Металлы и человек - Михаил Васильев

И, наконец, в июле 1957 года было сообщено о создании сто второго элемента периодической таблицы. На этот раз весть о новом металле пришла из Стокгольма. Изготовили новый элемент ученые объединенной группы исследователей, в числе которых были американцы, англичане и шведы. Они назвали его нобелием — в честь Нобелевского института, в котором работали ученые.

Нелегко получить и обнаружить атомы элемента, который распадается за несколько минут. И все же физики, пятьдесят раз повторив опыт, обнаружили 17 атомов нового вещества. Советские ученые, поставив контрольные эксперименты, за месяц непрерывного облучения обнаружили 18 подобных ядер. Еще нет полной уверенности в их тождественности, но, по всей вероятности, этими 35 атомами и исчерпывается все количество нобелия на Земле за последние несколько миллиардов лет ее развития.

Изучение свойств трансурановых элементов привело к неожиданному выводу: все они похожи целым рядом черт друг на друга, а не на те элементы, которые стоят над ними, если разместить их просто по свободным клеткам. И ученые высказали предположение, что все они — обитатели одной клетки периодической системы. Кстати, аналогичное явление уже известно: в пятьдесят седьмой клетке, которую занимает элемент лантан, живут еще целых четырнадцать элементов. Их называют редкоземельными или лантаноидами. Вот такое же семейство элементов представляют собой и все искусственно полученные трансурановые элементы да, кроме них, еще сам уран и предшествующие ему протактиний и торий. А клетка, в которой прописаны все эти элементы, принадлежит по закону актинию. Таким образом, и знаменитый старый уран, и не менее знаменитый юный плутоний становятся просто рядовыми членами большого семейства актинидов. Из всех возможных членов этого семейства, а их должно быть, как и лантаноидов, пятнадцать, пока не обнаружен только один, последний. Сообщения об открытии этого 103-го элемента периодической системы, полученные летом 1961 года, еще не достоверны.

Все трансурановые элементы — типичные металлы. Самый тяжелый из них нептуний. Его удельный вес — свыше 19 г на куб. см. Он плавится при температуре около 640 градусов. Самый долгоживущий изотоп нептуния имеет период полураспада 2200 тысячи лет.

В настоящее время нептуний получают в количествах нескольких граммов в год. Это больше, чем добыча радия всего двадцать пять лет назад.

Половина ядер самого долгоживущего изотопа плутония распадается за 76 млн. лет. Это тоже металл с голубоватым блеском, быстро окисляющийся на воздухе. Он плавится при той же температуре, что и нептуний, но имеет целый ряд абсолютно уникальных качеств.

Прежде всего, он — единственный из металлов, имеющий шесть различных модификаций при атмосферном давлении и интервале температур от комнатной до температуры плавления. Это значит, что при нагревании или охлаждении у него шесть раз изменяется структура кристаллической решетки.

При перекристаллизации плутоний меняет свой объем и плотность. Поэтому удельный вес у него не постоянный, а зависит от того, при какой температуре его определили. Он изменяется в пределах примерно от 16 до 20 г на куб. см.

Плутоний при комнатной температуре имеет самое большое среди всех металлов электрическое сопротивление.

Все металлы при нагревании расширяются. Плутоний при нагревании сжимается.

Если бы плутоний не был сильно радиоактивным элементом, столь любопытные физические свойства его, вероятно, нашли бы разнообразнейшие применения.

Получение плутония в промышленных количествах считается несложным делом. Для этой цели используют крупные промышленные ядерные реакторы. На каждый килограмм использованного в них урана-235 образуется 800 граммов плутония. Плутоний производится в настоящее время килограммами и десятками килограммов.

Наиболее долгоживущий изотоп америция имеет период полураспада 8800 лет, кюрия — 470 тысяч лет, берклия — 7 тысяч лет, калифорния — 400 лет и эйнштейния — 2 года. Фермий живет всего несколько дней, менделевий — около получаса, нобелий — несколько минут.

Трансурановые элементы — не единственные в периодической системе, полученные искусственным путем. Кроме франция, о котором мы уже говорили, в лабораториях физиков были изготовлены и другие недостающие элементы периодической системы. Они заполнили остававшиеся в течение долгих лет пустыми сорок третью, шестьдесят первую и восемьдесят пятую клетки. Это технеций, прометий и астатин.

