Qızıl və civə amalgam əmələ gətirir. Bu birləşmənin əmələ gəlməsi metalların fiziki xüsusiyyətlərinə əsaslanır. Birləşmə süxurdan qiymətli komponentin çıxarılması və konsentrat materialının zənginləşdirilməsi üçün texnoloji prosesdə geniş istifadə olunurdu.
Dünyanın bir çox xalqları üçün qızıl yüksək ləyaqət və dəyər rəmzidir. Gündəlik həyatda tez-tez ustadı xarakterizə edərək, onun qızıl əlləri olduğunu söyləyirlər. Bunu müəyyən etmək çoxdan adətdir qara qızıl neftə münasibətdə. Bir simvol olaraq bu söz atalar sözləri və məsəllərin bir hissəsinə çevrilib və elm və texnologiyada nailiyyətləri günəş materialından hazırlanmış mükafatlarla qeyd etmək adətdir.
Sarı metalın əmtəə mübadiləsi vasitəsi kimi formalaşmasından bəri qızıl sərvət və güc simvoluna çevrilmişdir. Nəcib metal üçün yorulmaz axtarışlar yeni coğrafi kəşflərə səbəb oldu.
Kimyanın axmaq qızı adlandırılan kimyagərliyin nailiyyətləri istənilən metalı qızıla çevirən fəlsəfə daşının axtarışında kimyəvi elementlər və birləşmələrlə təcrübə aparmağa imkan verdi.
Kimyagərlər tərəfindən işlənib hazırlanmış metalların mənşəyinin civə-kükürd nəzəriyyəsi onların biliklərinin əsasını təşkil etmişdir. Kükürd və canlı gümüş onlar tərəfindən metalların atası və anası hesab olunurdu. Kimyagərlər öz fəaliyyətlərində hər biri simvol və ya işarəyə uyğun gələn müxtəlif metal və maddələrdən istifadə edirdilər.
Fəlsəfə daşını əldə etmək üçün çoxlu reseptlər var, lakin elmi yanaşma prosesləri real vaxtda, mənada və civənin qızıla çevrilə bilməyəcəyini başa düşməklə izah etməyə imkan verir. Amma canlı gümüşlə günəş materialının bir amalqamı yaratmaq mümkündür.
Canlı gümüş digər metalların yüksək dərəcədə islanmasına malik maye gümüş rəngli metaldır. Merkuri topa meyllidir, digər hissəcikləri özünə cəlb edir.
Bu xüsusiyyət civə termometrinin zədələnməsi halında gündəlik həyatda müşahidə edilə bilər. Maye komponentin kiçik topları bir-birinə tərəf qaçır və böyük yuvarlanan topa yuvarlanır.
Merkuri ağır kimyəvi elementdir, onun xüsusi çəkisi qızıldan cəmi 6 vahid azdır. Təcrübəli qızıl mədənçiləri qiymətli metalın ən kiçik hissəciklərini və tozunu tutmaq üçün lil qızılı yumaq üçün hazırlanmış şlüzlərə maye gümüş qoyurlar.
Amalgam əldə etmək üsulu qızılın yüksək saflığını tələb edir. Dəmir, yağ və ya islanmasına mane olan digər maddələrlə örtülməməlidir.
Konsentratdan bütün nəcib komponenti çıxarmaq üçün onu azot turşusunun 10% seyreltilmiş məhluluna qoymaq lazımdır. Bu vəziyyətdə, turşu mühitin istifadə olunan qabın materialı ilə qarşılıqlı təsirindən qaçınmaq üçün təmizləmə üçün uyğun bir qab seçilməlidir.
Civənin buxara getdiyi temperatur 357°C-dir. Ona açıq alovun zirvəsində çatmaq olar. qaz ocaqları. İstilik təhlükəsizlik qaydalarına uyğun olaraq havalandırılan bir ərazidə aparılmalıdır və maye kimyəvi elementin buxarlarını nəfəs almağın təhlükəli olduğunu unutmayın.
Əzilmiş formada qızıl maye metal tərəfindən udularaq demək olar ki, dərhal civəyə çevrilir. Tərkibində 12%-ə qədər qiymətli metal olan amalgamlar zahirən saf canlı gümüşə bənzəyir.
Buna görə də, kimyagərliyin çiçəklənməsi zamanı civədən qızıl əldə etmək üçün ən məşhur üsul qiymətli metalın kiçik bir hissəsini həll etmək və sonra onu çıxarmaq idi.
Qiymətli metal metallurgiyasında istifadə edilən qızılın çıxarılması üsulu aşağıdakı texnoloji ardıcıllıqdan ibarətdir:
Saat və zərgərlik sənayesində məhsulları atmosfer şəraitinin təsirindən qorumaq üçün elektrolitik və kontakt üsulları ilə tətbiq olunan zərləmə aparılır.
Qızıl amalgamın istifadəsinə əsaslanan zərli odlu üsul hazırda olduqca nadir hallarda istifadə olunur. Bu üsul günəş metalının amalgam əmələ gəlməsi ilə canlı gümüşdə həll olma qabiliyyətinə əsaslanır.
Solüsyonu səthə tətbiq etdikdən sonra məhsul qızdırılır. İstilik müalicəsi nəticəsində civə buxarlanır, qızıl isə məhsula möhkəm yapışan çöküntü şəklində qalır.
Merkuri qızılı asanlıqla həll edə bilər, buna görə də günəş metalından hazırlanmış zərgərlik canlı gümüşlə təmasda olmamalıdır. Hətta havada civə buxarının olması qiymətli metalın əriməsinə kömək edir, onun rəngini dəyişir, ağ olur.
Qızıl amalgam çox konsentrasiyalıdır və əgər qiymətli metalın həll olunma həddi pozularsa, kiçik parçalara parçalana bilər. Amalgamın kiçik hissələrinin meyl edəcəyi minimal miqdarda təmiz civə ilə asanlıqla toplana bilərlər.
Dəmir civə ilə birləşmələr əmələ gətirmir, bu da xammalın daşınması üçün polad qablardan istifadə etməyə imkan verir.
Əlbəttə ki, qiymətli metalların birləşmə üsulu çox zəhərlidir və ehtiyat tədbirləri tələb edir. Rusiyada texnoloji proseslər filizlərin zənginləşdirilməsi və süxurdan qızılın çıxarılması ilə bağlı civənin istifadəsi müvafiq əmrlə qadağan edilir.
Artıq bir neçə ildir ki, Adolf Miethe ultrabənövşəyi şüaların təsiri altında mineralları və şüşələri rəngləyirdi. Bunun üçün o, adi civə lampasından - elektrodları arasında ultrabənövşəyi şüalar yayan civə qövsü əmələ gələn evakuasiya edilmiş kvars şüşə borudan istifadə edib.
Daha sonra Mite xüsusilə yüksək enerji çıxışı verən yeni növ lampadan istifadə etdi. Lakin uzunmüddətli istismar zamanı onun divarlarında reydlər əmələ gəlib, bu da işə xeyli mane olub. İstifadə edilmiş civə lampalarında, civə uzaqlaşdırılarsa, bu cür reydlər də aşkar edilə bilər. Bu qaramtıl kütlənin tərkibi Şəxsi Müşaviri maraqlandırdı və birdən 5 kq lampa civəsinin qalanını təhlil edərkən o, ... qızıl tapdı. Mite, civə lampasında olan civənin atomun məhv edilməsi, protonların və ya alfa hissəciklərinin parçalanması nəticəsində qızıla parçalanmasının nəzəri cəhətdən mümkün olub-olmaması ilə maraqlanırdı. Mite və onun əməkdaşı Hans Stamreich, elementlərin belə bir çevrilməsi ideyasına heyran olan çoxsaylı təcrübələr apardılar. Vakuumda distillə edilmiş civə başlanğıc material kimi xidmət etmişdir. Tədqiqatçılar onun tərkibində qızıl olmadığına inanırdılar. Bunu məşhur kimyaçılar K.Hoffman və F.Qaberin analizləri də təsdiqləyib. Mite onlardan lampadakı civə və qalıqları araşdırmağı xahiş etdi. Analitik məlumatlara görə, qızıldan təmizlənmiş bu civə ilə Mite və Stamreich yeni lampanı doldurdular, sonra 200 saat işlədilər.səkkizli kristalların qızıl sarısı aqlomeratı.
