атома, а не его масса. В соответствии с рассуждениями Мозли существование элемента №61 тоже было бесспорным. Сам Мозли не успел объяснить причины наблюдавшейся им закономерности – он погиб во время Галлиполийской операции в 1915 году.
В конечном итоге порядковый номер элемента в Периодической системе приобрёл физический смысл благодаря Джеймсу Чедвику, который установил, что порядковый номер элемента совпадает с зарядом его ядра.
Одна из причин того, что прометий долго не давался в руки исследователям, в том, что это второй из элементов со сравнительно небольшим атомным номером и атомной массой, у которого не существует устойчивых изотопов. Таких элементов с атомным номером меньше, чем 83, всего два – технеций и прометий. Наиболее устойчивый (если так можно говорить про радиоактивные изотопы) нуклид прометия – прометий-145 (145Pm), его период полураспада составляет чуть менее 18 лет. Именно поэтому обнаружить прометий было столь сложно. Да, соединения прометия в крошечных количествах содержатся в урановой смолке – они образуются при самопроизвольном расщеплении урана-238, но на одну тонну урановой руды приходится триллионная грамма прометия, и, очевидно, его нельзя обнаружить в руде. Правда, говорить о том, что в окружающем нас мире существованием прометия можно пренебрегать, тоже нельзя – спектральные методы астрономии позволяют наблюдать, что звезда HR465, расположенная в туманности Андромеды, выбрасывает в пространство вокруг себя большое количество металлов тяжелее железа, среди которых и прометий.
Прометий применяется в радиоизотопных источниках тока, где он присутствует в виде оксида Pm2O3. Распадаясь, прометий испускает β-излучение (поток электронов, образующихся при превращении нейтрона ядра в пару протон-электрон, заряд атомного ядра при β-распаде увеличивается на одну единицу, а масса атома сохраняется). Благодаря тому, что в излучении прометия при распаде отсутствуют гамма-лучи, он сравнительно безопасен. Изначально прометий использовали для замены радия в светящихся стрелках и циферблатах часов – прометий оказался менее опасным, чем радий. Для этого хлорид прометия смешивали с люминофором, который при попадании потока β-частиц светился жёлто-зелёным или голубым светом. В наше время ни один из радиоактивных изотопов не применяется для изготовления бытовых приборов. Это в 1951 году радиации боялись меньше, и в Штатах продавался набор «Юный физик-ядерщик» с настоящими радиоактивными препаратами, продавцы которого разорились не из-за радиофобии, а из-за огромной цены – покупательная способность 50 долларов, которые тогда просили за чемоданчик, сейчас эквивалентна 450 долларам – дороговато для подарка. Сейчас прометий не применяется в товарах повседневного спроса, только для исследований или сертификации в химии или материаловедении.
62. Самарий
Достаточно обычна ошибка школьников, участвующих в химических олимпиадах, – они считают, что элемент самарий назван в честь города Самары. Это не так, но история названия самария не менее интересна, всё равно имея отношение к России. Мы с полным правом можем считать самарий первым элементом, который был назван в честь живого человека, а не древнегреческого бога или мифического создания. Своё название самарий получил благодаря обнаруженному около города Миасса на Южном Урале минералу самарскиту, из которого он был выделен.
Такое название минералу дал немецкий минералог Генрих Розе, желая поблагодарить начальника штаба Корпуса горных инженеров с 1845 по 1861 г. генерал-лейтенанта Василия Евграфовича Самарского-Быховца, который в 1847 году предоставил ему образец минерала для анализа. Самарий в самарските был обнаружен в 1879 году Лекоком де Буабодраном. Металлический самарий впервые был получен только в начале XX века.
Самарий – редкоземельный металл с характерным серебристым блеском. На воздухе он окисляется, а при температуре выше 150 °С воспламеняется. К редкоземельным металлам принято относить скандий, иттрий и пятнадцать лантаноидов (от лантана до лютеция). Термин «редкоземельные» является простым отражением того факта, что эти элементы были выделены из относительно редких оксидных минералов («земель»). В настоящее время редкоземельные элементы приобретают все большую значимость в производстве электроники – компьютеров, смартфонов, фитнес-трекеров и других устройств.
Самарий позволяет собрать важную информацию о геологической истории Земли. Известно одиннадцать изотопов самария, четыре из которых стабильны, а семь – радиоактивны, причем у трёх – 147Sm, 148Sm и 149Sm исключительно продолжительный период полураспада. Наибольший интерес для геологии представляет 147Sm, период полураспада которого составляет 106 миллиардов лет. Даже по геологическим меркам это огромный промежуток времени – возраст нашей Вселенной оценивается в 13,8 миллиарда лет, а геологический возраст Земли равен миллиардам. Чем так важен для геологии 147Sm? При его распаде образуется неодим, который практически полностью повторяет химические свойства самария. Это, в свою очередь, приводит к тому, что образующийся неодим остается на месте распавшегося самария в кристаллической решетке породы, будь то порода осадочная или магматическая. Более распространённые цепочки распада (наиболее известная из которых – превращение урана в свинец) приводят к образованию элементов, существенно отличающихся от элемента, давшего начало радиоактивным превращениям, в результате чего в местах распада может происходить локальное разрушение кристаллической решётки и потеря минералом части продуктов распада, приводящая к ошибкам в датировке. Слежение за превращением самария в неодим лишено подобного недостатка.
С 1950-х годов самарий применяется в атомной энергетике. Вскоре после Второй мировой войны в США был разработан способ дробной кристаллизации, позволяющий выделить из руд редкоземельных элементов чистый неодим, побочным продуктом которого была смесь самария и гадолиния. Нуклид 149Sm хорошо поглощает нейтроны, и отходы производства неодима стали использоваться как первые поглотители нейтронов в управляющих стержнях атомных реакторов. В наши дни самарий продолжает поглощать нейтроны в реакторных стержнях, но уже в виде так называемого самарий-европий-гадолиниевого концентрата.
Самарий работает и там, где нет радиации – из него делают электроды электродуговых ламп, освещающих съемочные павильоны кино– и телестудий, а также устойчивые к размагничиванию постоянные магниты (наиболее устойчив к размагничиванию полученный сравнительно недавно интерметаллид SmCo5). Такие магниты применяются в динамиках колонок и наушников, а также в производстве электрических гитар. Оксид самария применяют для изготовления стёкол, поглощающих инфракрасное излучение, и для легирования кристаллов фторида кальция, предназначенных для оптических лазеров. В последнее время высокотехнологичные сектора производства, требующие применять больше самария и других редкоземельных элементов, растут, что приводит к увеличению спроса на эти элементы и их цены. Заметим, что «китайское чудо» – значительное увеличение производства электронных устройств в Китайской Народной Республике связано в том числе и с тем, что на территории КНР расположены самые богатые запасы самария и других редкоземельных элементов
