Оповідання з хімії - Юрій Якович Фіалков
Все це примушує з сполуками трансуранових елементів працювати дуже обережно. Зокрема користуються так званими маніпуляторами — інструментами, які дозволяють провадити всі хімічні операції, не наближаючись до посуду, де знаходяться трансуранові елементи. З речовинами, від яких сильно розходяться радіоактивні промені, всі маніпуляції проводять у спеціальних шафах. Такий маніпулятор для роботи з дуже радіоактивними елементами можна побачити на рисунку (стор. 60).
Велика радіоактивність зауранових елементів викликає ще одне утруднення при роботі з ними. Плутоній, наприклад, випускає таку кількість α-частинок, що коли у воді розчинити яку-небудь його сіль, то в розчині зразу ж утворюється перекис водню, який відновлює сполуку плутонію. Ось чому, якої б валентності не взяли плутоній, коли розчини стоять, плутоній обов’язково переходить у сполуки нижчої валентності.
Розчини сполук кюрію у воді відсильного випромінювання закипають. Уявіть собі таку картину: розчиняють у воді яку-небудь сіль цього елемента і розчин сам по собі спочатку слабо, а потім дуже бурхливо кипить, розбризкуючи краплі рідини!
Більшість трансуранових елементів добувають у мізерних кількостях. В цьому відношенні хіміки роблять чудеса. Останній з трансуранових елементів — менделевій спочатку добули в кількості 17 атомів! І цього виявилось достатньо, щоб ізолювати елемент і визначити всі особливості його випромінювання. Подумайте тільки: 17 атомів! Тоді ви зрозумієте, чого коштує хімікам кожний рядок у повідомленнях про властивості елементів, які на відміну від всіх інших доводилося одержувати штучно.
Чи є трансурани в природі?Тепер вже зрозуміло, чому шукання трансуранових елементів у природі не увінчались успіхом. Періоди піврозпаду, навіть найдовговічніших з них, такі невеликі порівняно з часом існування нашої планети, що ці елементи встигли повністю розпастись. А втім, багатьом з них вчені відводять істотну роль у природі. Вважають, що в свій час плутоній зробив великий вплив на тепловий баланс нашої планети, й що тепер внутрішнє тепло Землі зумовлене процесами радіоактивного розпаду в її надрах.
Сучасні спектроскопічні методи дослідження дають можливість встановити, з яких елементів складаються Сонце і зорі. Але й за допомогою цих методів не виявлено ще де-небудь у Всесвіті слідів плутонію або інших зауранових елементів, за винятком одного — каліфорнію. Про це треба розповісти докладніше…
Понад 900 років тому в ніч на 4 липня 1054 р. астроном китайської обсерваторії Великого Дракона Ма Туан-лін, як і завжди вийшов спостерігати небо. Майже над головою він помітив дуже яскраву зірку, якої вчора в цьому місці неба не було. Не писалось про неї нічого і в тих старовинних книгах, зміст яких астроном знав досконало. Наступного дня зірка з’явилась на небі ще до заходу сонця. На вулицях товпились сотні людей і дивувалися з цього дива. Завдяки Ма Туан-ліну ми знаємо всі подробиці цього чудового явища. Зірка сяяла на небосхилі майже два місяці, а потім почала швидко гаснути. Незабаром її зовсім не стало.
Записи китайського астронома дійшли до наших днів. Вважають, що він спостерігав явище, яке тепер називається «новою зіркою». Утворення таких нових зірок порівняно часто можна спостерігати на небосхилі. Правда, «нова зірка», описана Ма Туан-ліном, була надзвичайно яскравою. Але при вивченні неба в телескоп такі явища — не рідкість.
Для нас тут цікаве одне — всі «нові зірки» подібно до зірки, описаної Ма Туан-ліном, сяють завжди однаковий час — 55 днів. Зовсім недавно звернули увагу на те, що 55 днів — це точний час піврозпаду одного з ізотопів зауранового елемента — каліфорнію (254). Очевидно, ядерні процеси, які приводять до спалаху речовини «нових зірок», е процесами утворення каліфорнію.
Після того як зауранові елементи були добуті в лабораторіях, шукання їх на поверхні Землі в гірських породах все-таки не припинились. Це диктувалось такими міркуваннями: по-перше, шукання можна було вже проводити не наосліп, бо властивості, наприклад, плутонію, нептунію, були вивчені добре; по-друге, цікаво знати, чи можуть на Землі скластися умови, за яких з урану утворювався б нептуній або плутоній?
Останнє припущення здається абсурдом, а тимчасом воно скоро підтвердилось. Вже за кілька років до відкриття плутонію стало відомо, що деяка частина урану замість того, щоб піддатися звичайному радіоактивному розпаду (випускання α-, β- або γ-частинок), розпадається в повному розумінні цього слова на дві частини, при цьому утворюються осколки у вигляді нейтронів. Правда, на один такий розпад припадає кілька мільйонів розпадів звичайного радіоактивного типу, але разом з тим він завжди має місце. Отже, нейтрони, необхідні для перетворення урану в нептуній, а потім у плутоній, беруться з … самого урану.
Ця обставина і стала приводом до шукання природного плутонію в уранових рудах. Коли для переробки взяли кілограми і навіть тонни уранової руди, дістали цілком точну відповідь: так, у природному урані плутоній є, але в дуже мізерній кількості. Відношення ваги плутонію до ваги уранової руди становить 10–14. Відношення кількості учнів у будь-якому класі до кількості людей на земній кулі має порядок — 10–8 у мільйон разів більший, ніж співвідношення плутонію і урану в урановій руді.
У 1952 р. уранову смоляну руду з Бельгійського Конго піддали дослідженню на вміст у ній нептунію. І нептуній був, звичайно, виявлений. «Звичайно», бо проміжною ланкою при утворенні плутонію з урану є нептуній. Нептунію виявилось в урані навіть більше, ніж плутонію: одна частина на 2000 мільярдів частин урану. Отже, нептуній і плутоній знаходяться в уранових рудах у таких кількостях, що не доводиться говорити про можливості одержання їх природним шляхом. Можливо, що інші зауранові елементи теж є в зникаюче малих кількостях у гірських породах. Наприклад, припускають, що кюрій-247 завдяки своєму порівняно великому періоду піврозпаду (приблизно сто мільйонів років) у мізерних кількостях може ще існувати на Землі. При цьому дуже ймовірно, що він знаходиться разом з рідкісноземельними елементами — лантаноїдами, бо властивості актиноїдів, до яких належить
