Элементы: замечательный сон профессора Менделеева

Берцелиус описал много химических и физических свойств тория, однако главная его характеристика – радиоактивность, избежала внимания шведского химика. Впрочем, это неудивительно, стеклянные фотопластинки, которые в 1896 году помогли Беккерелю обнаружить явление радиации, появились только в 1847 году, за год до смерти Берцелиуса. Сейчас даже при беглом взгляде на Периодическую систему ни у кого не возникает сомнения в радиоактивности тория – его соседство с такими известными радиоактивными элементами как радий, актиний, уран и плутоний позволяет предположить, что торий тоже будет радиоактивным, даже не зная правил стабильности атомных ядер.

Годы после открытия торий и его соединения лежали на лабораторных полках невостребованными, однако в какой-то момент соединения этого элемента стали использовать в газовых фонарях уличного освещения. Такую необычную профессию торий по той причине, что его оксид ThO₂ оказался самым тугоплавким из всех оксидов и не плавился в факеле газовой горелки, а раскалялся добела и светил петербуржцам, лондонцам, парижанам и другим жителям столиц и крупных городов.

Значение газового освещения улиц сейчас забыто, но бесспорно это было не меньшее достижение, чем впоследствии изобретение электрических ламп – газовые лампы впервые в истории человечества позволили сделать так, что сначала крупные, а потом и другие улицы после заката не погружались во тьму (раньше, если кому-то нужно было выйти за ворота в темную время суток, ему приходилось брать с собой персональный источник света – факел или фонарь). Первоначально в калильных сетках газовых фонарей применялись и другие оксиды, но, помимо проблем с температурой плавления, они давали свет не очень высокого качества, и в 1891 году австрийский химик Ауэр фон Велсбах, испытав возможность применения в газовом фонаре оксидов магния, лантана и иттрия, остановился на оксиде тория.

Кто-то может подумать, что это было сомнительное инженерное решение – что-то типа отравленной туники Несса, и люди, жившие на освещенных ториевыми газовыми горелками улицах (а это были представители высшего и среднего класса) годами подвергались радиационному воздействию от распадающихся атомов тория и заболевали. К счастью, это было не так – торий распадается, испуская α-частицы (ядра атомов ⁴Не), пробег которых невелик, и которые могут быть легко остановлены стеклянным колпаком фонаря. Более того – оксид тория до сих пор применяется для изготовления горелок походных плиток, работающих от небольших газовых баллонов. Такие горелки абсолютно безопасны, если, конечно их не облизывать или не размалывать в порошок, а потом вдыхать его. Правда, если вам все-таки не по себе от перспективы находиться рядом с диоксидом тория, покупая туристическое снаряжение, обращайте внимание на маркировку «thorium free».

Итак, оксид тория безопасен, если его не есть, однако какое-то время люди принимали его вовнутрь – оксид тория использовался как рентгеновский контраст торотраст для рентгеноскопии в 1930–40 годах – этому применению способствовала исключительная непрозрачность диоксида тория для рентгеновского излучения. Без сомнения, рентгенограммы, полученные с помощью диоксида тория, спасли немало жизней, а применение радиоактивного контраста рассматривалось как «приемлемый риск». К счастью, в конце 1940-х годов были разработаны менее опасные для здоровья контрасты для рентгеновской диагностики.

В наши дни торий применяется главным образом в энергетике. Содержание тория в земной в три раза больше содержания урана, при этом месторождения урана и месторождения тория далеко не всегда сопутствуют друг другу, и государства, обладающие запасами тория, не обязательно обладают запасами урана и наоборот. Самый распространённый в земной коре нуклид тория – ²³²Th не способен делиться тепловыми нейтронами и быть ядерным горючим. Однако при захвате теплового нейтрона ²³²Th превращается в ²³³U, который способен к делению подобно ²³³U и ²³⁹Pu и применяется в качестве топлива ректоров на быстрых нейтронах.

91. Протактиний

В 1871 году Дмитрий Иванович Менделеев среди ряда других сделал следующее предсказание: «Между торием и ураном можно ожидать элемента с атомной около 235. Формула высшего оксида этого элемента X₂O₅, как у ниобия с танталом, которым он должен быть аналогичен».