Технеций (его существование и основные химические свойства предсказал еще Менделеев) был получен в 1937 году итальянскими учеными Э. Сегре и К. Перрье. Они и дали ему название, в котором было запечатлено его искусственное происхождение. В настоящее время этот металл получают в довольно значительных количествах. В «ядерных осколках», образующихся из 1 кг плутония, содержится около 10 г долгоживущих изотопов технеция.

Из свойств технеция наиболее интересным является то, что он становится сверхпроводимым при самой высокой температуре из всех других элементов. Уже при охлаждении до 11,2 градуса абсолютной шкалы возникает у технеция это свойство.

Прометий и астатин были получены позже технеция.

Можно ли что-нибудь сказать о перспективах широкого применения заурановых и искусственно изготовленных элементов периодической системы?

Можно ли предсказать будущую профессию новорожденного? Так же нелегко предсказать судьбы новорожденных элементов. Но не исключено, что они будут применяться так же широко, как сегодня, положим, ванадий или сурьма.

В настоящее время в периодической системе элементов уже нет пустых, незаполненных клеток. И нет, значит, в природе элементов, еще не открытых человеком, кроме…

Да, кроме тех, которые лежат с обоих концов периодической системы. Там, за водородом, который мы считаем началом этой таблицы, член-корреспондент Академии наук СССР С. З. Рогинский поставил нулевой элемент — нейтрон. Может быть, еще дальше, за нулем — продолжение периодической системы в область антивещества, вещества навыворот?

А с другой стороны, за нобелием, если перешагнуть область неустойчивых ядер, распадающихся за секунды, может быть, снова начнутся ядра устойчивые, нераспадающиеся?

Недолго существовать этим вопросам. Стремительное развитие сегодняшней физики скоро найдет исчерпывающие ответы.

Но это не значит, что не встанут новые вопросы.

X. ВЕЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ

«Когда мы победим в мировом масштабе, мы, думается мне, сделаем из золота общественные отхожие места на улицах нескольких самых больших городов мира… — писал Владимир Ильич Ленин в 1921 году. — Пока же: беречь надо в РСФСР золото, продавать его подороже, покупать на него товары подешевле».

В течение многих веков и тысячелетий золото было драгоценным металлом. Из него делали ювелиры украшения и чеканили монеты. На золото переводилась стоимость всего созданного человеческим трудом. Золото было всеобщим эквивалентом, в котором все товары выражали свою стоимость. Так было еще в Древнем Китае, Индии, Египте, Греции. Так было в Европе и Америке в эпоху капитализма.

Но так не будет в коммунистическом обществе. Настанет время — «наступит изобилие материальных и культурных благ и труд превратится для всех членов общества в первую жизненную потребность», — записано в Программе КПСС. Отпадет необходимость в наличии переводной универсальной единицы затраченного труда. На что же тогда будет использоваться золото?

Увы, этот металл за многие века отвык трудиться сам, поэтому ограниченны и сегодня его применения. Мастера золотых покрытий, ювелиры, зубные техники — вот, пожалуй, и весь список людей, заставляющих золото работать. Но найдутся еще разнообразнейшие применения и золоту.

Золотые статуи и обелиски поставят, возможно, на площадях коммунистических городов. Золото не ржавеет. Это великое достоинство. Чтобы передать вечности то, что вечности достойно, может быть, будет использоваться этот вечный металл.

К группе благородных относят и несколько других неокисляющихся металлов, соседей золота в периодической системе элементов, — серебро, платину и металлы платиновой группы — палладий, иридий, родий, рутений и осмий.

Целый ряд важнейших применений имеют эти металлы: и серебро, издавна бывшее наряду с золотом всеобщим эквивалентом, в древности ценившееся дороже золота; и платина, сегодня более дорогая, чем золото; и редкие металлы платиновой группы, хотя их несравненно меньше, чем золота, хотя они совсем недавно по сравнению с золотом стали служить человеку.

Кровь и пот

Скупой рыцарь из одноименной маленькой трагедии А. С. Пушкина, стоя над раскрытыми сундуками с собранным им золотом, восклицает: