Нижегородский государственный
архитектурно-строительный университет
Институт экономики и права
Кафедра химии
РЕФЕРАТ
"ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ РЕДКИХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ"
Выполнила: студентка гр. Юз – 07
К.С. Сакун
Преподаватель: доцент С.В. Митрофанова
Нижний Новгород
2004 г.
Элементы побочной подгруппы 3-ей группы и семейство, состоящих из 14 F-
элементов с порядковыми номерами от 58 до 71, весьма близки к друг другу по
своим химическим и физико-химическим свойствам. Эти элементы называют
лантаноидами, иногда их вместе с элементами побочной подгруппы 3-ей группы
называют редкоземельными металлами.
Церий, Cerium, Се (58)
Открытие церия (англ. Cerium, франц. Cerium, нем. Сег) является
начальным звеном длинной цепи исследований редкоземельных элементов
цериевой группы (стр. 30). Цериевую землю открыли в 1803 г. одновременно и
независимо друг от друга Клапрот в Германии и Берцелиус и Гизингер в
Швеции. Задолго до этого открытия на медном и висмутовом рудниках Бастнес в
Швеции был найден тяжелый минерал. Его изучением занялся Кронштедт и, сочтя
его трудно восстановимой железной рудой с примесью вольфрама (тунгстена),
назвал тунгстеном (тяжелый камень из Бастнеса). Затем этот красноватый
тунгстен исследовали Шееле и Элюайр и не нашли в нем вольфрама. В 1803 г.
Клапрот, получивший в свое распоряжение образец минерала, заподозрил
присутствие в нем какого-то неизвестного простого тела. При действии на
освобожденный от железа желтый раствор минерала аммиаком получался осадок,
прокалив который Клапрот получил коричневый порошок - окись новой земли. Он
предложил назвать ее охроитом (ochroit) от греч.желтовато-коричневый. В
действительности же окись церия имеет белый цвет, и лишь ее перекисное
соединение обладает оранжево-коричневым цветом. Вероятно, Клапрот работал с
загрязненной цериевой землей, и ее окраска объяснялась примесью других
редких земель, в частности празеодима, имеющего коричневую окраску.
Одновременно с Клапротом анализом минерала занимался Берцелиус, в то время
молодой врач гидропат, совладелец фабрики минеральных вод, основанной
бароном Гизингером. Однако и тогда Берцелиус интересовался химией и
совместно с Гизингером производил химические исследования. Оба они -
заинтересовались загадочным "тяжелым шпатом" и по внешнему виду приняли его
за разновидность гадолинита, содержащего медь, висмут и сернистое
соединение молибдена. Растворив минерал в кислоте и, отделив кремнезем и
железо, они получили белый осадок, который после прокаливания стал
коричневым, хотя и не содержал железа. В результате тщательных операций им
удалось получить окисел неизвестного металла в количестве 50% веса
минерала. Они решили назвать металл, содержащийся в этом окисле, церием
(Cerium) по имени малой планеты Цереры - первой из малых планет открытой в
1801г.; минерал, из которого была получена новая земля, был наименован
церитом. Клапрот через несколько лет (1807) оспаривал название "церий",
указывая, что оно может привести к недоразумениям, так как почти одинаково
с лат. cera, означающим воск. Он предлагал назвать новый металл церерием
(Cererium), а минерал цереритом. Многие химики приняли эти названия. Однако
в своем учебнике химии Берцелиус указал, что такое изменение названия
нецелесообразно, так как слово "церерий" трудное, неудобное для
произношения. В середине прошлого столетия название церий стало
общепринятым. Металлический церий был получен в чистом виде спустя 74 года
(1875) после открытия элемента. В русской литературе употребляются оба
названия и, кроме того, в более ранних сочинениях встречаются: церь
(Захаров, 1810), церин (Страхов, 1825), цер, цериум (Двигубский, 1828).
После появления учебника Гесса (1833) название "церий" утвердилось.
Празеодим, Рrаsеоdymium, Рr (59)
Открытие празеодима (англ. Ргаsеоdymium, франц. Praseodyme, нем.
Praseodym) тесно связано с открытием неодима. В 1841 г. Мозандер разделил
лантановую землю на две. Одна из них получила старое название "лантана",
другая, близкий по свойствам близнец лантаны, "дидимия" (от греч. -
близнец). Несколько десятилетий предполагаемый элемент этой земли - дидимий
- фигурировал в перечнях и таблицах элементов. В 1879 г. Лекок де Буабодран
выделил из дидимии новую землю самарию, а три года спустя Ауэр фон Вельсбах
разделил оставшуюся дидимию еще на две земли. При этом он получил две
группы соединений; в одну из них входили соли, окрашенные в зеленый цвет и
окисел бледно-зеленого цвета, в другую - соли, окрашенные в цвета от
розового до фиолетово-красного, и окисел серо- синего цвета. Исходя из
этого, Вельсбах сообщил об открытии им двух новых элементов. Дающий соли
зеленого цвета он назвал празеодимом (празеодидимом) от греч. - светло-
зеленый, как лук, и старого названия земли "дидимия". Таким образом,
празеодим можно перевести как "светло-зеленый дидим". Элемент второй земли
был назван неодимом.
