Клаус Гофман
МОЖНО ЛИ СДЕЛАТЬ ЗОЛОТО?
Глава 5.
ФАНТАСТИЧЕСКИЕ ЭНЕРГИИ
Последние недостающие элементы
После установления закона
Мозли рентгеновская
спектроскопия стала ценным вспомогательным средством при поисках еще
неизвестных элементов и для их классификации. В начале 20-х годов из 92
элементов периодической системы не было обнаружено шесть: 43-, 61-, 72-, 75-,
85- и 87-й. Их порядковый номер можно было вывести на основе закона Мозли, определив частоту рентгеновского излучения . Благодаря этому стало возможным поместить эти элементы в
соответствующие группы периодической системы и тем самым предсказать их
свойства.
Однако в отношении 72-го элемента не было единого
мнения. Нильс Бор на
основании своей атомной модели пришел к заключению, что следующие за лантаном
(элементом 57) четырнадцать элементов должны быть трехвалентными, ибо они
обладают одинаковым числом внешних электронов. Это является также причиной
необычайного сходства лантаноидов, или
так называемых редких земель. Только начиная с элемента 72, число валентных
электронов, как обычно, будет увеличиваться от элемента к элементу на единицу.
Следовательно, 72-й элемент, который еще не был
известен, должен иметь четыре внешних электрона и иметь устойчивую степень
окисления +IV. Поскольку он - аналог циркония, его следует искать в цирконийсодержащих минералах. Элемент 72 ни в коем случае
не относится к числу редкоземельных.
Другие исследователи придерживались противоположного
мнения. Они уже давно безуспешно пытались выделить 72-й элемент из минералов,
содержащих редкие земли, и все же неутомимо продолжали поиски.
Французский химик Урбен был
убежден, что еще в 1914 году рентгеноспектроскопическим путем обнаружил
редкоземельный элемент 72, который был назван имкельтиум.
Норвежские исследователи также давали заявки на подобные открытия.
Кто был прав? Только практика могла разрешить спор.
Полагаясь на теорию Бора, химики Хевеши и Костер,
гостившие в институте датского физика, начали в 1922 году поиски 72-го элемента
в норвежских циркониевых минералах. Уже в первой фракции вещества можно было
рентгеноспектроскопическим путем обнаружить искомый элемент. Вскоре удалось
также выделить его аналитически весомые количества. Оба химика назвали открытый
ими элемент гафний. Тем
самым они почтили место работы Бора, Копенгаген который по-латыни называется Hafnia.
Гафний был последним недостающим элементом с четным
порядковым номером. Согласно правилу, установленному Харкинсом,
такие элементы обычно более распространены в природе, чем их нечетные соседи.
Таким образом, для еще не известных химических элементов - с порядковыми
номерами 43, 61, 75, 85 и 87 - можно было предположить, что они на Земле
существуют только в виде следов или вообще не существуют, ибо в противном
случае их уже давно открыли бы.
Поэтому, когда появилось сообщение, что обнаружены
элементы 43 и 75, именовавшиеся также экамарганцем идвимарганцем, это
стало научной сенсацией; ее распространению способствовала, прежде всего,
пресса. На заседании Прусской академии наук в Берлине 11 июня 1925 года химик Ида Такке сообщила об удавшемся
открытии.
Совместно со своим будущим супругом Вальтером Ноддаком
и исследователем О. Бергом она воспользовалась способом обогащения, основанным
на химической природе этих элементов. Были сняты рентгеновские спектры веществ,
полученных из разнообразных минералов. Наконец при переработке норвежского
минерала колумбита исследователи наткнулись на следы искомых элементов, которые
они стали называть мазурий (43-й)
и рений (75-й).
Концентрация их составляла всего лишь 10-6-10-7 г
. Через несколько дней после известия об открытии
элементов 43 и 75 опытный аналитик Вильгельм Прандтль сделал доклад на
заседании химического общества в Мюнхене. Он настойчиво предостерегал от
преждевременных заявок на открытия. Прандтлю не удалось найти эти экамарганцы ни в
указанных минералах, ни в переданной им пробе вещества, которая, по данным
исследовательницы, должна была содержать от 0,8 до 1,0% рения.
Ситуация становилась неясной. В это время чешские
исследователи Долейчек и Гейровский
заявили, что им удалось обнаружить 1% 75-го элемента в солях марганца полярографическим и спектроскопическим путем, и при этом
раньше, чем Иде Ноддак.
Лондонский химик Брюс также сделал заявку на открытие 75-го элемента. По этому
поводу высказался советский исследователь О. Е. Звягинцев из Института по
изучению платины и других благородных металлов АН СССР, который сомневался в
открытии: в платиновых рудах двимарганца вовсе нет,
вопреки мнению госпожи Ноддак. Ко всему тому
появилось еще сообщение англичанина Лоринга об
удавшихся "синтезах" элементов 43 и 75 в рентгеновской трубке.
Алхимические представления сыграли при этом немалую
роль, ибо Лоринг синтезировал элемент 43 из калия иникеля, а элемент 75 - из свинца и молибдена.
Такие алхимические опыты наукой не принимались всерьез. Все другие высказывания
следовало учесть.
Ида Ноддак защищалась от обвинений весьма темпераментно,
поскольку была затронута ее честь исследователя. Брюс имел дело не со следами
элемента, а лишь с марганцем,
загрязненным железом,-
уверяла она.- Что касается Гейровского и Долейчека, то проверка их опытов не дает никаких указаний
на новый элемент. Спектральные линии, наблюдавшиеся чехами, могли принадлежать ртути и таллию, а
не 75-му элементу.
Теперь о Прандтле. Чета Ноддак
считала удивительным, что господин Прандтль не обнаружил рения. В
переданном ему веществе содержались также уран иниобий - в
количествах десятикратных по сравнению с элементом 75. Даже эти элементы
Прандтль не смог обнаружить. "Мы готовы,- снисходительно объявили они,-послать Прандтлю
новый препарат, если он может удостоверить, что его спектрограф способен
уловить содержание в несколько процентов".
Это мало тактичное замечание вызвало у старого химика
чрезвычайное раздражение: более 25 лет работал он с редкими и рассеянными
элементами. "Я могу без преувеличения сказать, что в области препаративной неорганической химии располагаю несравненно
большим опытом. На основании этого опыта я должен с сожалением отметить, что
методы, с помощью которых В. и И. Ноддак
хотят выделить оба экамарганца из минералов, нехороши ...".
Спор длился несколько лет, до тех пор, пока Ида и Вальтер Ноддак в октябре
1929 года не сообщили о выделении ими в целом 1 г рения. Они
получили это количество из 600 кг минерала молибденового блеска и доказали
чистоту нового элемента спектральными методами. Тем самым клетка с порядковым
номером 75 в периодической системе оказалась занятой. Что касается судьбы
элемента 43, то она осталась покрытой завесой молчания.