Lakin Frederik Soddi qızılın alfa hissəciyinin və ya protonun parçalanması nəticəsində əmələ gəldiyini düşünmürdü. Əksinə, bir elektronun udulmasından danışmaq olar: əgər sonuncu atomların elektron qabıqlarını deşmək və nüvəyə nüfuz etmək üçün kifayət qədər yüksək sürətə malikdirsə, qızıl əmələ gələ bilər. Bu zaman civənin seriya nömrəsi (80) bir azaldılır və 79-cu element - qızıl əmələ gəlir.
Soddy-nin nəzəri bəyanatı Mite və civənin qızıla "çürülməsinə" qəti şəkildə inanan bütün tədqiqatçıların nöqteyi-nəzərini gücləndirdi. Lakin onlar nəzərə almayıblar ki, 197 pul dəyəri olan civənin yalnız bir izotopu təbii qızıla çevrilə bilər.Yalnız keçid 197 Hg + e- = 197 Au qızıl verə bilər.
197 Hg izotopu hətta mövcuddurmu? Daha sonra atom çəkisi adlanan bu elementin nisbi atom kütləsi 200,6 onun bir neçə izotopunun olduğunu göstərirdi. F.V. Aston, kanal şüalarını tədqiq edərkən, kütlə nömrələri 197-dən 202-ə qədər olan civə izotoplarını tapdı, buna görə də belə bir çevrilmə ehtimalı var idi.
Başqa bir versiyaya görə, 200.6Au 200.6Hg izotoplarının, yəni böyük kütlələrə malik qızılın bir və ya bir neçə izotopunun qarışığından da yarana bilər. Bu qızıl daha ağır olmalı idi. Buna görə də Mite öz süni qızılının nisbi atom kütləsini təyin etməyə tələsdi və bunu bu sahədə ən yaxşı mütəxəssisə - Münhendəki professor Qoniqşmidtə həvalə etdi.
Əlbəttə ki, belə bir təyinat üçün süni qızılın miqdarı çox cüzi idi, lakin Mite hələ daha çox deyildi: böcəyin çəkisi 91 mq, topun diametri 2 mm idi. Bunu Mite-nin civə lampasında transformasiyalar zamanı əldə etdiyi digər "məhsullarla" müqayisə etsək - hər təcrübədə onlar 10 -2 ilə 10 -4 mq arasında dəyişirdi - bu, hələ də nəzərə çarpan bir qızıl parçası idi. Qoniqşmidt və onun əməkdaşı Zintl süni qızıl üçün 197,2 ± 0,2 nisbi atom kütləsi tapdılar.
Tədricən Mite təcrübələrindən "gizliliyi" aradan qaldırdı. 12 sentyabr 1924-cü ildə fotokimyəvi laboratoriyadan ilk dəfə eksperimental məlumatların təqdim edildiyi və aparatın daha ətraflı təsvir edildiyi bir hesabat dərc edildi. Çıxış da məlum oldu: əvvəllər vakuum distillə ilə təmizlənmiş 1,52 kq civədən, 16 sm uzunluğunda bir qövsün 107 saat davamlı yanmasından sonra, 160 ilə 175 V gərginlikdə və 12,6 A cərəyanda Mite o qədər çox aldı. kimi 8,2 * 10 -5 q qızıl, yəni milliqramın səkkiz yüzdə biri. Şarlottenburqdan olan "kimyaçılar" nə başlanğıc materialda, nə cərəyanı təmin edən elektrodlarda və naqillərdə, nə də lampa qabığının kvarsında analitik olaraq aşkar edilə bilən miqdarda qızıl olmadığını iddia etdilər.
Ancaq tezliklə dönüş nöqtəsi gəldi. Kimyaçılar getdikcə daha çox şübhələndilər. Qızıl bəzən əmələ gəlir və həmişə minimal miqdarda, sonra yenidən əmələ gəlmir. Heç bir mütənasiblik tapılmır, yəni civə tərkibinin artması, potensial fərqin artması, kvars lampasının daha uzun müddəti ilə qızılın miqdarı artmır. Aşkar edilən qızıl həqiqətənmi süni şəkildə çıxdı? Yoxsa əvvəllər orada idi? Miethe metodunda mümkün sistematik səhvlərin mənbələri Berlin Universitetinin kimya institutlarından, həmçinin Siemens elektrik konserninin laboratoriyasından bir neçə alim tərəfindən yoxlanılıb. Kimyaçılar ilk növbədə civənin distillə prosesini təfərrüatlı şəkildə öyrəndilər və təəccüblü bir nəticəyə gəldilər: hətta distillə edilmiş, zahirən qızılı olmayan civənin tərkibində həmişə qızıl var. O, ya distillə zamanı peyda olmuş, ya da civədə izlər şəklində həll olunmuş halda qalmışdır ki, onu dərhal analitik olaraq aşkar etmək mümkün olmurdu. Yalnız uzun müddət dayandıqdan sonra və ya zənginləşməyə səbəb olan bir qövsdə püskürtmə zamanı birdən-birə yenidən göründü. Belə bir təsiri qızılın əmələ gəlməsi ilə səhv salmaq olar. Başqa bir vəziyyət ortaya çıxdı. Elektrodlara aparan kabellər və elektrodların özləri də daxil olmaqla istifadə olunan materiallarda qızıl izləri var idi.
Amma hələ də atom fiziklərinin belə bir çevrilmənin atom nəzəriyyəsi baxımından mümkün olduğuna dair inandırıcı iddiası var idi. Məlum olduğu kimi, 197 Hg civə izotopunun bir elektronu udaraq qızıla çevrildiyi fərziyyəsi irəli sürülüb.
Lakin bu fərziyyə Astonun 1925-ci ilin avqustunda Nature jurnalında dərc etdirdiyi hesabatla təkzib edildi. Bir izotop ayırıcı yüksək ayırdetməli kütlə spektroqrafından istifadə edərək civə izotop xətlərini birmənalı şəkildə xarakterizə edə bildi. Nəticədə məlum oldu ki, təbii civə kütlə nömrələri 198, 199, 200, 201, 202 və 204 olan izotoplardan ibarətdir.
Nəticə etibarı ilə 197 Hg stabil izotopu ümumiyyətlə mövcud deyil. Ona görə də nəzərə almaq lazımdır ki, civəni elektronlarla bombalayaraq ondan təbii qızıl-197 əldə etmək nəzəri cəhətdən mümkün deyil və buna yönəlmiş təcrübələri əvvəlcədən perspektivsiz hesab etmək olar. Bu sonda Çikaqo Universitetində ultrasürətli elektronlardan istifadə edərək civəni çevirməyə başlayan tədqiqatçılar Harkins və Kay tərəfindən başa düşüldü. Onlar civəni (maye ammonyak ilə soyudulmuş və rentgen borusunda anti-katod kimi götürülmüş) 145.000 V sahədə sürətləndirilmiş elektronlarla, yəni 19.000 km / s sürətlə bombaladılar.
Oxşar təcrübələr Mitenin təcrübələrini yoxlayarkən Fritz Haber tərəfindən də aparılmışdır. Çox həssas analiz üsullarına baxmayaraq, Harkins və Kay qızıl izi tapmadılar. Yəqin ki, belə yüksək enerjiyə malik elektronlar belə civə atomunun nüvəsinə nüfuz edə bilmirlər. Və ya qızılın əldə edilən izotopları o qədər qeyri-sabitdir ki, 24 saatdan 48 saata qədər davam edən analizin sonuna qədər "sağ qala" bilmirlər.
Beləliklə, Soddy tərəfindən təklif olunan civədən qızıl əmələ gəlmə mexanizmi ideyası çox sarsıldı.
