Популярная библиотека химических элементов. Книга вторая. Серебро — нильсборий и далее

Массовое число изотопа	Реакция синтеза	Период полураспада, сек	Энергия -частиц, Мэв	Доли спонтанного деления по отношению к -распаду	Место и год открытия
251	^239Pu(^16O, 4n) [31]	0,5–1,0	8,6		Дубна, 1967
^244Cm(^12C, 5n)	0,8±0,3	8,6	Беркли, 1967
252	^239Pu(^16O, 5n)	4,5±1,5	8,41	Дубна, 1966
253	^242Pu(^16O, 5n)	95±10	8,01	Дубна, 1966
^239Pu(^18O, 4n)
254	^239Am(^15N, 4n)	65±10	8,11	1/1800	Дубна, 1963–1966
^242Pu(^16O, 4n)
^238U(^22Ne, 6n)
255	^238U(^22Ne, 5n)	180±10	8,09		Дубна, 1966
^242Pu(^18O, 5n)
256	^238U(^22Ne, 4n)	3,7±0,5	8,42	1/200	Дубна, 1963
^242Pu(^18O, 4n)
257	^248Cm(^12C, 3n)	23±0,2	8,23 (50%), 8,27 (50%)		Беркли, 1967
^248Cm(^13C, 3n)
258	^248Cm(^13C, 3n)	1,2•10–3	—	100%	Беркли, 1968
259	^248Cm(^18O, , 3n)	1,5+0,5 часа	7,5	20%	Ок-Ридж, 1970

31

В скобках указаны бомбардирующие ионы и количество нейтронов, вылетающих из составного ядра. Такая запись ядерных реакций принята в физике.

Группа, работавшая в Нобелевском институте, считала, что, скорее всего, ею был получен изотоп ²⁵³102 (период полураспада T_1/2 равен примерно 10 минутам и энергия альфа-частиц E около 8,5 Мэв). Оказалось, что этого изотопа составляет всего 95 секунд, a E — 8,01 Мэв. Тогда стали поговаривать о изотопе ²⁵¹102. Но в 1967 г. в Дубне и Беркли смогли получить и этот изотоп. Период полураспада его ядер оказался 0,8±0,3 секунды, E — 8,6 Мэв. Опять не сходились концы с концами…

Московский синтез 1958 г. Изотоп ²⁵³102; T_1/2 = 2–40 секунд, E = 8,9 Мэв. Эти цифры тоже отличаются от результатов проверочных экспериментов. Правда, когда в 1966 г. в Дубне был получен более легкий изотоп — ²⁵²102, оказалось, что его характеристики (T_1/2=4,5 секунды, E=8,4 Мэв) близки к указанным в московской работе. Вполне вероятно, но в 1958 г. в Институте атомной энергии были действительно получены первые атомы элемента № 102, но уровень техники того времени не позволил точно определить массовое число и энергию альфа-распада изотопа. О разнице в характеристиках калифорнийского изотопа ²⁵⁴102 рассказывалось выше.

В 1961 г. в Беркли был получен изотоп ²⁵⁵102, и этот эксперимент был воспроизведен в Дубне. И здесь выяснилась разница в характеристиках. По американским данным, период полураспада ядер ²⁵⁵102 составил примерно 15 секунд, a E=8,2 Мэв. В Дубне были получены совсем другие цифры: T_1/2=3 минуты, E=8,09 Мэв.

Пятый изотоп — ²⁵⁶102 был впервые получен в Дубне.

Естественно, может возникнуть вопрос: насколько точны новые данные? Ответ: советские ученые не абсолютизируют свои результаты, не выдают их за истину в последней инстанции. Но достоверность этих результатов, бесспорно, намного больше, чем результатов первых работ. К началу новых синтезов в реакторах были накоплены достаточные количества изотопов плутония и америция, необходимых для изготовления высококачественных мишеней. Прецизионные детекторы альфа-излучения и экспрессные методы физической идентификации изотопов, которыми мы располагали, были разработаны уже после окончания ранних работ. Все это позволило делать выводы на основании наблюдения уже не десятков, а сотен и тысяч атомов.

