|
1. Фотохимический эффект. При облучении фотопластинки указанными веществами или их соединениями и последующем проявлении наблюдается почернение фотопластинки.
2. Выделение газов. Гелий, обнаруженный сначала спектроскопическими методами на Солнце, на Земле был открыт именно как продукт радиоактивного распада. Рамзей обнаружил линии гелия, исследуя ампулу, в которой находилось небольшое количество радиевой соли. Наряду с линиями гелия были обнаружены линии другого неизвестного газа, названного эманацией радия. Впоследствии этот газ был назван радоном. Прежнее название было связано с тем, что первоначально его находили только в присутствии радия. В настоящее время известно еще несколько изотопов эманации, о которых речь будет ниже. Таким образом, наличие гелия и радона в радиоактивных веществах и отсутствие их в любом другом месте (исключая атмосферу) явно указывало на то, что они возникли в процессе радиоактивного распада.
3. Большие энергии частицу составляющих а- и fi-лучи. Об их величине можно судить хотя бы по тому, что гелий можно обнаружить через короткое время не только в тонкостенной запаянной ампуле с препаратом радия, но и вне ее, т. е. а-частицы проходят сквозь тонкое стекло.
4. Разогревание. Температура радиоактивных веществ всегда выше температуры окружающей среды. Это свидетельствует о том, что при радиоактивном распаде выделяется большое количество энергии. Согласно данным геологии, эта энергия имеет существенное значение в тепловом балансе земной коры.
5. Возбуждение флуоресценции. Это свойство лучей, испускаемых ураном, обнаружил еще Беккерель. В дальнейшем Гайгер разработал метод сцинтилляций, сыгравший значительную роль в развитии ядерной физики. Метод заключался в том, что излучение регистрировалось по вспышкам на экране из сернистого цинка, вызываемым каждой отдельной частицей; по количеству вспышек, которые удавалось подсчитать, рассматривая экран в микроскоп, можно было судить об интенсивности излучения.
Через двадцать три года после открытия радиоактивности был достигнут следующий важнейший успех — искусственное расщепление ядра.
В 1919 г. Резерфорду удалось, бомбардируя азот быстрыми а-частицами, расщепить ядро атома азота. Таким образом была доказана возможность искусственного превращения элементов, и возникла новая область ядерных реакций, которые также являются предметом изучения радиохимии.
В 1913 г. Хэвеши попытался отделить радиоактивный изотоп свинца от нерадиоактивного. Ему не удалось сделать этого, однако эта неудача привела к новому неожиданному применению радиоактивности. Хэвеши заметил, что все вещества, которые у него получались в процессе манипуляций со свинцом, сохраняли радиоактивность, и это привело его к идее „меченых атомов". Идея эта сводится к следующему.
Предположим, нас интересует судьба какого-либо элемента в сложном физическом или химическом (или биологическом) процессе. Если интересующий нас элемент имеет радиоактивный изотоп, то мы прибавляем небольшое количество этого изотопа к основной массе нерадиоактивного вещества. Так как изотопы практически идентичны по своим химическим свойствам, то радиоактивную добавку постигает та же судьба, что и нерадиоактивную основную массу вещества. Измеряя излучения радиоактивной добавки, мы можем следить за ее поведением с величайшей чувствительностью, а отсюда мы совершенно точно знаем все изменения, происходящие с интересующим нас элементом, который мы таким образом „отметили" радиоактивным индикатором. Особое значение этот метод приобретает в случае исследования сложных органических синтезов и биохимических процессов.
Метод меченых атомов позволяет производить исследования в целом ряде областей физики, химии, биофизики и т. д.
Однако в 1913 г. метод меченых атомов не мог получить большого развития, ибо известны были немногие естественнорадиоактивные вещества, не участвующие в особенно интересных для химика или биохимика природных химических реакциях, и рамки радиохимии оставались довольно узкими.
Они несколько расширились, когда была открыта естественная радиоактивность калия, рубидия и самария, но настоящий расцвет прикладной радиохимии следует отнести лишь к 1934 г., когда Жолио-Кюри и др. удалось вызвать искусственную радиоактивность практически у всех элементов периодической системы. Лишь тогда метод меченых атомов стал не только полезным, но и необходимым для естествознания.