1940-cı ildə bəzi nüvə fizikası laboratoriyalarında siklotronun köməyi ilə əldə edilən sürətli neytronları, qızıla bitişik elementləri - civə və platini bombalamağa başlayanda. 1941-ci ilin aprelində Neşvildə amerikalı fiziklərin görüşündə A.Şerr və K.T. Harvard Universitetindən Beynbridge bu cür təcrübələrin uğurlu nəticələrini bildirdi. Onlar litium hədəfinə sürətlənmiş deyteronlar göndərdilər və civə nüvələrini bombalamaq üçün istifadə edilən sürətli neytron axını aldılar. Nüvə transformasiyası nəticəsində qızıl əldə edildi.
Kütləvi nömrələri 198, 199 və 200 olan üç yeni izotop. Lakin bu izotoplar təbii qızıl-197 izotopu qədər sabit deyildi. Beta şüaları buraxaraq, bir neçə saat və ya gündən sonra onlar yenidən 198, 199 və 200 kütlə nömrəli civənin sabit izotoplarına çevrildilər. Buna görə də, kimyagərliyin müasir tərəfdarlarının sevinməyə heç bir əsası yox idi. Civəyə dönən qızıl dəyərsizdir: hiyləgər qızıldır. Bununla belə, alimlər elementlərin uğurlu transformasiyasına sevindilər. Onlar qızılın süni izotopları haqqında biliklərini genişləndirə bildilər.
Təbii civə müxtəlif miqdarda yeddi izotopdan ibarətdir: 196 (0,146%), 198 (10,02%), 199 (16,84%), 200 (23,13%), 201 (13,22%), 202 (29,80%) və 204 (6,85) %). Scherr və Bainbridge qızılın kütlə nömrələri 198, 199 və 200 olan izotoplarını tapdıqlarına görə, sonuncunun eyni kütlə nömrəli civə izotoplarından əmələ gəldiyini düşünmək lazımdır. Məsələn: 198 Hg + n= 198Au+ R Belə bir fərziyyə haqlı görünür - axırda civənin bu izotopları olduqca yaygındır.
Hər hansı bir nüvə reaksiyasının baş vermə ehtimalı, ilk növbədə, müvafiq bombardman edən hissəciklə əlaqədar atom nüvəsinin sözdə effektiv tutma kəsiyi ilə müəyyən edilir. Buna görə də, professor Dempsterin əməkdaşları, fiziklər İnqram, Hess və Haydn, təbii civə izotopları ilə neytronların tutulması üçün effektiv kəsiyi dəqiq müəyyən etməyə çalışdılar. 1947-ci ilin martında onlar göstərə bildilər ki, kütlə nömrələri 196 və 199 olan izotoplar ən böyük neytron tutma kəsiyinə malikdir və buna görə də qızıla çevrilmə ehtimalı ən yüksəkdir. Eksperimental tədqiqatlarının "əlavə məhsulu" kimi onlar ... qızıl aldılar. Nüvə reaktorunda yavaş neytronlarla şüalanmadan sonra 100 mq civədən alınan dəqiq 35 mikroqram. Bu, 0,035% gəlirə bərabərdir, lakin aşkar edilmiş qızıl miqdarı yalnız civə-196-ya aid edilərsə, 24% bərk gəlir əldə ediləcəkdir, çünki qızıl-197 yalnız kütləsi olan civə izotopundan əmələ gəlir. sayı 196.
Sürətli neytronlarla tez-tez axır ( n, R) - reaksiyalar və yavaş neytronlarla - əsasən ( n, d) - çevrilmələr. Dempsterin əməkdaşları tərəfindən kəşf edilən qızıl belə əmələ gəlib: 196 Hg+ n= 197 Hg* + g 197 Hg* + e- = 197 Av
(n, r) - prosesi nəticəsində əmələ gələn qeyri-sabit civə-197 sabit qızıl-197-yə çevrilir. K- tutmaq (elektron Köz atomunun qabıqları).
Dempsterin işçiləri reaktorda müəyyən miqdarda belə süni qızıl əldə etməkdən həzz aldıqlarını inkar edə bilmirdilər. O vaxtdan bəri, bu kiçik maraq Çikaqo Elm və Sənaye Muzeyini bəzədi. Bu nadirlik - atom əsrində "kimyagərlərin" sənətinin sübutu - 1955-ci ilin avqustunda Cenevrə Konfransı zamanı heyran ola bilərdi.
Nüvə fizikası baxımından atomların qızıla bir neçə çevrilməsi mümkündür. Stabil qızıl, 197Au, qonşu elementlərin müəyyən izotoplarının radioaktiv parçalanması nəticəsində əldə edilə bilər. Nuklid xəritəsi adlanan xəritə bizə bunu öyrədir, burada bütün məlum izotoplar və onların çürüməsinin mümkün istiqamətləri təqdim olunur. Beləliklə, qızıl-197 beta şüaları yayan civə-197-dən və ya belə civədən K-tutmaqla əmələ gəlir. Bu izotop alfa şüaları yaysaydı, tallium-201-dən də qızıl əldə etmək mümkün olardı. Lakin bu müşahidə olunmur. Təbiətdə tapılmayan kütlə sayı 197 olan civə izotopunu necə əldə etmək olar? Sırf nəzəri olaraq tallium-197-dən, sonuncunu isə qurğuşun-197-dən əldə etmək olar. Hər iki nuklid bir elektronun tutulması ilə kortəbii olaraq müvafiq olaraq civə-197 və tallium-197-yə çevrilir. Təcrübədə bu, qurğuşundan qızıl düzəltməyin yeganə nəzəri olsa da, yeganə imkanı olardı. Bununla belə, qurğuşun-197 həm də sadəcə süni bir izotopdur və onu əvvəlcə nüvə reaksiyası ilə əldə etmək lazımdır. Təbii qurğuşunla işləməyəcək.
Platin 197Pt və civə 197Hg izotopları da yalnız nüvə çevrilmələri ilə əldə edilir. Yalnız təbii izotoplara əsaslanan reaksiyalar həqiqətən mümkündür. Bunun üçün başlanğıc material kimi yalnız 196 Hg, 198 Hg və 194 Pt uyğun gəlir. Bu izotoplar aşağıdakı reaksiyalara çatmaq üçün sürətlənmiş neytronlar və ya alfa hissəcikləri ilə bombalana bilər: 196 Hg + n= 197 Hg* + g 198 Hg + n= 197 Hg* + 2n 194 Pt + 4 He = 197 Hg* + n.
Eyni müvəffəqiyyətlə 194 Pt-dən tələb olunan platin izotopunu ( n, d) - ya 200 Hg-dən çevrilmə ( n, b) - proses. Bu halda, təbii ki, təbii qızıl və platinin izotopların qarışığından ibarət olduğunu unutmamalıyıq ki, hər bir halda rəqabətli reaksiyalar nəzərə alınmalıdır. Təmiz qızıl sonda müxtəlif nuklidlərin və reaksiyaya girməmiş izotopların qarışığından təcrid olunmalı olacaq. Bu proses baha başa gələcək. Platinin qızıla çevrilməsindən ümumiyyətlə iqtisadi səbəblərdən imtina edilməli olacaq: bildiyiniz kimi, platin qızıldan daha bahalıdır.
Qızılın sintezi üçün başqa bir seçim təbii izotopların birbaşa nüvə çevrilməsidir, məsələn, aşağıdakı tənliklərə görə: 200 Hg + R= 197 Au + 4 He 199 Hg + 2 D = 197 Au + 4 He.
Təbii civə bir reaktorda neytron axınının təsirinə məruz qalırsa, sabit qızıldan əlavə, əsasən radioaktiv də əmələ gəlir. Bu radioaktiv qızılın (kütləvi nömrələri 198, 199 və 200) çox qısa ömrü var və bir neçə gün ərzində beta radiasiya emissiyası ilə orijinal maddələrə çevrilir: 198 Hg + n= 198 Au* + səh 198 Au = 198 Hg + e- (2,7 gün). Radioaktiv qızılın civəyə əks çevrilməsini istisna etmək heç bir halda mümkün deyil: təbiət qanunlarından yan keçmək olmaz.
