ИНТЕРЕСНАЯ ХИМИЯ
Химия и химики. Цена открытий.
Одним из первых с воздействием радиоактивного излучения на ткани живого организма столкнулся первооткрыватель явления радиоактивности французский ученый Антуан Анри Беккерель (1852–1908). В один из апрельских дней 1901 г., собираясь в Англию, он попросил у П. Кюри препарат радия, чтобы продемонстрировать его свойства на заседании Лондонского королевского общества. Стеклянную ампулу с небольшим количеством бромида радия ученый положил себе в жилетный карман, где она находилась и на обратном пути. Возвратившись в Париж, Беккерель почувствовал недомогание, которое он счел простудой и вскоре о нем забыл. Но через 10 дней он обнаружил у себя на животе, как раз напротив того места, где лежала ампула, красное безболезненное пятно. Оно начало расти, вскоре сделалось более темным, а через несколько дней приняло форму и размеры ампулы с радием. Еще через несколько дней в этом месте появилась сильная жгучая боль. Огрубевшая кожа треснула, образовалась язва. Рану лечили как обыкновенный ожог, и через месяц она зажила, образовав на теле белый шрам. Рассказывая об этом супругам Кюри, Беккерель воскликнул: «Я люблю радий, но я на него в обиде!»...
Подробнее о вольфраме и хроме
Элемент №74 причисляют обычно к редким металлам: его содержание в земной коре оценивается в 0,0055%; его нет в морской воде, его не удалось обнаружить в солнечном спектре. Однако по популярности вольфрам может поспорить со многими отнюдь не редкими металлами, а его минералы были известны задолго до открытия самого элемента. Так, еще в XVII в. во многих европейских странах знали «вольфрам» и «тунгстен» – так называли тогда наиболее распространенные минералы вольфрама – вольфрамит и шеелит. А элементарный вольфрам был открыт в последней четверти XVIII в...
Интересные факты о химических элементах
Кстати, о серебре – его бактерицидные свойства были открыты случайно. Войско Македонского подверглось эпидемии, однако коснулась она лишь обычных военных, начальники были здоровы. Оказалось, что все связанно с посудой. У начальников она была серебренная, у военных – из олова.
Поначалу платине, ввиду схожести с серебром, дали подобное название – «серебришко». Она стоила куда дешевле серебра. Позже, когда придумали, где можно применять данный металл, все кардинально изменилось. Сейчас платина в десятки раз дороже серебра.
Удивительные факты из химии
Химия окружает нас повсюду, мы даже не задумываемся, сколько процессов происходит ежесекундно. Только в человеческом мозге каждую минуту одновременно идет больше 100 тысяч химических реакций. Да-да, эта наука не только вокруг, но и внутри нас. В человеческом организме немало химических элементов, есть даже золото (оно содержится в крови, печени, почках и костях в микродозах, всего около 10 мг). Фактически, все, что нас окружает – это элементы или соединения разной сложности. Природа и человек иной раз создает вещества с удивительными свойствами. Некоторые из них немедленно находят свое применение, другие ждут «своего часа» десятилетиями и даже веками. Давайте познакомимся с разными интересными фактами из прошлого и настоящего этой чудесной науки.
Нанотехнологии в химии
Нанотехнологии благодаря недавним открытиям ученых получают все большее распространение, и вполне вероятно, что в скором времени они будут внедрены в жизнь каждого человека на Земле. Одним из таких революционных открытий является наноалмаз. Это особая форма материи, получаемая при синтезе карбида кремния с газами хлора и водорода. Ранее такую реакцию удавалось получать лишь в специальных капсулах в результате синтеза сверхвысокого давления и плазмы большой температуры. Теперь же все станет намного проще, так как ученые из Иллинойса во главе с Юрием Гогоци нашли новый, более доступный способ добывания искусственных алмазов, что открывает новые перспективы применения нанотехнологий в науке и технике
Химическое оружие
Химическое оружие начало использоваться человеком очень давно – задолго до медного века. Тогда люди использовали лук с отравленными стрелами. Ведь куда легче применить яд, который наверняка медленно убьёт зверя, чем за ним бегать.
Первые токсины добывались из растений – человек получал его из разновидностей растения акокантера. Этот яд вызывает остановку сердца.
