От водорода до …? - Таубе Петр Рейнгольдович - Страница 70

Один из недолговечных

Элемент с порядковым номером 87 был предсказан в 1870 г. Д. И. Менделеевым, но в течение еще 69 лет место в периодической системе с надписью «эка-цезий» было незаполненным. Правда, как было и в случаях других неоткрытых элементов, «заявки» об открытии элемента 87 делались неоднократно. От них даже остались названия — «виргиний», «молдавий», но это обычно были ошибки аналитических исследований, и ученые напрасно пытались химическими способами обнаружить «экацезий» в природе. Он оказался радиоактивным элементом, жизнь которого длится всего лишь два десятка минут. Если в девять часов получить один грамм «экацезия», в девять двадцать от него останется всего полграмма, в девять сорок — четверть грамма и т. д. К концу рабочего дня от него останутся невесомые количества, он попросту … исчезнет.

Непродолжительность «жизни» экацезия затрудняет изучение его свойств. «Год рождения» экацезия — 1939: в этом году он впервые был обнаружен французским ученым Маргаритой Пере. В честь своей родины она назвала новый элемент францием.

Получается франций при альфа-распаде актиния. В природе франций также возникает, но в ничтожнейших количествах при радиоактивном распаде урана (несколько атомов на миллиард миллиардов атомов урана).

Несмотря на малую продолжительность «жизни» франция, в результате разработки способов его получения удалось показать, что по ряду свойств он подобен цезию. Это находится в полном соответствии с местом франция в периодической системе элементов. Спустя 70 лет со времени ее создания открытие франция вновь подтвердило величие гения Д. И. Менделеева.

Применение франция пока еще ограничено; его используют для определения актиния в природных объектах. Франций, вероятно, может быть использован при диагностике рака. В пользу этого говорит характер радиоактивности.

В настоящее время известно 8 изотопов франция. Наиболее «долговечным» является франций-223 с периодом полураспада в 22 минуты, наиболее коротко живущим — изотоп с массовым числом 218 с периодом полураспада в 0,005 секунды.

Гениальное открытие супругов Кюри

Некоторые вещества обладают поразительным свойством: если такое вещество подвергнуть освещению солнечными лучами, светом кварцевой лампы или другого сильного источника света, то после освещения долгое время оно светится. Это явление называют фосфоресценцией. Оно было открыто в 1602 г. болонским сапожником Винченцо Каскаролло.

Светящиеся составы временного действия впервые были получены более 300 лет назад в Италии в Болонье (откуда произошло и название их «болонские фосфоры») путем прокаливания с углем тяжелого шпата (сернокислый барий), содержащего фосфоресцирующие примеси.

Шли десятилетия. В научных журналах изредка появлялись сообщения о новых фосфоресцирующих веществах, новых опытах и наблюдениях. Однако подобные сообщения не обращали на себя внимания, не вызывали научных споров, почти не замечались. В числе исследователей, интересовавшихся явлением фосфоресценции, находился тогда еще мало кому известный парижский профессор Анри Антуан Беккерель. Его имя, однако, вскоре стало известно в научных кругах не только Франции, но и других стран. Этому способствовало следующее событие.

4 января 1896 г. выдающийся немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген подробно описал недавно открытые им лучи, обладающие большой проникающей способностью. Эти лучи, названные Рентгеном на заседании Германского физического общества икс-лучами, совершенно свободно проникали через бумагу, дерево, человеческое тело и даже через металлы. Вскоре весть об открытии «таинственных» лучей стала достоянием не только ученых, но и многих любителей естествознания. После же сообщения о том, что предприимчивый врач с помощью рентгеновских лучей определил положение пули в теле пациента и, успешно проведя операцию, спас больного, икс-лучи получили особенную популярность. В модных салонах демонстрировались схемы приборов для получения икс-лучей, а нередко в порядке развлечения показывались на экране «изображения» скелетов тех, кто желал «просветиться». Между прочим, героями таких «скелетных сеансов» очень часто являлись светские дамы.

Возможность получения изображения «скелета» объясняется тем, что лучи, открытые Рентгеном, неодинаково проникают через различные вещества. Кости организмов, а также металлы поглощают эти лучи сильнее, чем кожа, мышцы, мягкие ткани тела или одежда.

Открытие Рентгена послужило толчком и для работ Беккереля. Зная, что икс-лучи, или лучи Рентгена, как называют их обычно теперь, испускаются из светящейся части рентгеновской трубки, Беккерель решил проверить, не являются ли фосфоресцирующие вещества источником лучей Рентгена.

Для проверки этого предположения Беккерель исследует ряд известных, способных к фосфоресценции веществ. Для этого он освещает их солнечными лучами. Пользуясь способностью лучей Рентгена проникать через различные материалы, он помещает исследуемое вещество на фотопластинку, завернутую в черную, не пропускающую обычный свет бумагу. Однажды, когда день оказался пасмурным и осветить очередной образец исследуемого вещества солнечным светом Беккерелю не удалось, он в конце рабочего дня положил подготовленный образец и фотопластинки в черной бумаге в шкаф.

Четыре последующих дня были типичными для парижского января: на небе низко висели тучи, было пасмурно, моросил дождь. На пятый день утром он взял из шкафа образец и фотопластинки для исследования. Каково же было удивление Беккереля, когда при проявлении пластинок вместо мутного расплывчатого и даже сомнительного пятна обнаружился четкий, необыкновенно черный отпечаток лежавшего на пластинках кусочка вещества. Возник вопрос: почему же пластинка почернела, ведь образцы не освещались, никогда не давали таких черных пятен! А если спрятать и вещество и закрытую пластинку в совершенно темную комнату?

Беккерель провел еще один опыт, но результат был прежним. Против кусочка исследуемого вещества, а им было соединение урана, на пластинке красовался четкий отпечаток! Еще опыт, повторение его, новые условия. Все по-прежнему! Опыты повторялись со многими веществами, но только те, которые содержали уран, давали четкое пятно на закрытой фотопластинке, причем интенсивность почернения пластинки была прямо пропорциональна количеству содержащегося в данном веществе чистого урана и времени контакта. Уран, казалось, являлся единственным виновником почернения фотопластинок. Беккерель и сделал подобное заключение. Но вскоре же ему пришлось от него отказаться. Произведя исследование урановой руды, известной под названием смоляной обманки из Богемии, Беккерель обнаружил, что она действует сильнее, чем следовало ожидать по количеству содержащегося в ней урана. Этого Беккерель не мог понять и тем более объяснить.

Фотопластинка оказалась все же не очень удобным инструментом для определения «урановых лучей». И нужен был удобный и доступный метод количественного определения потока лучей. Эту задачу успешно разрешил физик, профессор Пьер Кюри. Оказалось, что под действием «урановых» лучей воздух становится проводником электричества. Чем больше этих лучей попадает в пространство между двумя заряженными электричеством металлическими пластинками, тем быстрее они теряют свои заряды.

Прибор был создан, его необходимо было использовать при изучении таинственных «урановых» лучей. За решение этой задачи принимается Мария Склодовская — жена Пьера Кюри. Полагая, что повышенная активность богемской руды объясняется наличием в ней неизвестного элемента, Мария Склодовская занялась его поисками. Вскоре была одержана первая победа: Мария Склодовская установила, что лучи, подобные урану, испускаются не только соединениями урана, но и тория. Но … и активность некоторых соединений тория была сильнее, чем следовало бы ожидать, судя по содержанию чистого тория. Это укрепляло ранее высказанную Марией Склодовской мысль о наличии в природе пока еще неизвестного радиоактивного химического элемента. Поиски его стали целью жизни супругов Кюри.