Пришло
время, когда химики сделались своеобразными археологами. Они научились
измерять возраст различных минералов земной коры, подобно тому как
археолог определяет, сколько веков назад изготовлено какое-нибудь
бронзовое украшение или глиняный сосуд.
Оказалось, что возраст иных минералов
превышает четыре с половиной миллиарда лет. Они так же стары, как и сама
планета Земля. Но ведь минералы — это химические соединения. Они
состоят из элементов. Стало быть, элементы практически бессмертны…
Не кажется ли вам нелепой сама постановка вопроса: может ли элемент умереть? Ведь смерть — это печальный удел живых существ… Нет, этот вопрос не бессмыслен, как может показаться на первый взгляд.
Есть такое физическое явление:
радиоактивность. Оно состоит в том, что элементы (а точнее, ядра их
атомов) могут самопроизвольно разрушаться. Одни ядра исторгают из своих
недр электроны. Другие — испускают так называемые альфа-частицы (ядра
гелия). Третьи — разваливаются на две примерно равные половинки: этот
процесс именуют спонтанным делением.
Все ли элементы радиоактивны? Нет, не все. Главным образом те, что стоят в конце периодической системы, начиная с полония.
Распадаясь, радиоактивный элемент не
исчезает вовсе. Он превращается в другой. Эти цепочки радиоактивных
превращений могут быть очень длинными.
Например, из тория и урана в конце
концов образуется устойчивый свинец. А на этом пути рождается и погибает
добрый десяток радиоактивных элементов.
Радиоактивные элементы живучи в разной
степени. Одни, прежде чем исчезнуть полностью, существуют десятки
миллиардов лет. Жизнь других настолько коротка, что измеряется минутами и
даже секундами. Ученые оценивают живучесть радиоактивных элементов с
помощью специальной величины: периода полураспада. В этот промежуток
времени взятое количество радиоактивного элемента распадается ровно
наполовину.
Периоды полураспада урана и тория равны нескольким миллиардам лет.
Совсем иначе обстоит дело с их
предшественниками по таблице Менделеева — протактинием, актинием, радием
и францием, радоном, астатом и полонием. Их жизнь куда короче: во
всяком случае, не больше 100 тысяч лет. А раз так, то возникает
неожиданное недоразумение.
Почему, собственно, эти короткоживущие
элементы существуют на Земле? Ведь нашей планете что-то около 5
миллиардов лет… За этот трудно вообразимый срок должны были сотни раз
исчезнуть и радий и актиний и иже с ними.
Однако живут. И прячутся в земных
минералах испокон веку… Словно природа имеет в своем распоряжении
«живую» воду, не дающую им погибать.
Дело в другом: просто-напросто они
непрерывно рождаются вновь, потому что их питает вечный источник. Земные
запасы урана и тория. Ведь пока эти «патриархи» среди радиоактивных
элементов совершают долгий и сложный путь превращений в устойчивый
свинец, они походя превращаются в промежуточные элементы. И получается,
что среди химических элементов мы можем выделить две большие группы —
первичных и вторичных.
К первичным относятся все
нерадиоактивные элементы и уран с торием, у которых периоды полураспада
превышают возраст Земли. Они были свидетелями образования солнечной
системы.
Остальные — вторичные.
И все-таки наступит момент, когда
периодическая система недосчитается нескольких элементов. Уран и торий —
вечный источник вторичных элементов. Однако относительно вечный.
Когда-то с лика Земли исчезнут и они. Исчезнут полностью эдак через
сотню миллиардов лет. А вместе с ними уйдут в небытие и продукты их
радиоактивных превращений. |