Текст книги "Книга по химии для домашнего чтения"

Автор книги: Борис Степин

Соавторы: Людмила Аликберова
сообщить о нарушении

Текущая страница: 14 (всего у книги 27 страниц)

^A₄₂Mo + ²₁Н = ^A₄₃ + ¹Tc + ¹₀n. 

Лоуренс передал облученную пластинку, обладающую сильной радиоактивностью, итальянцам: химику Карло Перье (1886–1948) и физику Сегре (см. 4.40) для дальнейшего исследования. Перье и Сегре обнаружили в молибденовой пластинке атомы нового химического элемента в количестве около 10^-10 г. Они назвали элемент технецием Tc, что в переводе с греческого означает искусственный. Все изотопы (см. 4.60) технеция оказались радиоактивными.

В 1940 г. Сегре и его ассистентка By Цзянь-сюн обнаружили, что изотоп технеция-99 присутствует в продуктах деления урана в результате облучения его нейтронами.

В земной коре Tc практически нет, и поэтому поиски Ноддаков (см. 4.41) были бесплодны (см. 4.5). Технеций присутствует в исчезающе малых количествах только в продуктах радиоактивного распада других элементов. Так, при спонтанном делении урана-238 образуется около 6% Тс-99. Отсюда следует, что в 20-километровой толще земной коры находится всего 1,5 кг Tc. Основным источником получения Tc являются тепловые элементы атомных электростанций. При 50%-м «выгорании» 1 кг урана-235 образуется около 0,6% Тс-99. При получении в ядерном реакторе 10 кг плутония Pu появляется 140 г Тс. Поэтому ядерные реакторы стали «фабриками» по производству технеция.

4.43. КТО ЖЕ ОТКРЫЛ РЕНИЙ?

В 1846 г. появилось сообщение химика-неорганика Иосифа Рудольфовича Германна (1805–1879) об открытии им элемента, названного ильмением, в минерале ильмените (Fe,Ti)O₃, триоксиде титана-железа. Герман привел ряд доказательств индивидуальной природы выделенного им нового металла ильмения. Однако все они были отвергнуты немецким химиком Г. Розе (см. 2.43) и швейцарским химиком Шарлем Галиссаром де Мариньяком (1817–1894).

Спустя тридцать лет С. Ф. Керн сообщил об открытии им в природной платине, привезенной с острова Борнео, нового химического элемента, названного дэвием. Дэвий по свойствам напоминал предсказанный Менделеевым элемент № 75. Некоторые химики воспроизвели опыты Керна и в основном их подтвердили.

Керн отправил выделенный им металл дэвий в Парижскую академию наук. Опыты Керна были воспроизведены английским химиком В.Р. Ходжкинсоном и некоторыми немецкими химиками. Тем не менее Керн не получил никакого ответа от Парижской академии наук и бороться за приоритет своего открытия не стал.

Ноддак (см. 4.41), его лаборантка Ида Таке (см. 4.41), ставшая впоследствии женой Ноддака, и спектроскопист фирмы «Сименс и Хальске» О. Берг, не зная ничего о работах Германа и Керна, снова открыли в 1928 г. элемент № 75 в минерале молибдените (дисульфиде молибдена MoS₂), выделив около 120 мг нового металла. Приоритет открытия этого элемента остался за Ноддаками и Бергом, которые назвали его рением в честь Рейнской провинции, родины И. Таке.

Супругам Ноддак и Бергу пришлось неоднократно доказывать, что они действительно открыли новый химический элемент. Они явно поспешили назвать дату своего открытия (1925 г.) и указать, что элемент № 75 они обнаружили в уральской самородной платине и минерале колумбите, двойном оксиде ниобия Nb, тантала Та, железа Fe и марганца Mn, состава (Fe, Mn)(Nb, Ta)₂O₆.

