Аркадий Курамшин – Таблица Менделеева. Элементы уже близко (страница 57)

Так как какое-то время обе группы были на 100% уверены в своём первенстве, каждая из них назвала элемент по-своему: американские физики выбрали название «резерфордий» (Rf) в честь Эрнеста Резерфорда, советские – «курчатовий» (Ku) – в честь Игоря Васильевича Курчатова, советского физика, «отца» советской атомной бомбы, создателя первой в мире атомной электростанции (Обнинская АЭС, запуск 26 июня 1954 года), трижды Героя Социалистического Труда и академика АН СССР.

В 1992 году рабочая группа ИЮПАК по трансфермиевым элементам оценила заявки об открытии элемента 104 из Дубны и Беркли, сделав в результате вывод о том, что обе группы привели достаточные доказательства его синтеза и честь открытия должна быть разделена между ними. Физики из США обиделись и ответили на выводы комиссии, что она придаёт слишком большое значение результатам группы Объединённого института ядерных исследований. В частности, они указали, что за 20 лет советские учёные несколько раз изменяли детали их заявлений о свойствах резерфордия, что, впрочем, наши физики-ядерщики и не отрицали. В ИЮПАК ответили, что это не имеет значения и что они учли все возражения, приведённые американской группой, и заявили, что не находят причин для пересмотра их заключения о приоритете открытия. В конце концов, дискуссия была завершена только в 1997 году, когда ИЮПАК рекомендовал использовать название, предложенное американцами.

Несколько изотопов резерфордия характеризуются периодами полураспада порядка несколько секунд, что позволяет исследовать их химические свойства до разрушения. Периоды полураспада ²⁶¹Rf, ²⁶³Rf и ²⁶⁷Rf составляют минуту, 10 и 30 минут соответственно, но эксперименты обычно проводят с ²⁶¹Rf – этот нуклид хоть и отличается небольшим временем жизни, его проще получить. Резерфордий является тем трансфермиевым элементом, о химических свойствах которого еще можно рассуждать (да, в химической литературе можно найти информацию о химических свойствах и более тяжелых элементов, полученную с помощью обобщения и расширения экспериментов, проведенных для десятков или даже единиц атомов, но насколько точно можно переносить полученную таким образом информацию на процессы, в которых участвует количество частиц, превышающее миллиарды, – именно с этого момента можно говорить о статистической значимости результатов, – не совсем понятно).

Для резерфордия известно, что его химические свойства более похожи на свойства циркония и гафния, а не актиноидов, проявляющих в своих соединениях степень окисления +3. Это, в свою очередь, позволяет сделать вывод о том, что резерфордий относится к той же группе Периодической системы, где находятся Zr и Hf, и его нельзя считать «суперактиноидом». Формула хлорида резерфордия RfCl₄, это вещество возгоняется при 220 °C, подобно тетрахлориду циркония, проявляя при этом летучесть большую, чем тетрахлорид гафния, и гораздо большую, чем тетрахлориды актиноидов. Все это говорит о том, что и у самого края известной на настоящий момент Периодической системы правила периодической изменчивости свойств элементов продолжают работать.

105. Дубний

Соперничество групп Георгия Николаевича Флёрова из ОИЯИ и Альберта Гиорсо из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (бывшей Радиационной лаборатории Калифорнийского университета Беркли) продолжалось. Такие были времена: в нашей стране лозунг «Догоним и перегоним Америку!» применялся во всем – в космической гонке, в соперничестве на зимних и летних олимпиадах, ну и в том, кто быстрее будет продвигаться в заполнении пустых ячеек Периодической системы (я перечислил те примеры соперничества, которые в любом случае двигали человечество вперёд, однако основное соревнование двух сверхдержав называлось «гонка вооружений»).

В апреле 1968 года исследователи из группы Г.Н. Флёрова бомбардировали мишень из америция ²⁴³Am ядрами неона ²²Ne и заявили, что получили изотопы элемента №105 с атомными массами 260 (период полураспада 1,5 секунды) и 261 (период полураспада 1,8 секунды). В 1970 году учёные из Дубны представили еще больше данных, подтверждающих свое открытие, и предложили назвать элемент нильсборием (Ns) в честь датского физика Нильса Бора, лауреата Нобелевской премии по физике 1922 года «…за заслуги в изучении строения атома…». В 1970 году Гиорсо с коллегами также получили нуклид элемента №105 с атомной массой 260, используя реакцию калифорния ²⁴⁹Cf с ядрами азота ¹⁵N. В своём сообщении американские учёные также сообщили, что элемент №105 распадается по схеме α-распада, превращаясь в лоуренсий. В группе Беркли назвали новый элемент ганием (На) в честь лауреата Нобелевской премии по химии 1944 года Отто Гана, получившего её за «…за открытие расщепления тяжёлых атомных ядер…». Соавтор Отто Гана, Лиза Мейтнер, теоретически предсказавшая возможность расщепления тяжёлых ядер, даже не была упомянута в сообщении Нобелевского комитета, но об этом речь пойдёт позже. В СССР продолжили изучать нильсборий, в США – ганий, и оказалось, что элемент №105 по свойствам напоминает ниобий и тантал, являясь представителем d-элементов с заполняющимся шестым уровнем.

