Элементы: замечательный сон профессора Менделеева

Подозрения о том, что такой элемент, как прометий, может существовать, появились уже в 1902 году, когда уже разъяснилась ситуация с празеодимом и неодимом, и был открыт самарий. Чешский химик Иоганн Богуслав Браннер, следя за увеличением атомных масс в ряду Pr – Nd – Sm, предположил, что переход по массе от неодима к самарию слишком резкий, и тенденция изменения атомных масс требует присутствия между неодимом и самарием ещё одного элемента. Догадки Браннера перестали быть просто догадками, когда британский физик Генри Мозли нашёл взаимосвязь между порядковым номером элемента в Периодической системе и характеристической частоты рентгеновского излучения элемента. Закон Мозли дал возможность определить положение элементов в Периодической таблице, просто анализируя его спектр рентгеновского излучения и с принятия физиками и химиками закона Мозли основой классификации химических элементов стал уже порядковый номер атома, а не его масса. В соответствии с рассуждениями Мозли, существование элемента № 61 тоже было бесспорным. Сам Мозли не успел объяснить причины наблюдавшейся им закономерности – он погиб во время Галлиполийской операции в 1915 году.

В конечном итоге порядковый номер элемента в Периодической системе приобрёл физический смысл благодаря Джеймсу Чедвика, который установил, что порядковый номер элемента совпадает с зарядом его ядра.

Одна из причин того, что прометий долго не давался в руки исследователям в том, что это второй из элементов со сравнительно небольшим атомным номером и атомной массой, у которого не существует устойчивых изотопов. Таких элементов с атомным номером меньше, чем 83, всего два – технеций и прометий. Наиболее устойчивый (если так можно говорить про радиоактивные изотопы) нуклид прометия – прометий-145 (¹⁴⁵Pm), его период полураспада составляет чуть менее 18 лет. Именно поэтому обнаружить прометий было столь сложно. Да, соединения прометия в крошечных количествах содержатся в урановой смолке – они образуются при самопроизвольном расщеплении урана-238, но на одну тонну урановой руды приходится триллионная грамма прометия, и, очевидно, его нельзя обнаружить в руде. Правда, говорить о том, что в окружающем нас мире существованием прометия можно пренебрегать, тоже нельзя – спектральные методы астрономии позволяют наблюдать, что звезда HR465, расположенная в туманности Андромеды, выбрасывает в пространство вокруг себя большое количество металлов, тяжелее железа среди которых и прометий.

Прометий применяется в радиоизотопных источниках тока, где он присутствует в виде оксида Pm₂O₃. Распадаясь, прометий испускает β-излучение (поток электронов, образующихся при превращении нейтрона ядра в пару протон-электрон, заряд атомного ядра при β-распаде увеличивается на одну единицу, а масса атома сохраняется). Благодаря тому, что в излучении прометия при распаде отсутствуют гамма-лучи, он сравнительно безопасен. Изначально прометий использовали для замены радия в светящихся стрелках и циферблатах часов – прометий оказался менее опасным, чем радий. Для этого хлорид прометия смешивали с люминофором, который при попадании потока β-частиц светился жёлто-зелёным или голубым светом. В наше время ни один из радиоактивных изотопов не применяется для изготовления бытовых приборов. Это в 1951 году радиации боялись меньше, и в штатах продавался набор «Юный физик-ядерщик» с настоящими радиоактивными препаратами, продавцы которого разорились не из-за радиофобии, а из-за огромной цены – покупательная способность 50 долларов, который тогда просили за чемоданчик сейчас эквивалентна 450 долларам, дороговато для подарка. Сейчас прометий не применяется в товарах повседневного спроса, только для исследований или сертификации в химии или материаловедении.

62. Самарий

Достаточно обычна ошибка школьников, участвующих в химических олимпиадах – они считают, что элемент самарий назван в честь города Самары. Это не так, но история названия самария не менее интересна, всё равно имея отношение к России. Мы с полным правом можем считать самарий первым элементом, который был назван в честь живого человека, а не древнегреческого бога или мифического создания. Своё название самарий получил благодаря обнаруженному около города Миасса на Южном Урале минералу самарскиту, из которого он был выделен.