Неодим, Nеоdymium, Nd (60)
Неодим (англ. Neodymium, франц. Neodyme, нем. Neodym) впервые был
получен при разложении мнимого элемента дидимия (Didymium). В 1841 г.
Мозандер разделил лантановую землю на две; одна из них сохранила старое
название "лантан", вторая была названа дидимия (от греч. - парный,
близнец). Уже в то время подозревали, что дидимия представляет собой смесь
неизвестных земель, и действительно, в 1879 г. Лекок де Буабоцран выделил
из нее землю, которую назвал самария.
Спустя три года Ауэр фон Вельсбах разделил оставшуюся дидимию еще на
две новые земли, элементы которых наименовал празеодимом и неодимом.
Название неодим произведено от слова "дидимия" и греч. приставки "нео"
(новый).
Прометий, Promethium, Pm (61)
История открытия этого элемента наглядно демонстрирует те чрезвычайные
трудности, которые пришлось преодолеть нескольким поколениям исследователей
при изучении и открытии редкоземельных элементов. После открытия в 1907 г.
иттербия и лютеция казалось, что серия редкоземельных элементов,
размещенная в III группе периодической системы, уже полностью завершена и
едва ли можно рассчитывать на ее пополнение. Между тем некоторые видные
исследователи редких земель, в частности Браунер, полагали, что в серии
редких земель между неодимом и самарием должен существовать еще один
элемент, так как разница в атомных весах этих двух элементов аномально
высока. После того как Мозели установил порядковые номера элементов, еще
очевидней стало отсутствие в группе редкоземельных элементов элемента 61, и
в 20-х годах нашего столетия начались интенсивные поиски его. Долгое время
они были безрезультатными. Первое сообщение об открытии элемента 61 сделали
американцы Гаррис и Гопкинс в 1926 г. Путем фракционирования
концентрированных земель неодима и самария и рентгенографического анализа
выделенных фракций они обнаружили новый элемент, названный ими иллинием
(Illinium) в честь Иллинойского университета, где было сделано
предполагаемое открытие. Авторы отметили, что элемент 61 радиоактивен и
обладает коротким периодом полураспада. Их сообщение вызвало резкие
возражения Прандтля, который не смог обнаружить следов нового элемента,
проверяя в течение года данные американских авторов. Супруги Ноддаки,
располагавшие 100 кг редких земель, также не подтвердили сообщения
американцев. В конце 1926 r. появилась еще одна версия. Сотрудники
Флорентийского университета Ролла и Фернандес объявили, что еще в 1924 г.
они послали в Академию деи Линчеи закрытый пакет, в котором имелось соo
бщение об открытии ими элемента 61. Они выделили элемент путем 3000-кратной
кристаллизации дидимиевой земли, содержащей 70% неодима и празеодима, и
назвали флоренцием (Florentium). Появлялись и другие сообщения об открытии
элемента 61, называвшегося иногда эка-неодимом (Eka-Neodymium), но ни одно
из них не подтверждалось. Дальнейшие исследования привели к тому, что
неуловимый элемент стали считать радиоактивным короткоживущим, в связи с
чем нахождение его в природе маловероятно. Естественно, что после этого
стали пытаться получить элемент искусственно. В 1941 г. в университет штата
Огайо, Лау, Пул, Курбатов и Квилл, бомбардируя в циклотроне образцы неодима
и самария дейтонами, получили большое число радиоактивных изотопов, среди
которых, как они думали, имелся и изотоп элемента 61. Сегрэ и By
подтвердили это предположение, но и им не удалось химически
идентифицировать искомый изотоп. Тем не менее американские исследователи из
Огайо предложили для элемента свое название циклоний (Cyclonium), так как
он был получен с помощью циклотрона. Финальной стадией этого длинного ряда
работ по искусственному получению и выделению элемента 61 оказались
исследования продуктов, получающихся в атомном котле. В 1947 г. Маринский,
Гленденин и Кориэлл хроматографически разделили продукты деления урана в
атомном котле и выделили два изотопа элемента 61; массовое число одного из
них 147, период полураспада 2,7 года, второго - соответственно 149 и 47
часов. По предложению супруги Кориэлла новый элемент наименовали прометеем
(Prometheum) от имени мифического героя Прометея, похитившего у Зевса огонь
и передавшего его людям. Этим названием авторы открытия хотели подчеркнуть
не только метод получения элемента с использованием энергии ядерного
деления, но и угрозу наказания зачинщикам войны. Как известно, Зевс наказал
Прометея, приковав его к скале на растерзание орлу. В 1950 г. Международная
комиссия по атомным весам дала элементу 61 название прометий, все старые
названия - иллиний, флоренций, циклоний и прометей - были отвергнуты.