С появлением цивилизаций начались запреты на применение первых химических оружий, но эти запреты нарушались – Александр Македонский в войне против Индии использовал все известные на тот момент химикаты. Его солдаты отравляли колодцы с водой и склады с провиантом. В древней Греции использовали корни земовника для отравления колодцев.
Во второй половине Средневековья стала быстро развиваться алхимия – предшественница химии. Стали появляться едкие дымы, отгоняющие противника.
Химия для лириков
Очень часто мы слышим фразу что ребёнку не даются точные науки. Что у него гуманитарный склад ума. Не согласиться с такими высказываниями трудно. Действительно дети имеют разные способности. Но учителям и родителям надо помочь таким детям посмотреть на точные науки с лирической стороны.
Пусть он не будет решать сверхсложные задачи, но любить предмет, интересоваться им и быть успешным учеником он будет. И это главное. Ведь успеваемость по предмету напрямую зависит от отношения ребёнка к нему. Конечно очень важно что бы учитель на уроке привил эту любовь. Но участие родителей в этом вопросе принесёт огромный результат. После этой фразы глаза большинства родителей расширились и все посмотрели с ужасом на учебники математики, физики, химии. Не будем падать в обморок и вместе рассмотрим как родителям помочь ребёнку увидеть в точных науках лирические нотки.
Неоцененные открытия
Порох
Изобретение пороха перевернуло военную науку, подстегнуло развитие химической промышленности и геологии. Считается, что первоначально огненное зелье стали изготавливать китайцы, чтобы потешить своего императора эффектными фейерверками. Позднее в Поднебесной небезуспешно пытались использовать взрывоопасный материал как топливо для примитивных боевых ракет. В наше время каждый может легко сделать фейерверк своими руками. Имя китайского изобретателя пороха известно. А в Европе своего изобретателя адского зелья знают хорошо. Его имя Константин Анклитцен, принявший в монашестве имя Бертольд и прозванный Черным — Шварцем — за увлечение алхимией.
Бертольд Шварц не успел оценить значимость своего открытия. Тщательно растирая в ступке куски серы, угля и селитры он вызвал образование пороха, а затем и его детонацию. Монах погиб на месте произведенного им взрыва. Позднее немцы официально признали его изобретателем европейского пороха и воздвигли памятник в его честь.
Табак
Достаточно спорное открытие — табак. В Латинской Америке его возделывали и применяли для окуривания с незапамятных времен. Европейцев ознакомил с чудаковатым развлечением индейцев великий мореплаватель Христофор Колумб в 1496 году. И спесивые белые люди, поработив краснокожих, сами попали в рабство к никотину.
Еще в допетровскую эпоху по воспоминаниям европейских путешественников в тогдашней Московии табакокурение было вполне обыденным занятием, вызывающим
Биография атома
Прежде чем пускаться в дорогу в чудесную страну химических элементов, непременно нужно прочитать эту статью. В ней излагаются некоторые подробности из биографии «неделимого». А что говорили о нем Левкипп и Демокрит? Вещество состоит, утверждали они, из мельчайших частичек. Атомы бесконечны в числе и разнообразны по форме. У них нет «внутреннего состояния». Они действуют друг на друга посредством давления и удара.
Двадцать последующих веков мало что добавили к гениальной догадке греческих мыслителей, несмотря на усилия французского философа Пьера Гассенди, англичанина Роберта Бойля и других ученых. Больше того, некоторые физики вообще стали отрицать существование атомов, они требовали фактов.
Но неоспоримых доказательств у науки не было, и спор затянулся на многие годы. А может и вправду атомы «придуманы» учеными? Ответ на этот вопрос могла дать лишь природа. Но она молчала, так как физики не знали, как ее спросить, и о своих законах не рассказывала, хотя и не скрывала их.
Теория Ломоносова
В первой половине XVIII века Михаил Васильевич Ломоносов изложил свою знаменитую теорию строения вещества. Сквозь своеобразную словесную вязь его научных трудов проступает образ мудрого и проницательного естествоиспытателя-материалиста, по взглядам — почти нашего современника. Он дерзновенно призывает
«разумом достигнуть потаенного в безмерной малости вида, движения и положения первоначальных частиц, смешенные тела составляющих».
