Мир, созданный химиками. От философского камня до графена - Петр Образцов

Впрочем, мы отвлеклись. Добавим только, что Ruthenia — это и есть Россия по-латыни и что Карл Карлович имел обыкновение пробовать химические вещества на вкус и как-то две недели провалялся в постели, надышавшись парами четырехокиси осмия. В том же Казанском университете работал, и даже два срока был его ректором, создатель теории строения органических соединений Александр Михайлович Бутлеров. В победный 1945-й год в Казани был организован Казанский филиал Академии наук СССР, который возглавил блестящий химик Александр Ерминингельдович Арбузов. Работал на химическом факультете университета и его сын, тоже академик Борис Александрович Арбузов, который и рассказал потрясающую историю про своего отца, Марию Кюри и элемент радий.

В начале прошлого века супруги Кюри Мария и ее муж Пьер открыли новый элемент, названный ими радием. Этим элементом с весьма необычными свойствами заинтересовались химики со всего света, в том числе и из Казани. Времена были простые, чуть ли не все химики мира знали друг друга и общались, лично или эпистолярно. Вот и Александр Ерминингельдович написал Марии Кюри письмо с просьбой прислать ему образец радиоактивного элемента. Мадам залила в стеклянную ампулу несколько кубиков раствора хлористого радия, запаяла, завернула ампулу в вату, уложила в фанерную коробочку и отправила в Казань обычной почтой. Будущий академик Арбузов что-то там поизмерял, поэкспериментировал, снова запаял ампулу и запихнул коробочку с ней в нижний ящик своего письменного стола.

В 1921 году Владимир Иванович Вернадский в Петрограде основал Радиевый институт для изучения радиоактивности. Во время войны Радиевый институт, как и многие другие, был эвакуирован из Ленинграда на химфак Казанского университета, где размещением сотрудников и оборудованием лабораторий занимался как раз Арбузов. Война закончилась, институты начали возвращаться в Ленинград, уехали и сотрудники Радиевого института со всеми приборами. Однако они довольно здорово загрязнили факультет своими радиоактивными препаратами, а к тому времени уже было известно об опасности радиации: Мария Кюри умерла именно от лейкемии, вызванной продолжительной работой с радием без каких-либо мер предосторожности. Поэтому после реэвакуации Радиевого института на химическом факультете провели дезактивацию помещений, постоянно проверяя уровень радиоактивности. Поразительно, но самым «фонящим» участком на факультете оказался нижний ящик стола академика Арбузова, который ежедневно проводил за ним несколько часов. Все эти 40 с лишним лет там пролежала ампула с радием, но академик скончался только в 1968 году в возрасте 91 года. Его сын и тоже академик Борис Александрович Арбузов также имел дело с радиоактивными веществами и тоже прожил долгую жизнь — 88 лет. По-видимому, устойчивость к действию радиоактивности имеет генетический характер.

А вот Мария Склодовская-Кюри, как мы уже говорили, такой устойчивостью не обладала. Впрочем, и работала она с радиоактивными элементами гораздо более плотно, чем отец и сын Арбузовы. Радий Мария с мужем открыли, когда ими же было установлено, что отходы после извлечения из руды элемента урана показывают не меньший уровень радиоактивности, а, как ни странно, больший. Они догадались, что в этих отходах есть что-то такое, что «светит» сильнее урана, перелопатили десять тонн урановой руды (смеси оксидов урана, так называемой урановой смолки) и выделили соль металла, который впоследствии они и назвали радием (от латинского radius — луч). Именно Мария Кюри придумала термин «радиоактивность».

Вскоре они открыли и еще один радиоактивный элемент, который назвали полонием — в честь Польши, родины Марии Склодовской-Кюри. В некотором смысле это было вызовом царскому правительству. Дело в том, что подданная Российской империи Мария Склодовская родилась в 1867 году в Варшаве, столице будущего польского государства, но тогда никакой Польши не было, и родной город Марии Склодовской входил в Варшавское генерал-губернаторство Российской империи. Даже само это слово — «Польша» — употреблять не рекомендовалось.

