Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева - Кин Сэм - Страница 39

Еще одна причина, по которой таллий, кадмий и подобные им элементы оказываются опаснейшими ядами, заключается в том, что они существуют практически вечно. Дело не только в том, что они могут накапливаться в организме (как кадмий). Просто эти элементы, вероятно, как и кислород, имеют очень стабильные, практически шарообразные ядра, не подверженные радиоактивному распаду. Именно поэтому содержание каждого из упомянутых элементов в земной коре достаточно велико. Например, самый тяжелый элемент, имеющий полностью стабильные изотопы, – свинец – находится в восемьдесят второй клетке, это одно из «магических чисел» таблицы Менделеева. В следующей, восемьдесят третьей клетке находится еще более тяжелый и почти столь же стабильный элемент – висмут.

Поскольку висмут играет особую роль в «коридоре ядов», стоит подробнее остановиться на этом странном элементе. Вот лишь несколько фактов о нем. Хотя висмут – беловатый металл с легким розовым оттенком, он горит синим пламенем и испускает желтый дым. Подобно кадмию и свинцу, висмут издавна широко использовался в изготовлении красителей. Часто он заменяет «красный свинец» в одной из разновидностей трескучих фейерверков, известных как «драконьи яйца». Кроме того, из множества соединений элементов таблицы Менделеева, висмут – одно из немногих веществ, расширяющихся при замерзании. Мы не задумываемся о том, насколько это странное свойство, так как оно присуще самому обыкновенному льду. Благодаря этому лед всегда оказывается на поверхности воды, и рыбы под ним плавают. Теоретически на озере из висмута должно было бы происходить то же самое. Тем не менее в таблице элементов это свойство практически уникальное, так как твердые тела почти всегда более компактны, чем жидкости. Более того, висмутовый лед, пожалуй, выглядел бы просто роскошно. Висмут давно стал излюбленным настольным орнаментом и декоративной безделушкой у минералогов и коллекционеров химических элементов, поскольку он образует особые породы, именуемые «воронкообразными кристаллами». Такие кристаллы по форме напоминают изящные радужные лестницы. Свежезамороженный висмут больше всего напоминает ожившие раскрашенные рисунки Маурица Корнелиуса Эшера[79].

Висмут также позволил ученым еще глубже заглянуть в структуру радиоактивной материи. В течение десятилетий ученые не могли разобраться с взаимно противоречащими расчетами, призванными определить, будут ли те или иные элементы существовать вечно. Так, в 2003 году французские физики взяли образцы чистого висмута, заключили его в сложные оболочки, чтобы исключить любое внешнее воздействие и подключили к системе детекторы, чтобы определить период полураспада висмута. Период полураспада – это время, за которое распадается половина всех атомов элемента. Период полураспада – основной параметр, с помощью которого характеризуют радиоактивные элементы. Допустим, у нас есть 100 граммов радиоактивного элемента X, и через 3,14159 года распадется 50 граммов из этой массы. Это означает, что период полураспада элемента X равен 3,14159 года. Еще через 3,14159 года останется 25 граммов элемента. Согласно теории ядерной физики, период полураспада висмута должен составлять около двенадцати миллиардов миллиардов лет, это значительно больше, чем возраст Вселенной. Можно даже умножить возраст Вселенной сам на себя и получить примерно такую же цифру. Таким образом, в настоящий момент мы имеем примерно пятидесятипроцентную вероятность наблюдать распад любого отдельно взятого атома висмута. Французский эксперимент можно было в определенном смысле сравнить с воплощением сюжета пьесы «В ожидании Годо»[80]. Но, как ни удивительно, опыт удался. Французские ученые собрали достаточно висмута и запаслись достаточным терпением, чтобы зафиксировать несколько актов распада. Они подтвердили, что атом висмута является не самым тяжелым из стабильных, а самым долгоживущим из тех, которые в конце концов безвозвратно исчезнут.

Живописные воронкообразные кристаллы образуются из расплавленного висмута, который остывает и образует фигуры, напоминающие миниатюрные лестницы. Перед вами кристалл шириной с ладонь взрослого человека (Кен Керайфф, «Кристалз Анлимитед»)

Подобный эксперимент сейчас проводится в Японии. Цель его – определить, распадется ли когда-нибудь вся материя.