Русский химик Орест Евгеньевич Звягинцев (1898–1967) в том же 1925 г., проведя тщательный анализ самородной платины, никакого нового элемента не обнаружил. Свои ошибки затем признали и Ноддаки. Попытки немецкого химика В. Прандтля воспроизвести эксперименты супругов Ноддак и Берга по обнаружению рения в минерале колумбите также не имели успеха. Дата открытия рения оказалась ложной. В течение 1925–1927 гг. Нодцакам так и не удалось выделить рений ни из платины, ни из колумбита. Только в 1928 г., как отмечалось выше, они смогли выделить рений из молибденита. Совершенно независимо от Ноддаков и Берга в 1925 г. рений открыли чешские химики И. Друце, Я. Гейровский и В. Долейжек, умерший в 1945 г. в концентрационном лагере в Терезине, а также английский химик Ф. Лоринг, погибший в 1944 г. при воздушном налете немецких бомбардировщиков на Лондон. И. Друце и Ф. Лоринг обнаружили элемент № 75 в минерале пиролюзите MnO₂, а Я. Гейровский и В. Долейжек – в других соединениях марганца.

По-видимому, приоритет в открытии рения не должен принадлежать только немецким химикам. Его по праву разделили русские, чешские и английские химики. Рений был последним стабильным химическим элементом, найденным в природе.

4.44. ОБМАНЩИК «НИКОЛАУС»

Почему элемент никель получил столь странное название? «Никкел» – ругательное слово на языке немецких металлургов. Оно образовалось от слова «николаус», которым называли двуличных людей, бездельников и обманщиков.

Никель входит в состав минерала никелина NiAs, арсенида никеля, имеющего медно-красный цвет. Минерал напоминает по внешнему виду и цвету самородную медь и некоторые медные руды типа куприта Cu₂O. Металлурги Саксонии принимали никелин за медную руду и не могли, естественно, выплавить из него медь Си. Они считали, что гном Старый Ник нарочно им подсовывал этот минерал. Поэтому в конце XVII в. минерал никелин получил название «купфер-никель», что означало – «дьявольская руда».

В 1751 г. никелин исследовал шведский химик-аналитик Ак– сель-Фредерик Кронстедт (1722–1765). Он получил из минерала зеленый оксид никеля NiO, а затем, восстанавливая оксид водородом H₂, выделил никель в виде металла:

NiO + H₂ = Ni + H₂O.

Так был открыт новый химический элемент никель Ni, в названии которого сохранилось бранное слово немецких металлургов. Кронстедт умер, так и не дождавшись признания своего открытия. В России в начале XIX в. элемент № 28 называли «николан» и «николь».

4.45. ЦАРИЦА ЭЛЬФОВ И ТИТАН

В 1791 г. английский священник Уильям Грегор (1761–1817) нашел около своего прихода в Корнуэлле странный песок черного цвета с металлическим блеском. Как впоследствии выяснилось, это был минерал ильменит (Fe,Ti)O₃, триоксид титана железа.

Грегор был химиком-любителем, и он сразу же принялся за исследование необычного песка. Сначала он обработал его хлороводородной кислотой HCl и обнаружил в полученном растворе присутствие железа в виде дихлорида FeCl₂:

(Fe, Ti)O₃ + 2HCl = FeCl₂ + TiO₂↓ + H₂O.

На остаток красно-бурого цвета TiO₂ Грегор подействовал нагретой концентрированной серной кислотой H₂SO₄ и получил раствор какого-то вещества:

TiO₂ + H₂SO₄ = TiO(SO₄) + H₂O.

Он посчитал, что им открыт новый химический элемент, который и назвал менаканитом по имени села Менакан, около которого был найден минерал. Грегор доказывал, что в последней реакции им получен сульфат менаканита. На самом деле в растворе находился сульфат оксотитана TiO(SO₄).

В 1795 г. немецкий химик-аналитик Клапрот решил исследовать состав драгоценного камня, известного под названием «красный венгерский шерл». Клапрот обнаружил, что камень является оксидом неизвестного элемента, которому он дал имя «титан» в честь Титании, царицы эльфов, духов природы, легких воздушных существ в человеческом облике, благожелательных к людям.

Выделить новый элемент из оксида Клапрот не смог. Приоритет открытия титана закрепили за Клапротом, хотя он, как и Грегор, новый элемент в виде простого вещества не выделил.

Металлический титан был получен впервые только в 1825 г. шведским химиком Берцелиусом (см. 2.19) восстановлением синтезированного им из «красного венгерского шерла» гексафторотита– ната калия K₂[TiF₆] натрием Na:

K₂[TiF₆] + 4Na = Ti + 4NaF + 2KF.

