В клетке. Первая брешь

ПЕРВАЯ БРЕШЬ

Впрочем, в 30-х годах, на которых мы прервали наш рассказ о „пустых" клетках Периодической системы, о многих из этих, современных, способах получения искусственных элементов ещё ничего не знали. Но тем более смелой представляется попытка решить проблему упрямых элементов методами алхимии.

С внешней стороны все было как нельзя более скромным. В 1937 году появилась краткая деловая заметка в «Докладах Итальянской Академии наук» о том, что учёные Сегре и Перье искусственным путём получили 43-й элемент. Заметка состояла из сотни слов, добрая половина которых приходилась на неопределённые наречия «возможно», «вероятно», «по-видимому». И тем не менее, факт получения нового элемента был бесспорен.

Интересно, что газеты, остро интересовавшиеся проблемой новых элементов (известно, что любит читать широкая публика из «научной жизни»: статьи о золотых кладах из фараоновых гробниц, заметки о двухголовых телятах и сообщения о новых элементах), на сей раз не обратили внимание на скромную заметку в «Докладах». Страницы итальянских газет были заполнены куда более броскими сообщениями: конкурс четырёх Тарзанов, предстоящее турне несравненного тенора Беньямино Джильи, несостоявшееся извержение Везувия.

Но именно с получения 43-го элемента, да, именно не с открытия, а с получения, начинаются золотые дни алхимии XX века.

Хотя торжествовать было ещё рано. Нового элемента было получено 10~10 грамма, одна десятимиллиардная. В то время не существовало приёмов, которые позволили бы химикам, оперируя с таким количеством вещества (впрочем, одну десятимиллиардную долю грамма и количеством-то называть неохота), определить химические свойства нового элемента. Однако особенности радиоактивного излучения «первенца» с несомненностью показывали, что это действительно 43-й.

43-й был назван технецием. («Техникос» по-гречески означает «искусственный».) Главное было сделано. Была пробита брешь в «загадке четырёх». Нет, зря газетчики писали только о Тарзанах и о Везувии...

Конечно же, учёные всех стран по достоинству оценили факт получения нового элемента. Но, если говорить правду, радость многих химиков была не полной. Им желательно было узнать химические свойства техникоса, их очень интересовало, оправдает ли технеций предсказания его свойств, данные Менделеевым.

Но из десятимиллиардной доли грамма технеция, полученной Сегре и Перье, «выжать» желанные сведения было нельзя. Впрочем, и вдесятеро и в сто раз большие количества технеция не насытили бы любознательность химиков. Все равно бы и таких количеств технеция не достало для того, чтобы определить его химические свойства.

Химикам пришлось бы долго печалиться, если бы не выяснилось, что технеций — один из тех основных элементов, которые образуются в ядерном реакторе при распаде урана. Оказалось, что из килограммов урана образуются граммы, а то и десятки граммов технеция. А поскольку о свойствах технеция химики все же догадывались, то выделить этот элемент из урановой «золы» не представляло труда.

Да, конечно, химические свойства его оказались именно такими, какими они должны быть у элемента, занимающего клетку № 43, у элемента, располагающегося в VII группе между марганцем и рением. Причём совпадение предсказанных свойств с найденными было таким точным и исчерпывающим, что об этом даже скучно рассказывать: да, валентность по кислороду 7+ , да, металл, менее активный, чем марганец, и более активный, чем рений, да... да... да...

Попутно было найдено объяснение тому основному вопросу, который занимал всех учёных — и химиков, и физиков, и геологов: почему 43-го элемента нет на нашей планете?

Из продуктов распада урана и в ускорителях было получено внушительное — более полутора десятков — изотопов технеция. И все они, все до одного, оказались радиоактивными. При этом скорость распада их такова, что не оставалось сомнений: ни один из них не мог сохраниться на нашей планете. Даже самый долгоживущий из них — технеций с атомным весом 97, который распадается наполовину за два с половиною миллиона лет, — и тот не мог остаться в земной коре. Ибо, что такое 2,5 миллиона лет в сравнении с теми миллиардами лет, которые насчитывает наша планета! 

На этом с технецием можно было бы покончить. Но как не рассказать о дальнейшей судьбе этого элемента, как не рассказать ещё об одном открытии, воспоминания о котором и поныне заставляют наиболее впечатлительных химиков недоуменно разводить руками.

Впрочем, быть может, лучше всего начать с одного разговора, который я случайно подслушал в метро.

Да, я знаю, что неприлично подслушивать чужие разговоры, и уже совсем некрасиво вмешиваться в беседу двух совершенно посторонних людей. Но попробуй остаться равнодушным и сделать вид, что ты ничего не слышишь, если рядом с тобой усаживаются два дяди, оба с лохматыми бородками— у одного рыжая, у другого пегая, — оба в очках, оба в распахнутых пальто, оба с толстенными портфелями, и заводят разговор приблизительно в таком роде:

— ...магний там есть, это точно, но сколько - сказать трудно. Скорее всего, процентов пять. Процентов десять молибдена. И столько же или немного меньше ниобия, — начинает или, вернее, продолжает разговор рыжая борода.

