В клетке. Новое семейство

НОВОЕ СЕМЕЙСТВО

Приступая к изучению свойств заурановых элементов, химики уже были готовы, что эти элементы преподнесут им один очень приятный сюрприз. Им, химикам, очень хотелось, чтобы заурановые элементы, подобно редкоземельным ,,близнецам", походили друг на друга. Но для чего? Разве мало горя хлебнули они, распутывая узел вопросов, связанных с загадкой редкоземельных? И всё же понять химиков можно.

В предыдущей главе было объяснено, почему редкоземельные элементы — все 15 — помещаются в одной клетке Периодической системы. Действительно, каждый последующий электрон у этих элементов «садится» не на внешнюю орбиту, а на внутреннюю. Отсюда и схожесть свойств элементов редкоземельного семейства. Понятно? Понятно. Убедительно? Убедительно. Тем более, что такое своеобразное поведение электронов было доказано экспериментально. Но почему же недовольны химики? Чего им недостаёт?

Представьте себе здание с одной колонной, телегу с пятью колёсами, пирата с одним глазом, и вы поймёте, чего недоставало химикам — симметрии.

В самом деле, чего это вдруг между порядковыми номерами 57 и 71 в Периодической системе воцарились понятные и все же непонятные элементы-близнецы? И только там, в одном участке системы?

Если стать на известную точку зрения: природа не любит пустоты, но обожает симметрию, то следовало ожидать, что в Периодической системе должно существовать ещё одно семейство, которое, подобно редкоземельным «близнецам», будет располагаться в одной клетке. Да, так должно быть. Иначе пришлось бы признать, что редкоземельные элементы для Периодической системы — это аномалия, уродство, ненормальность, да и мало ли какие обидные определения можно придумать.

Но, с другой стороны, химики твёрдо знали, что среди всех естественных химических элементов от 1-го до 92-го нет другого такого семейства. Так что же, и впрямь «уродство», «ненормальность»?

Нет, оставалась ещё одна надежда на заурановые элементы. Тем более, если говорить всю «правду», то химики, ожидая встретить у заурановых элементов такое же сходство в свойствах, как у редкоземельных, руководствовались не только туманными соображениями о симметрии и гармонии, но и строгими расчётами.

До открытия зауранового мира, торий уютно располагался в IV группе Периодической системы, протактиний — в V, а уран — в VI. Свойства этих элементов как будто не противоречили такому расположению.

Теперь вообразим состояние химика, впервые и трепетно (конечно, трепетно!) приступающего к изучению химических свойств 93-го элемента — нептуния. Судя по всему, нептуний должен попасть в VII группу, должен стать под элементом рением. А раз так, то валентность 7 ⁺ , слабые окислительные свойства в этой валентности и так далее в полном соответствии с положением в системе.

Однако нептуний проявлял самые разнообразные валентности, но только на 7+ и на рений он не походил ни в малейшей степени. Точно так же плутоний никак не подходил к VIII группе, но зато обнаруживал много сходных свойств с нептунием, а тот, в свою очередь, имел много общего с актинием.

Химики поняли: в Периодической системе появляется новое семейство. Если редкоземельные часто называют лантаноидами (подобные лантану), то для нового семейства естественным будет название актиноиды.

Лантаноидов всего 15. Если считать, что актиноидов должно быть столько же, то это семейство будет завершаться 103-м элементом.

Понятно теперь, почему советские исследователи так стремились определить химические свойства курчатовия? Ведь 104-й элемент должен быть первым из заурановых элементов, которые не попадают в семейство актиноидов. Место ему в IV группе, и, следовательно, по химическим свойствам он должен резко отличаться от своих заурановых собратьев.

Так оно и оказалось. Не случайно Г. Н. Флеров и его сотрудники из всех возможных соединений выбрали соединение с хлором. Хлориды элементов III группы имеют высокую температуру кипения и, следовательно, нелетучи. Хлориды элементов IV группы, напротив, кипят при сравнительно низкой температуре и очень летучи.

Хлорид курчатовия, как выяснилось в опытах Г. Н. Флерова, по летучести намного превосходил хлориды остальных заурановых элементов. Это оказалось более чем достаточным доказательством принадлежности этого элемента к IV группе Периодической системы и одновременно доказательством того, что актиноиды, так же как и лантаноиды, насчитывают 15 элементов.

Столь желанная сердцу химиков симметрия в Периодической системе была установлена. Снова — в который раз! — закон Менделеева выдержал испытание новыми элементами, самое трудное испытание из всех, которые могли быть ему предложены.

Источник: Юрий Фиалков