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.

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.

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.

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?

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.