В первые годы после открытия радиоактивности отсутствие в природе трансурановых элементов могло быть объяснено крайней неустойчивостью их атомов, т.е. можно было предполагать, что вследствие незначительных значений периодов полураспада эти элементы давным-давно исчезли с поверхности Земли (если вообще когда-либо существовали), превратившись в более легкие и долгоживущие (или стабильные). Поэтому уран и следовало рассматривать в качестве последнего в естественном ряду элементов. Однако, после того как была определена продолжительность жизни естественных радиоактивных элементов, необоснованность подобного объяснения стала очевидной. Поскольку торий, протактиний и уран характеризовались большими значениями периодов полураспада, то и не было оснований считать, что трансурановые элементы должны быть чрезвычайно неустойчивыми. Однако нельзя было сделать какие-либо прогнозы относительно радиоактивных свойств элементов тяжелее урана. А поэтому учение о радиоактивности в первые годы своей эволюции фактически не позволяло дать сколь либо определенное решение проблемы верхней границы.
История открытия радиоэлементов. Радиоактивные семейства1. В июле 1898 г. П. Кюри и М. Кюри совместно с Ж. Бемоном обнаружили новый элемент, обладающий свойством испускать лучи, — полоний, а в декабре того же года эти ученые сообщили об открытии радия. Присутствие двух неизвестных ранее радиоактивных элементов (Ро и Ra) в земных минералах впервые было установлено с помощью принципиально нового метода исследования — радиометрического, заключавшегося в данном случае в измерении интенсивности излучения. Химическая природа полония и радия была выяснена не сразу, а после довольно продолжительных исследований. Символ Ra появился в периодической системе лишь в 1902 г., тогда как символ Ро еще на 10 лет позднее.
В 1899 г. соотечественник супругов Кюри —А. Дебьерн, работавший в их лаборатории, заявил об открытии очередного радиоактивного элемента—актиния Ас, но его химическая идентификация была произведена неверно, и символ Ас долго не получал действительного места в менделеевской таблице. Более того, как выяснилось впоследствии, А. Дебьерн наблюдал радиоактивное излучение не индивидуального химического элемента, а сложной смеси продуктов последовательных радиоактивных превращений. Поэтому сама дата открытия актиния выглядит неопределенной.
В течение 1899-1902 гг. было открыто три газообразных радиоактивных элемента— эманации тория, радия и актиния, которые оказались химически бездеятельными, подобно благородным газам. Но в периодической системе имелась лишь одна вакансия в шестом периоде, нулевой группе; таким образом, проблема размещения эманаций не находила решения.
К 1903 г. стало известно около 15 радиоактивных веществ, и потому остро встал вопрос о правильном истолковании их химической природы. Ведь периодическая система в промежутке между висмутом и ураном имела всего семь свободных мест. Здесь обнаружились разные точки зрения. Так, Пьер и Мария Кюри считали, что все радиоактивные вещества имеют элементарную природу и, следовательно, представляют собой индивидуальные химические элементы (термин «радиоактивный элемент» ввел в 1899 г. А. Дебьерн). Но в то же время только уран и торий были известны в весовых количествах, а их химическая природа более или менее хорошо изучена. В отношении же других радиоактивных веществ (кроме, пожалуй, радия) было очень много неясного, а знания об их химических свойствах либо вообще отсутствовали, либо оказывались весьма противоречивыми.
Иных позиций придерживались Э. Резерфорд и Ф. Содди, которые в 1903 г. предложили теорию радиоактивных превращений. В соответствии с ней испускание радиоактивным веществом а-частицы сопровождалось изменением его химической природы. Так, атом радия, теряя а-частицу, превращался в атом радона. В результате появились первые представления о рядах радиоактивных превращений, начинавшихся с урана, тория, актиния и заканчивавшихся стабильными элементами (предположительно свинцом). Все промежуточные радиоактивные элементы Э. Резерфорд и Ф. Содди назвали метаболонами, отрицая за ними право считаться самостоятельными радиоактивными элементами. Термин «метаболой», однако, не привился, и позднее ученые стали пользоваться понятием «радиоэлемент», предложенным английским физиком Дж. Мартином. Фактически радиоэлементы представляли, как выяснилось впоследствии, изотопы естественных радиоактивных элементов. Эта определенная терминологическая трудность оказалась характерной особенностью изучения радиоактивности в первое десятилетие XX в.
|