Самарий, Samarium, Sm (62)
Открытие самария - результат упорных химико-аналитических и
спектральных исследований дидимиевой земли, выделенной Мозандером из
цериевой земли. Несколько десятилетий после того, ка Мозандер выделил из
лантаны землю дидимию, считалось, что существует элемент дидимий, хотя
некоторые химики подозревали, что это - смесь нескольких элементов. В
середине XIX в. новым источником для получения дидимиевой земли стал
минерал самарскит, открытый русским горным инженером В. М. Самарским в
Ильменских горах; позднее самарскит был найден в Северной Америке в штате
Северная Каролина. Многие химики занимались анализами самарскита. В 1878 г.
Делафонтен, исследовавший образцы дидимы, выделенной из самарскита,
обнаружил две новые голубые линии спектра. Он решил, что они принадлежат
новому элементу, и дал ему многозначительное название деципий (лат.
decipere - одурачивать, обманывать). Были и другие сообщения об обнаружении
новых линий в спектре дидимы. Этот вопрос был решен в 1879 г., когда Лекок
де Буабодран, пытаясь разделить дидимию, установил, что спектроскопический
анализ одной из фракций дает две голубые линии с длиной волн 400 и 417 A.
Он пришел к выводу, что эти линии отличны от линий деципия Делафонтена, и
предложил назвать новый элемент самарием (Samarium), подчеркивая этим, что
он выделен из самарскита. Деципий же оказался смесью самария с другими
элементами дидимии. Открытие Лекока де Буабодрана подтвердил в 1880 г.
Мариньяк, которому при анализе самарскита удалось получить две фракции,
содержащие новые элементы. Мариньяк обозначил фракции Ybetа и Yalfa.
Позднее, элемент, присутствующий во фракции Yalfa, получил название
гадолиний, фракция же Ybeta имела спектр, аналогичный спектру самария
Лекока де Буабодрана. В 1900 г. Демарсэ, разработавший новый метод дробной
кристаллизации, установил, что спутником самария является элемент европий.
Европий, Europium, Еu (63)
Открытие европия связано с ранними спектроскопическими работами Крукса
и Лекока де Буабодрана. В 1886 г. Крукс, исследуя спектр фосфоресценции
минерала самарскита, обнаружил полосу в области длины волн 609 А. Эту же
полосу он наблюдал при анализе смеси иттербиевой и самариевой земель. Крукс
не дал названия подозревавшемуся элементу и временно обозначил его индексом
Я . В 1892 г. Лекок де Буабодран получил от Клеве 3 г очищенной самариевой
земли и произвел ее дробную кристаллизацию. Спектроскопировав полученные
фракции, он обнаружил ряд новых линий и обозначил предполагаемый новый
элемент индексами Z(эпсилон), и Z(дзетта). Четыре года спустя Демарсэ в
результате длительной кропотливой работы по выделению из самариевой земли
искомого элемента отчетливо увидел спектроскопическую полосу неизвестной
земли; он дал ей индекс "E". Позднее было доказано, что Z(эпсилон), и
Z(дзетта) Лекок де Буабодрана, "E" Демарсэ и аномальные полосы спектра,
наблюдавшиеся Круксом, относятся к одному и тому же элементу, названному
Демарсэ в 1901 г. европием (Europium) в честь континента Европы.
Гадолиний, Gadolinium, Gd (64)
В 1794 г. профессор химии и минералогии в университете Або (Финляндия)
Гадолин, исследуя минерал, найденный близ местечка Иттерби в трех милях от
Стокгольма, открыл в нем неизвестную землю (окисел). Несколько лет спустя
Экеберг повторно исследовал эту землю и, установив наличие в ней бериллия,
назвал его иттриевой (Yttria). Мазандер показал, что иттриевая земля
состоит из двух земель, которые он назвал тербиевой (Terbia) и эрбиевой
(Erbia). Далее Мариньяк в тербиевой земле, выделенной из минерала
самарскита, обнаружил еще одну землю - самариевую (Samaria). В 1879 г. эту
же землю выделил из дидимия и новой земли, обозначенной им индексом "аlfa",
Лекок де Буабодран и с согласия Мариньяка назвал последнюю гадолиниевой
землей в честь Гадолина - первого исследователя минерала иттербита.
Элемент, содержащийся в гадолиниевой земле (Gadolinia), получил название
гадолиний (Gadolinium); в чистом виде он получен в 1896 г.