Используя радиоактивный водород — тритий Н8 или радиоактивный изотоп фосфора Р32, можно было проследить за ходом естественных биохимических синтезов. Исследования в этой области пролили свет на процессы обмена веществ в организмах.
В 1938 г. было обнаружено деление легкого изотопа урана под действием нейтронов, а в 1940 г. Г. Н. Флеров и К. А. Петржак открыли самопроизвольное деление урана. Впервые открывшаяся после этого возможность практического использования энергии атомных ядер потребовала от ядерной химии новых методов исследования. Так возникла химия „осколков" (продуктов деления урана) и химия трансурановых элементов, которых теперь уже известно восемь. Радиохимические методы начали применяться в огромных заводских масштабах. Технология получения плутония (Ри239) в промышленных масштабах была изучена и разработана на препарате в 0,000001 г. Исследований, произведенных над этим ничтожным количеством вещества, оказалось вполне достаточно для постройки завода, продукция которого в 1010 раз превосходит „продукцию", получаемую в лаборатории.
В разработке физики и химии радиоактивных элементов советской науке принадлежит выдающееся место.
До Октябрьской революции лишь отдельные ученые в России проявляли интерес к радиоактивности. Планомерная систематическая работа в этой новой области науки, сыгравшей в современную нам эпоху столь огромную роль, тогда еще не началась. Важнейшей причиной этого было отсутствие в России радиоактивных препаратов. Не удивительно, что первые работы русских радиологов были направлены в сторону отыскания отечественного сырья для получения радиоактивных источников, а также разработки методов геологической разведки на радиоактивные руды. Профессор Петербургского университета И. И. Боргман и профессор Московского университета А. П. Соколов произвели обследование радиоактивности минеральных вод и грязей, а также воздуха, в ряде районов России. А. П. Соколову мы обязаны разработкой компенсационного метода определения радия по радону, получившего всеобщее признание и не утратившего своего значения до настоящего времени. К этой же группе ученых можно причислить В. А. Бородовского, основавшего радиометрическую лабораторию в Главной палате мер и весов
и изучившего ряд радиоактивных минералов. Работы по отысканию радиоактивных веществ в России стали быстро развиваться после 1910 г., когда во главе этого дела стали крупнейшие русские минералоги и геохимики академики В. И. Вернадский и А. Е. Ферсман. Академик В. И. Вернадский понял значение открытия радиоактивности гораздо раньше, чем это сделали многие крупнейшие физики того времени. Высказанные им в 1911 г. мысли о будущем широком применении энергии радиоактивного распада являются примером удивительного научного предвидения. В. И. Вернадский, а затем и А. Е. Ферсман придали настоящий размах разведке радиоактивных минералов на обширной территории нашей страны, и в этой области русская геологическая наука оказалась далеко впереди науки западных стран. Однако развитие работы в области физики и химии радиоактивности шло значительно медленней. Все же русскими физиками и химиками был сделан и в тот период ряд существенных работ.
Так, ассистент академика Н. Н. Бекетова Ю. Н. Антонов в 1912 г. открыл среди продуктов распада урана новый ра: диоактивный элемент UY (как мы увидим дальше, UY ПреДставляет собой изотоп тория Th90 и является дочерним веществом актиноурана U9|5). Это открытие и исследование свойств UY явились предметом магистерской диссертации Ю. Н. Антонова, относящейся к 1913 г. Л. С. Коловрат-Червинский проделал ряд существенных работ по изучению эманирующей способности солей в твердом и расплавленном состоянии, а также по методике определения радия и тория эманационным методом.
