О редких и рассеянных (Рассказы о металлах)

Нет правил без исключений. - Долгие ожидания. - Где хозяин? - Кое-какие прогнозы. - Две версии. - Незваные гости. - На берегах Мертвого моря. - Что "скажет" пепел сигары? - Открытия "закрываются". - Продолжение поиска. Радиоактивная вилка. - Вакансия заполнена. - Жизнь коротка. - Химикам помогает... физика. - За залпом залп. - Алхимики хватаются за голову.- Лишнее золото. - Без иллюминации. - "Химия на бегу". - Точки зрения на точку плавления. - Лед тронулся.

Говорят, нет правил без исключений. И если посчитать правилом тот факт, что история открытия химических элементов связана прежде всего с представителями сильной половины человечества, то приятным исключением будут три женских имени, которыми вправе гордиться слабый пол: Мария Склодовская-Кюри - первооткрыватель полония и радия, Ида Ноддак (Такке), открывшая рений, и Маргерит Перэ, которой суждено было открыть франций. Нисколько не умаляя огромных заслуг Марии Склодовской-Кюри и Иды Ноддак, заметим, что научный успех они делили со своими мужьями Пьером Кюри и Вальтером Ноддаком, в то время как Маргерит Перэ при "рождении" Франция обошлась "без посторонней помощи".

Появления на свет элемента No 87 (а именно под этим номером значится франций в таблице элементов) химики всего мира ждали долго - без малого семь десятилетий. Дело в том, что Д. И. Менделеев, воздвигая стройное здание своей периодической системы, не всегда имел "под рукой" подходящий "строительный" материал, и поэтому многие клетки таблицы остались пустыми. Но гениальный ученый понимал, что эти пустоты - дело временное: соответствующие им "кирпичики" должны существовать в природе, но пока они ухитряются оставаться незамеченными. Менделеев не только указал будущее "местожительство" ряда элементов, но и с большой точностью предсказал физические и химические свойства этих незнакомцев.

Жизнь вскоре подтвердила блестящий прогноз ученого: в 1875 году был открыт галлий (Менделеев называл его эка-алюминием, справедливо полагая, что по свойствам он будет похож на своего соседа сверху по таблице элементов), в 1879 году-скандий (эка-бор), а в 1886 году-германий (эка-силиций).

В статье "Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств неоткрытых элементов", опубликованной в 1871 году, Менделеев писал: "Затем в десятом ряду можно ждать еще основных элементов, принадлежащих к I, II и III группам. Первый из них должен образовывать окисел R2O, второй-RO, а третий - R2O3; первый будет сходен с цезием, второй - с барием, а все их окиси должны обладать, конечно, характером самых энергичных оснований".

Шли годы, науке становились известны все новые и новые элементы, но клетка с номером 87, забронированная за эка-цезием, продолжало пустовать, несмотря на многочисленные попытки ученых ряда стран разыскать ее законного хозяина. И хотя ему удавалось ускользнуть от пытливого взора исследователей, многие его свойства, определяемые "географическим положением" в периодической системе, уже были известны науке.

Так, не вызывало сомнений, что элемент No 87 должен быть надежным хранителем щелочных "традиций", крепнущих от лития к цезию. Этим обусловливалась прежде всего его высокая реакционная способность (выше, чем у цезия), по "вине" которой он мог присутствовать в природе лишь в виде солей, обладающих большей растворимостью, чем у всех других солей щелочных металлов. Поскольку от лития к цезию падала температура плавления (от 180,5 до 28,5°С), резонно было полагать, что эка-цезий в обычных условиях должен подобно ртути, находиться в жидком состоянии. Для щелочных металлов (кроме лития) характерна еще одна закономерность: чем больше массовое число элемента (т. е. чем ниже он расположен в периодической таблице), тем меньше его содержится в земной коре. Если учесть, что уже на долю цезия в природе приходится совсем немного атомов, то расположенный под ним элемент No 87 мог и вовсе оказаться редчайшим из редких. Наконец, радиоактивные "наклонности" его соседей справа (о которых упоминал в статье Менделеев) - открытых в конце XIX века радия и актиния позволяли утверждать, что и эка-цезий должен обладать радиоактивностью.

Свойства элемента No 87 определили два основных направления поиска: одни ученые рассчитывали найти его в минералах щелочных металлов или в богатых ими водах минеральных источников и морей; другие предпочитали вести розыск на радиоактивных тропах, надеясь найти эка-цезий среди продуктов распада соседних с ним элементов.