Обнаружением в природе рения — элемента с Z = 75 —завершилась история открытия стабильных элементов земной коры. В начале 30-х годов лишь четыре клетки периодической системы оставались незаполненными. Они отвечали неизвестным элементам с порядковыми номерами 43 (аналог марганца, предсказывавшийся в свое время Д. И. Менделеевым под именем «экамарганца»), 61 (единственный из неоткрытых редкоземельных элементов), 85 (самый тяжелый галоген, «экаиод») и 87 (последний самый активный щелочной металл, «экацезий»). Многочисленные попытки найти эти элементы в природе, особенно активно предпринимавшиеся в 20-х годах, оставались безрезультатными. Как выяснилось впоследствии, у перечисленных элементов нет стабильных изотопов; все их изотопы радиоактивны, с малыми периодами полураспада. Поэтому знакомство с неизвестными элементами состоялось лишь благодаря замечательным успехам экспериментальной ядерной физики и радиохимии. Они были получены как продукты искусственного синтеза, так же как и 15 трансурановых элементов с Z от 93 по 107.
Интересно отметить, что из 25 элементов, открытых в XX столетии, 18 были синтезированы.
Предпосылки осуществления ядерного синтеза новых элементов возникли благодаря выдающимся достижениям науки в начале 30-х годов. К ним относятся: 1) изобретение циклотрона Э. Лоуренсом в 1931 г.; 2) ускорение при помощи высокого напряжения протонов, которые в большом количестве могли быть получены путем ионизации водорода в газоразрядной трубке. Этот процесс впервые был осуществлен в 1932 г. в лаборатории Э. Резерфорда его учениками Дж. Кокрофтом и Э. Уолтоном. Они же впервые провели ядерную реакцию расщепления лития быстрыми протонами: 31Л (д а) 2^Не; 3) открытие в 1932 г. Дж. Чэдвиком нейтрона. Будучи нейтральной частицей, нейтрон представлялся весьма перспективным «снарядом» для ядерных реакций. Нужно отметить также открытие в 1932 г. тяжелого изотопа водорода—дейтерия. Таким образом, в руках ученых оказался целый набор бомбардирующих частиц (и, а, р, </), и появилась возможность ускорять заряженные частицы до достаточно высоких энергий. В осуществлении синтеза новых элементов сыграло роль также открытие И. Кюри и Ф.Жолио-Кюри явления искусственной радиоактивности (1934).
В истории синтеза новых элементов можно выделить два основных этапа: 1) синтез элементов в «старых» границах периодической системы, осуществленный 'в основном до 1940 г.; 2) синтез трансурановых элементов (во время войны и в послевоенные годы).
|