Мир, созданный химиками. От философского камня до графена

Поскольку в те времена женщине получить образование в России было довольно-таки затруднительно, Мария уехала во Францию, поступила в парижскую Сорбонну и закончила ее с очень хорошими оценками. Вскоре она вышла замуж за Пьера Кюри и, прибавив фамилию мужа к своей, стала Склодовской-Кюри, хотя во Франции все звали ее просто мадам Кюри. Через несколько лет после открытия сразу двух химических элементов ее знаменитый муж погиб как простой парижский булочник — он был сбит конным экипажем. За три года до трагедии Пьер вместе с женой получил Нобелевскую премию по физике. А Мария Склодовская-Кюри является единственной женщиной, дважды получившей Нобелевскую премию, причем вторую уже не по физике, а по химии.

Одна из двух дочерей Марии и Пьера Кюри, Ирен, пошла по стопам матери и вместе со своим мужем, Фредериком Жолио-Кюри, также получила Нобелевскую премию за исследования радиоактивности. Ирен и Фредерик, как и великая мадам Кюри, умерли от последствий лучевой болезни: Ирен — в возрасте 59 лет, Фредерик — в возрасте 58 лет. Оба супруга работали и с радием, и с полонием, причем однажды Ирен по неосторожности пролила раствор соли полония себе на руки. Можно сказать, что Ирен Жолио-Кюри — первая в мире жертва отравления полонием.

Сейчас полоний в микроколичествах получают из урановой руды, а в граммовых количествах — в ядерных реакциях с участием висмута. Все изотопы полония радиоактивны, изотоп Ро-210 используется для лабораторного получения нейтронов. Изотоп является источником излучения альфа-частиц, которое можно преобразовать в электрический ток, поэтому на основе Ро-210 изготавливают батарейки сравнительно длительного срока службы для космических аппаратов — период полураспада этого изотопа составляет 138 дней. (Напомним, что период полураспада — время, за которое распадается лишь половина радиоактивного вещества. Об этом почему-то часто забывают, а ведь полный распад элемента происходит за время 5–6 полупериодов. Так, наибольшую опасность для человека после Чернобыльской аварии представляют изотопы цезия-137 и стронция-90 с периодом полураспада около 30 лет, и это означает, что опасность исчезнет только лет через 150 (5 × 30).

Полоний и его соли являются чрезвычайно ядовитыми веществами. После введения полония в организм человека резко изменяется состав крови, катастрофически нарушается деятельность печени и почек. Известно, что радиоактивное облучение может привести и к онкологическим заболеваниям, а может и подавлять рост злокачественных опухолей. Все зависит от мощности излучения, точности в выборе мишени и так далее, но полоний, в отличие от кобальта-60, медицинского применения пока не нашел. Зато случаи предумышленного отравления полонием известны.

Мария Склодовская-Кюри умерла от рака крови в 1934 году, в возрасте 68 лет. Она не просто работала с радиоактивными препаратами, но даже носила на груди ампулу с раствором соли радия. Впрочем, это последнее скорее всего легенда, но вот что известно совершенно точно: страницы рабочего блокнота с записями Марии Склодовской-Кюри об открытии полония и радия до сих пор, через сто с лишним лет, проявляют заметную радиоактивность. В честь Кюри названа внесистемная единица кюри (Ки), соответствующая радиоактивности 1 грамма радия — это бешеная активность. Для биологических исследований с помощью «меченых атомов» используют препараты, активность которых составляет тысячные доли Ки. Метод «меченых атомов», использование химических соединений, в которых какой-либо элемент заменен на его радиоактивный изотоп, позволяет установить, например, в каком именно органе человеческого тела концентрируется данное соединение, то есть где сидит рак. А на измерении содержания изотопа углерода-14 в органических артефактах прошлого основан метод радиоуглеродного датирования.

Радиоуглеродный метод

Метод радиоуглеродного датирования основан на следующем физико-химическом принципе: элемент углерод имеет три изотопа — стабильный углерод-12 в количестве почти 99 % от общего содержания изотопов, примерно 1 % углерода-13 и 10–10 % радиоактивного изотопа углерод-14. Этот изотоп образуется в верхних слоях атмосферы под действием космических лучей на атмосферный азот и имеет период полураспада 5750 лет.

Соотношение углерода-12 и углерода-14 в атмосфере и в биосфере (в живых организмах) примерно одинаково из-за активного перемешивания и участия всех живых организмов в углеродном обмене. Круговорот углерода в природе связан с усвоением углеродсодержащей пищи животными, а также гниением и выделением при этом углекислого газа, а он в процессе фотосинтеза поглощается растениями, которые в конце концов и поедаются животными. Особенно вкусные части растений (да и животных) поедает человек.