В 1986 году ИЮПАК, который уже стали порядком раздражать «трансфермиевые войны» США и СССР, вспомнил, наконец, что согласно его же собственному решению аж от 1947 года первооткрыватели элемента уже не имели исключительного права давать ему название, а лишь могли предложить его комиссии ИЮПАК по номенклатуре неорганических соединений, а эта комиссия могла рекомендовать предложенное название Совету ИЮПАК для окончательного принятия (естественно, предварительно рабочая группа ИЮПАК по трансфермиевым элементам должна была установить, кто же был первооткрывателем). Чтобы избежать двойных названий, ИЮПАК предложил называть элементы со спорными именами незамысловато – порядковыми числительными на латинском языке. По рекомендациям ИЮПАК с 1986 года элемент №105 стали называть уннилпентиумом (Unp). Правда, похоже, что эти рекомендации Международный союз по прикладной и теоретической химии больше сделал для очистки совести – все мои студенческие годы в стенах аудиторий химического факультета Казанского университета (впрочем, так же как и Московского, Новосибирского, Нижегородского, Харьковского и Одесского – говорю о тех университетах, в которых в студенческие годы мне удалось побывать лично) №105 назывался «нильсборием», а в Периодической системе из США, которую в 1987 году привез мой сокурсник, участник Международной олимпиады по химии, он был «ганием». В 1994 году комиссия ИЮПАК решила добавить путаницы и предложила назвать №105 жолиотием (Jl), но уже не в честь Ирен Жолио-Кори (как это предложил Флёров для №102), а её мужа, тоже Нобелевского лауреата Фредерика Жюлио-Кюри. Предложение не прошло, но говорят, что какое-то количество периодических систем с этим названием и этим символом было напечатано, хотя такую версию таблицы лично я не видел.

В конечном итоге в 1997 году рабочая группа ИЮПАК по трансфермиевым элементам приняла соломоново решение, заявив, что и Беркли, и Дубна внесли «равный существенный вклад» в открытие элементов №104 и №105, а, поскольку вклад Национальной лаборатории имени Лоуренса уже был признан за счёт утверждения их названия для элемента №104 – резерфордия, элемент №105 следует назвать дубнием (Db) в честь наукограда, в котором расположен Объединённый институт ядерных исследований.

Хотя дубний был получен в количестве нескольких десятков атомов, небольшая информация о его химических свойствах всё же доступна. Предполагается, что в водном растворе дубний проявляет степень окисления +5 – ионы дубния, содержащиеся в водном растворе, адсорбируются стеклом, как и ионы ниобия и тантала, но такое поведение несвойственно производным лантаноидов и актиноидов в степени окисления +3 и +4. Результаты расчётов и некоторые экспериментальные свидетельства позволяют говорить о том, что дубний больше похож по свойствам на ниобий, нежели на близко расположенный к нему в Периодической системе тантал, вероятно, это, как и для многих других тяжёлых элементов, объясняется релятивистскими эффектами – следствием закономерностей специальной теории относительности.

106. Сиборгий

В Периодической системе есть немало элементов, названных в честь ученых, стоявших у основ создания теории строения атома – Эрнста Резерфорда, Марии Кюри, Энрико Ферми, Нильса Бора, но только двум элементам были даны названия при жизни учёных-«крестников». В 1997 году в честь признания заслуг Сиборга его именем был назван элемент №106 – сиборгий (Sg), и Сиборг прижизненно стал первым из двух «людей и химических элементов». Вторым человеком, в честь которого назвали химический элемент при его жизни, стал наш российский физик-ядерщик Юрий Цолакович Оганесян, в честь которого в 2016 году назван элемент №118 – оганессон (Og).

Сиборг прожил яркую и насыщенную жизнь. Он участвовал в разработке ядерного оружия и атомной энергетики, участвовал в открытии (получении) десяти новых химических элементов. Под его руководством было защищено почти семь десятков диссертаций, он был автором или соавтором пятисот научных статей, научным советником десяти Президентов США и даже участвовал в написании школьного учебника по химии и методических рекомендаций к нему для учителей химии, и его коллеги из Университета Калифорнии в Беркли считали его очевидным кандидатом для увековечения в Периодической системе. Случай представился, когда радиохимикам из Беркли удалось доказать свой приоритет в синтезе элемента №106. Они получили его в 1974 году, бомбардируя мишень из калифорния ²⁴⁹Cf ядрами кислорода ¹⁸O. Полученный элемент подвергался двум последовательным α-распадам, превращаясь в ²⁵⁹Rf, а затем – в ²⁵⁵No (Physical Review Letters. – 1974. – Т. 33, № 25. – С. 1490—1493). Одновременно и независимо работавшая в ОИЯИ группа Георгия Николаевича Флёрова и Юрия Цолаковича Оганесяна опубликовала сообщение о синтезе элемента №106 в результате слияния ядер свинца и хрома (Письма в ЖЭТФ. – 1974. – Т. 20, № 8. – С. 580–585). В 1993 году рабочая группа по трансфермиевым элементам ИЮПАК пришла к выводу, что материалы, предоставленные учеными из Беркли, в большей степени позволяют говорить о приоритете американской команды.