Научные сказки периодической таблицы. Занимательная история химических элементов от мышьяка до цинка - Хью Олдерси-Уильямс

Время от времени элементы, которые доводится видеть даже далеко не всем ученым, тем не менее выбираются за пределы лабораторий и добиваются широкой известности. Так случилось с плутонием после атомной бомбардировки японских городов. Но раньше других это произошло с радием. Химический элемент – весьма активный и к тому же еще радиоактивный металл – с которым не сталкивался ни один смертный, внезапно буквально ворвался в наш мир. За него ухватились как за чудесный талисман. Его именем называли географические места и товарные бренды. И вдруг спустя всего несколько десятилетий от него с такой же решительностью отказались.

Центральным персонажем в истории с радием – и одной из причин, по которой он превратился в такой феномен, – была Мария Кюри. Она родилась в 1867 г. недалеко от Варшавы, и ее имя было Мария Склодовская. После исключения из польского университета она перебралась в Париж, чтобы закончить образование. В Париже Мария почувствовала настоящую свободу, и особенно в Сорбонне, где она по собственной воле могла выбирать направление научного поиска без удушающего надзора, свойственного той польской гимназии, где она училась. Мария решила изучать и физику, и химию, что было довольно необычно. Со временем она получит Нобелевскую премию в обеих науках – достижение, которое после нее уже никто не сможет повторить. Мария собиралась вернуться в Польшу, чтобы пойти по стопам родителей и заняться преподаванием, но, готовясь к выпускным экзаменам, она встретила Пьера Кюри. Через год они поженились.

Следующее десятилетие их совместной жизни до гибели Пьера в возрасте 46 лет под колесами проезжавшей мимо повозки, прошли под знаком научного сотрудничества, отличавшегося редкой гармонией и эффективностью. Под влиянием Пьера, получив место в его лаборатории, Мария решила начать исследования спонтанного излучения энергии, напоминавшей рентгеновские лучи, – незадолго до того открытого явления, которое она назвала «радиоактивностью». Данное излучение имело место в образцах урановой руды, известной под названием «уранит». Главным инструментом Марии стал кварцевый прибор, который Пьер изобрел несколькими годами ранее; с его помощью можно было изучать способность некоторых кристаллов излучать электрический заряд в ответ на примененное к ним давление. Названное измерительное устройство могло регистрировать слабейшие электрические токи, связанные с процессами радиоактивного распада. Мария установила, что радиоактивность исходно присуща некоторым веществам и не является продуктом их взаимодействия с другими формами материи или энергии, как многие в то время полагали. В ходе своих исследований она пришла к выводу, что отдельные урановые руды более радиоактивны, чем другие, а некоторые – что производило крайне странное впечатление – даже более радиоактивны, чем чистый металлический уран. Это могло означать только одно – что руда содержит какой-то неизвестный, чрезвычайно радиоактивный материал.

Упомянутая информация привлекла внимание Пьера и, оставив свои собственные исследования, он вместе с Марией начал активно измельчать горсть имевшегося у них уранита, а затем растворять его с помощью различных химических веществ, чтобы в результате получить наиболее радиоактивные компоненты. Через два месяца ученые уже располагали неким продуктом, в 300 раз более радиоактивным, чем уран. Они сразу же обратили внимание, что частично радиоактивность в образце была связана с барием, а частично с висмутом. Через три недели супруги Кюри убедились, что новый элемент мимикрирует под химические свойства висмута, который по своей природе не радиоактивен. Кюри уже выбрали название для открытого ими элемента – полоний, в честь горячо любимой родины Марии. Как-то на вечере польских изгнанников в Париже Мария предстала в образе Полонии^[28]. Тринадцатого июля 1898 г. Пьер записал в своем лабораторном дневнике сочетание букв «Ро». Однако их неспособность отделить элемент от висмута стала источником сильнейшего разочарования для обоих, особенно для Марии. Ей хотелось прикоснуться к полонию собственными руками.

Тем временем чета Кюри на новой партии уранита продолжала попытки выделить радиоактивный элемент, связанный с барием. И это им удалось как раз накануне Рождества. На сей раз они получили абсолютно однозначные доказательства существования еще одного нового элемента, даже еще более радиоактивного, чем полоний. Его они назвали радий. Соли бария и радия более растворимы, нежели соли висмута и полония. Разумно было попытаться изолировать радий путем многократного кипячения растворов солей и затем медленного охлаждения их с тем, чтобы чистый хлорид радия, который был чуть-чуть менее растворим, чем хлорид бария, кристаллизовался первым. Мария начала работу над этим историческим проектом в 1899 г. Она приобрела 10 тонн осадка уранита, уже гораздо более радиоактивного, чем исходная руда. В ходе обработки материала 20-килограммовыми партиями она превратила примитивный «ангар» своей лаборатории в настоящую фабрику с котлами, наполненными кипящей радиоактивной жидкостью на различных стадиях готовности. Работа была физически изнурительной, но Мария и Пьер были полны энтузиазма искателей. И вот к 1902 г. им наконец удалось получить убедительные свидетельства существования нового элемента – десятую часть грамма чистого хлорида радия.