Аркадий Курамшин - Элементы: замечательный сон профессора Менделеева

100. Фермий

Круглые даты и числа всегда привлекали внимание людей, возможно из-за того, что благодаря нашим пятипалым рукам наши далекие предки выбрали десятеричную систему счисления. Заметим, что круглых дат опасались не только в Средние века, ожидая конца времен вот каждого года, кончавшегося двумя нулями — если кто ещё помнит, в 1998–99 годах ходили слухи о так называемой «проблеме 2000», которая идеологически была близка средневековым страданиям в ожидании скорого конца. Тем не менее, заселение электронов по уровням, и, следовательно, Периодический закон и Периодическая система индифферентны к числам, кратным десяти, благодаря чему элемент с номером 100 нельзя назвать каким-то особенным.

Фермий, как и стоящий на одну клеточку раньше эйнштейний, был впервые обнаружен в радиоактивных осадках, образовавшихся в результате испытания первого термоядерного устройства. Собственно, в статье, вышедшей спустя три года после испытания, на двух страницах сообщалось о двух элементах ( Phys. Rev. 1955. 99 (3): 1048–1049 ). Причина образования фермия была такая же, как и эйнштейния — уран, входивший в состав атомной бомбы-запала поглощал большое количество нейтронов, и образующиеся при этом ядра за счет β-распада увеличивали число протонов, а значит — порядковый номер.

Исследователи, обнаружившие элемент № 100, предложили назвать его фермием в честь Энрико Ферми, итальянского физика, получившего в 1938 году Нобелевскую премию по физике 1938 года « …за доказательство существования новых радиоактивных элементов, полученных при облучении нейтронами, и связанное с этим открытие ядерных реакций, вызываемых медленными нейтронами… » и почти что же сразу после церемонии отправившегося со всей семьей из Стокгольма в эмиграцию США (в Италию Ферми не стал возвращаться из-за несогласия с политикой Муссолини), где построил первый ядерный реактор, в котором протекала самоподдерживаемая ядерная реакция (все работы Ферми в Штатах с 1939 по 1945 год прямо или косвенно были посвящены созданию ядерного оружия).

Благодаря магии чисел фермий чуть было не назвали «центурием» — сотым. В 1953 году исследователи из Нобелевского Института в Стокгольме получили фермий 250Fm, бомбардируя уран ядрами кислорода. Поскольку открытие элемента № 100 американскими учеными было сделано в рамках работы над созданием нового оружия, то информация о нём была засекречена, но как только шведские физики выступили с заявлением об открытии элемента с номером сто, информацию о термоядерном устройстве (точнее о последствиях испытания этого устройства) быстро рассекретили. То, что чуть позже команда Беркли не возражала против того, чтобы по инициативе шведских физиков назвать элемент № 102 «нобелием», даже после того, как их заявление о синтезе элемента 102 не воспроизвелось и было признано ошибочным. Возможно, такой ход должен был слегка подсластить пилюлю шведам, у которых элемент № 100 увели из-под носа.

Фермий очередной актиноид, самое главное значение которого, пожалуй, в том, что после него начинается настоящая кунсткамера искусственно синтезированных элементов — элементы с порядковым номером 101 и выше называют «трансфермиевыми». Кроме этого, фермий можно считать последним химическим элементом, для которого (хотя бы теоретически) можно предложить практическое применение.

Речь пока идет еще только о потенциальном применении — 250Fm интенсивно испускает α-лучи, а период его полураспада около 20 часов. Такое сочетание очень привлекательно для радиотерапии — источник радиации подвергает интенсивному облучению опухоль, после чего быстро распадается, однако препятствием на пути применения сотого элемента в медицине лежит, как это бывает и с другими металлами, отсутствие быстрых методов «прививки» радиоактивного металла к органическому фрагменту, который поможет распознать опухолевые клетки и доставит средство борьбы с ними по адресу.

101. Менделеевий

В 1932 году Альберт Эйнштейн посетил Калифорнийский университет в Лос-Анжелесе, где прочёл речь перед студентами, в которой, в частности было сказано: « Наука как нечто существующее и полное является наиболее объективным и внеличным из всего, что известно человеку ». Одним из его слушателей был выполнявший свою дипломную работу ещё в области «чистой химии» Глен Сиборг. Эйнштейн, будучи знакомым с одним из профессоров, обучавших Сиборга, нашел время встретиться и переговорить с подающим надежды молодым человеком, и Сиборг, позднее ставший как и Эйнштейн лауреатом Нобелевской Премии, позднее писал, что был приятно поражен добротой и скромностью великого учёного по отношению к никому пока еще не известному студенту. Отношение Эйнштейна к вопросам войны и мира также позволило Сиборгу сформулировать собственное отношение к этим вопросам. Хотя десять лет спустя после встречи Глен Сиборг со своей группой играл одну из ключевых ролей в Манхэттенском проекте, помогая разделять уран и плутоний, он неоднократно заявлял о своём пацифизме и утверждал, что ядерная энергия должна применяться только в мирных целях.

Встреча с Альбертом Эйнштейном очень сильно повлияла и на научные предпочтения, да и на судьбу Сиборга — он заинтересовался физикой и после того, как в 1933 году получил степень бакалавра, остался в Университете Калифорнии ещё на один год, чтобы прослушать ряд курсов по физике, которые не посещал, обучаясь на химическом отделении университета. В Калифорнийском университете Лос-Анжелеса не было возможности выполнять исследования в области физической химии, он поступил в магистратуру Калифорнийского университета Беркли, начав работу с профессором физической химии Гилбертом Ньютоном Льюисом (его, вероятно, многие могут помнить по правилу устойчивости восьмиэлектронных оболочек «октетов Льюиса») и тоже молодым, но подающим надежды специалистом в ядерной физике Эрнестом Орландо Лоуренсом, который в начале 1930-х годов изобрёл циклотрон, за что в 1939 году стал лауреатом Нобелевской премии по физике. Сначала Сиборг занимался с Льюисом химией кислот и оснований, но постепенно отходил от «классической» химии всё дальше и дальше. В 1937 году Сиборг защитил диссертацию на тему: « Взаимодействие быстрых нейтронов со свинцом », и далее занимался уже исключительно ядерной химией, отцом-основателем которой он и считается.

Связь Сиборга и Эйнштейна можно назвать даже в определённой степени мистической — в день смерти Альберта Эйнштейна, 18 апреля 1955 года журнал American Physical Society получил рукопись статьи Сиборга, Альберта Гиорсо и их коллег, в которой сообщалось об открытии нового радиоактивного элемента № 101, который Сиборг предложил назвать в честь Д. И. Менделеева — менделевий ( Physical Review., 1955, 98 (5): 1518–1519 ). Самым устойчивым из изотопов менделевия является атом с массой 258 — его период полураспада составляет чуть больше 51 суток. Химические свойства менделевия изучены только для его соединений в растворе. Доподлинно известно, что он может образовывать соединения со степенью окисления +3 или +2.