После Великой Октябрьской социалистической революции научная работа в нашей стране получила громадную поддержку советского государства и стала развиваться на плановых началах. Вместо отдельных ученых-одиночек, разрозненные усилия которых не могли дать особенно крупных результатов, появились большие научные школы, выросшие на базе специальных, превосходно оснащенных институтов. Академик В. Г. Хлопин со своими учениками Б. А. Никитиным, И. Е. Стариком, А. Е. Полесицким, А. П. Ратнером и др. создали современную физико-химическую теорию обогащения и выделения микроэлементов (в частности радия)
при дробной кристаллизации, современные представления об адсорбции радиоактивных элементов и образовании радиоколлоидов. В. И. Вернадский, В. Г. Хлопин, И. Е. Старик, Э. К. Герлинг явились в СССР пионерами применения радиохимических методов в геологйи — к проблеме определения возраста минералов и возраста Земли.
Л. В. Мысовский в 1919 г. создал важнейший экспериментальный метод современной ядерной физики — метод толстослойных фотопластинок, в которых отдельные быстрые частицы сами себя фотографируют — записывают свою траекторию в слое бромистого серебра. В дальнейшем этот метод был значительно развит в работах А. П. Жданова и Н. А. Перфилова.
Из лаборатории акад. И. В. Курчатова и Л. В. Мысов-ского вышло крупнейшее открытие ядерной изомерии (И. В. Курчатов, Л. В. Мысовский, Л. И. Русинов), т. е. существования радиоактивных ядер одинакового состава, но с различными уровнями энергии и временами жизни. Как мы увидим дальше, открытие изомерии дало большой толчок как радиохимическим исследованиям, так и работам по физике ядра.
Второе открытие, сделанное в лаборатории И. В. Курчатова, это найденный Г. Н. Флеровым и К. А. Петржаком самопроизвольный распад урана и тория. Из этого явления следуют многочисленные выводы, важные не только для физики, но и для техники и геологии.
В лаборатории акад. П. И. Лукирского (П. И. Лукирским и М. Г. Мещеряковым) было изучено поведение редкого изотопа гелия Не (содержание его в воздухе составляет 10-б0/0 по отношению к содержанию Не|) и открыта
любопытная реакция перехода ядер Не! в обычные а-частицы. А. П. Ждановым, П. И. Лукирским, Н. А. Перфиловым были исследованы новые замечательные процессы, происходящие под действием космических лучей, и получены количественные данные о недавно открытых элементарных частицах — мезонах.
Огромное количество важных результатов, о которых будет идти речь впереди, было получено советскими учеными в области прикладной радиохимии. В. И. Спицын впервые применил радиоактивную метку для измерения растворимости.
И. Е. Старик был одним из пионеров применения радиоактивных индикаторов в аналитической химии. С. 3. Рогин-ский и А. И. Бродский широко применили метод меченых атомов для изучения механизма химических реакций.
Задачи, которые ставит перед наукой советский народ и советское правительство, принципиально отличны от задач, которые ставит перед собой наука империалистических государств, целиком занятая совершенствованием человеконенавистнических методов массового убийства. Гуманистические цели нашей советской науки, в частности, науки о ядре, были сформулированы А. Я. Вышинским на сессии Ассамблеи Организации Объединенных Наций в следующих словах:
„Мы поставили атомную энергию на выполнение великих задач мирного строительства, мы хотим поставить атомную энергию на то, чтобы взрывать горы, менять течение рек, орошать пустыни, прокладывать новые и новые* линии жизни там, где редко ступала человеческая нога.
§ 2. Значение радиохимических методов исследования
Радиохимия занимается проблемами получения, разделения, очистки, идентификации радиоактивных веществ, а также методами измерения основных радиоактивных констант и исследованием ядерных реакций, при которых возникают и распадаются радиоактивные элементы. Характерной чертой этой науки является то, что ее объекты — радиоактивные эле- менты — присутствуют часто в ничтожных концентрациях, не. поддающихся обычным приемам измерения. Мы будем называть их в подобных случаях микроэлементами. Методы измерения, принятые в радиохимии, отличаются исключительной чувствительностью. Поэтому они нашли применение в разнообразных задачах физики, химии, техники, биологии. Таким образом возникло отдельное ответвление этой науки — прикладная радиохимия.
Чтобы лучше понять значение радиохимических методов, рассмотрим, с какими количествами различных веществ приходится иметь дело при исследовании ряда важнейших явлений.
KOHEЦ ФPAГMEHTA
|