Михаил Васильевич Ломоносов
По его теории все вещества состоят из корпускул (так Ломоносов назвал молекулы). А корпускулы состоят из атомов, мельчайших неделимых частиц вещества, которые могут быть отличными друг от друга. Свойства вещества определяются набором различных атомов в корпускуле. Меткости такого определения могут позавидовать и современные ученые! Это же на самом деле так.
Видите, к каким выводам пришел Ломоносов? Даже через много лет ученые-естествоиспытатели не проводили такого различия между атомом и молекулой, то есть между элементами и соединениями.
Чтобы покончить с путаницей, участники химического конгресса, собравшегося в 1860 году, вынуждены, были решить вопрос о названии частиц… голосованием! С тех пор атомами стали считать наименьшее количество неделимого тела, заключенное в частицах. Химические элементы были признаны первичными и неизменными. Идея алхимиков о превращении одного элемента в другой еще никогда не казалась такой фантастической, как в тот период. Глубоким и незыблемым выглядело учение об электричестве и магнетизме. Газовые законы и термодинамика (наука о теплоте) уверенно входили в инженерную практику. Венцом познания природы казалась волновая теория света.
Высшая школа химии и технологии
Высшая школа химии и технологии в Праге (Vysoká škola chemicko technologická v Praze) является крупнейшим учебным заведением такого рода в Центральной Европе. Традиции университета складывались на протяжении почти двух столетий. Сегодня ВУЗ имеет международную репутацию и прогрессивные области исследования. Он предлагает студентам образование в передовых технологиях и превосходную подготовку к прибыльной карьере во всем мире. В состав университета входит четыре факультета.
Факультет химической технологии
Научно-исследовательская деятельность ориентирована вокруг фундаментальных и прикладных исследований в химии, химической технологии и химии материалов. Исследования охватывают развитие новых (био) материалов с уникальными свойствами, получение новых видов энергетических ресурсов, разработку медицинских препаратов и многое другое. Студенты факультета могут изучить такие многообещающие направления как: биоматериалы в медицинских целях; материалы специальных свойств; катализаторы, реакторная разработка, моделирование и информатика в химии; фармацевтические препараты; стекло, керамика, кристаллы, пластмассы, резиновые изделия; сохранение и восстановление исторических памятников из различных материалов.
Главный закон естествознания
Говорят, что Архимед открыл свою Архимедову силу, купаясь в ванне. А закон тяготения? На его существование будто бы натолкнул Ньютона сущий пустяк: яблоко, упавшее с дерева. Кое-кто убежден, что атомный век не родился бы, будь получше погода весной 1896 года. Это она, мол, помогла Беккерелю обнаружить радиоактивность! Невероятно повезло и американскому физику Гансу Бете, немцу по происхождению. Представляете, ехал человек в поезде, беседовал о том о сём с соседом по купе, потом умолк, взял лист чистой бумаги и — бац! Через пару часов вывел почти все возможные химические реакции на Солнце… Существует версия, что и Дмитрию Ивановичу Менделееву его Периодический закон приснился во сне. Не верьте этим легендам! Открытию всегда предшествует скрупулезная, рутинная работа.
Домысел об открытии Периодической системы во сне не имеет никаких оснований. В архивах была найдена пачка документов — варианты и наброски таблицы, переплетенные руками Дмитрия Ивановича. Когда специалисты ознакомились с ними, то стало ясно: первую догадку и заседание Русского физико-химического общества, на котором 6 марта 1869 года Мишуткиным Н. А. от имени Менделеева сообщено об открытии закона периодичности, разделяют несколько лет упорнейшего труда.
Надо сказать, что и до Менделеева делались попытки систематизировать факты, накопленные наукой. Так, первую таблицу, а точнее, список элементов составил в 1789 году Антуан Лавуазье. В нее было включено 34 вещества, из которых, как предполагал ученый, состоят все тела на Земле. Но с оговорками, которые наука впоследствии частично подтвердила. Из перечисленных им элементов только 23 признала впоследствии наука, а остальные оказались смесями нескольких веществ.
Пытались классифицировать элементы и другие ученые: Деберейнер (Германия), Ньюлендс (Англия), де Шанкуртуа (Франция), Лотар Мейер (Германия). Но все неудачно. В чем же дело? Они не нашли общей для всех веществ закономерности. Один брал за основу теплопроводность, другой — удельный вес, третий — твердость. Понадобился гений Дмитрия Ивановича, чтобы понять все
ЭЛЕМЕНТ 113
предложено назвать нихонием (nihonium, Nh). Nihon — одно из двух названий Японии на японском языке, означающее «Страна восходящего солнца». Это первый элемент, открытый в Азии. Дубнинская группа оспаривала это первенство.