Поскольку в те времена женщине получить образование в России было довольно-таки затруднительно, Мария уехала во Францию, поступила в парижскую Сорбонну и закончила ее с очень хорошими оценками. Вскоре она вышла замуж за Пьера Кюри и, прибавив фамилию мужа к своей, стала Склодовской-Кюри, хотя во Франции все звали ее просто мадам Кюри. Через несколько лет после открытия сразу двух химических элементов ее знаменитый муж погиб как простой парижский булочник — он был сбит конным экипажем. За три года до трагедии Пьер вместе с женой получил Нобелевскую премию по физике. А Мария Склодовская-Кюри является единственной женщиной, дважды получившей Нобелевскую премию, причем вторую уже не по физике, а по химии.

Одна из двух дочерей Марии и Пьера Кюри, Ирен, пошла по стопам матери и вместе со своим мужем, Фредериком Жолио-Кюри, также получила Нобелевскую премию за исследования радиоактивности. Ирен и Фредерик, как и великая мадам Кюри, умерли от последствий лучевой болезни: Ирен — в возрасте 59 лет, Фредерик — в возрасте 58 лет. Оба супруга работали и с радием, и с полонием, причем однажды Ирен по неосторожности пролила раствор соли полония себе на руки. Можно сказать, что Ирен Жолио-Кюри — первая в мире жертва отравления полонием.

Сейчас полоний в микроколичествах получают из урановой руды, а в граммовых количествах — в ядерных реакциях с участием висмута. Все изотопы полония радиоактивны, изотоп Ро-210 используется для лабораторного получения нейтронов. Изотоп является источником излучения альфа-частиц, которое можно преобразовать в электрический ток, поэтому на основе Ро-210 изготавливают батарейки сравнительно длительного срока службы для космических аппаратов — период полураспада этого изотопа составляет 138 дней. (Напомним, что период полураспада — время, за которое распадается лишь половина радиоактивного вещества. Об этом почему-то часто забывают, а ведь полный распад элемента происходит за время 5–6 полупериодов. Так, наибольшую опасность для человека после Чернобыльской аварии представляют изотопы цезия-137 и стронция-90 с периодом полураспада около 30 лет, и это означает, что опасность исчезнет только лет через 150 (5 × 30).

Полоний и его соли являются чрезвычайно ядовитыми веществами. После введения полония в организм человека резко изменяется состав крови, катастрофически нарушается деятельность печени и почек. Известно, что радиоактивное облучение может привести и к онкологическим заболеваниям, а может и подавлять рост злокачественных опухолей. Все зависит от мощности излучения, точности в выборе мишени и так далее, но полоний, в отличие от кобальта-60, медицинского применения пока не нашел. Зато случаи предумышленного отравления полонием известны.

Мария Склодовская-Кюри умерла от рака крови в 1934 году, в возрасте 68 лет. Она не просто работала с радиоактивными препаратами, но даже носила на груди ампулу с раствором соли радия. Впрочем, это последнее скорее всего легенда, но вот что известно совершенно точно: страницы рабочего блокнота с записями Марии Склодовской-Кюри об открытии полония и радия до сих пор, через сто с лишним лет, проявляют заметную радиоактивность. В честь Кюри названа внесистемная единица кюри (Ки), соответствующая радиоактивности 1 грамма радия — это бешеная активность. Для биологических исследований с помощью «меченых атомов» используют препараты, активность которых составляет тысячные доли Ки. Метод «меченых атомов», использование химических соединений, в которых какой-либо элемент заменен на его радиоактивный изотоп, позволяет установить, например, в каком именно органе человеческого тела концентрируется данное соединение, то есть где сидит рак. А на измерении содержания изотопа углерода-14 в органических артефактах прошлого основан метод радиоуглеродного датирования.