Наконец, участники дубненской работы лучше знали закономерности образования новых ядер в реакциях с тяжелыми ионами, чем ученые, ставившие свои опыты в конце 50-х годов. Для ядерной физики пять — семь лет — срок немалый.

О результатах работ по синтезу и исследованию в Дубне пяти изотопов элемента № 102 впервые было сообщено на Международной конференции по физике тяжелых ионов в октябре 1966 г. А в декабре из Америки пришли первые сообщения о точном воспроизведении этих результатов.

Позже (в 1967–1970 гг.) в США, в лабораториях Беркли и Ок-Риджа, были получены еще три изотопа элемента № 102 с массовыми числами 257, 258 и 259. Последний изотоп оказался не только самым тяжелым, но и самым долгоживущим: его период полураспада 1,5±0,5 часа.

Коротко о химии элемента № 102. Первые опыты по химии этого элемента были предприняты в Дубне в 1967 г. Методом фронтальной хроматографии определялись свойства соединения элемента № 102 с хлором. Использовали ту же установку, что и для первых опытов по химии 104-го элемента (она подробно описана в статье «Курчатовий»). О свойствах хлорида (или хлоридов) 102-го элемента судили по распределению в хроматографической колонке фермия-252 — дочернего продукта изотопа ²⁵⁶102.

Опыты показали, что элемент № 102 образует нелетучий хлорид. Его фронт двигался по колонке очень медленно, подобно фронту фермия, кюрия и прочих типичных представителей семейства актиноидов. В тех же опытах, первых опытах по химии 102-го элемента, было установлено, что степень окисления этого элемента хлором не выше III.

Позже опыты по химии 102-го элемента проводились и в Калифорнийском университете. Здесь работали со сравнительно долгоживущим изотопом ²⁵⁵102. Американские химики установили, что в водных растворах наиболее устойчиво валентное состояние 2+ и что окисление до состояния выше 3+ крайне сложно.

Вот, пожалуй, и все, что известно сейчас о химии элемента № 102. Оттого ядерно-физические характеристики его изотопов остаются главными «показателями» при синтезе и исследовании этого элемента.

Тот факт, что во всех ранних работах по 102-му элементу были допущены неточности и ошибки, теперь абсолютно бесспорен, и есть все основания считать элемент № 102 открытием ученых социалистических стран, работающих в Объединенном институте ядерных исследований. Им и принадлежит право дать имя этому элементу. От нобелия, как шутят физики, остался только символ, а No по-английски означает «нет»…

По этой причине физики из Дубны предлагали переименовать 102-й элемент и назвать его в честь Фредерика Жолио-Кюри жолиотием. Однако Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) пока сохранил старое название.

Лоуренсий

Элемент № 103 — последний актиноид. Последний — и самый труднодоступный. И наименее изученный. Самый долгоживущий изотоп этого элемента ²⁶⁰ 1 03 имеет период полураспада 3±0,5 минуты.

Первое сообщение об этом элементе пришло из Беркли в 1961 г. В нем говорилось, что при облучении калифорниевой мишени ионами бора наблюдалась слабая альфа-активность с энергией 8,6 Мэв и периодом полураспада 8±2 секунды. В работе приводился альфа-спектр, полученный при одном из многочисленных облучений. На спектре видна линия 8,6 Мэв, состоящая всего из 10–15 импульсов.

Существенно, что калифорниевая мишень (всего 3 мкг калифорния) не была моноизотопной. В «Радиохимическом словаре элементов», составленном известными французскими радиохимиками М. Гайсинским и Ж. Адловым (1965 г.), приведено уравнение ядерной реакции, по которой получали новый элемент:

^250-252₉₈Cf + ^10-11₅B -> ²⁵⁷103 + x¹₀n.

Как видим, уравнение не отличается определенностью, но даже не это главное. В любой работе, цель которой получение нового радиоактивного элемента, самое важное и сложное — доказать, что обнаруженная активность обусловлена конкретным изотопом конкретного элемента. Для этого существует несколько хорошо зарекомендовавших себя методов: изучение зависимости эффекта от энергии бомбардирующих ионов; изучение продуктов распада новой активности; измерение углов вылета изучаемых ядер по отношению к направлению пучка бомбардирующих ионов…