Atom əsrində qızıl edə bilərsiniz. Bununla belə, proses çox bahadır. Reaktorda süni yolla əldə edilən qızıl qiymətsizdir. 198 Au və 199 Au radioaktiv izotoplarının qarışığından danışırıqsa, bir neçə gündən sonra qızıl külçədən yalnız bir gölməçə civə qalacaq.
Kimyagərliyin tarixi əsasən qurğuşun və ya civəni qızıla çevirmək üçün bir yol tapmaq tarixidir. Orta əsrlər kimyagərlərinin bu yolda etdikləri həqiqi kimyəvi kəşflər haqqında, onlar tez-tez təsadüfi danışırdılar. xüsusi diqqət. Onların axtardıqları əsas şey Magisterium idi (digər adı ilə qırmızı tincture, həyat dərgahı, həyat eliksiri, fəlsəfə daşı) - müəyyən bir maddə, əsas metallardan nəcib metallar əldə etməyə imkan verən bir reagent.
Kiminsə kimyəvi reaksiyadan istifadə edərək civə və qurğuşundan qızıl əldə edib-etmədiyi dəqiq məlum deyil, baxmayaraq ki, bu barədə hələ də çoxlu əfsanələr var. Ancaq 20-ci əsrin ortalarında bir qrup Amerika fizikləri əldə edə bildilər çoxlu sayda civədən qızılın sabit izotopu - ancaq nüvə fizikası vasitəsilə. Metalların çevrilməsi, bu da transmutasiyadır, mümkün oldu!
Hekayə 1940-cı ildə başladı. Daha sonra bir neçə dünya laboratoriyalarında Mendeleyevin dövri cədvəlində qızılla bitişik olan civənin sürətli neytronlarla bombardmanı ilə bağlı təcrübələr aparılmağa başlandı. Təcrübələrin ilk uğurlu nəticələri 1941-ci ilin aprelində Amerika fiziklərinin Neşvildə keçirilən görüşündə Harvard alimləri A.Şerr və K.T.Bainbridge tərəfindən elan edilmişdir.
Kütləvi nömrələri 198, 199 və 200 olan qızılın üç izotopunu əldə etməyə müvəffəq oldular. Lakin onlar sabit olmadılar və bir neçə saatdan bir neçə günə qədər bir müddət ərzində yenidən civəyə çevrildilər.
Təbii izotop - qızıl-197 əldə etmək üçün bir yol lazım idi. Professor Artur Dempsterin laboratoriyasının fizikləri İnqram, Hess və Haydn adlı fiziklər məqsədli olmasa da, bu yolu tutmuşlar. (Artur Dempster ilk müasir kütlə spektrometrini yaratması və F. Astonla birlikdə kimyəvi elementlərin rekord sayda izotopunu kəşf etməsi ilə tanınır).
1947-ci ilin martında bu qrup alimlər neytronların atom nüvələri tərəfindən tutulması prosesinin tədqiqi prosesində əlavə məhsul kimi arzu olunan qızıl-197-ni əldə etməyə nail oldular. O, nüvə reaktorunda yavaş neytronlarla şüalanaraq 100 milliqram civə-196-dan “çıxarılıb”.
Davamlı qızılın məhsuldarlığı cəmi 35 μg idi. Bu, elmi standartlara görə, kifayət qədər əhəmiyyətli miqdarda süni qızıldır. Bu kəşf Physical Review jurnalında dərc olunub. Lakin geniş ictimaiyyət, təbii ki, "Merkuri izotopları tərəfindən neytronların tutulması üçün effektiv kəsişmələr" başlıqlı məqalənin fərqinə varmadı.
Ancaq 1949-cu ildə müəyyən bir "sarı" jurnalist nüvə reaktorlarında qızıl istehsalının başlanması haqqında məqalə dərc etdi. Nəşr Fransa birjalarında çaxnaşma ilə nəticələndi və bu, qızılın qiymətinin çökməsinə səbəb oldu. Çaxnaşma yalnız 1950-ci ildə, Atoms jurnalı "Civənin qızıla çevrilməsi" məqaləsini dərc etdikdən sonra dayandı, burada civədən süni qızılın istehsalının dəyərinin ən çirkli qızıldan təbii qızılın çıxarılmasından qat-qat yüksək olduğu bildirildi. qızıl filizi.
35 mikroqram süni qızıl hələ də Çikaqoda - Elm və Sənaye Muzeyində saxlanılır. O vaxtdan bəri heç kim adi metallardan qızıl-197 istehsalı ilə ciddi məşğul olmayıb və texnologiyanın dəyərini aşağı salmağa cəhd göstərməyib.
21-ci əsrdə civə-198-dən qeyri-sabit radioaktiv qızıl-198 alınır, ondan dərman məhsulu insan orqanının orqanlarının rentgenoqrafiyasını (rentgen şüalarının əvəzinə) əldə etmək və xərçəng şişlərini müalicə etmək. Belə çıxır ki, belə qızılın atomları kiçik rentgen boruları kimi işləyir və öldürür xərçəng hüceyrələri bədənin ciddi şəkildə müəyyən edilmiş bölgəsində.
21-ci əsrdə isə "əksinə kimyagərlik" çiçəklənir. Qızıldan, məsələn, elm üçün qiymətli elementlərin izotopları, təbiətdə sadəcə olaraq mövcud olmayan fransium və astatin alınır.
Foto: “Kartonda qızıl yumurta” (corbisimages.com/photographer/bevis-boobacca), Artur Dempster (Amerika Fizika İnstitutu)
HTML-də mətnin düzülüşü, mətnin ortasında, səhifənin sağında
Diqqət! Endirimlər 1 gündən bir neçə günə köhnəlir. Endirim təkliflərinin şərtlərini yoxlayın.
Kimyagərlər Fəlsəfə Daşını Axtarır
Ötən əsrin ortalarında alimlərin qızılı süni yolla sintez etməyə nail olması xəbəri dünyaya yayıldı. Çoxları bu xəbəri çoxdan gözlənilən fəlsəfə daşının alınmasının təsdiqi xəbəri kimi qəbul etdi. Ancaq hər şey istədiyimiz qədər sadə deyil. Yaranan qızılın filosof daşı ilə heç bir əlaqəsi yox idi.
Heç kimə sirr deyil ki, orta əsrlərin bir çox kimyagərləri fəlsəfə daşının axtarışı ilə yalnız öz himayədarlarını kimyəvi təcrübələrinə və gizli elmlərin öyrənilməsinə vəsait ayırmağa inandırmaq üçün məşğul olurdular. Nəticədə bəşəriyyət kimyəvi maddələrin xassələri haqqında ən zəngin biliyi əldə etmişdir. Zaman keçdikcə gizli biliklər unudulmuş və yalnız müasir astroloqların istifadə etdiyi bəzi məlumatlar dövrümüzə çatmışdır.
Daha sonra alimlər atomu öyrənməyə başladılar. Onları sözün yaxşı mənasında müasir kimyagərlərlə müqayisə etmək olardı. Onlar, sələfləri kimi, təsadüfi yeriyir, bəzən həyatlarını ölümcül təhlükəyə məruz qoyurlar. Həm də onlar maddənin quruluşunun öyrənilməmiş üfüqlərini açdılar.
Ölümcül Dost - Quicksilver
Amerikalı fizik Artur Dempster qızıl izotoplarının tədqiqi zamanı 1935 nəcib metalın nisbi kütləsi olan yalnız bir sabit izotopu olduğunu aşkar etdi 197 . Ümumiyyətlə qəbul edilir ki, onu sintez etmək üçün insanın ixtiyarında daha böyük kütləyə malik izotop olmalıdır, lakin bu, sadəcə olaraq təbiətdə mövcud deyil və əgər o, süni şəkildə sintez olunursa, o zaman sabit vəziyyətdə ola bilməz. uzun müddət. Buna görə də ötən əsrin alimlərinin bütün səyləri qızılın ağır izotopunu əldə etməyə yönəlmişdi.
