Великая химическая война. Как СССР и США заполняли таблицу Менделеева

2019-й стал Международным годом периодической таблицы химических элементов. 8 февраля отмечается 185-летие её автора Дмитрия Менделеева, и самой таблице Менделеева в этом году исполняется 150 лет.

К этому юбилею в российском издательстве вышла книга доцента кафедры высокомолекулярных и элементоорганических соединений КФУ, популяризатора науки Аркадия Курамшина «Элементы: замечательный сон профессора Менделеева».

В 1869 году, когда Дмитрий Менделеев придумал периодическую систему, в ней было всего 63 элемента. К своему 150-летию таблица Менделеева пополнилась до 118 элементов. На минувшей неделе учёный Юрий Оганесян, именем которого назвали последний из открытых химических элементов – оганесон, - объявил, что началась погоня за 119-м и 120-м элементами. Добыть их попытаются не только в российских лабораториях. Ведь 118-й элемент завершил седьмой ряд таблицы, и каждый захочет начать новый ряд. Какими открытиями и фактами пестрит таблица Менделеева? Аркадий Курамшин поделился с «АиФ-Казань» интересными фактами об открытии химических элементов.

Факт №1. «Русский» элемент

«Казанский след» в таблице Менделеева яркий и конкретный, - рассказывает Аркадий Курамшин. - Единственный элемент из существующих в земной коре, открытый в России, - это рутений (44-й). Он был известен ещё во времена Дмитрия Менделеева. Его название происходит от позднелатинского Ruthenia, что в переводе – Русь или Россия. И открыт он в стенах Казанского университета профессором Карлом Клаусом в 1844 году. В традициях российской химической школы была сильна минералогия, органическая химия, а вот с открытием новых элементов не повезло. Позже в нашей стране открывали сверхтяжёлые элементы, созданные искусственно.

Факт №2. «Трансфермиевые войны»

Со сверхтяжёлыми элементами связаны «трансфермиевые войны» - период состязаний российских и американских физиков-ядерщиков в открытии химических элементов. Он совпал с годами холодной войны.

«Научных коммуникаций между СССР и США тогда не было, - поясняет Аркадий Курамшин. – Исследования в ядерной химии, синтез новых элементов были строжайше засекречены. Считалось, что одной рукой учёные получают новый элемент, а другой – модернизируют ядерное оружие. Хотя Юрий Оганесян из Объединённого института ядерных исследований в Дубне никогда не имел отношения к созданию ядерного оружия. Да и руководитель конкурентной лаборатории в США Гленн Сиборг в годы Второй мировой войны изучал разве что системы вторичной очистки радиоактивных отходов для гражданской атомной энергетики.

В 1955 году Сиборг открыл 101-й элемент - менделевий. А вот элементы, начиная со 102-го и до 106-го, наши и американцы получали почти одновременно разными способами, и не общаясь друг с другом. Да и названия придумывали разные.

«104-й элемент (резерфордий) в СССР назывался курчатовий в честь «отца» советской атомной бомбы, 102-й (нобелий) – именовался жолиотий в честь учёного и борца за мир Фредерика Жолио-Кюри, - продолжает химик. - Во время перестройки в советских школах даже висели таблицы Менделеева с жолиотием, курчатовием и другими советскими наименованиями. Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) был возмущён. Именно он с 1913 года был единственной в мире организацией, которая имела право давать названия новым элементам.

В 1996 году ИЮПАК расставил приоритеты по синтезу сверхтяжёлых элементов - часть присудили нашим, часть американцам. Так закончились «трансфермиевые войны». Тем не менее, практически на любой сверхтяжёлый элемент, заканчивая дубнием, в СССР есть оформленное авторское свидетельство об изобретении. К слову, 106-й элемент назвали сиборгием в честь Гленна Сиборга, который лично или в соавторстве получил 10 сверхтяжёлых элементов. Сейчас существует четыре лаборатории по ядерной химии – в Дубне, Дармштадте (Германия), Беркли (США) и Вако (Япония).

Факт №3. 10 открытий «технеция»

«43-й элемент – технеций – не могли обнаружить в природе долгое время, - говорит Аркадий Курамшин. - Сам Дмитрий Менделеев оставил для него место в таблице, предсказав, что его займёт «экомарганец». Его открывали раз 10, причём несколько раз даже успевали давать ему имя. Немецкие исследователи назвали его мазурий (от Мазурских озёр, где полегла 10-я русская армия во время Первой мировой войны – то есть в честь победы над русской армией). А японский исследователь Масатака Огава назвал его ниппоний (Ниппон - в переводе «страна восходящего солнца»)».

