Аркадий Курамшин - Жизнь замечательных веществ

На первый взгляд может показаться, что получение веществ, ставящих рекорды в какой-то из областей, сродни коллекционированию марок, только химическому, – какую пользу может принести самая сильная кислота или самый маленький (размером в одну молекулу) диод? Но это впечатление поверхностно. Во-первых, вещества с экстремальными физическими и химическими свойствами позволяют скорректировать представления о природе химических связей, межмолекулярных взаимодействий и других закономерностей, знание которых позволяет проводить уже направленный синтез веществ, которые уже смогут найти запоминающееся применение. Во-вторых, возможно, что эти вещества просто ждут своей технологии и время их применения пока еще не пришло. Такое тоже неоднократно случалось в истории науки и техники.

Например, самый тугоплавкий металл – вольфрам с температурой плавления 3422 °C первоначально даже вредил металлургам, за что и получил свое название ( Wolf Rahm – волчья пена, нем .; название появилось из-за того, что вольфрам, встречавшийся в минералах олова, мешал выплавке этого металла, переводя его в пену шлаков). Тем не менее стоило в 1892 году Александру Николаевичу Лодыгину подать патентную заявку на электрические лампочки с вольфрамовой нитью накаливания, и как вскоре вольфрам из отхода металлургического производства превратился в незаменимый ресурс для экономики любой страны, где для освещения улиц и помещений газовые фонари и свечи заменялись электрическими лампами накаливания.

Начнется же раздел о химических рекордсменах с рассказа о самых тяжелых химических элементах, занявших по праву свои клетки в Периодической системе в 2016 году.

В канун 2016 года химиков, да и всех, кто интересуется современной наукой, ждала отличная новость, даже четыре. Тридцатого декабря 2015 года рабочая группа Международного союза по теоретической и прикладной химии (IUPAC) выпустила коммюнике, в котором констатировала, что, изучив все имеющиеся и опубликованные в литературе данные относительно синтеза химических элементов 113, 115, 117 и 118, совместная комиссия IUPAC и группа Международного союза по теоретической и прикладной физике (IUPAP) подтверждает, что синтез элементов был проведен. Заявки же создателей-первооткрывателей на приоритетность открытия соответствуют критериям признания, сформулированными IUPAP/IUPAC в 1991 году.

Новые элементы завершили 7-й ряд Периодической системы; открывшие (точнее – синтезировавшие) их исследователи из Японии, России и США весной 2016 года предложили для них постоянные названия (на латинском и английском языках) и символы, которые после пятимесячного общественного обсуждения уже ближе к концу 2016 года были официально утверждены IUPAC, и теперь эти элементы-тяжеловесы входят в Периодическую систему уже под новыми, узаконенными именами (до официального утверждения названий в 2016 году эти элементы в таблице Менделеева обозначались порядковыми латинскими числительными, соответствующими их атомному номеру).

В соответствии с решением IUPAC приоритет в открытии элемента с номером 113 принадлежит Институту физико-химических исследований Японии (RIKEN). Элемент вполне закономерно стал называться нихонием ( Nihonium , Nh) в честь самоназвания Страны восходящего солнца – Нихон.

Впервые японские исследователи сообщили о синтезе нихония методом холодного слияния ядер в 2004 году, а более убедительные доказательства своего открытия предоставили в 2012-м. За это время им удалось не только получить три ядра этого элемента с помощью бомбардировки мишени из висмута-208 ядрами цинка-70, но и изучить схему его распада, которая тоже довольно необычна для трансфермиевых элементов: нихоний претерпевает шесть последовательных α-распадов, в итоге превращаясь в менделеевий-254 («Journal of the Physical Society of Japan», 2012, 81, 103201, doi: 10.1143/JPSJ.81.103201).

208 83Bi + 70 30Zn → 278 113Nh + 1 0n

278 113Nh → 254 101Md + 6 4 2He

Свою заявку на открытие нихония, который тогда еще назывался унунтрием, подавали также российские и американские физики-ядерщики. В 2004 году в результате совместного эксперимента, целью которого был синтез элемента № 115 с помощью горячего слияния ядер, физики из Объединенного института ядерных исследований в Дубне и Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии фиксировали среди продуктов последующего распада элемента № 115 другой нуклид нихония – 286 113Nh. В ходе совместной работы российской и американской исследовательской групп над этим проектом было обнаружено около сотни ядер элемента, в ядре которого содержится 113 протонов, к тому же нуклид 286 113Nh оказался более стабильным – время его жизни составляло в среднем 19,6 секунды.