Тербий, Terbium, Тb (65)
История открытия этого элемента довольно запутана. Она начинается с
черного минерала, найденного в 1788 г. близ деревни Иттерби в Швеции и
получившего название гадолинита. В 1797 г. Экеберг, вновь, после Гадолина
исследовавший гадолинит, выделил из него редкие земли, принятые им за одну,
получившую название иттрия. 45 лет спустя, в 1843 г., Мозандер разложил
иттриевую землю на три особые земли - иттрию, тербию и эрбию; все эти слова
произведены от названия деревни Иттерби путем деления его на слоги (итт,
ерб, терб), что символизировало разделение минерала на три части. Тербиевая
земля, т.е. окись тербия, представляла собой самое слабое основание среди
трех земель; ее соли оказались окрашенными в розовый цвет. В 1860 г.
шведский химик Берлин, Работавший с иттриевой землей Экеберга, спутал
тербию и эрбию: розовые соли он приписал эрбиевой земле, а тербию Мозандера
называл эрбией. Это поставило под сомнение результаты разложения иттрии
Мозандером. Дело осложнилось еще и тем, что авторитетные химики частично
подтвердили выводы Берлина. Например, Бунзен нашел в иттриевой земле
Экеберга лишь иттрий и эрбий Берлина с розовыми солями; Клеве пришел к тому
же результату. Таким образом, существование тербиевой земли стало
сомнительным. Дальнейшие исследования иттриевой земли оказались связанными
с множеством ошибочных выводов. Так, Смит в 70-х годах выделил из иттрии
землю, будто бы содержащую новый элемент, который он назвал мозандрием.
Позже Лекок де Буабодран нашел в мозандрии тербий, гадолиний и самарий.
Мариньяк, повторивший его исследования, пришел к выводу, что мозандрий
является окисью тербия. Делафонтен, правильно отстаивавший существование
особой тербиевой земли, в свою очередь открыл в ней два несуществующих
элемента: филиппий (между тербием и иттрием) и деципий. Но ошибка
Делафонтена сыграла и положительную роль. Продолжив его исследования,
Мариньяк с помощью спектрального анализа выделил из тербиевой земли
гадолиний. Все эти земли, однако, были нечистыми, и исследования их
приводили к противоречивым результатам. Так, в 1886 г. Лекок де Буабодран,
исследуя спектры флюоресценции редких земель, пришел к выводу, что
существует не один тербий, а целая группа тербинов; эти тербины затем
оказались смесями редкоземельных элементов. Вся эта путаница хорошо
иллюстрируется определением атомного веса тербия. Для него в период с 1864
по 1905 г. получено девять значений - от 113 до 163,1. Окончательную
ясность в вопрос о существовании тербия внесли работы Урбэна, доказавшего в
1906 г., что именно к этому элементу относятся розовая окраска солей
(работы Мозандера), спектр поглощения и спектр обращения, установленные
Лекок де Буабодраном, мнимые элементы ионий, инкогниций и "Г", найденные
Демарсе по ультрафиолетовой фосфоресценции и искровому спектру (1900).
Точное определение атомного веса тербия (159,2) тоже сделано Урбэном.
Диспрозий, Dysprosium, Dy (66)
В 1843 г. швед Мозандер показал, что иттриевая земля представляет собой
комплекс целого ряда земель. Во второй половине XIX в. из иттрии было
выделено 11 редких земель; последняя из них открыта в 1886 г. Лекоком де
Буабодраном при спектроскопическом анализе гольмии, или гольмиевой земли.
Новая земля названа диспрозия, а содержащийся в ней элемент - диспрозием
(Dysprosum). Это название французский ученый произвел от греч.-
труднодоступный из-за тех трудностей, которые он должен был преодолеть при
выделении новой земли. В 1906 г. Урбэн получил диспрозий в чистом виде.
Гольмий, Holmium, Но (67)
Элемент открыт в 1878 - 1879 гг. швейцарским химиком Сорэ, который,
исследуя старую эрбиевую землю (эрбию), обнаружил раздвоение спектральных
линий. Сорэ обозначил новый элемент индексом Х. Вскоре (1879) шведский
химик Клеве выделил из "прежней эрбиевой земли" некоторое количество солей
элемента, окрашенных в оранжевый цвет; они оказались солями элемента Х.
Несмотря на то, что Клеве не смог охарактеризовать новый элемент более
подробно, чем это сделал Сорэ, он предложил назвать новую землю гольмией
(holmia), а элемент - гольмием (Holmium) в честь столицы Швеции Стокгольма,
носившего в старину латинское название Гольмия (Holmia); около Стокгольма
были найдены редкоземельные минералы, которые исследовал Клеве.
Эрбий, Erbium, Еr (68)
Эрбий найден впервые в черном минерале, извлеченном из каменоломни близ
Иттерби. История его открытия уже излагалась. Здесь мы напомним лишь то,
что название "эрбия" появилось впервые в 1743 г., когда Мозандеру удалось
разложить иттриевую землю а три земли - иттрию, тербию и эрбию. Затем
прошло 36 лет, прежде чем из эрбиевой земли удалось выделить индивидуальный
окисел нового элемента эрбия. Это слово произведено от названия деревни
Иттерби, разделенного на слоги.
