От водорода до ?

Полоний относится к наименее распространенным в природе элементам. Содержание полония в земной коре не превышает такой доли процента, в которой первая значащая цифра находится на пятнадцатом месте после запятой. В свободном состоянии полоний был выделен электролизом растворимой соли. Температура его плавления 254 °C, плотность 9,4.

За 28 лет до открытия Кюри-Склодовской существование полония в природе было предсказано на основе периодического закона Д. И. Менделеевым.

Ныне промышленными «месторождениями» полония стали атомные реакторы, в которых путем нейтронного облучения висмута получают полоний в значительных количествах. Особый интерес представляет полоний как источник альфа-частиц. Изотоп полония с массовым числом 210 излучает только альфа-частицы, причем в четыре с лишним тысячи раз интенсивнее, чем радий.

Известно, что альфа-частицы вызывают ионизацию воздуха, а ионизированный воздух обладает более высокой химической активностью. Советский изобретатель А. Г. Пресняков предложил оригинальный вариант использования ионизирующей способности полония. Его проект состоит в том, что пластинку, покрытую полонием-210, необходимо помещать в воздухопроводе перед мартеновской или доменной печью. Ионизированный воздух будет способствовать полноте и интенсивности горения топлива. Полоний-210 хотя и является самым бурным из естественных радиоактивных веществ, но пластинка со слоем изотопа может работать как ионизатор много месяцев.

Буквально за несколько последних лет детально изучены химические свойства полония. Установлено, что он образует огромное количество комплексных соединений, является сильнейшим коллоидообразователем, прочно адсорбируясь на стенках химической посуды и фильтрах.

Неустойчивый

Долгое время сообщения о том, что элемент с порядковым номером 85 обнаружен в природе (ему давали название — алабамий, гельвеций, англо-гельвеций и др.), не подтверждались. Обнаруженный только в 1940 г., он, подобно хлору, дает с серебром нерастворимое астатинистое серебро. По этому и многим другим признакам можно считать астат подобным галогенам. Сейчас астат, подобно галогенам, имеет и короткое ударное название, а еще недавно его называли астатий, или астатин. Первые исследования химических свойств астата проводились с растворами, в которых концентрация элемента была очень мала и не превышала одного атома на 500 млрд. молекул растворителя. Чтобы пересчитать такое количество молекул, отсчитывая каждую секунду по 5 штук, потребовалось бы более трех тысяч лет.

Астат действительно подобен йоду, но во многом, однако, совершенно не похож на него. Главное отличие астата от йода — радиоактивность. Больше половины астата, полученного утром, к вечеру исчезнет, период его полураспада всего 7,5 часа. Вот откуда произошло название астата: «астатос» по-гречески значит «неустойчивый», «нестабильный». Именно по этой причине в земном поверхностном слое (1,6 км), как показали расчеты, содержится всего 69 мг астата-218. Чудовищно мало!

У астата много изотопов (19), но все они «астатосы» — неустойчивые, нестабильные. Один из них (астат-211) обладает способностью, известной в радиохимии под названием «разветвленного распада». Сущность явления состоит в том, что некоторые из атомов этого изотопа подвергаются одному типу распада, а другие — другому, причем в конечном результате этих распадов выделяются альфа-частицы. Подобно йоду, астат возгоняется (сублимируется) при комнатной температуре, растворим в органических растворителях, концентрируется в щитовидной железе.

Как чистый металл астат ведет себя удивительно: возгоняется в молекулярной форме из водных растворов. Такой способностью не обладает ни один из известных элементов.

Этот элемент был получен искусственно ученым Э. Сегре и его сотрудниками путем «бомбардировки» атомов висмута альфа-частицами, ускоренными на циклотроне.

Астат под названием экаиода был предсказан Д. И. Менделеевым.

Самый тяжелый газ

Газ, о котором мы хотим коротко рассказать, обладает удивительными свойствами. Он светится в темноте, без нагревания испускает тепло, со временем образует новые элементы: один из них — газообразный, другой — твердое вещество. Он в 110 раз тяжелее водорода, в 55 раз тяжелее гелия, в 7 с лишним раз тяжелее воздуха. Один литр этого газа весит почти 10 г (точнее 9,9 г).

Однако никогда ни один ученый не имел возможности собрать такое количество газа. Да если бы такой объем газа и был бы получен каким-либо фантастическим способом, то, как указывал профессор Резерфорд, никакой резервуар не мог бы удержать его. Количество тепла, испускаемое этим газом, было бы так велико, что легко расплавило бы любой сосуд.

Как же называется этот чудесный газ? У него было три «имени». И каждое из них имело свою историю.

После открытия радия, когда ученые с большим увлечением познавали тайны радиоактивности, было установлено, что твердые вещества, находившиеся в близком соседстве с солями радия, становились радиоактивными. Однако спустя несколько дней радиоактивность этих веществ исчезла бесследно. В 1902 г. Дорн, изучавший это явление, пришел к выводу, что радий непрерывно испускает радиоактивное вещество, невесомые количества которого оседают на близлежащих предметах. Это вещество оказалось радиоактивным газом, который Резерфордом был назван эманацией радия. Слово «эманация» было заимствовано из латинского языка и означало «истечение».

За способность светиться в темноте и сообщать особенно красивое сияние минералу виллемиту (силикат цинка) эманация в 1908 г. Рамзаем была названа нитоном от латинского слова «нитенс», что значит «светящийся». Пятнадцать лет спустя постановлением международной комиссии по радиоактивности нитон был переименован в радон. Так прибавлением к основе слова, которым называется радиоактивный элемент, окончания «он» условились образовывать названия газообразных продуктов радиоактивного распада этих элементов (торон для тория, актинон для актиния). Торон и актинон — изотопы самого радона.

Радон — бесцветный газ, химически совершенно инертный, как и другие газы нулевой группы периодической системы. Радон лучше других инертных газов растворяется в воде (в 100 объемах воды растворяется до 50 объемов радона). При охлаждении до минус 62 °C радон сгущается в жидкость, которая в 7 раз тяжелее воды (удельный вес жидкого радона почти равен удельному весу цинка). При минус 71 °C радон «замерзает».

Количество радона, выделяемое солями радия, очень мало, и чтобы получить 1 л радона, нужно иметь более 500 кг радия, в то время как на всем земном шаре в 1950 г. его было получено не более 700 г.

Радон — радиоактивный элемент. Испуская альфа-лучи, он превращается в гелий и твердый, тоже радиоактивный элемент, который является одним из промежуточных продуктов в цепи радиоактивных превращений радия.

Радон в ничтожных количествах находится в растворенном состоянии в водах минеральных источников, озер и лечебных грязях. Он находится в воздухе, наполняющем пещеры, гроты, глубокие узкие долины. В атмосферном воздухе количество радона измеряется величинами порядка 5 · 10^–18 %–5 · 10^–21 % по объему.

Известно 16 изотопов радона, из которых наиболее распространенным является радон с массовым числом 222 с периодом полураспада в 3,825 суток. Содержание радона-222 в верхних слоях земной коры толщиною до двух километров составляет по приблизительным подсчетам 115 т.

Благотворное действие минеральных вод, а также лечебных грязей при лечении различных заболеваний некоторыми учеными объясняется действием ничтожных количеств радона, растворимого в воде и грязях. Воды с повышенным количеством радона — радоновые ванны — пользуются в медицине большой популярностью. Помимо медицины радон используется в научных исследованиях, связанных с явлениями радиоактивности. Новыми «месторождениями» радона явились атомные реакторы, в которых радон образуется как продукт ядерных реакций.