Table Of Contentп
р
А
и
В
м
Т
С е
Е н
Щ е
н
Е
и
В
е
:
ПРОМ ЕТИИ
ЭЛЕМЕНТ №61
ч.'*
Д. Н. Трифонов
ПРОМЕТИЙ-ЭЛЕМЕНТ № 61
(Опыт биографии химического элемента)
Пособив для учителей
ИЗДАТЕЛЬСТВО „ПРОСВЕЩЕНИЕ" МОСКВА' 1988
ГОС. ПУБ. 1
' > 'НО-ТЕХ
оИБЛИОТ-.
Г
Трифонов Д. Н.
Т 69 Прометий — элемент №61. (Опыт биогра
фии химического элемента.) Пособие для учи
телей. М., «Просвещение», 1968.
119 с, с илл. 40 тыс. экз. 13 к.
Всего лишь два десятилетия назад люди впервые услышали
слово «прометий», которым назвали элемент № 61. Историю прометия
и рассказывает автор, попутно касаясь проблемы предсказания
неоткрытых еще элементов. Автор затрагивает большой круг во
просов, связанных с радиоактивностью, теорией ядра, устойчиво
стью радиоизотопов и др. Интересно и доступно преподнесена
проблема существования прометия в природе и рассказано о прак
тическом его использовании.
Книга поможет учителю разобраться в ряде сложных проблем.
Достоинством ее 'является то, что автор сумел показать сложный
и многотрудный путь развития науки, попытался проникнуть в твор
ческую лабораторию ученых и проследить логику научного предви
дения.
2-5-2 54(07)
183-68
ВВЕДЕНИЕ
Эта книга — о химическом элементе, история
которого необычна. Многие десятилетия ученые искали
его в земных минералах. Несколько раз на страницах
научных журналов появлялись сообщения о его откры
тии— и всегда эти сообщения оказывались ошибкой.
Только в 1947 г. люди наконец познакомились с про
метием. Такое название дали неуловимому элементу.
Прометий получили искусственно — синтезировали с
помощью ядерных реакций. Символ Рт занял в перио
дической системе Д. И. Менделеева клетку с номе
ром 61.
Мы хотим рассказать читателю историю этого уди
вительного элемента. Вообще, описать биографию лю
бого представителя менделеевской таблицы—дело не
легкое. В случае прометия задача еще более усложня
ется. Слишком жаркие споры и дискуссии велись и
ведутся вокруг проблемы элемента № 61. Поэтому на
ша книга имеет подзаголовок «Опыт биографии хими
ческого элемента».
Но прежде чем приступить к повествованию о про
метии, нужно сказать несколько слов об истории хими
ческих элементов в целом и выяснить при этом, есть
3
ли в долгом историческом процессе их обнаружения
какие-нибудь общие закономерности. Можно ли считать,
что открытие любого химического элемента — событие
целиком и полностью неожиданное? Все зависит от то
го, о каких именно элементах идет речь. Дату откры
тия некоторых установить невозможно. Истоки «био
графий» железа, меди, серебра, золота, свинца, олова,
сурьмы и серы теряются во тьме веков, а мышьяк и
висмут действительно совершенно случайно обнаружи
ли алхимики средневековья.
Само понятие «открытие химического элемента»
приобрело вполне определенный смысл только тогда,
когда французский ученый А. Лавуазье в 1789 г. про
вел четкую грань между простыми веществами и сое
динениями.
Как только химия начала оформляться в самостоя
тельную науку, в открытиях химических элементов вы
явились определенные закономерности: становление и
развитие нового химического метода исследования спо
собствовало нахождению в природе целого комплекса
неизвестных ранее элементов. Так, развитие пневма
тической химии (химии газов) познакомило человека с
азотом, кислородом и водородом. Успехи аналитиче
ской химии (качественный и количественный анализ)
привели к открытию более 15 новых элементов: урана,
иттрия, церия, хрома, титана, ванадия и др. Электро
химический метод, развитый английским химиком
Г. Дэви, пополнил список элементов несколькими ще
лочными и щелочноземельными металлами: калием и
натрием, кальцием и магнием. В начале 60-х годов
прошлого века возник физический метод исследова
ния— оптический спектральный анализ. Благодаря ему ,
стало известно о существовании рубидия, цезия, индия
и таллия, впоследствии — галлия и некоторых редко
земельных элементов. Открытие радиоактивности и по
явление радиохимии привели к обнаружению несколь
ких радиоактивных элементов. Наконец, рентгеноспект
ральный анализ позволил отыскать в земных рудах
гафний и рений.
В конце 30-х годов нашего столетия понятие «от
крытие элемента» сменилось другим —«искусственный
синтез элементов». С тех пор в сравнительно короткий
исторический период были получены двенадцать эле
ментов (№ 93—104), продолживших периодическую
систему.
Возникает вопрос: можно ли было предвидеть суще
ствование того или иного химического элемента до его
действительного открытия? Как ни удивительно на пер
вый взгляд, он имеет вполне определенное отношение к
проблеме, составляющей содержание настоящей кни
ги,— к проблеме шестьдесят первого элемента. И нам
предстоит попытаться ответить на поставленный во
прос.
Г л а в а I.
