От водорода до …?

В 30–40-х годах XX в. во многих лабораториях мира проводились широкие исследования результатов бомбардировки ядер устойчивых атомов нейтронами. В результате обстрела урана был получен один из новых элементов, занявших следующее за ураном место 93 с массовым числом 239. Элемент 93 был впервые выделен американскими учеными Э. Макмилланом и Ф. Абельсоном в 1940 г. и получил название нептуния.

Чтобы объяснить происхождение этого названия, необходимо сделать хотя бы весьма краткий экскурс в область истории астрономии.

До 1846 г. астрономам было известно в солнечной системе 7 планет. 1846 год ознаменовался в астрономии открытием новой, восьмой планеты, названной Нептуном. Седьмая из них, считая от Солнца, называлась Ураном. Последним же в периодической системе Менделеева был к 1940 г. элемент уран. Вот почему, когда был открыт новый заурановый элемент, его по аналогии назвали нептунием. Древние римляне Нептуном именовали таинственного бога моря. Моряки с древних времен, пересекая экватор, приносили Нептуну жертву, чтобы он «сохранил» их от бурь и непогоды, принес удачу в плавании. Потеряв религиозное содержание, праздник перехода экватора в настоящее время приобрел характер веселой инсценировки, в которой имеет место шуточный «обряд посвящения» членов экипажа, впервые пересекающих на корабле экватор. Красочное описание праздника Нептуна встречается во многих произведениях художественной литературы.

Однако вернемся к планете Нептун. Как известно, французский астроном Леверье и независимо от него английский астроном Адамс при наблюдении за планетой Уран заметили некоторые отклонения в ее движении. С помощью математических вычислений они не только установили существование никому не известной планеты, следующей за Ураном, которая своим притяжением вызывает «возмущения» Урана, но и указали место, где ее следует искать. Вскоре эта планета была обнаружена. Элемент гелий открыли на Солнце, а затем нашли на Земле. Планету Нептун «нашли» на Земле, а затем открыли на небе.

Ф. Энгельс, оценивая заслуги Д. И. Менделеева в создании периодической системы и предсказания новых элементов, писал: «Менделеев доказал, что… должны быть еще открыты новые элементы. Он наперед описал общие химические свойства… одного из этих неизвестных элементов, названного им экаалюминием … и оказалось, что предсказания Менделеева оправдались … Менделеев, применив бессознательно гегелевский закон о переходе количества в качество, совершил научный подвиг, который смело можно поставить рядом с открытием Леверье, вычислившего орбиту еще неизвестной планеты — Нептуна»^[27].

В самое последнее время в урановых рудах открыты ничтожно малые количества нептуния, которые определяются лишь качественно. Возникает вопрос: может быть, Коблик, сообщив об открытии богемия, был прав? Нет, едва ли. Путь, по которому он шел, не мог привести к открытию нептуния.

Нептуний — пластичный, серебристый металл, с температурой плавления 640 °C и плотностью 19,5. По этим величинам трудно судить о тех необычайных трудностях, которые пришлось преодолеть ученым для того, чтобы получить эти цифры. Начнем с того, что измеримые количества нептуния, полученные впервые, составляли гаммы (миллионные доли грамма). Для взвешивания таких количеств веществ потребовалось создать весы исключительной точности. С их помощью можно было измерять количество вещества в одну стомиллионную долю грамма. Плотность нептуния определяли, имея всего 40 гамм (не грамм!) металла, который помещали в трубочку с диаметром отверстия в три десятых миллиметра.

Получение нептуния весьма сложно. Исходным материалом является хлористая или фтористая соль нептуния. При восстановлении этих солей парами бария при температуре 1300 °C в тигле, изготовленном из окиси бериллия, получается чистый нептуний. Нагрев осуществляется танталовой проволочкой, электрический ток подводят к ней через вольфрамовые контакты.

Нептуний, как теперь установлено, имеет много радиоактивных изотопов. Самым «долгоживущим» из них является изотоп с массовым числом 237, полученный в 1942 г. Период полураспада у этого изотопа составляет более двух миллионов лет. Остальные изотопы «живут» считанные дни, часы и минуты.

Нептуний образуется в атомных реакторах из урана и является промежуточным продуктом в процессе накопления плутония.

Ядерное горючее

94. Плутоний — Plutonium (Pu)