Химические элементы

Так как плутоний настолько энергоемкий, то почему бы не добывать его, скажете вы. Хотя плутоний и содержится в земной коре, но его очень мало. Его в 400 раз меньше, чем радия, а это тоже очень редкий элемент. В природе плутоний удалось обнаружить только после изучения физико-химических свойств его изотопов, искусственно полученных в атомных реакторах.

Плутоний также нашел свое применение в качестве источника энергии в специальных сердечных стимуляторах.

Америций

В 1944 году работа, связанная с получением плутония, завершена. Ученые, работавшие в данном направлении, переключились на другую задачу — получение следующих элементов после плутония. Но эту задачу решали уже не химики. Ею занимались физики-ядерщики, которые синтезировали новые элементы путем сталкивания между собой ядер разных элементов, добиваясь их слияния. Если бы все это происходило в XVII–XVIII веках, то смело можно было бы сказать, что ученые занимаются алхимией, так как получают новые химические элементы из старых.

Здесь стоит отметить, что в дальнейшем все элементы с порядковым номером больше 95 получали физики на ускорителях частиц. И в данной работе шла ожесточенная война между несколькими научными коллективами, кто же первый откроет новый элемент и получит право дать ему название. Естественно, политическая ситуация в мире и холодная война между США и СССР наложили на эту область науки свой отпечаток.

В июле 1944 года плутоний стали бомбардировать ядрами гелия. В итоге получили кюрий — следующий за америцием элемент. Однако здесь важно отметить тот факт, что только при решении задачи по синтезу новых элементов, следующих за плутонием, ученые пришли к выводу, что актиний является аналогом лантана. А значит, и все последующие за актинием элементы являются аналогами соответствующим лантаноидам. С точки зрения этой теории, актиноиды должны иметь ряд схожих свойств и при этом иметь что-то общее с лантаноидами. Отсюда вытекает вывод, что америций — аналог европия.

Как только были поставлены опыты, основанные на данной теории, так сразу же были открыты америций и кюрий. Америций был назван в честь Америки, точно так же, как и его редкоземельный «брат» европий назван в честь Европы.

Получить получили, а вот как разделить америций и кюрий — это была сложная задача. Из-за нее один из химиков предлагал дать им названия пандемониум и делирум, что переводится как ад и бред.

Разделить их все же получилось. Для этого использовали обменную хромотографию — процесс до боли знакомый химикам-технологам. Он основан на процессе ионного обмена. Сначала необходимый ион собирается на ионнообменной смоле, а затем вымывается из него. Это грубо и вкратце. В 1945 году удалось получить всего 10 миллиграммов изотопа ²⁴¹Am, чего оказалось достаточно для проведения физико-химических исследований данного элемента. Как и предполагалось, америций в основном проявляет валентность равную III. Чуть позднее были получены большие количества данного металла и выяснилось, что он имеет серебристо-белый цвет, кроме того, тягучий и ковкий.

Какого же применение данного элемента? Изотоп ²⁴³Am применялся для получения 102, 103 и 105 элементов таблицы Менделеева. Существуют приборы на основе ²⁴¹Am изотопа для непрерывного измерения толщины стальной и алюминиевой лент.

Кюрий

Как уже было сказано ранее, кюрий был открыт раньше америция, но ученые долго не могли их разделить между собой. Его первооткрыватели, в число которых входили Г. Сиборг, А. Гиорсо, Р. Джеймс и Л. Морган, хотели увековечить в названии этого элемента память о Пьере и Марии Кюри, а также подчеркнуть аналогию актиноидов и лантаноидов. В таблице Менделеева над Кюрием стоит Гадолиний, названный в честь Юхана Гадолина — исследователя редких земель.

Интересно, что грамм изотопа ²⁴²Cm каждую секунду излучает 1,2*1013 альфа-частиц, выделяя при этом 120 ватт тепловой энергии. Поэтому он практически всегда раскален. Чтобы работать с ним, от него необходимо непрерывно отводить тепло. Очевидно, что применение этого изотопа стоит искать там, где особо ценятся малый вес и компактность источника энергии. Естественно, это важно в разработках для космических исследований.

Берклий

Берклий был синтезирован в Радиационной лаборатории Калифорнийского университета в городке Беркли, находящемся вблизи Сан-Франциско. В качестве мишени для облучения альфа-частицами использовали изотоп ²⁴¹Am. Как вы уже поняли, свое название он получил в честь городка Беркли. Здесь также последовала аналогия в названии с лантаноидом. Аналогом берклия является тербий — элемент, названный в честь небольшого городка Иттербю в Швейцарии.

Если собрать весь берклий, имеющийся в лабораториях всего мира, то наберется не более 0,1 грамма. К тому же он очень дорог из-за своего происхождения. Как минимум получают его в специальных реакторах, а затем проводят сложную химическую переработку для выделения в чистом виде.