4.46. МЕТАЛЛ ИМЕНИ РОССИИ

«… Изучая платину для выделения из нее металлов, ранее открытых англичанами, я натолкнулся на еще один новый металл, который назвал вестием по планете Веста».

(Из письма Снядецкого, 1808)

Енджей Снядецкий (1768–1838) – польский химик и врач из Вильно – проанализировал около 400 г платиновой руды, привезенной из Южной Америки, и обнаружил, что кроме платины Pt, палладия Pd, родия Rh, иридия Ir и осмия Os руда содержала еще один металл, более легкий, чем платина, но такой же тугоплавкий и химически инертный. Новый металл взаимодействовал только с «царской водкой» (см. 3.13). Снядецкий назвал его «вестием» по имени астероида Веста, который в то время считали новой планетой. Снядецкий опубликовал свое открытие в ряде журналов, в частности в «Мемуарах Петербургской академии наук» в 1810 г. Никто из русских химиков не высказал сомнений в открытии Снядецкого, но и не поддержал его. Французские же химики не нашли вестия в образцах той же руды. На их критику Снядецкий не ответил, и открытие было предано забвению.

В 1844 г. профессор химии Казанского университета Клаус (см. 252), исследуя уральскую платиновую руду и платиновые отходы Петербургского монетного двора, вновь выделяет металл, открытый ранее Снядецким, и дает ему название «рутений» Ru (от старого латинского слова «Рутения» – Россия). Клаус вел обширную дискуссию с критиками его открытия, прежде всего с французскими химиками и Берцелиусом (см. 2.19). В конце концов он доказал, что выделенный им металл действительно представляет собой новый химический элемент (см. 4.1). Приоритет в открытии рутения остался за Клаусом.

4.47. «ПЛУРАН» ИЛИ «ПОЛИН»?

Клаус использовал название «рутений» для открытого им химического элемента, предложенное еще в 1828 г. Озанном. Готфрид Озанн (1796–1866), немецкий профессор химии и физики, одно время работал в Тартуском университете (Эстония), где он занимался исследованием уральской платиновой руды, и, как он считал, открыл в ней три новых металла, названных им рутением, плураном (от слов «платина» и «Урал») и полином (от греческого слова «полное» – серый). Шведский химик Берцелиус, проверив анализы Озанна, признал их ошибочными. Озанн согласился с мнением Берцелиуса и позторных анализов больше не производил. Однако, узнав об открытии рутения, Озанн предъявил претензии на приоритет, полагая, что открытый Клаусом элемент – это тот «плуран», который ему не удалось повторно выделить. Но Клаус объяснил Озанну, что плуран не новый металл, а оксид рутения Ru₂O₃, загрязненный различными примесями. Дальнейших возражений со стороны Озанна не последовало.

4.48. САМЫЙ ТЯЖЕЛЫЙ И «АРОМАТНЫЙ» МЕТАЛЛ

Французские химики Луи-Никола Воклен (1763–1829) и Фуркруа не раз замечали, что при действии на природную платину смеси азотной HNO₃ и хлороводородной HCl кислот выделяется черный дым. Они решили, что ими открыт новый химический элемент, и дали ему имя «птен», что по-гречески означает крылатый, летучий. Вскоре, в 1804 г., английский профессор химии Смитсон Теннант (1761–1815) сумел разделить «птен» на два разных металла. Один он назвал иридием Ir – за разнообразие цветов его солей, а другой – осмием Os, поскольку его тетраоксид OsO₄, выделяющийся при действии на металл смеси кислот, имел раздражающий запах, похожий одновременно на запахи хлора и подгнившей редьки. Порошок осмия, окисляясь на воздухе до OsO₄, также издает подобный «аромат». Пары OsO₄ ядовиты, они поражают глаза и легкие.

Русский химик Клаус (см. 2.52) при работе с платиновыми отходами часто дышал воздухом, содержащим OsO₄. Он повредил себе легкие и вынужден был лечиться на юге.