Тулий, Thulium, Тm (69)
Открытие тулия (тулиевой земли), как и многих других элементов,
относится ко времени, когда арсенал средств исследования редких земель
обогатился методом спектрального анализа. Предыстория открытия тулия
такова. В конце XVIII в. Экеберг выделил из гадолинита землю иттрию,
которая считалась чистым окислом иттрия до тех пор, пока Мозандер не
разделил ее на три земли - иттрию, тербию и эрбию. В 1878 г. Мариньяк
выделил из тербиевой земли Мозандера две земли, названные эрбией и
иттербией. На этом исследование смеси земель не остановилось. Уже в
следующем году Клеве разделил эрбию Мариньяка на три земли - эрбию, гольмию
(оказавшуюся смесью) и тулию. Он попросил у Нильсона (открывшего скандий)
остаток от экстракции скандия и иттербия, полагая, что этот препарат
представляет собой сравнительно чистый раствор солей эрбия. Однако после
сотни раз повторяемых операций осаждения и растворения препарата в эрбии
все еще содержалась какая-то примесь: атомный вес эрбия в различных
фракциях был неодинаковым. Kлеве обратился к профессору физики Упсальского
университета Талену с просьбой исследовать спектры поглощения этих фракций
и сравнить их со спектрами образцов эрбия, иттербия и иттрия. Тален
обнаружил в эрбиевой фракции линии, принадлежащие эрбию и гольмию; третий
спектр указывал на присутствие нового элемента. Так был открыт тулий,
названный Клеве в честь древнего (времен римской империи) названия
Скандинавии - Туле (Thule). Затем Клеве переработал 11 кг гадолинита,
выделил окись тулия и исследовал его соли, окрашенные в бледно-зеленый
цвет. Чистая окись тулия получена, однако, лишь в 1911 г. Насколько трудно
было определить тулий и тем более, химически выделить его чистый окисел,
свидетельствуют такие, например, факты. Мастер спектроскопического
исследования Лекок де Буабодран полагал, что существуют два тулия, а
крупнейший исследователь редких земель Ауэр фон Вельсбах заявил о том, что
он установил наличие даже трех тулиев.
Ранее символ тулия был Тu, а не Тm, как теперь. В некоторых химических
сочинениях конца прошлого и начала текущего века нередко ошибочно писали
"туллий".
Иттербий, Ytterbium, Yb (70)
Открытию иттербия предшествовало более чем столетнее исследование
минералов, содержащих редкоземельные элементы, в частности гадолинита. В
1787 г. любитель- минералог Аррениус нашел около местечка Иттерби близ
Стокгольма черный камень, названный им иттербитом. В 1794 г. Гадолин
подверг минерал химическому анализу и обнаружил наличие в нем новых земель
(окислов неизвестных металлов); после этого минерал получил название
гадолинит. Тремя годами позже Экеберг продолжил исследование гадолинита и
установил, что в нем содержится бериллиевая земля и еще одна неизвестная,
которую он назвал иттрия. Более детальному анализу эта земля была
подвергнута лишь 50 лет спустя (1843) Мозандером, выделившим из нее еще две
новые земли - эрбию и тербию. Результаты, полученные Мозандером,
оспаривались несколько десятилетий. Лишь с помощью спектрального анализа
удалось выяснить, что эрбия и тербия Мозандера представляют собой смесь
нескольких земель. В 1878 г. Мариньяк выделил, наконец, из гадолинита
индивидуальную землю, которую спектроскопически подтвердил Лекок де
Буабодран. Ее назвали иттербия, а соответствующий элемент иттербием. Однако
уже год спустя (1879) Нильсон разделил иттербию Мариньяка на две земли -
иттербию и скандию, а затем оказалось, что и иттербия Нильсона тоже состоит
из двух земель. Разделить их удалось Ауэру фон Вельсбаху в 1907 г.,
содержащиеся в землях элементы он назвал альдебаранием (Aldebaranium) и
кассиопеем (Cassiopeium). Наконец, в этом же году Урбэн разделил иттербию
Нильсона на две земли с элементами нео-иттербий и лютеций. Неоиттербий был
включен в список элементов под названием иттербий. Таким образом, начиная с
исследований Мариньяка, именем иттербия ошибочно называли сложные смеси
земель, содержащих этот элемент.
Лютеций, Lutetium, Lu (71)
Открытие лютеция (англ. Lutecium, франц. Lutecium, нем. Lutetium)
связано с исследованием земли иттербии. История открытия сложна и
длительна. Мозандер выделил из иттриевой земли эрбиевую землю (эрбию), а
спустя 25 лет, в 1878 г., Мариньяк показал, что в гадолините наряду с
эрбией существует еще одна земля, названная им иттербией. В следующем году
Нильсон выделил из иттербии землю скандию, содержащую элемент скандий.