Некоторые ученые полагают, что протоны – первокирпичики, из которых состоят все элементы, – не совсем стабильны и имеют период полураспада не менее 100 миллиардов триллионов триллионов лет. Тем не менее это не смутило сотни отважных ученых, которые обустроили в глубокой шахте огромный подземный бассейн, наполненный сверхчистой дистиллированной водой. Бассейн окружили несколькими рядами сверхчувствительных датчиков, которые должны сработать, если зафиксируют распад протона. Интересно отметить, что бассейн находится в тех же шахтах в Камиоке. И, как ни маловероятен положительный исход такого опыта, он гораздо более безопасен, чем недавние промышленные разработки в этих шахтах.

Но пришло время рассказать всю правду о висмуте. Строго говоря, он радиоактивен, а учитывая его координаты в периодической системе, можно предположить, что это чрезвычайно ядовитое вещество. Висмут находится в той же группе, что сурьма и мышьяк, к тому же притаился в ряду самых токсичных металлов. Тем не менее висмут сравнительно безвреден. Он даже применяется в медицине: врачи выписывают его препараты (такие как «Пептобисмол») для борьбы с язвой желудка. Кстати, когда у человека, отравившегося кадмием, начинается диарея, в качестве противоядия обычно используется именно висмут. Вообще, висмут, пожалуй, из всех элементов наименее соответствует своему месту в таблице. Может быть, это досаждает химикам и физикам, которые стремятся свести периодическую систему к математически точным закономерностям. Висмут еще раз доказывает, что таблица Менделеева полна интереснейших историй с неожиданной развязкой, главное – знать, где искать.

После того как я рассказал обо всех исключительных странностях висмута, вы можете счесть его своеобразным «благородным металлом». Он немного напоминает благородные газы, которые пересекают таблицу по вертикали, разделяя две группы яростных – но по-разному яростных – исключительно активных элементов. Так и безобидный висмут является в «коридоре ядов» небольшой отдушиной. Перед ним идут традиционные яды, вызывающие рвоту и сильные боли. За висмутом гнездятся убийственные радиоактивные вещества, о которых пойдет речь дальше.

Сразу за висмутом следует полоний, яд из ядов нашего атомного века. Полоний немного напоминает таллий – при отравлении им у человека выпадают волосы. Симптомы отравления полонием стали известны на весь мир в ноябре 2006 года, когда Александр Литвиненко, бывший агент КГБ и ФСБ, был отравлен полонием в лондонском ресторане – яд подмешали ему в порцию суши. После полония идет астат, но об этом крайне редком элементе мы поговорим несколько ниже. Далее находится радон. Радон является благородным газом, поэтому он не имеет ни цвета, ни запаха, а также ни с чем не реагирует. Но, поскольку радон гораздо тяжелее воздуха, он быстро осаждается в легких, где испускает опаснейшие радиоактивные частицы. Это неизбежно приводит к раку легких – очередной изощренный способ убийства, который таит в себе «коридор ядов».

Действительно, все элементы из нижней части периодической системы радиоактивны. Радиоактивность внизу таблицы играет практически такую же важную роль, как правило октетов – в ее верхней части. Почти все прикладные свойства тяжелых элементов связаны именно с тем, как и с какой скоростью они распадаются. Чтобы лучше понять эту зависимость, давайте вспомним историю одного молодого американца, который, как и Грэм Фредерик Янг, испытывал болезненную тягу к опасным элементам. Но Дэвид Хан, наш следующий персонаж, совсем не был социопатом. Его жизнь сложилась трагически по той причине, что Дэвид страстно желал помогать людям. Он хотел решить проблему мирового энергетического кризиса и избавить цивилизацию от нефтяной зависимости. Он желал этого так сильно, как может чего-то хотеть только подросток. И вот, в середине 1990-х этот шестнадцатилетний детройтский паренек выдумал свой собственный безумный тайный проект: он решил сконструировать ядерный реактор в сарае на заднем дворе у матери[81].