Среди всех простых веществ металл осмий имеет наибольшую плотность, равную 22,5 г/см³ – вдвое большую, чем свинец. Осмий обладает очень высокой твердостью и тугоплавкостью: его температура плавления около 3000° С. При 25° C «всеядный» фтор F₂ на осмий не действует, но в парах серы S порошок осмия вспыхивает как спичка, превращаясь в сульфид OsS₂.

4.49. МЕТАЛЛ – «ПОЖИРАТЕЛЬ ОЛОВА»

Слово «вольфрам» существовало задолго до открытия этого металла. Еще немецкий врач и металлург Георгиус Агрикола (1494–1555) называл вольфрамом некоторые минералы. Слово «вольфрам» имело много оттенков значения; оно, в частности, означало и «волчью слюну» и «волчью пену», т. е. пену у пасти разъяренною волка. Металлурги XIV–XVI вв. заметили, что при выплавке олова примесь какого-то минерала вызывает значительные потери металла, переводя его в «пену» – в шлак. Вредной примесью был минерал вольфрамит (Mn, Fe)WO₄, похожий внешне на оловянную руду – касситерит (диоксид олова SnO₂). Средневековые металлурги называли вольфрамит «вольфрамом» и говорили, что он «похищает олово и пожирает его, как волк овцу».

Впервые вольфрам получили испанские химики братья де Элуяр в 1783 г. Еще раньше – в 1781 г. – шведский химик Шееле (см. 2.7) выделил триоксид вольфрама WO₃ из минерала состава CaWO₄, впоследствии получившего название «шеелит». Поэтому одно время вольфрам называли шеелием.

В Англии, США и Франции вольфрам именуют иначе – тунгстен, что означает в переводе со шведского «тяжелый камень». В России в XIX в. вольфрам называли волчец. Температура плавления вольфрама примерно 3400° С.

4.50. «ПАРАДОКСАЛЬНОЕ ЗОЛОТО»

В XVIII в. в Трансильвании (Румыния) и Тироле (Германия) нашли новую золотосодержащую руду серого цвета, названную «белым», или «парадоксальным золотом». В 1782 г. горный инженер и директор горных приисков Ференц-Иожеф Мюллер (1740–1825) исследовал эту руду и выделил из нее хрупкое, похожее на сурьму серебристо-белое вещество с металлическим блеском, которое, как он полагал, было новым неизвестным металлом. Чтобы удостовериться в своем открытии, он послал пробу металла шведскому химику-аналитику Бергману (см. 3.5), который был в это время тяжело болен. Тем не менее Бергман провел анализ присланного образца и успел только установить, что он отличается по химическим свойствам от сурьмы. После смерти Бергмана никто новым металлом не заинтересовался; став бароном фон Рейхенштейном, забыл о нем и его первооткрыватель.

В 1786 г. венгерский профессор химии Китаибель, не зная ничего об исследованиях Мюллера и Бергмана, снова выделил из аналогичной руды золото и какой-то новый металл. Свои исследования он не опубликовал, но о них каким-то образом узнал немецкий химик-аналитик Юшпрот. Он провел обстоятельные исследования «парадоксального золота» и в 1798 г. выступил с сообщением перед Берлинской академией наук об открытии им нового элемента теллура Те, названного так в честь нашей планеты Земли. «Теллус» – латинское название древнеримской богини, матери Земли. «Парадоксальное» же золото оказалось теллуридом золота AuTe₂.

4.51. «СЕРЕБРО» ИЗ ГЛИНЫ

«Профессор, я получил его!» – с таким криком вбежал к американскому химику Иветту в 1886 г. молодой инженер Холл, держа на протянутой ладони двенадцать маленьких шариков алюминия – первого алюминия, полученного электрохимическим методом.

Приоритет открытия алюминия Al, который одно время называли «серебром из глины», принадлежит датскому физику Гансу-Христиану Эрстеду (1777–1851), известному больше своими работами по электромагнетизму. Чтобы получить алюминий, Эрстед нагревал безводный хлорид алюминия с амальгамой натрия (раствором натрия в ртути):

AlCl₃ + 3Na(Hg) = Al + 3NaCl + Hg.

