Таблица Менделеева. Элементы уже близко - Аркадий Искандерович Курамшин
Сплавы полония с бериллием и бором применяются в компактных и мощных нейтронных источниках, практически не создающих γ-излучения, однако отличающихся малым временем жизни, а сплавы этого металла со свинцом или иттрием применяются в компактных источниках тепла для автономных космических установок. И еще одно применение полония – ионизация воздуха, необходимая для борьбы со статическим электричеством при обращении с особо чувствительной аппаратурой.
85. Астат
Астат стал вторым в истории человечества синтезированным химическим элементом – его получили через три года после того, как технеций был получен Карло Перрье и Эмилио Сегре в Университете Палермо.
Летом 1940 года Сегре проводил исследования на циклотронном ускорителе частиц в Университете Калифорнии в Беркли, куда прибыл на стажировку. Во время стажировки Сегре в Европе уже шла война, и, желая угодить своему союзнику, Бенито Муссолини предложил принять ряд антисемитских законов, например запретить евреям занимать преподавательские и исследовательские должности в университетах, что и было принято правительством. Узнав про это, Сегре не вернулся со стажировки, остался в США, и вместе с Дейлом Корсоном и Кеннетом Маккензи принял участие в открытии, а точнее, синтезе элемента, который исследователи назвали астатом – от греческого слова «астатос» – неустойчивый (англоязычная традиция предписывает использовать в названии галогенов суффикс -ine – chlorine, а поскольку астат был получен в стране, где английский язык является государственным, исследователи дали ему название astatine; поскольку при заимствовании многие научные термины в русском языке сначала принимались переводом-калькой или аллитерацией, до 1962 года в СССР элемент №85 называли «астатином»).
Для получения астата Сегре, Корсон и Маккензи бомбардировали фольгу из висмута потоком α-частиц (ядер атомов гелия 4Не) и получили нуклид 211At, период полураспада которого составлял около 7,2 часа, но официально в Периодической системе астат появился уже в 1946 году – Сегре пригласили возглавить одну из групп, работавших над Манхэттенским проектом, и к работе над астатом Сегре с коллегами вернулся уже после окончания Второй мировой войны, тогда исследователи и предложили название «астат». В очень незначительных количествах астат встречается в природе – он образуется на нескольких побочных маршрутах распада урана. По оценкам, в поверхностном слое земной коры толщиной в километр содержится всего 50 мг астата, что с полным правом позволяет назвать астат самым редким элементом на Земле.
Астат – наименее активный из всех галогенов (тенденции изменений свойств элементов говорят о том, что сверху вниз металлические свойства элемента увеличиваются). Недавно проведённые квантово-химические исследования показали, что в твёрдом состоянии астат состоит не из молекул At2, а образует металлический кристалл (Phys. Rev. Lett. 2003, 111, 11, 116404), в отличие от остальных галогенов, образующих молекулярные кристаллы из молекул Hal2. В реакции с водородом астат дает астатоводород (HAt), водный раствор которого, как и водные растворы других галогеноводородов, представляют собой кислоту, однако поскольку электроотрицательность астата и водорода практически равны, в водных растворах астатоводорода наблюдаются не только анионы At–, но и катионы At+. Кристаллы астата (хотя их и не удаётся получить в большом количестве) похожи на кристаллы йода, но темнее. Известно около 40 изотопов астата, все они радиоактивны. Самые устойчивые изотопы (от 207At до 211At) имеют период полураспада больше часа, у самого долгоживущего (210At) из них период полураспада равен восьми часам. Можно подумать, что от столь редкого и нестабильного элемента ждать пользы бессмысленно, но это не так – нуклид 211At, может оказаться полезным для лечения некоторых типов рака.
Радиоактивный йод 131I уже применяется для лечения некоторых видов злокачественных образований щитовидной железы – данный элемент предпочтительно концентрируется в этом органе, что позволяет концентрированно воздействовать на ткани щитовидной железы, минимизируя риск воздействия на здоровые ткани. Проблема в том, что 131I и многие другие радиоизотопы, применяемые в медицине, при радиоактивном распаде испускают β-излучение – поток быстрых электронов, которые могут углубиться в ткань на несколько миллиметров. Это делает бета-эмиттеры идеальными радиопрепаратами для лечения крупных и плотных опухолей, однако их опасно использовать в лечении небольших островков опухолевых клеток, поскольку в таком случае излучение будет воздействовать и на здоровые ткани. Для островных опухолей более предпочтительными были бы радиоизотопы, испускающие α-излучение – поток ядер гелия, которые из-за своей массы могут проникнуть в ткань не глубже, чем на 50 микрометров. Радионуклид 211At не только альфа-эмиттер, он отличается небольшим периодом полураспада и распадается с образованием ядра нерадиоактивного свинца, то есть воздействие радиации на ткань непродолжительно.
Главная проблема в разработке такой терапии – разработка быстрого метода введения атома астата в органическое соединение, которое могло бы распознать определённые раковые клетки. Уже разработаны первые методы получения таких производных, и даже проходят их испытания (Curr Radiopharm. 2011, V.4, P. 283-294.), так что и самый редкий элемент может быть полезным.
86. Радон
Впервые информация о проблемах, связанных с появлением газообразного радона в жилых помещениях, появилась в 1984 году в США. Работник атомной электростанции взял с работы дозиметр и решил проверить, на каком участке его пути с работы домой уровень радиации максимальный. Оказалось, что самый неприятный сюрприз ждал его дома – радиоактивный фон в плохо проветриваемом подвале его дома был максимально и аномально высок – и всё из-за радона.
Радон улетучивается, выделяясь прямо из земли везде на нашей планете, особенно интенсивны эманации радона в областях, содержащих большое количество гранита и сланцев. Уран, который обычно содержится в почве, распадается с образованием радия, а радий, в свою очередь, распадается с образованием радона. Инертный радон легко покидает кристаллическую решётку «родительского» минерала и попадает в подземные воды, природные газы и воздух.
В некоторых странах (например, в Великобритании) излучение природного радона составляет половину или даже три четвёртых ежегодной нормы. В большинстве случаев это «естественный риск», которого нельзя избежать, однако в ряде случаев этот риск многократно возрастает. Статистика для России говорит о том, что как минимум в одной квартире из трех, расположенных на первом этаже, концентрация радона может представлять опасность для здоровья человека, и риск возрастает в тех помещениях, где вентиляция либо отсутствует, либо из-за засорения не обеспечивает нормативную скорость циркуляции воздуха (так что почаще проверяйте вытяжную вентиляцию на кухне, в ванной комнате и туалете и
