ПОЧЁМ РЕДКИЕ ЗЕМЛИ?

Наука » Химия

Так как у лантанидов наружные электронные оболочки по­строены одинаково, их химические свойства весьма сход­ны. Казалось бы, и встречаться в природе, и цениться они должны тоже одинаково. Однако таблица цен и распростра­нённости лантанидов показывает, что это не так:

ПОЧЁМ РЕДКИЕ ЗЕМЛИ?

Во второй строке таблицы приведён порядковый номер эле­мента Z, в третьей — округлённая цена в долларах за 1 г металла в слитке чистотой 99,9 % (в ценах 2000 г. компа­нии «Олдрич»). В графе прометия стоит прочерк: у этого элемента нет стабильных изотопов, один из самых долгоживущих — прометий-147 (период полураспада 2,62 года) — получают искусственно и используют в миниатюрных атом­ных батарейках. В 1998 г. 1 г 147Pm стоил примерно 10 млрд. долларов. Конечно, никто прометий граммами (и даже микрограммами) не покупает: его количество изме­ряют единицами активности — беккерелями и мегабеккерелями; для 147Pm 1МБк соответствует 3•10-9 г прометия.

Как следует из таблицы, нечётные элементы дороже чёт­ных. Особенно наглядно это видно на графике (верхняя «пила»). Подобная зависимость объясняется тем, что нечёт­ные лантаниды встречаются в минералах, из которых их до­бывают, реже, чем чётные. Это — почти универсальное пра­вило. ещё в 1914 г. итальянский учёный Джузеппе Оддо (1865—1954), а в 1917 г. американец Уильям Дрепер Харкинс (1873—1951) обратили внимание на то, что чётные элементы вообще преобладают в природе — их почти 90 %. Чётные номера имеют и самые распространённые в зем­ной коре элементы — кислород и кремний, на долю кото­рых приходится три четверти её массы.

Содержание лантанидов в земной коре (в граммах на тонну) приведено в последней строке таблицы (и на ниж­нем графике). Эти значения (часто их выражают также в массовых процентах) называются кларками — в честь аме­риканского геохимика Франка Уиглсуорта Кларка (1847-— 1931), который в 1889 г. впервые попытался оценить со­держание известных тогда химических элементов в земной коре. Видно, что кларки лантанидов также образуют «пи­лу», причём её зубья, в отличие от тех, что на графике цен, попадают на чётные элементы. Получается так, конечно, не случайно. Порядковый номер элемента определяется числом протонов в ядре. Однако дело не только в них — это следует, например, из таблицы распространённости в природе стабильных изотопов неодима (все они имеют оди­наковое число протонов):

ПОЧЁМ РЕДКИЕ ЗЕМЛИ?

Значит, надо учитывать «чётность» не только протонов, но и нейтронов в ядрах элементов.

Обратимся теперь к таблице, в которой собраны дан­ные для стабильных нуклидов всех элементов, содержащих­ся в земной коре (их известно около 300). В ней приведе­но содержание нуклидов каждого типа (исключая кислород, на который приходится 52 %).

ПОЧЁМ РЕДКИЕ ЗЕМЛИ?

Выходит, что распространённость в природе зависит преж­де всего от чётности нейтронов. Если подсчитать их в яд­рах самых распространённых лантанидов с чётным числом протонов, то окажется, что и число нейтронов у них чёт­ное. Так, церий-140 (82 нейтрона) составляет 88,5% все­го природного церия, изотопов неодима с чётным числом нейтронов — 79,5%, эрбия — 77% и т. д.

Исчерпывающего объяснения причин всех этих проявле­ний «чётно-нечётного эффекта» пока нет. Можно лишь при­вести мнение по этому поводу американского писателя-фан­таста (и биохимика) Айзека Азимова: «Почти 87 процентов земной коры состоит из элементов с чётными атомными но­мерами. А если взять весь земной шар, то этот процент ещё увеличится... Мне думается, что наш земной шар на 96 про­центов „чёт/чёт". Это, пожалуй, безобразие. Как давний энту­зиаст научной фантастики и активный противник сущест­вующего порядка вещей, я всегда питал необъяснимую симпатию к „нечет/нечету" в той же мере, как и ко всему не­обычному».

ПОЧЁМ РЕДКИЕ ЗЕМЛИ?



Источник: Мир Энциклопедий Аванта+
Авторы: Андрей Дроздов, Илья Леенсон, Дмитрий Трифонов, Денис Жилин, Александр Серов, Андрей Бреев, Андрей Шевельков, Вадим Ерёмин, Юлия Яковлева, Оксана Рыжова, Виктория Предеина, Наталья Морозова, Алексей Галин, Сергей Каргов, Сергей Бердоносов, Александр Сигеев, Оксана Помаз, Григорий Середа, Владимир Тюрин, Антон Максимов, Вячеслав Загорский, Леонид Каневский, Александр Скундин, Борис Сумм, Игнат Шилов, Екатерина Менделеева, Валерий Лунин, Абрам Блох, Пётр Зоркий, Александр Кури, Екатерина Иванова, Дмитрий Чаркин, Сергей Вацадзе, Григорий Серела, Анастасия Ростоцкая, Александр Серое, Анастасия Сигеева
Авторское право на материал
Копирование материалов допускается только с указанием активной ссылки на статью!

Похожие статьи

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.