Продукты реакции он обработал водой для растворения хлорида натрия NaCl, а из остатка, содержащего амальгаму алюминия, удалил нагреванием ртуть. Так в 1825 г. впервые был получен алюминий. Название «алюминиум» дал новому металлу английский химик Дэви (см. 2.44). «Алюмен» в переводе с латинского языка означает квасцы – сульфат калия-алюминия, – известные с давних времен и имеющие состав KAl(SO₄)₂∙12Н₂O (см. 1,51; 3.21).

В 1827 г. немецкому химику Вёлеру (см. 2.18) также удалось выделить алюминий, используя реакцию восстановления гексафтороалюмината натрия металлическим калием:

Na₃(AlF₆) + 3К = Al + 3NaF + 3KF.

Алюминий в этом случае легко отделяется от фторидов калия KF и натрия NaF, хорошо растворимых в воде. Все это были лабораторные способы получения очень небольших количеств алюминия.

В 1845 г. два химика независимо друг от друга – немец Бунзен и француз Анри-Этьен Сент-Клер-Девилль (1818–1881) – разработали первый промышленный метод получения алюминия, основанный на восстановлении расплава тетрахлороалюмината натрия Na(AlCl₄) натрием:

Na(AlCl₄) + 3Na = Al + 4NaCl.

На Парижской всемирной выставке в 1855 г. демонстрировалось «серебро Девилля» – слиток алюминия ценой 2400 марок за 1 кг. Алюминий стоил дороже, чем золото и серебро.

Наполеон III (племянник Наполеона I), узнав об алюминии, задумал снабдить своих солдат нагрудниками и касками, сделанными из этого металла. По его приказу Сен-Клер-Девиллю были выделены большие средства для получения нужного количества алюминия. Однако Наполеону III пришлось ограничить свое желание изготовлением алюминиевых кирас только для небольшой группы его личной охраны. Способ Сен-Клер-Девилля все еще имел лабораторные масштабы.

Современный промышленный метод получения алюминия, основанный на электролизе расплава Na₃(AlF₆), был разработан молодыми инженерами французом Полем Эру (1863–1914) и американцем Чарльзом Холлом (1863–1914). Они почти одновременно выяснили, что метагидроксид алюминия AlO(OH) хорошо растворяется в расплаве Na₃(AlF₆). Расплав такого состава оказался наилучшим электролитом для электрохимического получения алюминия, и он используется до сих пор на всех алюминиевых заводах.

В России в XIX в. алюминий называли по-разному: глинистость, глиний, глинозем, квасец, алумий. К началу XX в. осталось только одно название – алюминий.

4.52. СТРАННОЕ ОБЪЯВЛЕНИЕ ВУЛЛАСТОНА. ФИАСКО ХИМИКА ЧЕНЕВИКСА

В 1803 г. в одной из лондонских газет появилось странное объявление, сообщавшее, что в магазине торговца минералами Форстера можно приобрести новый металл палладий, о котором еще не слышал ни один химик мира. Химик Ричард Ченевикс купил небольшой слиток этого металла с тем, чтобы после его анализа публично высмеять анонимного лжехимика, якобы открывшего новый металл. Ченевикс вскоре всем сообщил, что палладий не новый химический элемент, а всего-навсего сплав платины Pt с ртутью Hg. Однако другие химики-аналитики в металле, купленном у Форстера, не обнаружили ни платины, ни ртути. Уязвленный Ченевикс, оправдываясь, утверждал, что в сплаве платина настолько прочно связана с ртутью, что их разделить практически невозможно.

Но в 1804 г. на заседании Лондонского королевского общества (см. 1.6) его секретарь, а затем и президент, известный химик и врач Уильям-Хайд Вулластон (1766–1828) сообщил, что при анализе платины он обнаружил в ней новый химический элемент, названный им палладием Pd по имени недавно открытого в Солнечной системе астероида Паллада. Вулластон признался, что это он получил новый металл и предложил его Форстеру для продажи, с тем чтобы проверить, как химики отнесутся к его открытию и сумеют ли его подтвердить. После этого заявления Вулластона потрясенный неудачей Ченевикс забросил всякие занятия химией.

Палладий обладает удивительной способностью растворять водород H₂ (см. 5.86). Водный раствор хлорида палладия PdCl₂ при действии монооксида углерода СО выделяет мелкодисперсный палладий:

PdCl₂ + CO + H₂O = Pd↓ + CO₂↑ + 2НСl.

