ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Открытие трансурановых элементов из "Искусственные трансурановые элементы" Люди стремились превратить один элемент в другой или создать новые элементы еще в далеком прошлом — во времена алхимиков или даже раньше. Однако первыми научно обоснованными попытками получить элементы, более тяжелые, чем уран, и расширить трансурановую область периодической системы были сделаны Энрико Ферми, Эмилио Сегре и их сотрудниками в Риме в 1934 г., вскоре после того, как было открыто существование нейтрона. [c.15] Открытие деления атомных ядер, сделанное О. Ганом и Ф. Штрас.сманом в декабре 1938 г., приведшее к атомному веку, было косвенным результатом попыток человека создать трансурановые элементы. [c.15] Открытие каждого из трансурановых элементов подробно описано в хронологическом порядке в последую щих разделах. Надо еще раз подчеркнуть, что существует различие между открытием того или иного элемента (означающим первое ядерное и химическое доказательство существования атомов нового элемента) и выделением элемента, т. е. первым получением весовых количеств в чистом виде. [c.16] Чтобы получить нейтроны, необходимые для бомбардировки урана, использовался 60-дюймовый циклотрон Радиационной лаборатории Калифорнийского уни-керситета в Беркли. Этот циклотрон использовался для открытия шести трансурановых элементов (нептуния, плутония, кюрия, берклия, калифорния, менделевия). Затем он был перемещен на площадку того же университета в Девисе, где после ремонта и усовершенствования стал использоваться в новых исследованиях. [c.17] благодаря применению метода радиоактивных изотопов при первоначальном изучении нептуния оказалось возможным установить существование по меньшей мере двух окислительных состояний этого эле-. мента. [c.18] Нептуний назван по имени планеты Нептун, поскольку он занимает следующее положение после урана, так же как планета Нептун — после планеты Урана, по имени которой назван элемент уран. [c.19] В данном случае первую реакцию можно сокращенно записать следующим образом 2п)Ыр . [c.20] Впервые бомбардировка окиси урана дейтронами с энергией 16 Мэв была произведена 14 декабря 1940 г., после чего на протяжении последующих недель в химически выделенной фракции элемента 93 наблюдалось возрастание а-р а д и о а кт и в н о ст и (процесс радиоактивного распада, при котором испускается а-частица, ядро атома гелия 2Не , и образуется новый дочерний атом, имеющий порядковый номер на две единицы меньший и массовое число, меньшее на четыре единицы). Фракция, испускающая а-частицы, была химически отделена от соседних элементов, особенно от элементов с 2 от 90 до 93 включительно, в опытах, проводившихся в течение двух следующих месяцев. Эти исследования, вполне определенно свидетельствовавшие об идентификации элемента 94, показали, что этот элемент имеет по меньшей мере две степени окисления, различаемые по реакциям осаждения, и что более сильные окислительные реагенты требуются для окисления элемента 94 до высшего состояния, чем в случае элемента 93—нептуния. В ночь на 23 февраля 1941 г. при действии персульфат-иона н иона серебра, взятого в качестве катализатора, впервые удалось окислить элемент 94, что, возможно, послужило ключом к его открытию. [c.20] Со временем это приводило к все большим и большим трудностям, и в конце концов элемент 94 в марте 1942 г. назвали плутонием. Такое название он получил по планете Плутон, так же как получил название нептуний. Плутон — вторая и последняя из известных планет после Урана. [c.21] Данная группа исследователей 28 марта 1941 г. впервые показала на образце, содержащем 0,5 л/сг плутония-239, что этот изотоп под действием медленных нейтронов подвергается делению с вероятностью реакции (поперечным с е ч е н и е м) даже большей, чем уран-235. Образец помещался перед экранированным окном ионизационной камеры, которая могла регистрировать каждый акт деления плутония-239. Затем вблизи образца получали нейтроны путем бомбардировки бериллиевой мишени дейтронами на 37-дюймовом циклотроне старой радиационной лаборатории в Беркли. Парафин, в котором находился образец, замедлял нейтроны, и они с большой вероятностью захватывались плутонием. Этот эксперимент при использовании пучка дейтронов в 6 мка давал небольшую, по заметную скорость деления. Для повышения точности измерения поперечного сечения деления данный образец, имевший около 5 мг редкоземельных элементов в качестве носителей, подвергался окислительно-восстановительной химической очистке, в результате которой количество носителя снижалось до нескольких десятых миллиграмма. Было установлено, что поперечное сечение деления для плутония-239 примерно на 50% выше, чем для урана-235. Эта величина согласуется с точными данными, полученными впоследствии. [c.22] Такого рода исследования требовали, чтобы определенная часть работы проводилась с весовыми количествами, хотя получить можно было лишь микрограммо-вые количества, поскольку в то время доступным источником нейтронов был циклотрон. В августе 1942 г. Б. Б. Каннингхэм и И. Б. Вернер, работавшие в Металлургической лаборатории Чикагского университета, успешно выделили около микрограмма плутония-239, который был получен облучением на циклотроне. Таким образом, плутоний стал первым искусственно найденным элементом, который удалось получить в таком количестве, что его можно было видеть. Первое взвешивание большего образца этого искусственного элемента было произведено 10 сентября 1942 г.- На рис. 2 приведен фотоснимок полученного образца. [c.23] Первое весовое количество соединения плутония, полученного 10 сентября 1942 г. Плутоний выделен в виде окисла, представляет собой коркообразный осадок (показанный стрелкой) у края платиновой лодочкп для взвешивания, удерживаемой манипулятором. Вес окисла плутония 2,77 мг (увеличено приблизительно в 50 раз). [c.24] На рис. 4 и 5 представлены схемы экспериментальных устройств, применявшихся при первоначальном получении чистого металлического и чистого треххлористого плутония. [c.26] Даже в настоящее время химическое изучение плутония и других трансурановых элементов часто проводится с миллиграммовыми или даже меньшими количествами и это делается преднамеренно, а не потому, что не хватает материала. Плутоний-239 чрезвычайно токсичен из-за своей высокой а-радиоактивности, достигающей примерно 140 миллионов а-распадов в минуту на 1 мг, а также потому, что он обладает свойством удерживаться в организме. При работе с плутонием необходимо пользоваться специальным оборудованием и принимать особые меры предосторожности (об этом подробно сказано в гл. 4). [c.28] После завершения наиболее существенной части химических опытов, связанных с производством плутония, внимание исследователей Металлургической лаборатории было обращено на синтез и индентификацию следующих трансурановых элементов. В этой работе участвовали А. Гиорсо, Р. А. Джеймс, Л. О. Морган и автор данной книги. [c.28] Принятые в настоящее время названия этих новых элементов были предложены исходя из их химических свойств. Название америций для элемента 95 происходило от слова Америка по аналогии с названием соответствующего гомолога в ряду редкоземельных элементов европия, название которого проистекало от слова Европа название кюрий было предложено для элемента 96 в честь Пьера и Марии Кюри по аналогии с названием его гомолога гадолиния, названного так по имени финского химика Гадолина, занимавшегося изучением редкоземельных элементов. [c.30] Америций впервые вьщелен Б. Б. Каннингхемом это был изотоп америция-241 в виде чистого соединения гидроокиси америция (получен в конце 1945 г. в Металлургической лаборатории). [c.31] Вернуться к основной статье