Какой элемент самый редкий? Кажется, это простой вопрос. Взрыв сверхновой 4,5 миллиарда лет назад привел к созданию нашей солнечной системы. А вместе с ней и всех элементов периодической таблицы до урана.
Но некоторые из этих элементов (например, технеций и прометий) не имеют стабильных изотопов. И, учитывая, как быстро они распадаются, мы можем быть уверены статистически, что исходных атомов больше не осталось.
Так что ответ должен быть одинаковым: все эти элементы равны нулю.
Самый, самый
Но это еще не все. Некоторые из более тяжелых радиоактивных элементов, особенно уран, распадаются несколькими способами. Либо испуская различные частицы, либо расщепляя свои ядра на части разного размера.
И в зависимости от деталей этих расщеплений и распадов элементы, которые должны были исчезнуть, могут внезапно появиться снова. Они – практически вымершие виды периодической таблицы.
Даже тогда некоторые элементы едва-едва восполняются. Это особенно касается астата и франция, двух претендентов на звание самых редких в мире.
Из них двоих франций более хрупкий. Если бы у вас был миллион атомов астата, половина из них распалась бы на что-то другое (обычно полоний) примерно за 7 часов. Другими словами, 7 часов – это период полураспада астата.
Аналогичный запас франция был бы наполовину истощен за 20 минут. Поэтому здравый смысл подсказывает, что франций должен быть самым редким.
Но здравый смысл неверен. Ученые подсчитали, что на Земле в любой момент времени существует от 550 до 850 граммов франция. В то же время есть всего около 30 граммов астата.
Как это возможно? Как элемент, который в 20 раз более хрупкий, может быть также в 20 раз более распространенным?
Ответ в том, что путь распада от урана до франция легче проследить, чем путь распада от урана до астата. В конечном итоге больше атомов урана преобразуются во франций. Таким образом, астат является самым редким элементом в периодической таблице, потому что его труднее всего производить.
Необычный инструмент физики
Фактически, его было настолько трудно производить, что ученые, которые впервые создали его в 1939 году, не смогли обнаружить его существование напрямую. И были вынуждены прибегнуть к уловке.
Они создали крошечный кусочек астата в образце висмута, бомбардируя висмут частицами из циклотрона. Затем они скормили всю эту смесь морской свинке. Астат находится ниже йода в периодической таблице, что дает двум элементам схожие свойства.
И через несколько часов пищеварения голодная до йода щитовидная железа морской свинки отфильтровала и сконцентрировала астат. Он остается единственным элементом, открытым нечеловеком.
Однако даже после коронации астата как самого редкого элемента мы должны оговорить это утверждение. Это всего лишь самый редкий природный элемент.
За ураном лежат два десятка искусственных элементов. И если мы когда-нибудь не найдем доказательств существования внеземного разума, мы можем быть уверены, что большинство элементов за ураном (трансураны) никогда не существовали за пределами научной лаборатории здесь, на Земле.
Насколько редок этот элемент? Создание сверхтяжелого элемента может занять десятилетие работы. И после всего этого ученые могли бы найти всего пять или шесть его атомов, ни один из которых не прожил дольше секунды.
Для сравнения, рекорд флешмоба по сбору атомов франция в одном месте – 10 000. И если вы думаете, что это кажется чертовски бесполезным, вы в хорошей компании. Многие задаются вопросом, зачем ученым это нужно. Какой смысл в создании сверхтяжелых элементов?
Игра с нулевой суммой
Иногда нас беспокоят деньги: мы смотрим на науку как игру с нулевой суммой. И каждая копейка, не потраченная, скажем, на медицинские препараты, является потраченной впустую копейкой. Мысль о том, что ученые могут посвятить свою жизнь созданию чего-то, что не имеет и никогда не будет иметь никакой практической ценности, почти оскорбляет многих.
В конце концов, нам нужно принять бесполезность этих элементов, даже праздновать ее. В утилитарном исчислении вы не можете оправдать производство сверхтяжелых, сверхредких элементов. За исключением того, что они добавляются к сумме человеческих знаний и счастья, что немаловажно.
Более того, их создание удовлетворяет потребность человека выйти за пределы наших естественных границ. Исследовать как можно больше нашего маленького уголка вселенной.
Для составления периодической таблицы требуются все типы, и если некоторые из этих элементов так редки и мимолетны, они тем более прекрасны.
Свежие комментарии