ПОГОНЯ ЗА 17 АТОМАМИ

Наука » Химия

Вторую сотню химических элементов в таблице Менделеева открывает эле­мент, названный в честь её создателя. Увлекательную и захватывающую исто­рию открытия 101-го элемента расска­зали Альфред Гиорсо, Беруэлл Харви, Грегори Чоппин и Стенли Томпсон — сотрудники Гленна Сиборга, получив­шего в 1951 г. Нобелевскую премию за изучение химических свойств трансура­новых элементов.

«Новый элемент — менделевий был получен путём бомбардировки эйнштей­ния, 99-го элемента, ядрами гелия. Ядер­ная реакция предельно проста: 25399Es+42He ®256101Md+10n. Мы осуществили её в циклотроне, где пучок ядер гелия уда­ряется о небольшую мишень. Мишень — это кусочек очень тонкой золотой фоль­ги, на заднюю поверхность которой нанесён электролитическим способом неразличимый простым глазом слой эйн­штейния — не более, чем несколько мил­лиардов атомов. Если некоторые атомы эйнштейния превратятся в результате бомбардировки в менделевий, то они должны покинуть мишень, будучи выби­ты из неё при соударении с ядрами ге­лия. Позади мишени расположена ещё одна золотая фольга, которая захваты­вает атомы нового элемента, как только они вылетают из мишени. Ядра гелия, об­ладающие большой скоростью, были по­лучены  на старом полутораметровом циклотроне, расположенном на спортив­ной площадке Калифорнийского универ­ситета в Беркли. Если позволить мощно­му потоку ядер гелия пройти мимо мишени и вырваться наружу, в воздух, то его можно увидеть — это узкий голубой пучок света. Его даже можно сфото­графировать через полутораметровый слой воды, который служит смотровым окном, ведущим в помещение, где распо­ложен циклотрон. Это и есть тот самый пучок, который падает на мишень и, при­бавляя два протона гелия к 99 протонам эйнштейния, превращает последний в менделевий.

В реальных условиях эксперимен­та — во время бомбардировки мишени всё помещение, где расположен цикло­трон, было наглухо закрыто. Харви и Гиорсо находились снаружи, за „водяной дверью" — большим баком на ролико­вых катках, наполненным водой. Остава­лось лишь ожидать стартового выстрела, чтобы начать эту необычную скачку с препятствиями. Мы рассчитывали в на­шем первом опыте получить всего толь­ко один или, может быть, два атома 101-го элемента. И эти один или два ато­ма нужно было выделить из миллиардов атомов эйнштейния и идентифицировать менее чем за полчаса. Как только был подан сигнал отбоя, Харви и Гиорсо немедленно отодвинули „водяную дверь" и ринулись внутрь. Гиорсо быстро вынул из мишени „держатель", Харви снял дву­мя пинцетами вторую золотую фольгу и

запихнул её в пробирку. Затем он пом­чался по коридорам и вверх по лестни­цам в комнату, предназначенную для временной лаборатории. В этой, с позво­ления сказать, лаборатории Харви пере­дал фольгу Грегори Чоппину, который стал нагревать её в растворе, с тем что­бы золото растворилось. В итоге мы по­лучили жидкость, содержащую золото, смесь некоторых других элементов и, возможно, несколько атомов менделе­вия...

Остальные необходимые химиче­ские операции надо было производить за милю от циклотрона, на вершине холма, в Радиационной лаборатории. Гиорсо уже сидел за рулём автомаши­ны возле здания циклотрона, готовый сорваться с места и с бешеной скоро­стью мчаться на холм.

У нас имелось — мы надеялись, что это так, — несколько атомов элемента № 101, и наша задача заключалась в том, чтобы выделить и идентифицировать их раньше, чем они успеют распасться. Менделевий является настолько короткоживущим элементом, что полови­на любого количества его распадается приблизительно за полчаса, превращаясь в изотоп фермия, который в свою оче­редь распадается путём самопроизволь­ного (спонтанного) деления. Драгоцен­ные капли раствора были привезены на холм Беркли в корпус ядерной химии. Чоппин и Харви бросились в лабора­торию, где их ожидал Стенли Томпсон с аппаратурой, предназначенной для от­деления 101-го элемента от эйнштейния и всех других элементов, которые могут присутствовать в растворе.