О ПРЕДСКАЗАНИИ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
В своей статье «Периодическая законность хи-
мических элементов» Д. И. Менделеев писал (1871):
«Без периодического закона мы не имели никаких по
водов предсказывать свойства неизвестных элементов,
даже не могли судить о недостатке или отсутствии тех
или других из них. Открытие элементов было делом
одного наблюдения. И оттого-то только слепой случай
и особая прозорливость и наблюдательность вели к от
крытию новых элементов. Теоретического интереса в
открытии новых элементов вовсе почти не было, и от
того важнейшая область химии, а именно изучение
элементов, до сих пор привлекала к себе только не
многих химиков. Закон периодичности открывает в этом
последнем отношении новый путь»'.
Эти слова справедливы во многих отношениях. Дей
ствительно, чтобы проблема предсказания неизвестных
элементов не основывалась лишь на случайных пред
положениях, нужна была естественная систематика эле
ментов.1
1 Д. И. Менделеев. Периодический закон. Серия «Классики
науки», М., Изд-во АН СССР, 1958, стр. 149—150,
6
Первый вариант периодической системы был пред
ложен Менделеевым в статье «Соотношение свойств с
атомным весом элементов», написанной в начале марта
1869 г. Однако неправильно думать, что свои предска
зания неоткрытых элементов и их свойств он сделал
на основании этого варианта. Поначалу потребовалось
устранить несоответствия в расположении некоторых из
вестных элементов в системе, размещенных согласно
величинам атомных весов. Эти элементы казались чу
жеродными в соответствующих группах таблицы. Мен
делеев изменил принятые ранее величины атомных ве
сов бериллия, индия, урана, лантана, церия, дидима1
и эрбия. Это повлекло за собой перемещение ряда эле
ментов в таблице с одних мест на другие. Например,
уран стал членом шестой группы периодической систе
мы, а не третьей, где он располагался ранее согласно
прежней величине атомного веса.
Столь смелый шаг, предпринятый Менделеевым,
оказался весьма существенным для разработки корот
кой формы таблицы элементов, предложенной в сере
дине 1870 г. И уже именно на основе такой формы ав
тор периодического закона сделал блестящие предска
зания существования и свойств экаалюминия, экаси-
лиция и экабора (впоследствии галлия, германия и
скандия). Подтверждение этих удивительных прогно
зов явилось подлинным триумфом периодической си
стемы. Впервые со всей научной строгостью удалось
предсказать существование нескольких неоткрытых
еще элементов и с достаточной полнотой предугадать
их основные свойства. Это — одно из крупнейших до
стижений в истории науки XIX столетия.
1 Позднее выяснилось, что дидим представляет собой смесь
двух элементов — неодима и празеодима,
г
Однако анализ обширнейшей литературы, посвя
щенной истории периодического закона и периодиче
ской системы, приводит к выводу, что нередко роль
таблицы элементов в деле предсказания новых эле
ментов и описания их важнейших свойств излишне
абсолютизируется. Фактически же эта роль в течение
довольно продолжительного этапа эволюции периоди
ческого закона во многом была ограниченной.
В истории периодического закона и периодической
системы элементов выделяют два основных этапа.
Первый называют химическим (или менделеевским).
На этом этапе периодический закон и система еще не
имели физического обоснования, а свойства элементов
считались функцией от атомного веса. На втором эта
пе было дано физическое объяснение смысла периоди
ческого закона и периодической системы. Свойства
элементов стали рассматривать в периодической зави
симости от зарядов ядер их атомов, численно равных
порядковым номерам элементов в таблице Менделее
ва. Второй этап называют поэтому физическим, или
электронным, так как объяснение многих свойств эле
ментов дано на основании изучения строения электрон
ных оболочек атомов.
Почему же на химическом этапе не всегда было
можно предвидеть существование новых элементов и
описывать их свойства?
Предсказание неизвестного элемента складывается
из двух последовательных шагов: 1) предсказание су
ществования неизвестного химического элемента и
2) предсказание его основных свойств, форм и свойств
его соединений. Эти две стороны связаны теснейшим
образом.
На химическом этапе периодическая система не
могла дать ответа на вопрос, существуют ли элементы
8
в промежутках между водородом и гелием и если да,
то сколько их. Оставалась нерешенной проблема «верх
ней границы» периодической системы — существования
элементов тяжелее урана. Правда, не раз утвержда
лось, что Менделеевым была предсказана возможность
существования пяти элементов, стоящих после урана.
Действительно, в одном из вариантов его таблицы
(1871) за ураном следуют пять прочерков. Прочерки
есть и в ряде других вариантов. Однако сам Менделеев
никогда и нигде не обсуждал вопроса об этих эле
ментах.
Неясной выглядела и картина в отношении восьмой
группы периодической системы, куда входили железо,
кобальт, никель и платиновые металлы. Почему они
образуют именно триады? Не существует ли других
элементов, аналогичных им? И совершенно запутанным
было положение с редкоземельными элементами. Уче
ные не знали, сколько в действительности этих эле
ментов, не понимали причины их удивительного хими
ческого сходства. И, естественно, любые прогнозы в
этой области были бы только прогнозами.
Наконец, проблема так называемой нулевой груп
пы. Могла ли быть предсказана на основании менде
леевской таблицы совокупность химически инертных
элементов? Здесь мнения историков химии разделяют
ся. С одной стороны, считается, что Н. А. Морозов в
своей работе «Периодические системы химических эле
ментов» предвидел эту возможность. Но, с другой сто
роны, стоит вспомнить, как сам Менделеев реагировал
на свершившееся открытие инертных газов. Он отнес
ся к нему с большой осторожностью, поскольку не ви
дел для них места в своей таблице. К счастью, эта
проблема разрешилась еще при жизни автора перио
дического закона, и нулевая группа логично дополнила
9
