Металлы и человек

Умерло газовое освещение, замененное электрическим. Но окись тория нашла себе другое чрезвычайно важное применение: ее наносят теперь на катодные вольфрамовые нити некоторых радиоламп. Когда нить накаляется, окись тория начинает активно испарять, выбрасывать из себя электроны — те самые электроны, которые и выполняют все работы в вакууме радиолампы.

Из металлического тория изготавливают катоды рентгеновских трубок.

В последнее время торий нашел и другое применение. Его сплавляют с магнием и получают легкий прочный сплав, сохраняющий свои конструкционные свойства до 400 градусов. Один из таких сплавов содержит от 1,5 до 2,5 процента тория и немного марганца. Остальное — магний. Этот сплав применяется в производстве самолетов и управляемых снарядах. Он легче алюминиевых сплавов почти на одну треть.

Но главное применение тория сегодня — в качестве ядерного горючего электростанций. Обычно он используется здесь в сплаве с радиоактивными изотопами других металлов. По предположениям некоторых ученых, этому металлу предстоит сыграть в атомной энергетике не меньшую роль, чем урану.

Первая электростанция на ядерном горючем.

Еще на одну клетку влево. Ее занимает актиний. Как и протактиний, он обязан своим существованием распаду ядер урана. Впервые его получил в 1899 году Дебьерн, как и следовало ожидать, в урановой руде. Вот, пожалуй, и все, что сегодня можно сказать об этом еще одном нежизнеспособном элементе.

…Когда работа уже приближалась к концу и стало ясно, что в ближайшее время новый металл будет получен в чистом виде, Пьер Кюри сказал своей жене и другу по работе:

— Интересно, каким он будет. Мне бы хотелось, чтобы он был красивым…

Открытый подвижническим трудом ученых металл — это был радий— превзошел все их ожидания. Именно он оказался тем металлом, который непрерывно манил ученых и исследователей все дальше и дальше проникнуть в тайны атомного ядра. Непрерывно выплескиваемые им лучи звали, словно сигналы маяка. С него началось проникновение человека к сокровеннейшим тайнам природы.

Сначала он казался чудом… Излучаемая им энергия как-будто возникала из ничего. Из ничего в запаянной наглухо пробирке возникали новые элементы. Трудно было сразу предположить, что это радий превращается в радон и свинец: ведь никто никогда не наблюдал превращения элементов. Был поставлен под сомнение великий закон сохранения энергии, закон сохранения вещества. Казалось, были поколеблены основные законы физики.

Но скоро ученые разобрались в происходящем. Гениальный Эйнштейн установил связи между массой вещества и энергией. Настало время найти новому металлу практическое применение.

Между тем в 1910 году М. Кюри-Склодовская и А. Дебьерн получили электролизом чистый радий. «Лучистый» — точный перевод этого имени. Им оказался серебристо-белый металл, сравнительно легкий (его удельный вес всего около 6 г на куб. см), с температурой плавления 960 градусов и кипения— 1140 градусов. Высокой оказалась химическая активность радия. На воздухе он покрывается черной пленкой окисла, энергично соединяется даже с углеродом и азотом. Энергично разлагает воду. Только в вакууме, изолировав от всех соблазнов вступить в реакцию, можно сохранять этот металл в чистом виде.

Соединения радия обладают способностью светиться в темноте — за счет собственного излучения. И это его свойство было первым, нашедшим практическое применение.

Давно было известно, что порошок кристаллического сернистого цинка, особенным образом приготовленного, смешанного с незначительными количествами других элементов, придающих ему окраску, светится некоторое время, будучи перенесен в темноту. Однако сила этого свечения быстро ослабевает. Надо снова «зарядить» состав, облучив его ярким светом. А это далеко не всегда возможно.