Затем исследованиями иттербии не занимались до 1905 г., когда Урбэн, а
немного спустя, Ауэр фон Вельсбах сообщили, что в иттербии Мариньяка есть
еще две новые земли, одна из которых содержит элемент лютеций (Lutetium), а
другая - элемент неоиттербий (Neoytterbium).
Ауэр фон Вельсбах назвал эти же элементы соответственно кассиопеем
(Cassiopeium) и альдебаранием (Aldebaranium). Ряд лет в химической
литературе употреблялись и те, и другие названия. В 1914 г. Международная
комиссия по атомным весам вынесла решение принять для элемента 71 название
лютеций, а для элемента 70 - иттербий. Слово лютеций Урбэн произвел от
лютеция (Lutetia) - древнее латинское название Парижа (Lutetia Parisorum).
В русской литературе до 1940 г. иногда вместо лютеций писали лутеций.
Как и в случае у лантаноидов, у элементов семейства актиноидов происходит заполнение 3-го снаружи электронного слоя.
Торий, Thorium, Th(90)
Торий получил название за 15 лет до того, как был открыт. В 1815 г.
Берцелиус, анализируя один редкий минерал из округа Фалюн в Швеции, пришел
к заключению, что в нем содержится новый металл, который Берцелиус поспешил
наименовать торием. И хотя это заключение было совершенно ошибочным, в те
времена мало кто мог оспаривать результаты анализа, сделанного столь
авторитетным ученым. Ошибку обнаружил 10 лет спустя сам Берцелиус.
Оказалось то, что он принял за окисел нового металла, было основным
фосфатом иттрия. Однако название торий оказалось весьма живучим. В 1828 г.
Берцелиус получил из Норвегии образец минерала, найденного в сиенитах на
острове Левен. Черный тяжелый мягкий минерал (он легко резался ножом) был
похож на гадолинит и в нем можно было подозревать присутствие тантала. По
просьбе норвежских ученых отца и сына Эсмарк Берцелиус сделал анализ
минерала и обнаружил, что он состоит из кремнезема и окисла неизвестного
металла, который вновь получил название торий (Thorium) от имени
древнескандинавского божества Тора. Эсмарки предложили назвать новый
минерал в честь Берцелиуса берцелитом, но сам Берцелиус дал ему
общепринятое название торит (силикат тория). Попытки Берцелиуса выделить
торий в металлическом виде не увенчались успехом. Это сделал Нильсон в 1882
г. Долгое время торий не привлекал к себе особого внимания химиков и лишь
после открытия радиоактивности началась новая страница истории тория. После
1898 г., когда Кюри-Склодовская и Шмидт (Мюнстер) обнаружили независимо
друг от друга радиоактивность тория, начались многочисленные исследования,
приведшие к открытию ряда продуктов радиоактивного распада тория. В 1902 г.
Резерфорд и Содди выделили из раствора ториевой соли продукт, названный ими
торием-Х; в 1905 г. Ган, работавший у Рамзая, открыл радиоторий в минерале
торините из Цейлона; в 1907 г. он же открыл один из продуктов распада тория
- мезоторий (мезоторий-I и мезоторий-П); позже были открыты и другие члены
ториевого ряда. В русской литературе первых десятилетий XIX в. название
торий встречается еще до открытия зтого металла. Так, у Двигубского (1822)
говорится о ториновой земле, у Соловьева (1824) - о торинии, у Страхова
(1825) - о торине, встречаются также названия тор, торинум. Начиная с
Щеглова (1830) в русской химической литературе обычно употребляется
название торий.
Протактиний, Protactinium, Ра (91)
В результате расширения исследований радиоактивных превращений урана
становилось все очевиднее, что актиний является продуктом одного из таких
превращений. В частности, это подтверждалось постоянством отношения
актиний: уран в урановых минералах. Однако установить последовательность
превращений и найти звенья цепи образования актиния удалось не сразу.
Содди, Руссель и Фаянс независимо друг от друга предсказали существование
радиоактивного элемента - члена уранового ряда, который как аналог тантала
(эка-тантал) должен занять пустующую клетку ниже ванадия. И действительно,
в 1917 г. Мейтнер, а год спустя Содди, Крэнстон и Флэкк открыли элемент 91,
который оказался первым в ряду актиния, образуя актиний в результате аlfa-
излучения. Элемент наименовали протактинием от греч.первый, исходный,
начальный и актиний. Название это фиксирует тот факт, что протактиний
является исходным элементом в ряду образования актиния. В 1927 г. Гроссе
впервые выделил несколько миллиграмм чистой пятиокиси протактиния (Ра2О5)
Уран, Uranum, U (92)
В Богемии (Чехословакия) с давних пор производилась добыча
полиметаллических руд. Среди руд и минералов горняки часто обнаруживали
черный тяжелый минерал, так называемую смоляную обманку (Pechblende). В
XVIII в. полагали, что этот минерал содержит цинк и железо, однако точных
данных о его составе не было. Первым исследованием смоляной обманки занялся
в 1789 г. немецкий химик-аналитик Клапрот. Он начал со сплавления минерала
с едким кали в серебряном тигле; этот способ Клапрот разработал незадолго
до этого, чтобы переводить в раствор силикаты и другие нерастворимые
вещества. Однако продукт сплавления минерала растворялся не полностью.