Buna yalnız qızıl, civə və platinə ən yaxın olan elementlərdən istifadə etməklə nail olmaq olar. Platini qızıla çevirməyin mənası yoxdur, çünki ondan daha bahalıdır. Merkuri qalır. Qırxıncı illərin əvvəllərində, keçən əsrdə bir çox nüvə laboratoriyalarında bu istiqamətdə tədqiqatlar başladı. Və yazda 1940 Harvard Universitetində fizika illəri A. Şerr və K.T. Beynbricə dedilər ki, onlar qızılı süni yolla əldə ediblər. Onlar sürətləndirilmiş deytronları litiumdan hazırlanmış hədəfə yönəldə və bununla da sürətli neytron axını əldə edə bildilər. Öz növbəsində, əldə edilən litium neytronları civəni bombalamaq üçün istifadə edilmişdir. Araşdırma apardıqdan sonra qızılın nüvə reaksiyaları nəticəsində əldə edildiyi qənaətinə gəliblər.
Lakin bu qızıl kütlə nömrələri olan qeyri-sabit izotoplardan ibarət idi 198 , 199 və 200 . Bir neçə saat və ya gündən sonra o, yenidən kosmosa beta şüaları yayan civəyə çevrildi. Reaksiya bu prosesi yaxşı təsvir edən tanınmış düstura uyğun olaraq davam edir.
Merkurinin yeddi izotopu var. Və onlardan yalnız üçü qızıla çevrilə bildi. Onların kütlə nömrələri əldə edilən qızılın nömrələri ilə tamamilə üst-üstə düşür. Daha sonra 1947-ci ilin martında üç fizik, professor Dempsterin əməkdaşları İnqram, Hess və Qaydi bir fərziyyə irəli sürdülər və ondan sonra onlar sübut etdilər ki, civənin yalnız 199 və 196 izotopları qızıla çevrilə bilir. Təcrübə nəticəsində əldə edə bildilər 100 qram civə 35 mkq qızıl. Bu reaksiya düsturla göstərilə bilər:
196Hg + n = 197Hg* + γ
Lakin proses bununla bitmir və daha da davam edir:
Qızıl necə hazırlanır
Əvvəlcə heç kim bu hadisəyə əhəmiyyət vermədi. Bu fakt yalnız bu problemlə məşğul olan alimlərə məlum idi. Ancaq iki il sonra vasvası jurnalist bu araşdırmanın nəticəsini dərc edərək materialı öz fərziyyələri və əsaslandırmaları ilə təmin etdi. Nəticədə birjalarda əsl panika başladı. Hamı düşünürdü ki, indi qızıl ucuzlaşacaq və valyuta ekvivalenti olmaqdan çıxacaq.
Amma birjaların dağılması üçün heç bir səbəb yox idi. Nəticədə əldə edilən qızıl mədəndə və ya qızıl mədənində ən yoxsul filizlərdən çıxarılan təbii qızıldan dəfələrlə baha idi. Bununla belə, fiziklər müqavimət göstərə bilmədilər və özlərinə bir az dəbdəbəyə icazə verdilər. İndi nüvə reaktorunda əldə edilən az miqdarda qızıl Çikaqo Elm və Sənaye Muzeyində saxlanılır və 1955 il Cenevrə Konfransı zamanı hər kəs buna baxa bilərdi.
İndi biz nəhayət “fəlsəfə” daşından qızıl əldə etməyin sirrini açacağıq. Təbii ki, bunun kimyagərliklə heç bir əlaqəsi yoxdur. Bizim işləyəcəyimiz hər şey sırf maddi aləmə aiddir. Beləliklə, məntiqimizə başlayırıq.
Digər kimyəvi elementlərdən qızıl almaq üçün atom reaksiyalarını nəzərə almaq lazımdır. Bu günə qədər elm adamları başqa yollar kəşf etməyiblər, buna görə də kimyagərliklə əlaqəli hər şey səhv olaraq tanınır və onların reseptləri saxtakarlıq hesab olunur.
Uzun ömür sürməyən izotoplarını deyil, həqiqi qızılı əldə etmək üçün elm adamları nuklidlərin xəritəsinə görə bir neçə variantı nəzərdən keçirdilər.
Daha maraqlısı civədən platinin alınması prosesidir. Güman etmək olar ki, güclü neytron şüalanması reaktorda (n, α) çevrilmələrin baş verəcəyi şəkildə yönəldilirsə, qızıla çevrilə bilən əhəmiyyətli miqdarda platin və bütün civə izotoplarının əldə edilməsinə ümid etmək olar.
Ən maraqlısı odur ki, digər elementlərin qızıla çevrilməsi məsələsi həmişə alimlərin qarşısında olub. Hətta atomun tədqiqinin başlanğıcında Frederik Soddy 1913 il qızılın tallium, qurğuşun və ya civədən sintez oluna biləcəyi fərziyyəsini irəli sürdü. Lakin o zaman hələ çox şey məlum deyildi və alimin istinad etdiyi reaksiya obyektiv səbəblərdən sadəcə olaraq eksperimental qurğuda həyata keçirilə bilməzdi.
Daha sonra, in 1938 Elmi fantastika yazıçısı Dauman əsərlərinin birində vismutdan qızıl almaq üçün resept təklif etdi. O, qəhrəmanının güclü rentgen şüalarının köməyi ilə bu maddənin bir parçasından qeyri-məhdud miqdarda qızıl əldə etdiyini təsvir edib. Və sonra ədəbi konyuktura metodundan istifadə edərək, siyasi vəziyyəti modelləşdirib təhlil etdi. Ciddi elm adamları dərhal vismutdan qızıl əldə etmək imkanını öyrənməyə başladılar, lakin tez bir zamanda belə bir reaksiyanın mümkün olmadığı qənaətinə gəldilər, çünki təbiətdə sabit 205 Bi izotopu yoxdur. Dönüşüm düsturu formasını ala bilər
205Bi + γ = 197Au + 2α
Buna görə də romanın qəhrəmanı heç bir şəkildə qızıl ala bilmədi. Ancaq bir şans götürə bilərik və sənaye şəraitində insanların civədən nəcib metal əldə etməyə necə başlayacağını hipotetik olaraq təsəvvür etməyə çalışa bilərik. Nüvə fizikasından əldə edilən biliklərə əsaslanaraq, mülahizəmizə istifadə edəcəyimizdən başlayacağıq 50 kq civə. Bu miqdarda maddə yalnız 74 q civə-196, nəzəri olaraq qızıla çevrilə bilər.
-dən fərz edin 74 d nüvə çevrilmələri nəticəsində biz eyni miqdarda sabit qızıl alacağıq. Sadə hesablamalardan sonra məyusedici nəticəyə gəlirik ki 74 q qızıl tutumu olan civə topu yerləşdirməklə əldə edilə bilər 3, 7 l dörd il yarım reaktor zonasına daxil oldum. Və sonra əldə etdiyimiz hər şey təmizlənməlidir.
Gördüyünüz kimi, bunu praktikada həyata keçirmək sadəcə olaraq real deyil, lakin cazibədardır. Radioaktiv qızıl almaq çox asandır və daha ucuzdur. Onları ödəmək və sonra onun necə əriməyə və civəyə çevrilməsinə baxmaq maraqlı olardı. Yəqin ki, gələcəkdə fırıldaqçılar bu üsuldan istifadə etməyi öyrənəcəklər və ya sadəcə olaraq elmi-fantastik romanların səhifələrində qalacaq, daim maraqlanan beyinləri narahat edəcəklər.
Civədən qızılın necə alına biləcəyi ilə bağlı mübahisə edərək, ondan da civə alına biləcəyi qənaətinə gəldik. Çıxır maraqlı şəkil. Belə çıxır ki, qızıl, çox güman ki, təbiət qanunlarına zidd olaraq mövcuddur. Amma reallıq reallıqdır.
İndi qızılın digər elementlərə çevrilməsi istiqamətində intensiv iş aparılır. Əgər kimyagərlər bir vaxtlar bunu bilsəydilər, şübhəsiz ki, bizi, onların nəsillərini başa düşməzdilər. Amma fakt faktdır.
