От водорода до …?

Проходило одно десятилетие за другим, но торий продолжал оставаться известным только химикам, да и то не всем. Поворот в истории элемента тория связан с открытием ценного свойства двуокиси тория. При нагревании это вещество испускает яркий и приятный для глаз белый свет. Во второй половине прошлого века получили распространение так называемые газокалильные лампы — источники освещения для помещений и улиц. Важнейшей частью этих ламп являлись газокалильные сетки — сетчатые колпачки из 99 % двуокиси церия. Эти лампы на несколько десятилетий отсрочили начавшее уже гибнуть из-за непосильной конкуренции с электрическим освещением производство светильного газа. В пламени светильного газа колпак из смеси двуокисей тория и церия испускает яркий свет, так как теплота сгорания газа превращается большей частью в световую энергию. Это было очень выгодно. Изобретатель газокалильных сеток нажил изрядное состояние. Однако, как ни ярко светились ториевые колпачки, на смену им пришел «русский свет» — электрические лампочки русского изобретателя Лодыгина, и ториевые колпачки газокалильных фонарей потеряли свое значение. Вместе с этим резко сократилось применение и производство ториевых соединений. История элемента, казалось, уже заканчивалась. И не более как двадцать лет назад в справочниках о тории писали кратко: «Почти никакого технического применения не имеет». Это соответствовало действительности — торий почти не применяли. Он использовался главным образом как добавка в сердечники углей для дуговых ламп прожекторов.

«Переоценка ценности» тория, однако, началась значительно раньше, почти тогда же, когда Мария Склодовская и независимо от нее Шмитд установили, что торий является радиоактивным элементом, хотя и с менее выраженной активностью, чем у радия. Оказалось, что атомы тория претерпевают ряд последовательных разрушений, превращаясь в конечном итоге в устойчивый свинец с атомным весом 208. Неустойчивость ядра атома тория нашла практическое применение в настоящее время как источник внутриатомной энергии.

Преимущество тория как ядерного «горючего» перед ураном состоит в том, что лишь при 1400–1500 °C кристаллическая решетка тория начинает претерпевать фазовые превращения. Это позволяет реактору на ториевом горючем работать при более высоких температурах.

Тория в природе значительно больше урана. Соединения тория содержатся в монацитовом песке. Тория в земной коре не так уж мало (6 · 10^–5%). В ничтожных количествах он встречается даже в гранитах.

Торий по внешнему виду и температуре плавления напоминает платину, по удельному весу и твердости — свинец. В химическом отношении у тория много сходства с церием, а по структуре электронной оболочки атома — это равноправный член семейства актинидов.

Перспективы применения тория весьма широки: атомные двигатели и, как знать, может даже атомные станции для подогрева воды в северных реках получат для своей работы торий в качестве энергетического сырья.

«Предок» актиния

91. Протактиний — Protactinium (Pa)

Существование протактиния было предсказано в 1871 г. Д. И. Менделеевым.

Этот элемент, максимальное количество которого в руках исследователей не превышало нескольких сотых долей грамма, является близким «родственником» актиния не только по положению в периодической системе, но и по совместному местонахождению в природе и своим свойствам. О том, как трудно было получить его в чистом виде, можно судить по тому, что в источнике этого элемента — уране — протактиний присутствует вместе с радием, причем приблизительно в одинаковых количествах. В тонне металлического урана содержится примерно по 0,3 грамма радия и протактиния. Но тонну металлического урана получить не так просто.

Радиоактивный протактиний является спутником урана и встречается как примесь к урановым рудам, а по происхождению — в одно и то же время «сыном» урана и «отцом» актиния. Излучая альфа-лучи, радиоактивный изотоп протактиния, встречающийся в природе, превращается в актиний. В этом случае он — «отец», а образуясь из урана, — «сын» последнего. Название элемента ближе всего соответствует буквальному переводу «первый луч» («протос» по-гречески «первый», «актинос» — «луч»), в более свободном переводе — «первый в ряду», т. е. родоначальник актиния.

Излучаемые протактинием альфа-частицы обладают малой энергией и, в связи с этим, — короткой длиной пробега, что позволяет определить содержание протактиния в сырье, не прибегая к химическим методам. Один из приемов выделения протактиния основан на способности соединения элемента адсорбироваться из растворов на стекле химической посуды.