Отсюда Клапрот пришел к выводу, что в минерале нет ни молибдена, ни
вольфрама, есть какая-то неизвестная субстанция, содержащая новый металл.
Клапрот попробовал растворить минерал в азотной кислоте и царской водке. В
остатке от растворения он обнаружил кремниевую кислоту и немного серы, а из
раствора через некоторое время выпали красивые светлые зеленовато-желтые
кристаллы в виде шестигранных пластинок. Под действием желтой кровяной соли
из раствора этих кристаллов выпадал коричнево-красный осадок, легко
отличимый от подобных осадков меди и молибдена. Клапроту пришлось много
потрудиться, прежде чем ему удалось выделить чистый металл. Он
восстанавливал окисел бурой, углем и льняным маслом, но во всех случаях при
нагревании смеси образовывался черный порошок. Только в результате
вторичной обработки этого порошка (нагревание в смеси с бурой и углем)
получилась спекшаяся масса с вкрапленными в нее маленькими зернами металла.
Клапрот назвал новый металл ураном (Uranium) в ознаменование того, что
исследование этого металла почти совпало по времени с открытием планеты
Уран (1781). По поводу этого названия Клапрот пишет: "ранее признавалось
существование лишь семи планет, соответствовавших семи металлам, которые и
обозначались знаками планет. В связи с этим целесообразно, следуя традиции,
назвать новый металл именем вновь открытой планеты. Слово уран происходит
от греч.- небо и, таким образом, может означать "небесный металл". Смоляную
обманку Клапрот переименовал в "урановую смолку". Чистый металлический уран
получил впервые Пелиго в 1840 г. Долгое время химики располагали солями
урана в очень небольших количествах; их использовали для получения красок и
в фотографии. Исследования урана хотя и велись, но мало что прибавляли к
тому, что установил Клапрот. Атомный вес урана принимали равным 120 до тех
пор, пока Менделеев предложил удвоить эту величину. После 1896 г., когда
Беккерель открыл явление радиоактивности, уран вызвал глубочайший интерес и
химиков и физиков. Беккерель обнаружил, что двойная соль калийуранилсульфат
оказывает действие на фотографическую пластинку, завернутую в черную
бумагу, т. е. испускает какие-то лучи. Супруги Кюри, а затем и другие
ученые продолжили исследования Беккереля, в результате чего были открыты
радиоактивные элементы (радий, полоний и актиний) и множество радиоактивных
изотопов тяжелых элементов. В 1900 г. Крукс открыл первый изотоп урана -
уран-Х, затем были открыты другие изотопы, названные уран-I и уран-II. В
1913 г. Фаянс и Геринг показали, что в результате beta-излучения, уран-Х1
превращается в новый элемент (изотоп), названный ими бревием; позже его
стали именовать ураном-Х2. К нашему времени открыты все члены ураново-
радиевого ряда радиоактивного распада.
Нептуний, Neptunium, Np (93)
Открытый в 1940 г. нептуний был первым искусственно полученным
трансурановым элементом. В 30-х годах велись интенсивные исследования
искусственных радиоактивных веществ, в частности, продуктов бомбардировки
нейтронами урана. Химический анализ этих продуктов приводил к выводу о
существовании элементов тяжелее урана. В 1939 г. Мак-Миллан в продуктах
облучения урана нейтронами открыл радиоактивный изотоп с периодом
полураспада 2,3 суток. Затем изотоп исследовал Сегрэ, который установил,
что его свойства подобны свойствам редкоземельных элементов. В мае 1940 г.
Мак-Миллан и Абельсон изучили реакцию образования изотопа: уран - 238 путем
захвата нейтрона превращается в уран - 239 (период полураспада 23 мин.),
который в свою очередь превращается в нептуний-239. Название "нептуний"
дано новому элементу потому, что он следует за ураном в соответствии с
расположением планет в солнечной системе. В 1942 г. был открыт другой
изотоп - нептуний-237 (Сиборг и Валь), распадающийся с аlfa-излучением
(период полураспада 2,25 млн. лет). Символ Np предложен в 1948 г.
