Аркадий Курамшин - Элементы: замечательный сон профессора Менделеева

Ярко-зелёные спектральные линии неодима, которые в своё время дали повод Бунзену подумать о том, что дидим — это не один химический элемент, тоже находят применение — небольшое количество оксида неодима, вводящееся в материал для изготовления алюмоиттриевого граната (материала для изготовления рабочего тела лазера) дает возможность лазерному устройству (в том числе и лазерной указке для лекций и презентаций) испускать ярко-зелёное свечение.

61. Прометий

Персонажем греческой мифологии, более всего сделавшем для науки и человечества, однозначно можно считать Прометея. По одной версии его можно считать первым химиком-технологом, который подарил людям секрет добычи и применения огня, по другой, Прометею была не чужда и фундаментальная наука — он обучил людей математике, астрономии, медицине и тому, как возделывать землю.

В поэмах Гесиода даже говорится о том, что Прометей приложил руку к созданию рода человеческого — он вылепил их из глины, а Афина вдохнула в вылепленные из глины тела жизнь и дух. Неопределённость того, что же конкретно Прометей сделал для нас, возможно и является причиной того, что сейчас довольно сложно определиться, кого можно считать первооткрывателем прометия, элемента с порядковым номером 61. Зато мы знаем, что предложил прометию его название. «Крестной матерью» элемента № 61 можно считать Грейс Кориелл, жену американского химика Чарльза Кориелла, который вместе с коллегами Джейкобом Марински и Лоуренсом Гленделином в 1945 году с помощью ионообменной хроматографии выделили прометий из продуктов деления урана ( J. Am. Chem. Soc. — 1947. — Vol. 69. — P. 2781–2785 ). До этого в 1920-е годы с заявлениями об открытии элемента № 61 выступали ученые из Италии и из Иллинойского университета, однако эти заявления не были подтверждены. Вскоре после того, как в результате работы Кориелла и соавторов стало ясно, что искомый элемент № 61 наконец, обнаружен, Грейс Кориелл, вероятно представила мужа и его коллег кем-то в роли титанов, добывающих огонь у богов (а может быть такие эмпиреи не заботили её и на название прометия повлияла программа по созданию атомного оружия, в рамках которой проводили исследования Кориелл, Марински и Гленделин).

Подозрения о том, что такой элемент, как прометий, может существовать, появились уже в 1902 году, когда уже разъяснилась ситуация с празеодимом и неодимом, и был открыт самарий. Чешский химик Иоганн Богуслав Браннер, следя за увеличением атомных масс в ряду Pr — Nd — Sm, предположил, что переход по массе от неодима к самарию слишком резкий, и тенденция изменения атомных масс требует присутствия между неодимом и самарием ещё одного элемента. Догадки Браннера перестали быть просто догадками, когда британский физик Генри Мозли нашёл взаимосвязь между порядковым номером элемента в Периодической системе и характеристической частоты рентгеновского излучения элемента. Закон Мозли дал возможность определить положение элементов в Периодической таблице, просто анализируя его спектр рентгеновского излучения и с принятия физиками и химиками закона Мозли основой классификации химических элементов стал уже порядковый номер атома, а не его масса. В соответствии с рассуждениями Мозли, существование элемента № 61 тоже было бесспорным. Сам Мозли не успел объяснить причины наблюдавшейся им закономерности — он погиб во время Галлиполийской операции в 1915 году.

В конечном итоге порядковый номер элемента в Периодической системе приобрёл физический смысл благодаря Джеймсу Чедвика, который установил, что порядковый номер элемента совпадает с зарядом его ядра.

Одна из причин того, что прометий долго не давался в руки исследователям в том, что это второй из элементов со сравнительно небольшим атомным номером и атомной массой, у которого не существует устойчивых изотопов. Таких элементов с атомным номером меньше, чем 83, всего два — технеций и прометий. Наиболее устойчивый (если так можно говорить про радиоактивные изотопы) нуклид прометия — прометий-145 ( 145Pm), его период полураспада составляет чуть менее 18 лет. Именно поэтому обнаружить прометий было столь сложно. Да, соединения прометия в крошечных количествах содержатся в урановой смолке — они образуются при самопроизвольном расщеплении урана-238, но на одну тонну урановой руды приходится триллионная грамма прометия, и, очевидно, его нельзя обнаружить в руде. Правда, говорить о том, что в окружающем нас мире существованием прометия можно пренебрегать, тоже нельзя — спектральные методы астрономии позволяют наблюдать, что звезда HR465, расположенная в туманности Андромеды, выбрасывает в пространство вокруг себя большое количество металлов, тяжелее железа среди которых и прометий.

Прометий применяется в радиоизотопных источниках тока, где он присутствует в виде оксида Pm 2O 3. Распадаясь, прометий испускает β-излучение (поток электронов, образующихся при превращении нейтрона ядра в пару протон-электрон, заряд атомного ядра при β-распаде увеличивается на одну единицу, а масса атома сохраняется). Благодаря тому, что в излучении прометия при распаде отсутствуют гамма-лучи, он сравнительно безопасен. Изначально прометий использовали для замены радия в светящихся стрелках и циферблатах часов — прометий оказался менее опасным, чем радий. Для этого хлорид прометия смешивали с люминофором, который при попадании потока β-частиц светился жёлто-зелёным или голубым светом. В наше время ни один из радиоактивных изотопов не применяется для изготовления бытовых приборов. Это в 1951 году радиации боялись меньше, и в штатах продавался набор «Юный физик-ядерщик» с настоящими радиоактивными препаратами, продавцы которого разорились не из-за радиофобии, а из-за огромной цены — покупательная способность 50 долларов, который тогда просили за чемоданчик сейчас эквивалентна 450 долларам, дороговато для подарка. Сейчас прометий не применяется в товарах повседневного спроса, только для исследований или сертификации в химии или материаловедении.

62. Самарий

Достаточно обычна ошибка школьников, участвующих в химических олимпиадах — они считают, что элемент самарий назван в честь города Самары. Это не так, но история названия самария не менее интересна, всё равно имея отношение к России. Мы с полным правом можем считать самарий первым элементом, который был назван в честь живого человека, а не древнегреческого бога или мифического создания. Своё название самарий получил благодаря обнаруженному около города Миасса на Южном Урале минералу самарскиту, из которого он был выделен.