Alimlərin qızılla əlaqəli araşdırmaları boş yerə deyil. Fakt budur ki, bir vaxtlar elmə çox təmiz civə əldə etmək tapşırığı verilmişdi. Təbii civəni necə təmizləməyə çalışsalar da, heç nə alınmadı. O zaman yadına düşdülər ki, əks proses var, qızılın civəyə çevrilməsi. İçimdəki “həsisi” boğaraq reaktoru işə salmalı oldum. Bu, sayğacın çox dəqiq standartını əldə etmək üçün edildi.
İlk civə lampaları İkinci Dünya Müharibəsindən sonra Amerika Birləşmiş Ştatlarında meydana çıxdı. Təxmin etdiyiniz kimi, bu lampalardakı civə süni idi. Sonra başqa ölkələrdə təmiz civə istehsalı mənimsənildi. Radioaktiv qızıl-198 də tətbiq tapmışdır. Xərçəng şişlərinin müalicəsi və insan bədəninin rentgenoqrafiyasını almaq üçün tibbdə istifadə edilməyə başlandı. Məlum olub ki, radioaktiv qızılın ən kiçik hissəcikləri xərçəng hüceyrələrini öldürür, sağlam olanları isə dəyişməz qalır. Bu üsul böyük bir səthə zərər vermədən yerli olaraq işləyir. Bu üsul bütün dünyada tanınır və bir çox klinikalarda üstünlük verilir.
Süni yolla əldə edilən qızıldan leykozun müalicəsində istifadə olunur. Məlumdur ki, bu xəstəlik zamanı ağ qan hüceyrələrinin sayı artır. Bu üsul sağalmaz kimi görünən xəstəliklərdən əziyyət çəkən bir çox insanın həyatını xilas edib. Beləliklə, bəşəriyyət nəcib bir metalın istifadəsindən görünən faydalar almağa başladı, baxmayaraq ki, davamlı olmasa da və o qədər də tanış olmasa da, buna baxmayaraq.
Elmin “fəlsəfə” daşını əldə etməyə marağı azalıb. İndi bir çox laboratoriyalar qızıldan sintez edilən yeni maddələri öyrənirlər. Alimlərin böyük marağına səbəb olan süni fransium və astatin elementləridir. Fransium qızılı oksigen və ya neon ionları ilə bombalamaqla əldə edilir. Astatin qızıl dağılmış karbon nüvələri ilə bombardman edildikdə əldə edilir.
Belə görünür ki, bu məqamda buna son qoymaq olar. Amma civədən ucuz qızıl əldə etməyin mümkün olmadığı fikri ilə barışmaq nə qədər çətindir. Və belə çıxır ki, bunun belə olmadığına ürəkdən inananlar var. Bunlar müasir kimyagərlərdir. Bəli, onlar bu tədqiqat istiqamətini dünya biliyinə inkişaf etdirməyə davam edirlər.
Hətta kimyagərlik və onunla məşğul olan insanlar haqqında nə bilirik. Tarix bu istiqaməti uğurlu təcrübələrdən və uğursuz təcrübələrdən bəhs edən fraqmentlər şəklində bizə təqdim edir. Yəqin ki, kimyagərlər arasında çoxlu şarlatanlar var idi, amma onların olmadığı yerlərdə. Tanınmış kimyagərin civədən qızıl istehsalını necə təsvir etdiyinə dair bir nümunə. Təxminən belə görünür.
Yaxşı, "dəqiq resept" və düşünmək üçün yemək var. Hər halda kimsə nə vaxtsa bu reseptdən istifadə edəcək və kim bilir hansı yeni kəşflər edəcək.
Nüvə reaktorunda əldə edilən qızıl
1935-ci ildə amerikalı fizik Artur Dempster bunu bacardı kütləvi spektroqrafik izotop təyini təbii uranın tərkibindədir. Təcrübələr zamanı Dempster qızılın izotop tərkibini də tədqiq etdi və yalnız bir izotop tapdı - qızıl-197. Qızıl-199-un mövcudluğuna dair heç bir əlamət yox idi. Bəzi elm adamları qızılın ağır izotopunun olması lazım olduğunu irəli sürdülər, çünki o zaman qızılın nisbi atom kütləsi 197,2 idi. Bununla belə, qızıl monoizotop elementdir. Buna görə də, bu çox arzulanan nəcib metalı süni şəkildə əldə etmək istəyənlər bütün səylərini yeganə sabit izotopun - qızıl-197-nin sintezinə yönəltməlidirlər.
Süni qızılın istehsalı üzrə uğurlu təcrübələr barədə xəbərlər həmişə maliyyə və hakim dairələrin narahatlığına səbəb olub. Roma hökmdarlarının dövründə də belə idi, indi də belədir. Odur ki, professor Dempster qrupunun Çikaqodakı Milli Laboratoriyanın tədqiqatı ilə bağlı quru hesabatının son vaxtlar kapitalist maliyyə dünyasında həyəcan doğurması təəccüblü deyil: qızılı nüvə reaktorunda civədən əldə etmək olar! Bu, kimyasal çevrilmənin ən son və ən inandırıcı hadisəsidir.
Bu, hələ 1940-cı ildə, bəzi nüvə fizikası laboratoriyalarında siklotronun köməyi ilə əldə edilən sürətli neytronları, qızıla bitişik elementləri - civə və platini bombalamağa başlayanda başladı. 1941-ci ilin aprelində Neşvildə amerikalı fiziklərin görüşündə Harvard Universitetindən A.Şerr və K.T.Beynbric belə təcrübələrin uğurlu nəticələri haqqında məlumat verdilər. Onlar litium hədəfinə sürətlənmiş deyteronlar göndərdilər və civə nüvələrini bombalamaq üçün istifadə edilən sürətli neytron axını aldılar. Nüvə çevrilməsi nəticəsində qızıl əldə edildi!
Kütləvi nömrələri 198, 199 və 200 olan üç yeni izotop. Lakin bu izotoplar təbii qızıl-197 izotopu qədər sabit deyildi. Beta şüaları buraxaraq, bir neçə saat və ya gündən sonra onlar yenidən 198, 199 və 200 kütlə nömrəli civənin sabit izotoplarına çevrildilər. Buna görə də, kimyagərliyin müasir tərəfdarlarının sevinməyə heç bir əsası yox idi. Civəyə dönən qızıl dəyərsizdir: hiyləgər qızıldır. Bununla belə, alimlər elementlərin uğurlu transformasiyasına sevindilər. Onlar qızılın süni izotopları haqqında biliklərini genişləndirə bildilər.
Scherr və Bainbridge tərəfindən həyata keçirilən "transmutasiya" sözdə ( n, səh) -reaksiya: bir neytron udan civə atomunun nüvəsi n, qızılın izotopuna çevrilir və proton buraxır R.
Təbii civə müxtəlif miqdarda yeddi izotopdan ibarətdir: 196 (0,146%), 198 (10,02%), 199 (16,84%), 200 (23,13%), 201 (13,22%), 202 (29,80%) və 204 (6,85) %). Scherr və Bainbridge qızılın kütlə nömrələri 198, 199 və 200 olan izotoplarını tapdıqlarına görə, sonuncunun eyni kütlə nömrəli civə izotoplarından əmələ gəldiyini düşünmək lazımdır. Misal üçün:
198 Hg + n= 198Au+ R
Belə bir fərziyyə haqlı görünür - axırda civənin bu izotopları olduqca yaygındır.
Hər hansı bir nüvə reaksiyasının baş vermə ehtimalı ilk növbədə sözdə olanlarla müəyyən edilir effektiv tutma kəsiyi müvafiq bombardman edən hissəciklə bağlı atom nüvəsi. Buna görə də, professor Dempsterin əməkdaşları, fiziklər İnqram, Hess və Haydn, təbii civə izotopları ilə neytronların tutulması üçün effektiv kəsiyi dəqiq müəyyən etməyə çalışdılar. 1947-ci ilin martında onlar göstərə bildilər ki, kütlə nömrələri 196 və 199 olan izotoplar ən böyük neytron tutma kəsiyinə malikdir və buna görə də qızıla çevrilmə ehtimalı ən yüksəkdir. Eksperimental tədqiqatlarının “əlavə məhsulu” kimi onlar... qızıl aldılar! Nüvə reaktorunda yavaş neytronlarla şüalanmadan sonra 100 mq civədən alınan dəqiq 35 mikroqram. Bu, 0,035% gəlirə bərabərdir, lakin aşkar edilmiş qızıl miqdarı yalnız civə-196-ya aid edilərsə, 24% bərk gəlir əldə ediləcəkdir, çünki qızıl-197 yalnız kütləsi olan civə izotopundan əmələ gəlir. sayı 196.
