И У ЭЛЕМЕНТОВ ЕСТЬ ПАПЫ.
Мы привыкли, что перечень естественных элементов завершается ураном. Но согласитесь, интересно все же узнать, всегда ли было так. Или, быть может, миллиарды лет назад существовал на Земле 93-й элемент? Или даже 94-й? Но как узнать, что было, да ещё миллиарды лет назад?
Хочу думать, что в состав экипажа космического корабля, который полетит к далёким мирам, обязательно войдёт химик. Конечно, без химика там не обойтись! (Прочтите эти слова, товарищ Главный Конструктор!) Однако будем честными — надежд на то, что на этих неведомых планетах будут открыты неизвестные нам химические элементы, мало. А по правде говоря, и вовсе нет.
Немного погодя мы ещё будем иметь случай поговорить о проблеме происхождения элементов. Тогда это утверждение станет читателям очевидным. Но и сейчас можно сказать совершенно определённо: в пространствах Вселенной нет шансов встретить элемент, который не был бы найден на Земле или который, на худой конец, не был получен искусственно. Химические незнакомцы не ждут нас на неизведанных мирах. И пыль на «пыльных тропинках далёких планет» состоит из соединений, образованных очень хорошо известными нам химическими элементами.
Однако химику в космическом корабле скучать не придётся. Дел у него будет немало, едва ли не больше, чем у любого другого члена экипажа. И, право, я говорю так не из-за профессионального патриотизма. И даже не для того, чтобы убедить руководителей межпланетного перелёта взять на борт корабля химика — они сами знают, что без химика космонавтам не обойтись.
Химику на других планетах придётся определять состав почв, пород, минералов, атмосферы и многих других объектов. Все эти исследования очень заинтересуют представителей самых различных наук, потому что они помогут получить ответ на вопрос: отличается ли соотношение элементов на этих мирах от земного?
И вот тут-то могут обнаружиться очень любопытные вещи...
Однако приходится прервать рассказ о роли химика в будущем космическом путешествии и вернуться на Землю. Речь пойдёт о новой проблеме, которая встала перед охотниками за элементами. Собственно, на этот раз в центре внимания оказался давно и хорошо известный элемент висмут. А если быть совсем точным, то даже не столько сам висмут, сколько то обстоятельство, что при делении атомного веса этого элемента на 4 в остатке получалась единица.
Ох и хлебнули горя с этой единицей! Исследователи ничего не имели бы против, если бы в остатке получалось 2; 3 их тоже нисколько бы не огорчило. Но единица, проклятая единица, сколько она попортила крови физикам и химикам!
Тяжёлые радиоактивные элементы подвержены трём видам радиоактивного распада: альфа, бета и гамма. Альфа-частицы — это ядра атомов гелия, бета-частицы — электроны, а гамма-лучи — электромагнитные излучения, подобные рентгеновым лучам, только с иной длиной волны. Впрочем, я начинаю пересказывать школьный учебник физики, где об этом написано подробнее и обстоятельнее.
Очевидно, что при радиоактивном распаде масса ядра изменяется лишь в случае выбрасывания альфа-частиц; бета- и гамма-частицы обладают такой ничтожной массой, что ею просто можно пренебречь. Вот почему если при радиоактивном распаде изменяется масса ядра, то всегда на одну и ту же величину 4 единицы атомного веса — именно таков вес в атомных единицах атома гелия.
Теперь понятно, что если какой-то радиоактивный изотоп имеет атомный вес, который без остатка делится на 4, то и все продукты его распада также будут без остатка делиться на 4. Если же изотоп при делении на 4 даёт в остатке, скажем, 3, то эта тройка неизбежно будет «сидеть» в остатке при делении на 4 атомного веса всех продуктов радиоактивного распада этого элемента.
Вот классификация радиоактивных элементов: элементы, которые делятся на 4 без остатка, которые при делении на 4 дают в остатке 1, 2 и, наконец, 3. Всего четыре семейства.
Раз классификация создана, надо все разложить по полочкам. Вот полочка «безостаточных» радиоактивных элементов. Сюда лягут торий-232, радий-228 и другие. На полочку «остаток 3» кладутся актиний-227, радий-223. На полочке «остаток 2» набились торий-230, уран-238, радий-226, полоний-210 — словом, много, очень много изотопов. На полочке «остаток 1»... ни одного. Ни одного!
Ну что ж, нет так нет. Почему-то природе не захотелось создавать радиоактивные изотопы с таким атомным весом, который при делении на 4 даёт в остатке единицу. Ей, природе, виднее. Наверное, есть какая-то причина.
— Стойте!.. — завопил кто-то из физиков (а быть может, и химиков). — А как же висмут-209?
— И впрямь, а как же висмут? — поразились остальные.
Удивляться здесь было чему. Висмут стоит в конце Периодической системы. И ни у кого никогда не возникало сомнений, что этот элемент, так же как и его сосед свинец, образовался из более тяжёлых радиоактивных элементов.
А раз так, то где же тогда предки висмута-209? Где те неизвестные элементы, которые при делении на 4 давали в остатке единицу? Ведь не возник же висмут-209 из ничего?
Видите, какой шквал вопросов. И все из-за какой-то единицы, да ещё в остатке.
Ответ на все эти вопросы был один:
— По всей видимости, предок висмута-209 существовал, но успел уже распасться.
— Кто же мог быть этим предком?
— Постойте, постойте... Есть! Вот изотоп нептуния с атомным весом 237. Он-то, видимо, и был предком висмута-209.
Предположение оказалось весьма вероятным. Действительно, нептуний-237 имеет период полураспада около двух миллионов лет. За миллиард-другой лет от этого изотопа на Земле не должно было бы остаться и следа. А так как возраст нашей планеты гораздо более почтенный, то естественно, что этого предка висмута в земной коре нет. При распаде нептуний-237 превращался в уран-233. Период полураспада этого изотопа 150 тысяч лет — для Земли один миг. Торий-229, возникающий при распаде урана-233, имеет период полураспада 7500 лет, а радий-225 — всего 15 лет.
Всё. Мы полностью проследили генеалогическое древо висмута-209 и установили, что его предки не отличались долголетием (в сравнении с членами других, более «жизнеспособных» семейств). Вымерли предки, и остался висмут один коротать своё бобылье житье.
Между прочим, знать все эти закономерности желательно не только специалистам. Конечно, ведь невозможно предугадать, где могут понадобиться те или иные знания. Вот хотя бы эта история...
Автор Юрий Фиалков.