Занимательно о химии - Лев Власов

Даже великие люди не избежали ошибок на тропе ложных солнц. Итальянцу Ферми показалось, что в уране, обстрелянном нейтронами, возникает сразу несколько трансурановых элементов. На деле то были осколки деления ядер урана — элементы середины периодической системы.

И в наши дни эта пресловутая тропа еще не кончилась. В 1958 году группа ученых в Стокгольме синтезировала новый элемент, номер 102. В честь изобретателя динамита его назвали нобелий. Советские и американские исследователи эти результаты опровергли. И теперь ученые шутят: от нобелия остался один символ — «No», что по-английски означает «нет». Хотя другими способами теперь в СССР и в США достоверно получены изотопы сто второго элемента.

Судьба одного из ста четырех…

Это маленькая повесть о судьбе химического элемента.

Он занимает квартиру под номером 92. Его имя уран.

Оно говорит само за себя. Ведь с ураном связано два величайших открытия науки всех времен и народов. Открытие радиоактивности и деления ядер тяжелых элементов под действием нейтронов. Уран дал людям ключ к освоению ядерной энергии. Уран помог им получить элементы, неизвестные природе: трансураны, технеций и прометий.

Исторические документы свидетельствуют: биография урана началась 24 сентября 1789 года.

Всякое случалось в истории открытия химических элементов. Бывало и такое, когда автора открытия невозможно назвать — он остался безвестным. А порой список «первооткрывателей» нового элемента выглядел весьма солидно. «Крестный отец» урана установлен твердо — берлинский химик Мартин Клапрот, один из основателей аналитической химии. Обстоятельства сыграли с ним не очень веселую шутку — Мартин Генрих Клапрот оказался лишь одним из «крестных отцов» героя нашего повествования.

Исстари знавали люди смоляную обманку и считали ее рудой цинка и железа. Зоркий глаз Клапрота-аналитика заподозрил в ней примесь неизвестного металла, и подозрению этому суждено было сбыться. Новый элемент явился в виде черного порошка с металлическим блеском. В честь планеты Уран, незадолго до этого открытой астрономом Гершелем, получил он свое имя.

С той поры целых полстолетия никто не сомневался в достоверности Клапротова открытия. Никто не смел усомниться в правоте величайшего химика-аналитика Европы. Элемент уран шествовал по страницам учебников химии.

В 1843 году это победное шествие слегка притормозил французский химик Эжен Пелиго. Он доказал, что не элемент уран держал в руках Клапрот. Всего-навсего окись урана. Беспристрастные историки отметили позже: Пелиго можно считать вторым «крестным отцом» элемента.

Но и тогда не завершился список «крестных» урана. Третьим был Дмитрий Иванович Менделеев.

Уран никак поначалу не хотел помещаться в его таблицу. Собственно, место ему отводилось. В третьей группе. Между кадмием и оловом, там, где стоит теперь индий. Это место диктовалось величиной атомного веса урана. Но не свойствами. По своим свойствам уран выглядел случайным пришельцем в уготованной ему клетке.

Менделеев решил: атомный вес урана определен неправильно. И увеличил его в полтора раза. Уран оказался в шестой группе таблицы. Последним в ряду элементов. Так состоялось третье «рождение» урана.

А экспериментаторы вскоре подтвердили правоту Менделеева.

Где твое место, уран?

Нет в менделеевской системе элементов вообще без места. Есть элементы без определенного места. Скажем, самый первый из них — водород. Ведь до сих пор не пришли ученые к единому мнению: куда поместить элемент номер 1 — в первую ли, в седьмую ли группу таблицы Менделеева…

Аналогичным образом сложилась и судьба урана.

Но разве Менделеев не решил вопрос о его месте окончательно, раз и навсегда?!

В течение десятилетий никто не оспаривал положения урана в шестой группе периодической системы. Как самого тяжелого собрата хрома, молибдена и вольфрама. Оно казалось незыблемым.

Пришли иные времена. В ряду элементов уран перестал быть последним. Справа от него выстроилась целая когорта трансурановых элементов, полученных искусственно. И встал вопрос о том, куда их расселить в менделеевской таблице. В каких ее группах и каких клетках расставить символы трансуранов. После долгих споров многие ученые пришли к выводу: их нужно поместить всех вместе, в одной группе, в одной клетке.