Приоритетные работы были опубликованы ФЛЯР ОИЯИ и RIKEN почти одновременно в 2004 году, группа из Дубны опубликовала работу даже несколько раньше. Для синтеза новых ядер в Японии использовали «холодную» реакцию слияния, бомбардируя изотопом цинка мишень из висмута 70Zn + 209Bi, с образованием изотопа 278113 (время жизни — миллисекунды и десятые доли миллисекунд).
В Дубне применили более выгодную (с точки зрения выхода и периодов полураспада) ядерную реакцию ионов тяжелого изотопа кальция и америция 48Ca + 243Am, которая приводит к образованию изотопов 288115 и 287115. Эти радионуклиды, испуская альфа-частицы, распадаются сначала соответственно в 284113 и 283113 (время жизни — сотни миллисекунд), а затем по цепочке в долгоживущие изотопы элемента 105 (дубния, Db). 268Db выделяли химически и затем регистрировали спонтанное деление.
Но промежуточные нуклиды в этих цепочках распада на тот момент не были известны, и их независимая физическая идентификация не проводилась. А химическое выделение и идентификацию Db на основе ионного обмена, проведенные в ФЛЯР ОИЯИ, объединенная рабочая группа посчитала неселективными и неубедительными. Также не были приняты во внимание попытки исследовать химические свойства элемента 113 методом газовой хроматографии, хотя этот метод ранее успешно использовался для изучения химии других трансактиноидных элементов. В результате заключили, что заявка Дубны в данном случае не соответствует критериям открытия элементов.
В то же время все промежуточные продукты распада синтезированного в Японии изотопа 278113 (всего 3 события за 8 лет работы) были подтверждены, в том числе в специальных экспериментах в новом исследовательском центре по тяжелым ионам Ланжо в Китае. Таким образом, приоритет в открытии элемента 113 был признан за японской группой.
ЭЛЕМЕНТ 115
был синтезирован в Дубне, и в честь региона, где расположен этот международный центр, авторами было предложено название московий (moscovium, Mc). Элемент получали опять же в ядерной реакции 48Ca + 243Am с образованием 287115 и 288115 (время жизни — десятки и сотни миллисекунд соответственно). Позднее был получен 289115 и другие изотопы этого элемента. В отличие от первого цикла химических экспериментов, которые дубнинская группа проводила самостоятельно, позднее, в 2007 году, химическое выделение продукта распада — 268Db осуществлялось уже с привлечением американских специалистов из Ливермора, и была достаточно убедительно доказана принадлежность этого элемента — продукта распада 115-го элемента — к V группе Периодической системы.
Более того, в 2013 году коллаборации из немецкого Центра исследований c тяжелыми ионами в Дармштадте (GSI) удалось повторить дубнинские результаты по получению изотопов элемента 115 в ядерной реакции 48Ca + 243Am. Таким образом, приоритет в открытии элемента 115 был признан за российско-американской группой.
ЭЛЕМЕНТ 117
предложено назвать теннеcсин (tennessine, Ts) в честь американского штата Теннесси, где расположена Окриджская национальная лаборатория. Окончание в названии — по аналогии с астатином и другими элементами группы галогенов (на английском языке). Этот элемент также был синтезирован в Дубне, в ядерной реакции 48Ca + 249Bk. Роль американских коллег из Окриджа в основном состояла в изготовлении уникальной мишени берклия-249, который получали на высокопоточном реакторе в ORNL. В 2010–2013 годах было зарегистрировано всего 13 цепочек распадов 293117 и 294117, причем характеристики (время жизни и энергия альфа-распада) продукта распада 289115 соответствовали данным, полученным ранее для этого радионуклида в другой ядерной реакции 48Ca + 243Am. По этой причине заявка на открытие этого элемента была признана отвечающей установленным критериям.