Плутоний, Plutonium, Pu (94)
Плутоний был открыт в конце 1940 г. в Калифорнийском университете. Его синтезировали Мак-Миллан, Кеннеди и Валь, бомбардируя окись урана (U3O8) сильно ускоренными в циклотроне ядрами дейтерия (дейтронами). Позднее было установлено, что при этой ядерной реакции сначала получается короткоживущий изотоп нептуний-238, а из него уже плутоний-238 с периодом полураспада около 50 лет. Годом позже Кеннеди, Сиборг, Сегрэ и Валь синтезировали более важный изотоп - плутоний-239 посредством облучения урана сильно ускоренными в циклотроне нейтронами. Плутоний-239 образуется при распаде нептуния-239; он испускает alfa-лучи и имеет период полураспада 24 000 лет. Чистое соединение плутония впервые получено в 1942 г. Затем стало известно, что существует природный плутоний, обнаруженный в урановых рудах, в частности в рудах, залегающих в Конго.
Название элемента было предложено в 1948 г.: Мак-Миллан назвал первый
трансурановый элемент нептунием в связи с тем, что планета Нептун - первая
за Ураном. По аналогии элемент 94 решили назвать плутонием, так как планета
Плутон является второй за Ураном. Плутон, открытый в 1930 г., получил свое
название от имени бога Плутона - властителя подземного царства по греческой
мифологии. В начале XIX в. Кларк предлагал наименовать плутонием элемент
барий, производя это название непосредственно от имени бога Плутона, но его
предложение не было принято.
Америций, Аmericium, Аm (95)
Этот элемент получен искусственно путем облучения плутония нейтронами в
конце 1944 г. в Металлургической лаборатории Чикагского университета
Сиборгом, Джеймсом и Морганом. С открытием америция стало очевидно, что
тяжелые трансурановые элементы образуют семейство, подобное семейству
редкоземельных элементов - лантаноидов. При этом от элемента к элементу
постепенно заполняется электронная 5f-оболочка, точно так же, как у
лантаноидов заполняется 4f-оболочка. Америций содержит шесть 5f-электронов,
и в этом отношении он подобен европию, тоже содержащему шесть 4f-
электронов. На этом основании и было предложено название америций в честь
Америки, так же как европий был назван в честь Европы.
Кюрий, Curium, Сm (96)
Кюрий, принадлежащий к группе актиноидов, был открыт (синтезирован) в
1944 г. в Металлургической лаборатории Чикагского университета Сиборгом и
др. путем бомбардировки плутония ионами гелия. Через три года было получено
чистое химическое соединение - гидроксид кюрия. Название новому элементу
дано в честь супругов Кюри по аналогии с названием редкоземельного элемента
гадолиния, имеющего похожее строение электронных оболочек. В символе Cm
начальная буква обозначает фамилию Кюри, а вторая - имя Марии Кюри-
Склодовской.
Беркелий, Berkelium, Bk (97)
Открыт в декабре 1949 г. Томпсоном, Гиорсо и Сиборгом в Калифорнийском университете в Беркли. При облучении 241Am alfa-частицами они получили изотоп беркелия 243Вk. Поскольку Bk обладает структурным сходством с тербием, получившим свое название от имени г. Иттерби в Швеции, и американские ученые назвали свой элемент по имени г. Беркли. В русской литературе часто встречается название берклий.
Калифорний, Californium, Cf (98)
Этот трансурановый элемент впервые был получен в феврале 1950 г.
бомбардировкой микрограммовых количеств кюрия alfa-частицами. Честь его
открытия принадлежит Томпсону, Стриту, Гиорсо и Сиборгу. Элемент,
идентифицированный на ничтожном количестве исследуемого материала (около
5000 атомов), назван по имени штата Калифорния, в университете которого он
был открыт. Кроме того, во внимание принято соответствие между свойствами
калифорния и редкоземельного элемента диспрозия. Авторы открытия сообщили,
что "диспрозий назван на основе греческого слова, означающего
труднодоступный; открытие другого (соответствующего) элемента столетие
спустя оказалось также труднодоступным в Калифорнии".
Эйнштейний, Einsteinium, Еs (99)
Открытие эйнштейния почти одновременно с фермием является результатом исследований продуктов взрыва термоядерного устройства, произведенного американцами в Тихом океане в ноябре 1952 г. (операция "Майк"). Было установлено, что в продуктах взрыва содержатся особенно тяжелые ядра урана и плутония, в том числе 224Pu и 246Pu. Образование таких ядер могло быть лишь результатом мгновенного захвата ядрами 238U нескольких нейтронов (от 6 до 17!). Это давало основание предположить, что одновременно с тяжелыми изотопами урана и плутония могли образоваться ядра элементов с атомным номером больше 98. Действительно, при разделении продуктов взрыва обнаружилось присутствие нового тяжелого элемента, и после переработки большого количества коралловых отложений и грязи, привезенных с места взрыва, удалось выделить два изотопа (253 и 255) нового элемента. Ему было присвоено название "эйнштейний" в честь крупнейшего математика и физика XX в. Альберта Эйнштейна. Позже элемент 99 был получен искусственно другими методами, главным образом путем продолжительного облучения плутония нейтронами высоких энергий. Этим