По химическим свойствам фермий сходен с другими актиноидами. Его основное валентное состояние 3+. Лучше всего изучено поведение фермия в ионообменных колонках.
Все опыты по химии фермия выполнены на невесомых и невидимых глазу количествах, обнаруживаемых лишь по радиоактивности.
Типичный для работы с ультрамалыми количествами веществ опыт по химии фермия был выполнен в 1971 г.
В нем участвовали сотрудники:
- Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований в Дубне.
- Сотрудники Института физической химии АН СССР.
- Под руководством доктора химических наук Н. Б. Михеева.
Химические свойства фермия
Несколько десятков миллиграммов окиси-закиси урана-238 в течение пяти часов облучали на циклотроне ионами кислорода-18.
Пучок ионов был настолько мощен (около 100 тыс. миллиардов частиц в секунду), что, не будь непрерывной циркуляции воды через массивную медную подложку мишени, последняя расплавилась и испарилась бы в считанные минуты.
Ядра кислорода, сталкиваясь с ядрами урана, в небольшой доле случаев полностью сливались с ними, сбрасывая избыточную энергию испусканием четырех нейтронов.
В результате получался фермий-252, излучавший альфа-частицы с периодом полураспада 23 часа. Прежде всего считанные атомы фермия надо было отделить от массы атомов урана.
В боксе с толстыми стенками из стали и стекла облученный уран со всеми образовавшимися продуктами смывался с подложки азотной кислотой.
Получение для анализа
При химических манипуляциях немногочисленные атомы фермия могли быть потеряны из-за адсорбции на стенках сосудов, осадках, коллоидных частицах.
Чтобы этого не произошло, в полученный раствор добавили редкоземельный элемент самарий, по химическим свойствам близкий к фермию.
Умышленно создавали большую концентрацию самария, чтобы всякого рода центры адсорбции «насыщались» именно самарием.
А при химических превращениях атомы самария играли роль носителя, увлекая за собой считанные атомы родственного фермия. Далее в полученную смесь элементов добавляли плавиковую кислоту.
Образующиеся при этом фториды актиноидов начиная с плутония и самарий выпадали в осадок, а уран оставался в растворе.
В ходе дальнейших химических процедур было установлено, что хлориды самария и фермия в водно-спиртовых растворах восстанавливаются магнием до двухвалентного состояния и фермий сокристаллизуется с самарием в кристаллах SmCl2.
Это было первое в мире доказательство существования у фермия еще одной валентности — 2 +.
Разделить самарий и фермий для дальнейших исследований помогли процессы экстракции и реэкстракции.
В конечном счете на платиновом диске был осажден фермий с очень небольшим количеством примесей.
Стоит ли изучать фермий
Мы уже упоминали о самой большой из когда-либо полученных порции элементарного фермия. За три года, к июлю 1972 г., она уменьшилась более чем в 3 тыс. раз в результате радиоактивного распада.
Очевидно, делать из фермия что-либо, рассчитанное даже на годичный срок службы, вряд ли целесообразно.
Так зачем он вообще нужен?Казалось бы, фермий — элемент бесполезный.
Но, как мы уже знаем, определение радиоактивных свойств фермия-258 позволило сделать вывод о неперспективности термоядерных взрывов для синтеза новых элементов.
В науке вообще опасно отмахиваться от возможности глубокого изучения чего-либо, будь это объекты физические, биологические или какие-либо другие.
Даже самые талантливые и самые прозорливые ученые не всегда могут предвидеть последствия той или иной работы, того или иного открытия.
Известно, что всего за пять лет до пуска первого ядерного реактора Эрнест Резерфорд (сам Резерфорд!) в своей лекции заявил:
«Перспектива получения полезной энергии при искусственных процессах превращения не выглядит обещающей».
А изобретатель циклотрона Э. Лоуренс еще в 1938 г. считал, что,
«хотя мы знаем, что материя может быть превращена в энергию, мы ясно осознаем, что разрушение ядерного вещества для получения энергии не сулит больших перспектив, чем охлаждение океана и использование его тепла для производства полезной работы…».
Открытие фермия было необходимым шагом для науки, а даст ли практический выход дальнейшее изучение этого элемента, покажет будущее.