4.53. ОДИН ИЗ ЛАНТАНОИДОВ

Химический элемент самарий, символ Sm, открыл в 1879 г. французский химик Лекокк де Буабодран (см. 4.21) в уральском минерале самарските при помощи спектрального анализа по двум новым голубым линиям в спектре, имеющим длину волны 442 и 443 нм. Он назвал новый элемент самарием, чтобы все помнили минерал, в котором он был обнаружен. Минерал же самарскит нашел русский горный инженер Василий Ефграфович Самарский в Ильменских горах Южного Урала. Минерал красивого бархатно-черного цвета имеет сложный состав, радиоактивен, содержит до 17% урана. Минерал назвали в честь Самарского, так что можно считать, что не только минерал, но и элемент самарий носят фамилию Самарского.

4.54. ТРУДНЫЙ ПУТЬ К ПРОМЕТИЮ

Прометий Pm, элемент № 61, относится к семейству лантаноидов. Попытки найти его в природе предпринимались неоднократно. В 1926 г. американские физики Гаррис, Гопкинс и Инкма осуществили, как им показалось, выделение соли этого элемента из соединений неодима Nd и самария Sm. Они дали своему элементу название иллинй. В этом же году итальянские химики Ролла и Брунетти попытались после 3000 перекристаллизаций солей неодима и празеодима Pr получить чистое соединение элемента № 61. Они были настолько уверены в своих результатах, что назвали этот элемент флоренцием. Однако иллиний и флоренций оказались ложно открытыми элементами.

К 1938 г. стало ясным, что элемент № 61 является радиоактивным и в природе его найти трудно. В этом году американские физики Пул и Квилл решили синтезировать атомы элемента № 61 при помощи бомбардировки пластинки из неодима или самария атомами дейтерия (см. 4.15). Они поддались самообману и решили, что ими действительно получены атомы нового элемента, который они поспешили назвать циклонием. Это название элемента № 61 сохранилось в химической литературе до 1951 г.

Элемент № 61 удалось открыть только в 1947 г. американским радиохимикам Джейкобу Маринскому (р. 1918 г.), Лоренсу Гленденину (р. 1918 г.) и Чарльзу Кориэллу (р. 1920). Они выделили его изотопы (см. 4.60) из продуктов деления урана. Жена Кориэлла предложила назвать новый элемент прометием, по имени Прометея – мифического героя Древней Греции. В 1948 Га Маринскому и его коллегам удалось получить 3 мг прометия.

Первооткрыватели прометия так объясняли его название: «Это название не только символизирует драматический путь получения нового элемента в заметных количествах в результате овладения людьми энергией ядерного деления, но и предостерегает человечество от грозящей опасности – стервятников войны».

4.55. В ЧЕСТЬ ПЛАНЕТЫ УРАН

В серебряных копях чешских Рудных гор часто встречались тяжелые камни со смоляным блеском. Ни серебра, ни свинца выплавить из этих камней не удавалось. Поэтому они получили название смоляной обманки.

Это был радиоактивный минерал, названный впоследствии урановой смоляной рудой, урановой смолкой. Он содержал октаоксид триурана U₃O₈. В 1789 г. немецкий химик Клапрот при восстановлении минерала углем получил черную спекшуюся массу с вкраплениями в нее маленьких крупинок, похожих на металл. Он назвал эти крупинки ураном по имени недавно открытой планеты Уран и считал, что им открыт новый химический элемент. Клапрот умер, так и не узнав, что им получен не металл, а его диоксид UO₂. Более тридцати лет диоксид урана принимали за металл. Только в 1841 г. французский химик-органик Эжен-Мелькьор Пел иго (1811–1890) получил металлический уран при восстановлении тетрахлорида урана UCl₄ калием К:

UCl₄ + 4К = U + 4КСl.

Взаимодействие нагретых UCl₄ и калия было столь бурным, что платиновый тигель, в котором протекала реакция, раскалился добела.

Уран оказался очень активным серебристо-белым металлом, легко окисляющимся на воздухе. Уже при незначительном нагревании он воспламеняется, выбрасывая искры, превращаясь при этом в U₃O₈.