Sürətli neytronlarla tez-tez axır ( n, R)-reaksiyalar və yavaş neytronlarla - əsasən ( n, γ)-çevirmələr. Dempster işçiləri tərəfindən aşkar edilən qızıl aşağıdakı kimi formalaşıb:
196 Hg+ n= 197 Hg* + γ
197 Hg* + e- = 197 Av
(n, γ) prosesi ilə əmələ gələn qeyri-sabit civə-197, nəticədə stabil qızıl-197-yə çevrilir. K- tutmaq (elektron Köz atomunun qabıqları).
Beləliklə, İnqram, Hess və Haydn atom reaktorunda nəzərəçarpacaq miqdarda süni qızıl sintez etdilər! Buna baxmayaraq, onların "qızıl sintezi" heç kəsi narahat etmədi, çünki bu barədə yalnız "Fiziki İcmal"dakı nəşrləri diqqətlə izləyən alimlər öyrəndilər. Hesabat qısa idi və yəqin ki, məlumatsız başlığına görə çoxları üçün kifayət qədər maraqlı deyildi: "Civə izotopları üçün neytron kəsişmələri" ( Civə izotopları tərəfindən neytronların tutulması üçün effektiv kəsişmələr).
Ancaq təsadüfi iki il sonra, 1949-cu ildə həddindən artıq qeyrətli bir jurnalist bu sırf elmi hesabatı götürdü və səs-küylü bazar tərzində dünya mətbuatında atom reaktorunda qızıl hasil edildiyini elan etdi. Bunun ardınca Fransada birjada qızılın kotirovkasında böyük çaşqınlıq yaranıb. Belə görünürdü ki, hadisələr məhz elmi fantastika romanında “qızılın sonunu” proqnozlaşdıran Rudolf Daumanın təsəvvür etdiyi kimi inkişaf edir.
Ancaq nüvə reaktorunda əldə edilən süni qızıl çoxdan gəldi. Onun dünya bazarlarını doldurmaq niyyəti yox idi. Yeri gəlmişkən, professor Dempsterin buna heç bir şübhəsi yox idi. Tədricən Fransa kapital bazarı yenidən sakitləşdi. Bu, 1950-ci ilin yanvar sayında "La transmutation du mercure en or" ("Atomlar") adlı Fransız jurnalının son məziyyəti deyil. Merkuri qızıla çevirin).
Jurnal, prinsipcə, nüvə reaksiyası ilə civədən qızıl əldə etməyin mümkünlüyünü qəbul etsə də, o, oxucularını aşağıdakılara inandırdı: belə bir süni qiymətli metalın qiyməti ən yoxsullardan çıxarılan təbii qızıldan dəfələrlə baha olacaq. qızıl filizləri!
Dempsterin işçiləri reaktorda müəyyən miqdarda belə süni qızıl əldə etməkdən həzz aldıqlarını inkar edə bilmirdilər. O vaxtdan bəri, bu kiçik maraq Çikaqo Elm və Sənaye Muzeyini bəzədi. Bu nadirlik - atom əsrində "kimyagərlərin" sənətinin sübutu - 1955-ci ilin avqustunda Cenevrə konfransı zamanı heyran ola bilərdi.
Nüvə fizikası baxımından atomların qızıla bir neçə çevrilməsi mümkündür. Nəhayət, filosof daşının sirrini açacağıq və qızılın necə hazırlanacağını sizə xəbər verəcəyik. Eyni zamanda vurğulayırıq ki, tək mümkün yol nüvələrin çevrilməsidir. Klassik kimyagərliyin bizə gəlib çatan bütün digər reseptlərinin heç bir dəyəri yoxdur, onlar yalnız aldatmağa gətirib çıxarır.
Stabil qızıl, 197Au, qonşu elementlərin müəyyən izotoplarının radioaktiv parçalanması nəticəsində əldə edilə bilər. Nuklid xəritəsi adlanan xəritə bizə bunu öyrədir, burada bütün məlum izotoplar və onların çürüməsinin mümkün istiqamətləri təqdim olunur. Beləliklə, qızıl-197 beta şüaları yayan civə-197-dən və ya belə civədən K-tutmaqla əmələ gəlir. Bu izotop alfa şüaları yaysaydı, tallium-201-dən də qızıl əldə etmək mümkün olardı. Lakin bu müşahidə olunmur. Təbiətdə tapılmayan kütlə sayı 197 olan civə izotopunu necə əldə etmək olar? Sırf nəzəri olaraq tallium-197-dən, sonuncunu isə qurğuşun-197-dən əldə etmək olar. Hər iki nuklid bir elektronun tutulması ilə kortəbii olaraq müvafiq olaraq civə-197 və tallium-197-yə çevrilir. Təcrübədə bu, qurğuşundan qızıl düzəltməyin yeganə nəzəri olsa da, yeganə imkanı olardı. Bununla belə, qurğuşun-197 həm də sadəcə süni bir izotopdur və onu əvvəlcə nüvə reaksiyası ilə əldə etmək lazımdır. Təbii qurğuşunla işləməyəcək.
Platin 197Pt və civə 197Hg izotopları da yalnız nüvə çevrilmələri ilə əldə edilir. Yalnız təbii izotoplara əsaslanan reaksiyalar həqiqətən mümkündür. Bunun üçün başlanğıc material kimi yalnız 196 Hg, 198 Hg və 194 Pt uyğun gəlir. Aşağıdakı reaksiyalara çatmaq üçün bu izotoplar sürətlənmiş neytronlar və ya alfa hissəcikləri ilə bombalana bilər:
196 Hg+ n= 197 Hg* + γ
198 Hg + n= 197 Hg* + 2n
194 Pt + 4 He = 197 Hg* + n
Eyni müvəffəqiyyətlə 194 Pt-dən tələb olunan platin izotopunu ( n, γ)-transformasiyalar ya 200 Hg-dən ( n, α) -proses. Bu halda, təbii ki, təbii qızıl və platinin izotopların qarışığından ibarət olduğunu unutmamalıyıq ki, hər bir halda rəqabətli reaksiyalar nəzərə alınmalıdır. Təmiz qızıl sonda müxtəlif nuklidlərin və reaksiyaya girməmiş izotopların qarışığından təcrid olunmalı olacaq. Bu proses baha başa gələcək. Platinin qızıla çevrilməsindən ümumiyyətlə iqtisadi səbəblərdən imtina edilməli olacaq: bildiyiniz kimi, platin qızıldan daha bahalıdır.
Qızılın sintezi üçün başqa bir seçim təbii izotopların birbaşa nüvə çevrilməsidir, məsələn, aşağıdakı tənliklərə görə:
200 Hg + R= 197 Au + 4 He
199 Hg + 2 D = 197 Au + 4 He
Həmçinin qızıl-197 (γ, R) -proses (civə-198), (α, R) -proses (platin-194) və ya ( R, γ) və ya (D, n)-çevrilmə (platin-196). Məsələ yalnız bunun praktiki olaraq mümkün olub-olmamasıdır və əgər belədirsə, qeyd olunan səbəblərə görə ümumiyyətlə sərfəli olub-olmamasıdır. Yalnız kifayət qədər konsentrasiyada reaktorda mövcud olan neytronlarla civənin uzunmüddətli bombardmanı iqtisadi olardı. Digər hissəcikləri siklotronda əldə etmək və ya sürətləndirmək lazım idi - belə bir üsul, məlum olduğu kimi, maddələrin yalnız kiçik məhsullarını verir.