«Химики, по-видимому, — равнодушно отмечаю я. — Только почему они такие бородатые?»

— А рутений? — спрашивает пегая борода.

— Рутений есть, процента полтора, — отвечает рыжебородый. — Й родий тоже. Столько же. И палладий.

«Да, конечно, химики... Только о чем это они говорят? Родий, рутений, палладий... И по полтора процента... Таких богатых руд не бывает... Интересно!..»

— А технеций, конечно, есть, — мимоходом бросает пегий.

— Того хоть завались, — меланхолически отвечает рыжий.

И вот тут я не выдерживаю.

— То есть как это «завались»? — бесцеремонно обращаюсь я к собеседникам. — Чего это «завались»? Технеция? Где это вы такую руду видели?!

Бороды в две пары очков недоуменно уставились на меня.

«Ну конечно, сейчас они мне скажут: не вмешивайся, мил друг, в чужой разговор. Не мешай занятым людям...»

— А почему вы решили, что мы ведём речь о рудах? очень мягко спросил один из них.

— Не на небе же вы нашли ваш технеций! — не очень вежливо заметил я.

— Вот именно на небе, — сказал рыжебородый —Именно там.

«Смеются... Так тебе и надо... Не лезь в чужой разговор. .. Не мешай занятым людям...»

— Уж не на Марсе ли? — решил я сострить: меня, дескать, голыми руками не возьмёшь.

— Нет, в созвездии Андромеды...

— В романе Ефремова?

— Нет, в нашей лаборатории.

Не буду продолжать описание этого тягостного для меня разговора. Конечно же, всему виною оказалась моя ограниченность.

Химик знает химию (во всяком случае, обязан знать); он должен иметь солидное представление о физике (ну, если не солидное, так основательное); он должен уметь, пусть без особой лихости, справляться с дифференциальными уравнениями в частных производных (нынче без математики никуда). Но какой химик знает астрономию в объёме, большем, чем о ней написано в учебнике для !0-го класса, и больше того, что сообщается в статьях, публикуемых в журналах «Знание —сила» и «Наука и жизнь»?

А мои собеседники — Петр Михайлович и Геннадий Поли-карпович — оказались именно астрономами. Причём такими астрономами, отношения которых с химией были самыми дружескими. Ещё бы, они занимались изучением состава небесных тел, а точнее, химией космоса.

Астрономия не раз оказывала услуги химии. Среди них самая знаменитая — это открытие гелия на Солнце, открытие, сделанное почти за тридцать лет до того, как этот элемент был обнаружен на Земле.

Для исследования небесных тел астрономия располагает таким мощным средством, как спектроскопия. Впрочем, в первую очередь спектроскоп все-таки оружие химика, потому что спектр каждого химического элемента — это его визитная карточка, или, точнее, его паспорт. Нагревание до высокой температуры приводит к переходам электронов с одной орбиты на другую. А это вызывает излучение, длина волны которого строго определена для каждого химического элемента. Исследуя спектр какого-либо вещества, можно совершенно точно сказать, из каких элементов состоит это вещество.

Понятно, что звезды — отличнейшие объекты для спектроскопии. В самом деле, для того чтобы получить спектр звезды, её ведь не надо вносить в пламя газовой горелки...

Мои случайные знакомые как раз занимались тем, что с помощью спектроскопов изучали состав звёзд. И им отлично был известен факт, который привёл меня в изумление: в спектрах некоторых звёзд совершенно чётко просматриваются линии 43-го элемента (самоутешения ради скажу, что уверен: многие химики также удивились бы, узнав о том, что элемент, не существующий на Земле, «обосновался» на звёздах).

Вряд ли можно ожидать, что на далёких звёздах существуют какие-то иные, стабильные, изотопы технеция. Ведь если наиболее «естественные» из полученных в лабораториях изотопы этого элемента оказались радиоактивными, то вряд ли какие-либо изотопы 43-го с ненормально большим или ненормально малым для этого элемента атомным весом будут стабильными. Это, так сказать, первый тезис.

Возраст подавляющего большинства звёзд, во всяком случае тех звёзд, на которых обнаружен технеций, никак не меньше возраста Земли. То есть времени для того, чтобы технеций на звезде распался, было более чем достаточно. Это второй тезис.

Если «сложить» оба этих тезиса, то вывод будет только один: технеций все время образуется на звёздах. А раз образуется технеций, то образуются и другие элементы. А раз образуются другие элементы, то очевидно, что соотношение элементов во Вселенной не есть что-то застывшее, постоянное. А раз соотношение элементов во Вселенной...

Но тут мы уже забрались в материал последующих глав, и поэтому рассказ о космических «похождениях» технеция следует прервать. Но запомним, что именно этот элемент стал поводом для разговора о космическом приложении менделеевского закона.

Источник: Юрий Фиалков