В 1912 г. при раскопках древнеримских развалин близ Неаполя была обнаружена стеклянная мозаика бледно-зеленоватого цвета удивительной красоты. Анализ показал, что стекло радиоактивно и содержит уран. Очевидно, древние римляне были знакомы с минералами урана и пользовались ими для окраски стекла, ничего не зная о их радиоактивности.

4.56. ЗА КЕМ ПРИОРИТЕТ?

В 1957 г. Нобелевский институт физики в Стокгольме сообщил, что его сотрудники при помощи ядерной реакции

²⁴⁴₉₆Cm + ¹³₆C = ²⁵³₁₀₂Э + 2 (¹₀n)

с участием ядер кюрия Cm и углерода получили, как им показалось, новый элемент № 102. Шведские физики поспешили назвать этот элемент нобелием в честь Нобеля, основавшего фонд Нобелевских премий (см. 2.31). Однако их открытие не подтвердили потом ни они сами, ни другие физики мира.

В 1963 г. советские физики из лаборатории ядерных реакций, возглавляемой академиком Георгием Николаевичем Флёровым (1913–1990), действительно получили элемент № 102 в ядерной реакции с участием урана-238 и неона-22 и назвали его жолиотием Jl в честь французского физика Фредерика Жолио-Кюри (см. 2.26):

²³⁸₉₂U + ²²₁₀Ne = ²⁵⁶₁₀₂Jl + 4(¹₀n).

Результаты советских физиков были подтверждены физиками других стран. От «нобелия», как потом говорили, остался только символ No, «ноу», означающий по-английски «нет». Однако зарубежные ученые название элемента менять не захотели. Более того, американский физик Гиорсо с письме Флёрову писал 21 марта 1967 г.: «В конце концов мы пришли к выводу, что простейшим решением проблемы названия элемента будет оставить эту проблему в покое» (см. 4.19).

В 1961 г. американские физики из Беркли сообщили о синтезе атомов элемента № 103 при помощи ядерной реакции с участием ядер калифорния Cf и бора В:

^250-252₉₈Cf + ^10-11₅B = ²⁵⁷₁₀₃Э + X(¹₀n).

Реакция не отличалась определенностью, так как атомы Cf и В представляли разные изотопы и химическую идентификацию полученных ядер провести не удалось. Тем не менее американские физики широко оповестили весь мир о своем «открытии» и назвали элемент № 103 лоуренсием Lr. Советские физики опровергли довольно быстро это «открытие», что подтвердили повторные исследования самих американских физиков.

В 1965 г. группа физиков Флёрова действительно впервые синтезировала атомы элемента № 103 при помощи ядерной реакции:

²⁴³₉₅Am + ¹⁸₈C = ²⁵⁶₁₀₃Rf + 5(¹₀n).

в которой атомы америция Am-243 подвергались бомбардировке атомами кислорода-18. Их результаты были подтверждены физиками других стран. Элемент № 103 группа физиков Флёрова назвала резерфордием Rf в честь английского физика Резерфорда (см. 4.4). Поэтому авторы этой работы с полным правом считают себя первооткрывателями элемента № 103. Они справедливо настаивают на снятии с этого элемента американского названия «лоуренсий», на непризнании этого названия и использовании во всей технической и учебной литературе только одного названия – резерфордий.

4.57. ЧЕМ ЗНАМЕНИТ ГОРОДОК ИТТЕРБЮ?

В 1787 г. в заброшенном карьере городка Иттербю на маленьком острове Руслагене около Стокгольма лейтенант шведской армии Карл Аррениус нашел черный блестящий минерал, похожий на каменный уголь, и назвал его иттербитом. Финский химик Юхан Гадолин (1760–1852) обнаружил в этом минерале оксид нового химического элемента, названного впоследствии иттрием Y. После этого открытия минерал переименовали из «иттербита» в «гадолинит».

В 1843 г. шведский химик и хирург Карл-Густав Мосандер (1797–1858) установил, что оксид иттрия, выделенный из иттербита, не является чистым и содержит еще два оксида новых элементов – тербия Tb и эрбия Er. Оба названия – также производные от «Иттербю».

