елемент з порядковим номером 94.

Навряд чи яке-небудь наукове відкриття 30–40-х років так вплинуло на долю людства, як одержання елемента плутонію. Це відкриття — десятки тисяч жертв Хіросіми і Нагасакі, це відкриття — могутній рух народів нашої планети за заборону атомної зброї, це відкриття — перша в світі атомна електростанція і атомний криголам «Ленін».

Справа в тому, що плутоній виявився найбільш придатною речовиною для одержання атомної енергії. Саме цей елемент був у тій атомній бомбі, яка ясного серпневого ранку 1945 р. розгорнула свій зловісний гриб над японським містом Нагасакі. Це плутонієм заряджені атомні бомби, вибухи яких потрясли землю атомних полігонів у Неваді і води атола Бікіні. Це продукти його розпаду заражають зараз атмосферу Америки і води японських морів.

Але це також той елемент, який у недалекому майбутньому — і ти, читачу, будеш творцем цього майбутнього! — стане однією з основ енергетики народного господарства нашої Батьківщини.

Численні атомні реактори збудовані в різних країнах. Вони служать для перетворення урану в плутоній. Тепер цей елемент можна добувати кілограмами.

Одержання нептунію і плутонію стало торжеством фізики та хімії, так би мовити, вершиною нинішньої алхімії, та, як показало найближче майбутнє, не найвищою. Не минуло й трьох років з того славного 1941 p., як були виділені перші мікрограми плутонію, а хімікам довелося докреслювати нові клітини в періодичній системі елементів. Винуватцями торжества були елементи з порядковими номерами 95 і 96.

При бомбардуванні урану α-частинками утворюється; як виявилось, ізотоп плутонію з атомною вагою 241. Цей ізотоп, як і всі трансуранові елементи, радіоактивний і при своєму розпаді він виділяє