Гленн Сиборг и ряд актиноидов
Гленн Сиборг — американский химик, участвовавший в открытии плутония и нескольких более тяжёлых элементов. В 1944 году он предположил, что элементы начиная с актиния образуют отдельный ряд — актиноиды, поэтому сегодня они расположены в собственной строке под основной частью периодической таблицы.
Кто такой Гленн Сиборг?
Гленн Теодор Сиборг (1912–1999) родился в Ишпеминге, штат Мичиган, и вырос в Южной Калифорнии. В 1937 году он получил докторскую степень по химии в Калифорнийском университете в Беркли и провёл там большую часть карьеры, работая бок о бок с физиками, которые использовали циклотроны Эрнеста Лоуренса для получения новых радиоактивных изотопов.
Получение плутония
В 1940 году Эдвин Макмиллан и Филип Абельсон в Беркли получили нептуний, элемент 93 — первый элемент тяжелее урана. Позже в том же году Сиборг, Макмиллан, Джозеф Кеннеди и Артур Уол бомбардировали уран дейтронами и получили элемент 94, который они идентифицировали химически в начале 1941 года и назвали плутонием в честь Плутона. В 1941 году Сиборг и его коллеги также показали, что плутоний-239 делится при попадании медленных нейтронов, что сделало его кандидатом на роль топлива для ядерных реакторов и оружия. Во время Второй мировой войны Сиборг перешёл в Металлургическую лабораторию Чикагского университета, где руководил работой по выделению плутония для Манхэттенского проекта.
Загадка элементов 95 и 96
В то время в периодических таблицах торий, протактиний и уран помещали в основную часть таблицы, под гафнием, танталом и вольфрамом, как если бы они были переходными металлами. По этой логике элементы 95 и 96 должны были вести себя как иридий и платина. Эксперименты, основанные на этом предположении, не смогли их обнаружить.
Концепция актиноидов
В 1944 году Сиборг предложил другую идею. Тяжёлые элементы начиная с актиния, предположил он, образуют отдельное семейство, заполняя внутренний набор электронных орбиталей (5f-орбитали) так же, как лантаноиды заполняют 4f-орбитали. Если это так, элемент 95 должен напоминать европий, а элемент 96 — гадолиний. Проводя поиски с учётом такой химии, его группа идентифицировала оба элемента в 1944 году, и позже они получили названия америций и кюрий. Из-за военной секретности об открытии впервые стало известно в ноябре 1945 года, когда Сиборг ответил на вопрос ребёнка в радивикторине за несколько дней до официального объявления.
Сиборг опубликовал концепцию актиноидов в 1945 году вместе с периодической таблицей, в которой актиноиды были помещены в отдельную строку под лантаноидами. Позже он вспоминал, что коллеги предупреждали его: эта идея может погубить его научную репутацию.
Меняя облик таблицы
Концепция актиноидов вывела торий, протактиний и уран из переходных металлов и придала периодической таблице привычный современный вид, с двумя строками f-элементов, напечатанными под основной частью. Она также оказалась надёжным ориентиром. Группа Сиборга использовала её для планирования поисков, которые привели к получению берклия в 1949 году и калифорния в 1950 году, и она правильно определила конец ряда на лоуренсии, элементе 103, а элемент 104 возвращается в основную таблицу под гафнием.
Нобелевская премия и сиборгий
Сиборг разделил Нобелевскую премию по химии 1951 года с Эдвином Макмилланом за их открытия в химии трансурановых элементов. Он участвовал в открытии плутония, америция, кюрия, берклия, калифорния и менделевия, среди прочих, а позже возглавлял Комиссию по атомной энергии США с 1961 по 1971 год.
В 1974 году группа из Беркли и Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса получила элемент 106, и первооткрыватели предложили назвать его сиборгием. После долгих международных споров о названиях самых тяжёлых элементов ИЮПАК утвердил название «сиборгий» в 1997 году — впервые элемент был официально назван в честь живого человека. Сиборг умер двумя годами позже, в 1999 году.