Открытия не подтвердились. Технеций стал первым элементом, полученным искусственно на циклотроне в 1930-х. Но японцы всё-таки умудрились не только оставить свой след в таблице Менделеева, но и назвать один из элементов в честь своей страны. Оказалось, что у них есть ещё один перевод «страны восходящего солнца» - Нихон. Отсюда и название 113-го элемента - нихоний.

«К слову, Менделеева потому и считали первооткрывателем периодического закона, что он предсказал свойства некоторых элементов, - продолжает химик. - Признание к нему пришло, когда эти элементы открыли, и их свойства совпали с предсказаниями. Так, ещё при жизни Менделеева, обнаружили галлий, скандий и германий. Кстати, в самой старой из сохранившихся аудиторных таблиц на месте германия – пустота. По этой детали и установили примерный возраст документа».

Учёный из Казани усовершенствовал таблицу Менделеева Подробнее

Факт №4. «Безопасная» радиация

Последний элемент, который можно найти в земной коре в заметных количествах – это уран (93-й). Все элементы, начиная с 94-го, получены искусственно. Это сверхтяжёлые, радиоактивные металлы. Например, нептуний и плутоний используют на атомных электростанциях. Но некоторые радиоактивные элементы можно найти в квартирах.

«Так, америций применяют в противопожарных датчиках, - уточняет Аркадий Курамшин. - В отличие от более дешёвых оптических такие датчики реагируют не на появление дыма, а на сами продукты горения. Как правило, их устанавливают в отделах редких рукописей в библиотеках, музеях. Ведь если там заметят дым, то спасать уже будет нечего. Некоторые ставят датчики с америцием в офисах и даже квартирах. Бояться этого не нужно, ведь в этих приборах такое мизерное количество вещества, что оно не угрожает жизни и здоровью. Что касается испускаемых америцием альфа-частиц, то они легко задерживаются корпусом датчика».

Сделано в России. 7 отечественных учёных, изменивших мир Подробнее

Факт №5. Шведский «чудо-камушек»

Больше всего неорганических элементов открыла Шведская королевская академия наук. Впрочем, это не столько заслуга, сколько везение.

«Большая часть лантаноидов в таблице Менделеева (ряд с 57-го по 71-й элемент) была открыта в составе одного минерала - иттербита, который обнаружили на шведском острове, - поясняет Аркадий Курамшин. - Поскольку все они очень похожи, то их открытие напоминало известное стихотворение: «Вот дом, который построил Джек. А это пшеница, которая в тёмном чулане хранится в доме, который построил Джек…». Сначала в этом минерале обнаружили иттербий, дальше в примесях нашли тербий и эрбий, а в их примесях – ещё элементы. Так, благодаря одному минералу открыли семь химических элементов. Повезло с камушком!»

Факт №6. Элементы-земляки

Химическим элементам часто дают названия, связанные с топонимами. Из-за этого, к примеру, школьники и студенты постоянно путают марганец с магнием.

«У этих элементов похожи не только символы, записанные в таблицу Менделеева, но и названия, и это не просто так, - говорит Аркадий Курамшин. - Ведь, по сути, они названы в честь одного и того же географического объекта – фессалийской Магнесии – области на севере Греции, которая существовала во времена античности, Византии. Возле Магнесии находилось месторождение солей магния, который из-за цвета называли белой магнесией. А рядом было месторождение оксида марганца - он чёрного цвета. Недолго думая, его назвали чёрной магнесией. Так что марганец и магний получили название от одного корня».

Факт №7. Гномы и духи-«помощники»

Мало кто знает, что элемент кобальт назван так в честь кобольдов – злобных гномов из германского фольклора.