Вначале жидкость была пропущена через ионообменную колонку, чтобы избавиться от золота. Золото задержи­вается в колонке, в то время как раст­вор, содержащий менделевий, капает со дна её. Эти капли были высушены и вновь растворены, после чего Томпсон пропустил их через вторую колонку для отделения менделевия от любых других элементов, которые всё ещё могли оста­ваться в растворе.

Эти капли, падающие со дна колон­ки, последовательно принимались на небольшие платиновые пластинки, ко­торые затем подставлялись по нагре­вательную лампу и высушивались. Далее пластинки были перенесены в „счётную комнату", где Гиорсо поместил их в спе­циальные счётчики — каждую пластин­ку в свой счётчик. Если какое-то коли­чество менделевия присутствовало в одной из исследуемых капель, то его можно было бы выявить по характеру радиоактивного распада. Когда атом нового элемента распадается, то обра­зовавшиеся при этом осколки создают в счётчике „вспышку" сильной иониза­ции. Этот импульс тока вызывает ска­чок пера на регистрационной ленте за­писывающего прибора.

Характерным для этих неуловимых тяжёлых элементов является то, что мы не можем положительно идентифици­ровать атом до тех пор, пока он не пе­рестанет быть именно этим элементом и не распадётся в какой-то иной атом. Это несколько напоминает человека, который считает деньги только тогда, когда расстаётся с ними.

Во время первого эксперимента нам пришлось ждать более часа, преж­де чем перо подскочило до середины шкалы и упало обратно, нарисовав ли­нию, что означало распад впервые открытого атома менделевия. Посколь­ку произошло чрезвычайное событие в жизни Радиационной лаборатории, мы подключили к счётчикам пожарный звонок, находящийся в коридоре, так что каждый раз, когда распадался атом элемента №101, раздавался сигнал тре­воги. Это был наиболее эффектный способ оповещения о важном событии в мире атомного ядра, но вскоре он был заменён более совершенным средством связи, не противоречившим предписа­ниям пожарной охраны.

Мы обнаруживали приблизительно по одному атому менделевия в каждом из наших первых экспериментов. Было поставлено около дюжины опытов, и наш общий итог составил 17 атомов но­вого элемента!».

В книге Г. Сиборга и Э. Вэленса «Эле­менты вселенной», откуда взят этот от­рывок, помешена фотография части ленты самописца, на которой зарегист­рированы несколько резких отклонений

пера, а около них — довольно чёткие по­метки экспериментаторов. Вначале сто­ит дата: 2.19.55 (19 февраля 1955 г.) и запись: «Начало отделения 101 — 100», т.е. момент отделения менде­левия и продукта его распада — фер­мия от других элементов. У первого пика — восклицание: «Hooray» («Ура!») и приписка: «впервые — 256Mv» (в совре­менной таблице символ менделевия — Md). У второго пика записано: «Двойное ура», у третьего: «Тройное ура», и после окончания опыта — заключительная за­пись на ленте: «Этот эксперимент убе­дительно доказывает химическую иден­тификацию элемента 101» и подписи: A. Ghiorso, В. Harvey. В год открытия Гиорсо исполнилось 40 лет, Харви — 63.

В настоящее время получено уже 14 изотопов менделевия — от 247Md до 260Md. Последний оказался и самым долгоживущим: период его полураспа­да составляет 27,8 суток.

В заключение выдержка из книги Э. Хайда, И. Перлмана и Г. Сиборга «Трансурановые элементы»:

«Для нового элемента было предло­жено наименование „менделевий"... в знак признания заслуг великого русско­го химика Д. И. Менделеева, который первый использовал для предсказания химических свойств неоткрытых эле­ментов периодическую систему элемен­тов, принципы которой явились ключом для открытия большинства трансурано­вых элементов».

 



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.