Но краска эта будет светиться практически вечно, если в нее добавить ничтожные количества радия. Всего несколько миллиграммов на килограмм краски. И тогда не погаснет стрелка компаса у судна, зимующего во льдах Арктики в период многонедельной ночи, не потускнеют указатели приборов самолета, летящего в ночном слепом полете. Можно приготовить светящуюся бумагу, на которой в темноте лаборатории ученый сможет записать свои наблюдения за ходом опыта.

Следующей областью применения радия стала медицина. Оказалось, что лучи радия обладают могучим целительным действием против целого ряда болезней, в том числе страшного, неумолимого рака, волчанки. Надо только тщательно дозировать облучение, иначе оно может стать из исцеляющего смертоносным.

И, конечно, жадно хотели обладать радием ученые. Обладать для того, чтобы с его помощью еще глубже проникать в тайны природы…

Сегодня во всех этих случаях уже обходятся без радия. Радиоактивный кобальт, несравненно более дешевый, пришел в лечебницы. Новые светящиеся составы стараются делать без радия, излучение которого даже в самых незначительных дозах все же крайне опасно для здоровья людей. Ученые располагают сейчас в своих лабораториях несравненно более мощными средствами проникновения в заповедные дебри вещества, чем может обеспечить радий. Так радий стал первым «безработным» металлом.

Самый простой из проектов атомной ракеты.

Франций, сосед радия, — металл, занимающий нижний левый угол в периодической системе элементов.

Металлические свойства нарастают в периодической системе элементов справа налево и сверху вниз. Верхний правый угол таблицы занимают самые активные неметаллы. Франций по своему положению является самым «металлическим» металлом. Однако и до сегодня этот металл — одна сплошная загадка.

Существование франция предсказал еще Менделеев. Он описал его основные свойства и назвал экацезием. Однако впервые обнаружить франций удалось только в 1939 году М. Пере. Исследовательница натолкнулась на него, изучая продукты радиоактивного распада актиния. Она назвала новый металл именем своей родины.

Франций оказался крайне коротко живущим элементом. Самый устойчивый из его изотопов обладает периодом полураспада в 21 минуту. А есть и такие, которые живут сотые и тысячные доли секунды. Практически почти невозможно изучить физические свойства нового, исчезающего из рук металла, — едва только несколько атомов его успевают выделить ученые. Поэтому об этих свойствах почти ничего не известно сегодня.

Не много известно и о химических его свойствах, кроме тех, которые можно предсказать, анализируя его положение в периодической системе элементов. Бесспорно, это очень активный металл. И бесспорно, сохранять его можно так же, как и радий, только в вакууме.

Противоположный, верхний правый, угол периодической системы элементов занимает фтор — самый активный неметалл, обладающий многими чудесными свойствами, которые человек сумел применить для многих важных дел. Может быть, не будь он таким неустойчивым, нежизнеспособным, был бы очень полезен человеку и самый активный металл — франций.

Следующим в ряду элементов, соединяющих уран и свинец, стоит радон, благородный газ, также крайне неустойчивый и недолго живущий. Он ядовит и опасен. Продукты распада радона оседают на все предметы, оказавшиеся в его атмосфере, и вызывают на их поверхности радиоактивность. За радоном следует астатин, о котором мы уже говорили, а еще дальше — полоний.

В честь родины Марии Кюри-Склодовской назвали этот элемент супруги Кюри, впервые получившие его даже несколько раньше радия из урановой руды. И этот элемент не обладает правом на долгое и устойчивое существование. Самый долгоживущий из почти двух десятков изотопов полония имеет период полураспада около 200 лет. Однако это уже позволило узнать и хотя бы в первом приближении изучить его свойства.

И этот элемент был предсказан Д. И. Менделеевым. Но Менделеев не предполагал, что полоний будет иметь две кристаллические модификации, что при температуре выше 75 градусов он будет иметь одну кристаллическую решетку, а при более низкой — другую. И, конечно, он даже не мог предполагать, что и при комнатной температуре полоний будет сохранять высокотемпературную кристаллическую решетку за счет тепла, выделяющегося при его радиоактивном распаде: ведь великий русский ученый еще ничего не знал о радиоактивности.