Təbii civə bir reaktorda neytron axınının təsirinə məruz qalırsa, sabit qızıldan əlavə, əsasən radioaktiv də əmələ gəlir. Bu radioaktiv qızılın (kütləvi nömrələri 198, 199 və 200) çox qısa ömrü var və bir neçə gün ərzində beta radiasiya emissiyası ilə yenidən orijinal maddələrə çevrilir:
198 Hg + n= 198 Au* + səh
198 Au = 198 Hg + e- (2,7 gün)
Radioaktiv qızılın civəyə əks çevrilməsini istisna etmək, yəni bu Circulus vitiosus-u qırmaq heç bir halda mümkün deyil: təbiət qanunlarından yan keçmək olmaz.
Bu şəraitdə bahalı nəcib metal olan platinin sintetik istehsalı "kimyagərlik"dən daha az mürəkkəb görünür. Əgər reaktorda neytron bombardmanını elə istiqamətləndirmək mümkün olsaydı, o, əsasən baş verərdi ( n, α)-çevrilmələri zamanı civədən əhəmiyyətli miqdarda platin əldə etmək ümid etmək olardı: bütün ümumi civə izotopları - 198 Hg, 199 Hg, 201 Hg - sabit platin izotoplarına çevrilir - 195 Pt, 196 Pt və 198 Pt. Təbii ki, burada sintetik platinin ayrılması prosesi də çox mürəkkəbdir.
Frederik Soddi hələ 1913-cü ildə tallium, civə və ya qurğuşunun nüvə çevrilməsi yolu ilə qızıl əldə etməyin yolunu təklif etdi. Halbuki o zaman alimlər bu elementlərin izotop tərkibi haqqında heç nə bilmirdilər. Soddy tərəfindən təklif edilən alfa və beta hissəciklərinin parçalanması prosesi həyata keçirilə bilsəydi, 201 Tl, 201 Hg, 205 Pb izotoplarından hərəkət etmək lazımdır. Bunlardan yalnız 201 Hg izotopu təbiətdə mövcuddur, bu elementin digər izotopları ilə qarışıqdır və kimyəvi cəhətdən ayrılmazdır. Buna görə də, Soddy'nin resepti mümkün deyildi.
Atomun görkəmli tədqiqatçısının belə bacara bilmədiyi şey, təbii ki, küfrün öhdəsindən gələ bilməz. Yazıçı Daumann, 1938-ci ildə nəşr olunan "Qızılın Sonu" kitabında bizə vismutu qızıla çevirmək üçün bir resept verdi: yüksək enerjili rentgen şüalarından istifadə edərək vismut nüvəsindən iki alfa hissəciyi ayıraraq. Belə (γ, 2α)-reaksiya indiyədək məlum deyil. Bundan əlavə, hipotetik çevrilmə
205 Bi + γ = 197 Au + 2α
başqa səbəbdən gedə bilməz: 205 Bi stabil izotop yoxdur. Bizmut monoizotop elementdir! Kütləvi sayı 209 olan vismutun yeganə təbii izotopu, Daumann reaksiyasının prinsipinə əsasən, yalnız 26 dəqiqə yarımparçalanma dövrü ilə yenidən civəyə çevrilən radioaktiv qızıl-201 verə bilər. Gördüyünüz kimi, Daumanın romanının qəhrəmanı alim Bargenqronda qızıl ala bilmədi!
İndi həqiqətən qızılı necə əldə edəcəyimizi bilirik. Nüvə fizikası bilikləri ilə silahlanmış, bir düşüncə təcrübəsinə risk edək: nüvə reaktorunda 50 kq civəni tam çəkidə qızıla - qızıl-197-yə çevirəcəyik. Əsl qızıl civə-196-dan alınır. Təəssüf ki, civə bu izotopun yalnız 0,148%-ni ehtiva edir. Buna görə də, 50 kq civədə cəmi 74 q civə-196 var və yalnız bu miqdarı əsl qızıla çevirə bilərik.
Əvvəlcə optimist olaq və hesab edək ki, 10 15 neytron tutumu olan müasir reaktorda civə neytronlarla bombalansa, bu 74 q civə-196 eyni miqdarda qızıl-197-yə çevrilə bilər / (sm 2). . ilə). Təsəvvür edək ki, 50 kq civə, yəni 3,7 litr reaktora yerləşdirilmiş top şəklində, sonra 1,16 axın . 10 18 neytron. Bunlardan 74 q izotop-196 0,148% və ya 1,69 ilə təsirlənir. . 10 15 neytron. Sadəlik üçün, hər bir neytronun 196 Hg-nin 197 Hg*-a çevrilməsinə səbəb olduğunu fərz edirik ki, ondan da elektron tutma nəticəsində 197 Au əmələ gəlir.
Beləliklə, bizdə 1.69 var . Civə-196 atomunu çevirmək üçün saniyədə 10 15 neytron. Bu əslində neçə atomdur? Bir mol elementin, yəni 197 q qızılın, 238 q uranın, 4 q heliumun tərkibində 6,022 var. . 10 23 atom. Bu nəhəng rəqəm haqqında yalnız vizual müqayisə əsasında təxmini fikir əldə edə bilərik. Məsələn, bu: təsəvvür edin ki, 1990-cı ildə dünyanın bütün əhalisi - təxminən 6 milyard insan - bu sayda atomları saymağa başladı. Hər kəs saniyədə bir atom sayır. Birinci saniyədə 6 sayın . 10 9 atom, iki saniyədə - 12 . 10 9 atom və s. 1990-cı ildə bəşəriyyətin bir moldakı bütün atomları sayması nə qədər vaxt aparacaq? Cavab heyrətamizdir: təxminən 3.200.000 il!
74 q civə-196-da 2,27 var . 10 23 atom. Verilmiş neytron axını ilə saniyədə 1,69-u çevirə bilərik . 10 15 civə atomu. Bütün civə-196-nı çevirmək nə qədər vaxt aparacaq? Cavab budur: dörd il yarım ərzində yüksək axınlı reaktordan neytronların intensiv bombardmanı tələb olunacaq! Nəhayət, 50 kq civədən cəmi 74 q qızıl əldə etmək üçün bu böyük məsrəfləri etməliyik və belə sintetik qızıl da qızılın, civənin və s. radioaktiv izotoplardan ayrılmalıdır.
Bəli, düzdür, atom çağında qızıl düzəltmək olar. Bununla belə, proses çox bahadır. Reaktorda süni yolla əldə edilən qızıl qiymətsizdir. Onun radioaktiv izotoplarının qarışığını “qızıl” kimi satmaq daha asan olardı. Bəlkə elmi fantastika yazıçıları bu "ucuz" qızılla bağlı hekayələr uydurmağa həvəs göstərəcəklər?
"Mare tingerem, si mercuris esset" ( Dəniz civədən ibarət olsaydı, onu qızıla çevirərdim). Bu öyünən deyim kimyagər Raymundus Lulusa aid edilmişdir. Tutaq ki, nüvə reaktorunda dənizi yox, böyük miqdarda civəni 100 kq qızıla çevirmişik. Zahirən təbiidən fərqlənməyən bu radioaktiv qızıl parlaq külçələr şəklində qarşımızda yatır. Kimya baxımından bu da xalis qızıldır.
Bəzi Krezus bu barları onun fikrincə oxşar qiymətə alır. O, şübhə etmir ki, söhbət əslində 198 Au və 199 Au radioaktiv izotoplarının qarışığından gedir, onların yarı ömrü 65 ilə 75 saat arasındadır.. Qızıl xəzinəsinin sözün əsl mənasında sızdığını görən bu xəsis təsəvvür edə bilərsiniz. onun barmaqları.
Hər üç gündən bir onun malı yarı azalır və bunun qarşısını ala bilmir; bir həftədə 100 kq qızıldan cəmi 20 kq olacaq, on yarım ömründən sonra (30 gün) - praktiki olaraq heç bir şey yoxdur (nəzəri olaraq, bu başqa 80 qr). Xəzinədə yalnız böyük bir civə gölməçəsi qaldı. Kimyagərlərin aldadıcı qızılı!