Не с неба упало такое решение: подобное уже случалось в менделеевской таблице. В ее шестом периоде. Ведь все лантаноиды общим числом 14 располагают в третьей группе, в одной клетке лантана.

Периодом ниже должна появиться такая же картина — это давно предсказывали физики. В седьмом периоде, говорили они, должно существовать семейство элементов, подобное лантаноидам. Семейство, чье имя — актиноиды. Потому что начинаться оно будет сразу же после актиния. Он в таблице стоит как раз под лантаном.

Стало быть, все трансурановые элементы — члены этого семейства. Не только они, но и уран и его ближайшие левые соседи — протактиний и торий. Им всем надлежало покинуть старые, обжитые места в шестой, пятой и четвертой группах. И перебраться в третью.

Почти сто лет назад Менделеев выселил уран из этой группы. Теперь он снова оказался в ней. Но уже с новым «видом на жительство». Вот какие курьезы встречаются в жизни периодической системы.

Физики согласны с таким положением дел. Химики же — не все и не полностью, потому что в третьей группе уран по своим свойствам такой же чужак, каким был во времена Менделеева. И для тория с протактинием третья группа не подходит.

Где твое место, уран? Ученым еще придется об этом поспорить.

Маленькие истории из области археологии

Когда человек впервые стал применять для своих нужд железо? Ответ, казалось бы, сам собой напрашивается: когда научился выплавлять железо из руд. Историки даже установили приблизительную дату этого великого события. Дату наступления на Земле «железного века».

А век-то этот, он наступил раньше, чем первобытный металлург в примитивной домне добыл первые килограммы железа. К такому выводу пришли химики, вооруженные могущественными методами анализа.

Первые куски железа, которыми воспользовались наши предки, в самом прямом смысле упали с неба. В так называемых железных метеоритах всегда, кроме железа, содержится никель и кобальт. Анализируя состав некоторых древнейших железных орудий, химики обнаружили в них присутствие соседей железа по таблице Менделеева — кобальт и никель.

А в железных рудах Земли они встречаются далеко не всегда.

Бесспорен ли этот вывод? На сто процентов утверждать не беремся… Познавать древность — дело исключительно нелегкое. Зато здесь можно столкнуться с неожиданностями удивительными.

Вот какую пилюлю преподнесли однажды археологи историкам химии.

…В 1912 году профессор Оксфордского университета Гюнтер производил раскопки древнеримских развалин близ Неаполя и обнаружил стеклянную мозаику удивительной красоты. За два тысячелетия окраска стекол, казалось, совсем не потускнела.

Гюнтер заинтересовался составом красок, которые применялись древними римлянами. Два образчика бледно-зеленоватого стекла отправились в путешествие. В Англии они попали в руки химика Маклея.

Проведен анализ: ничего неожиданного не обнаружено. Разве что содержится какая-то примесь в количестве около полутора процентов. И объяснить ее природу Маклей затрудняется.

Тут в дело вмешивается случай. Кому-то приходит в голову испытать образец примеси на радиоактивность. Мысль оказывается более чем удачной, потому что примесь действительно радиоактивна. Какой же элемент является ее причиной?

Наступает очередь химиков — и те докладывают: неизвестная примесь есть не что иное, как окись урана.

Открытие ли это Америки? Пожалуй, нет. Соли урана давненько применяются для окраски стекол. Вот пример первого практического применения урана. В римских же стеклах уран, по-видимому, оказался случайно.

Временно в этой истории ставится точка. Проходят десятилетия, и забытый факт попадает в поле зрения американского археолога и химика Келея.

Келей проводит большую работу, повторяет анализы, сопоставляет данные. И приходит выводу: присутствие урана в древнеримских стеклах не случайность, скорее закономерность. Римляне были знакомы с минералами урана и пользовались ими для практических нужд. В частности, для окраски стекол.

Не здесь ли истоки биографии урана?

Уран и его профессии

Девяносто второй элемент менделеевской таблицы в двадцатом столетии стал едва ли не самым знаменитым. Потому что именно он заставил работать ядерный реактор. Он дал людям ключ к овладению энергией принципиально нового типа.