«Кобальт более тугоплавкий, чем железо, - объясняет Аркадий Курамшин. - Так что в Средневековье и в эпоху Возрождения плавильные печи не могли его полностью расплавить. Тем самым он мешал выплавке железа. А поскольку людям свойственно перекладывать ответственность на других, то они решили, что это кобольды подмешивают какой-то плохой материал, мешающий честным рудокопам зарабатывать на хлеб. Кстати, никель тоже назван в честь злого духа. У немецких горняков в Средневековье была легенда про рабочего, которого звали Николас. Когда шахта обрушилась, товарищи успели выскочить, а ему не помогли. По легенде он превратился в бесплотного духа и начал мстить шахтёрам – подбрасывал какой-то тугоплавкий состав, мешавший выплавке железа. Это вещество позже назвали никелем».

Кстати, долгое время считалось, что металлов должно быть семь. Даже считалочка такая есть: семь металлов создал свет по числу семи планет. Так было, пока не обнаружили платину, которую точно нельзя было принять ни за один из известных металлов. Хотя испанцы при колонизации Южной Америки считали, что это «недозревшее» золото и выкидывали её в реки, чтобы дозрело.

Факт №8. Теллур со вкусом чеснока

Неизвестно, кто из учёных это проверил, но, если человек проглотит половину микрограмма теллура, то от него сутки будет пахнуть так, будто бы он съел несколько долек чеснока.

«При этом это не скажется отрицательно на здоровье, - уверен Аркадий Курамшин. - В общем-то, проверять полученные вещества на вкус какое-то время было официально необходимо, чтобы описать его характеристики. Традиция эта закончилась в 1786 году после смерти шведского химика Карла Шееле, который получил синильную кислоту и попробовал её на вкус. Самое печальное, что он сделал это буквально за несколько часов до собственной свадьбы. Перед встречей с невестой решил не тратить время и поработать. Вот и доэкспериментировался. После его смерти обязательная проверка на вкус из химических протоколов исчезла, потому что стало понятно, что неизвестные вещества могут быть ядовитыми».

Факт №9. «Беспристрастные» названия

До появления ИЮПАК каждый мог назвать элемент, как вздумается. К примеру, осмий с греческого переводится как «вонючий». Теперь же одно из правил - нельзя давать элементам названия, имеющие эмоциональную окраску. Также запрещено назвать вещества в честь людей, вызывающих неоднозначную историческую оценку.

«Учёные придумали хитрый ход, как соблюсти это правило, - говорит Аркадий Курамшин. – Многие думают, что 114-й элемент назвали флеровием в честь Георгия Флёрова, стоящего у истоков советской ядерной химии. На самом деле он назван в честь Лаборатории ядерных реакций имени Флёрова. Ведь сам учёный участвовал в модернизации ядерного оружия и создании термоядерного оружия, да к тому же его личность могла бы вызвать неоднозначную оценку у конкурентов по «трансфермиевым войнам». А вот название в честь лаборатории вопросов не вызвало».

Похожей ошибкой было бы считать, что 102-й элемент - нобелий - назвали в честь Альфреда Нобеля. На самом деле - в честь Шведского института имени Нобеля. Ведь ИЮПАК рекомендует использовать в названиях новых элементов топонимы и имена великих учёных. А Нобель всё-таки был промышленником и химиком-практиком, а не великим учёным.

Интересна история названия полония. «В СССР любили говорить, что Мария Склодовская-Кюри патриотично назвала открытый ею элемент в честь Польши, - рассказывает Аркадий Курамшин. – Вряд ли эту инициативу в Российской империи восприняли бы на ура. Ведь страны с названием Польша на карте тогда не было, да и термин такой в Российской Империи, где училась Мария, не упоминали. Саму эту территорию называли губерниями Привисленского края. Так что, назвав элемент полонием, Склодовская-Кюри действительно могла привлечь внимание к Польше».

Кстати

«Таблица Менделеева для химиков - всё равно, что теория относительности Эйнштейна для физиков или теория эволюции для биологов, - говорит Аркадий Курамшин. – Многие норовят доказать неверность этих теорий, переделать периодическую систему. В 2007 году на Менделеевском съезде в Москве я встретил порядка 10 человек, каждый из которых предлагал свой вариант «таблицы Менделеева». Как правило, это были кандидаты технических наук на пенсии, пожилые изобретатели с устаревшей теоретической базой знаний. Таблица давно стала поводом для спекуляций. Неслучайно одно из старейших российских профильных периодических изданий «Журнал общей химии», одним из основателей которого был Дмитрий Менделеев (при нём - это был журнал Русского химического общества) в наше время взял за правило не принимать к публикации статьи, посвящённые созданию очередной версии Периодической системы.