В 1878 г. швейцарский химик де Мариньяк (см. 4.43) открыл в оксиде эрбия примесь нового химического элемента – иттербия Yb, название которого снова является производным от слова «Иттербю». Через год шведский химик Клеве в том же оксиде эрбия находит еще одну примесь – новый химический элемент тулий Tm. В этом же году в оксиде эрбия обнаруживают третью примесь еще одного нового элемента – скандия Sc, существование которого предсказал Менделеев и которому дал имя «экабор». Открытие Sc принадлежит шведскому химику Ларсу-Фредерику Нильсону (1840–1899). Свое название элемент получил в честь Скандинавии.

В 1907 г. в том же минерале иттербите французский химик Жорж Урбен (1872–1938), живописец, музыкант и скульптор, открывает еще один элемент – лютеций Lu. Свое название элемент получил уже в честь Парижа, старое латинское название которого «Лютеция».

Таким образом, в минерале иттербите-галодините были открыты Y, Tb, Er, Yb, Sc, Tm и Lu. Городок Иттербю увековечен в названиях четырех химических элементов: иттрия, тербия, эрбия и иттербия.

4.58. ЗАБЛУЖДЕНИЕ ВЕЛИКОГО ХИМИКА

«…Я вовсе не склонен… признавать даже гипотетическую превращаемость элементов друг в друга и не вижу никакой возможности происхождения… радиоактивных веществ из урана».

(Менделеев)

Менделеев до конца своей жизни так и не признал возможность превращения одних элементов в другие в результате их радиоактивного распада, хотя ему были известны достоверные факты такого превращения, полученные его современниками.

Менделеев отверг и теорию электролитической диссоциации, и электронную теорию строения атома. Он всегда враждебно относился к попыткам связать область электрических явлений с областью химических явлений. Менделеев был твердо уверен в неизменяемости атомов и считал, что взаимопревращаемость элементов подрывает открытый им Периодический закон.

Менделеев велик, но его высказывания не догма, не истина в последней инстанции. Никто не застрахован от ошибок, не миновал их и Менделеев.

4.59. СИНОНИМЫ ЛИ ТЕРМИНЫ «ВАЛЕНТНОСТЬ» И «СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ»?

Некоторые химики часто путают два совершенно различных термина: валентность и степень окисления. Валентность – способность атома элемента образовывать в конкретном соединении определенное число химических связей с окружающими атомами. Количественной мерой валентности служит число ковалентных химических связей, образованных атомом. Степень же окисления атома элемента – формальный заряд, приобретаемый этим атомом в данном соединении в том случае, если бы все электронные пары его химических связей сместились в сторону более электроотрицательных атомов. В молекуле алгебраическая сумма степеней окисления атомов с учетом их числа равна нулю.

Например, в азотной кислоте HNO₃ валентность атома азота равна четырем, а степень окисления – +V. Атом азота может выделить для образования связей с окружающими его атомами кислорода только три неспаренных электрона, находящихся на p-атомной орбитали, и одну неподеленную пару s-электронов. В молекуле монооксида углерода

степень окисления атома углерода +II, а валентность равна трем – у атома углерода три химические связи с атомом кислорода.

4.60. НУКЛИД, НУКЛОН, ИЗОТОП

К изотопам относят различные виды ядер одного и того же химического элемента – элемента с одним и тем же порядковым номером (см. 4.4), – различающихся по числу нейтронов.

Нуклон – ядерная частица, двумя состояниями которой являются протон p⁺ и нейтрон n⁰, взаимодействующие в ядре между собой путем обмена π-мезонами, пионами, имеющими массу в 270 раз большую, чем масса электрона. Например, в атоме бора ¹⁰₅B десять нуклонов: пять протонов и пять нейтронов.

Нуклиды – ядра, различающиеся как по числу нейтронов, так и по числу протонов. Нуклиды – это конкретные виды ядер различных элементов. Нуклидом называют ядро изотопа свинца ²⁰⁷₈₂Pb с 82 протонами и 125 нейтронами, ядро изотопа кислорода ¹⁶₈O с 8 протонами. Три различных ядра атома углерода ¹²₆С, ¹³₆C и ¹⁴₆С содержат 12, 13 и 14 нуклонов. Эти ядра называют изотопами, или изотопными нуклидами. Каждый изотоп есть нуклид, ядро атомов элемента с определенным числом нейтронов и протонов.