ЭЛЕМЕНТ 118
авторами предложено название оганесон (oganesson, Og). Он должен являться аналогом радона и других инертных газов, и его открытие завершает седьмой период таблицы Менделеева. Этот элемент предложено назвать в честь Юрия Цолаковича Оганесяна за его пионерский вклад в исследование трансактиноидных элементов и важные ядерно-физические достижения в открытии сверхтяжелых ядер и исследовании «острова ядерной стабильности». В истории существовал только еще один пример, когда имя элемента присваивалось действующему ученому. Элемент 106 был назван в 1997 году сиборгием (Sg) в честь Гленна Сиборга (1912–1999), лауреата Нобелевской премии, автора открытия плутония и целого ряда трансплутониевых элементов.
В 2002–2012 годах в Дубне при облучении мишени 249Cf ионами 48Ca было обнаружено несколько событий образования 294118 (время жизни — порядка 1 миллисекунды), сопровождающихся последовательным распадом 290Lv (ливермория), 286Fl (флеровия) и 282Cn (коперниция). Время жизни и энергии альфа-частиц этих изотопов Fl и Cn были подтверждены американской коллаборацией на циклотроне в Беркли, поэтому объединенная рабочая группа рекомендовала признать открытие.
Дмитрий Иванович Менделеев
Менделеев жил и творил в эпоху бурного расцвета естествознания, когда наука одну за другой открывала тайны природы. Эта эпоха дала миру много славных имен. Среди них особое место занимало и занимает имя великого русского химика, который, смело бросив взор на десятилетия вперед, своим открытием намного опередил эпоху.
Детство
Детство Менделеева прошло в Сибири. Он был младшим в многочисленной семье директора Тобольской гимназии — Ивана Павловича Менделеева.
Дети развивались под сильным влиянием матери, Марии Дмитриевны Менделеевой. Великий ученый всегда говорил о своей матери с чувством глубокой любви и уважения.
Мария Дмитриевна воспитывала детей строго, приучала их к труду и старалась в каждом развить его природные дарования. Она собрала довольно большую библиотеку и много читала детям. Маленький Менделеев — живой одаренный мальчик — был любимцем матери. Наделенный отличной памятью, которую он не утратил до конца жизни, мальчик жадно усваивал и то, что прочитывала ему мать, и то, что он наблюдал вокруг.
До поступления в гимназию мальчик жил в тридцати верстах от Тобольска. Здесь Мария Дмитриевна управляла стекольным заводом, переданным ей богатым ее братом. На этом заводе будущий великий химик впервые увидел превращение смеси из песка, известняка и соды в прозрачное, тонкое стекло. Он наблюдал, как рабочие с помощью трубок выдували из расплавленной массы «холявы» — длинные цилиндры, которые потом развертывали в листы оконного стекла. Он видел, как делали бутылки, стаканы, банки. Несомненно, что эти детские наблюдения не прошли бесследно для будущего химика.
Открытие элементов
В нашей стране начиная с 1950-х годов работы по синтезу новых элементов на ускорителях тяжелых ионов проводились в Дубне под руководством акад. Г. Н. Флёрова (1913–1990) — основателя этого направления. Сейчас эти работы проводятся под научным руководством акад. Ю. Ц. Оганесяна. В мире существует лишь несколько ускорителей и установок, где можно получать трансактиноидные элементы (т. е. элементы с зарядом ядра Z более 103).
Последнее решение IUPAC (Международный союз теоретической и прикладной химии [1]) о признании открытия сразу четырех элементов — под номерами 113, 115, 117 и 118 — привлекло внимание российской общественности еще и потому, что приоритет в трех из них — 115, 117 и 118 — признан за российско-американской коллаборацией, включающей Лабораторию ядерных реакций им. Г. Н. Флёрова Объединенного института ядерных исследований (Дубна) (ФЛЯР ОИЯИ), Ливерморскую национальную лабораторию им. Э. Лоуренса (LLNL), Окриджскую национальную лабораторию (ORNL) и Университет Вандербильта. Приоритет в открытии элемента 113 признан за группой из японского ускорительного научного центра RIKEN.
Установление приоритета — непростая задача, так как неточности в первых сообщениях об открытии в какой-то мере неизбежны. Вопрос — какие неточности существенны, а какие можно принять и насколько выводы авторов обоснованны. Решение IUPAC основывалось на отчетах объединенной рабочей группы экспертов (Joint Working Party, JWP) [2, 3] и разработанных ранее критериях открытия. Согласно существующей практике авторам предоставляется право предложить названия новых элементов.
