Жизнь замечательных веществ - Аркадий Курамшин

Медхимики изучают дракулин в качестве потенциального препарата для лечения инсультов и инфарктов, а также в качестве потенциального разжижителя крови для профилактики тромбообразования.

В этом разделе речь пойдет о веществах, о практическом значении которых сейчас ничего нельзя сказать хотя бы потому, что для них пока еще не найдены области практического применения, но герои этой главы полноценно можно считать замечательными веществами. Каждое из веществ – героев этого раздела – в чём-то является самым-самым веществом, ставит рекорды размера, валентности, кислотности и т. д.

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).

20883Bi + 7030Zn → 278113Nh + 10n

278113Nh → 254101Md + 642He

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 – 286113Nh. 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 286113Nh оказался более стабильным – время его жизни составляло в среднем 19,6 секунды.

Тем не менее, принимая решение о том, кому принадлежит пальма первенства в открытии неуловимого сто тринадцатого, комиссия IUPAP/IUPAC решила, что главное не количество экспериментов, а их качество – эксперименты японских физиков были признаны более чистыми и информативными. Полученные исследователями из RIKEN легкие изотопы нихония в ходе своего распада превращались в уже хорошо изученные нуклиды, например, борий-266, в то время как распады тяжелых изотопов Nh протекают с образованием новых, ранее не наблюдавшихся ядер, состав и строение которых еще требуют дополнительных доказательств.

Таким образом, элемент № 113 стал и первым химическим элементом, и первым искусственным элементом, название которому придумают ученые не из Европы и не из Америки. Еще в 2004 году после первого удачного эксперимента японские ядерщики предположили, что в случае успеха назовут этот элемент в честь своей страны, что, как мы видим, и получилось.