Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева - Сэм Кин

Однако кадмий – далеко не самый сильный яд в таблице Менделеева. В периодической системе этот металл находится над ртутью, которая поражает нервную систему. Справа от ртути расположились самые одиозные убийцы из числа химических элементов – таллий, свинец и полоний. Это настоящий коридор ядов.

В том, что эти металлы образовали компактную группу, есть доля случайности, но высокая концентрация ядовитых веществ в правом нижнем углу таблицы имеет вполне логичные химические и физические причины. Одна из них, наиболее парадоксальная, заключается в том, что все эти тяжелые металлы не являются взрывоопасными. Если бы в ваш организм попал чистый калий или натрий, они бы мгновенно прореагировали с водой, содержащейся в ваших клетках, и взорвались. Но калий и натрий настолько химически активны, что никогда не встречаются в природе в чистом, самом опасном виде. Элементы из коридора ядов гораздо более устойчивы с химической точки зрения и могут глубоко проникать в организм, прежде чем их удастся вывести. Более того, эти элементы, как и многие другие тяжелые металлы, могут отдавать разное количество электронов в зависимости от того, в каких обстоятельствах протекает реакция. Например, ион калия всегда имеет заряд +1 (К+), а вот таллий может иметь заряд от +1 до +3 (от Тl+ до Т13+). В результате таллий может «выдавать себя» за самые разные элементы и участвовать в различных биохимических процессах.

Вот почему таллий, № 81, считается самым смертоносным элементом в периодической системе. В животных клетках есть специальные ионные каналы, по которым в них поступает калий. Таллий проникает в клетку по этим же каналам, часто через кожу. Оказавшись внутри организма, таллий перестает притворяться калием и начинает разрывать важнейшие связи между аминокислотами внутри белков. Белковые структуры распадаются и перестают выполнять свои функции. В отличие от кадмия, таллий не оседает в костях и почках, а носится по организму, как молекулярная татаро-монгольская орда. Каждый атом может причинить невообразимый ущерб. Поэтому таллий считается ядом из ядов, излюбленным элементом злодеев, получающих эстетическое удовольствие от отравления пищи и напитков. В 1960-е годы в Британии жил печально знаменитый Грэм Фредерик Янг. Он начитался признаний серийных убийц, которые подавались в газетах как сенсационные материалы, и принялся экспериментировать на собственной семье, подмешивая таллий в еду и питье. Вскоре молодой человек попал в психиатрическую больницу, но позже по необъяснимым причинам был выписан оттуда. В результате он успел отравить еще семьдесят человек, в том числе нескольких своих начальников. Из всех пострадавших умерли лишь трое, так как Янг специально подбирал малые, несмертельные дозы яда, чтобы продлить муки своих жертв.

Пострадавшие от руки Янга – далеко не единственные жертвы ядов в истории. С таллием связана мрачная хроника убийств[78] – этим элементом травили шпионов, сирот и двоюродных бабушек, владевших крупными поместьями. Но вместо того, чтобы перечислять эти темные истории, давайте вспомним единственный трагикомический (честно говоря, отвратительный) случай, связанный с восемьдесят первым элементом. В те годы, когда ЦРУ было буквально одержимо «кубинской угрозой», агенты сочинили коварный план: подсыпать таллий Фиделю Кастро в ботинки, замаскировав яд под тальковую пудру. Злоумышленники хотели к тому же унизить Кастро в глазах соратников, так как из-за отравления у него должны были выпасть все волосы и даже его знаменитая борода. Неизвестно, почему спецслужбы так и не попытались воплотить этот план в жизнь.

Еще одна причина, по которой таллий, кадмий и подобные им элементы оказываются опаснейшими ядами, заключается в том, что они существуют практически вечно. Дело не только в том, что они могут накапливаться в организме (как кадмий). Просто эти элементы, вероятно, как и кислород, имеют очень стабильные, практически шарообразные ядра, не подверженные радиоактивному распаду. Именно поэтому содержание каждого из упомянутых элементов в земной коре достаточно велико. Например, самый тяжелый элемент, имеющий полностью стабильные изотопы, – свинец – находится в восемьдесят второй клетке, это одно из «магических чисел» таблицы Менделеева. В следующей, восемьдесят третьей клетке находится еще более тяжелый и почти столь же стабильный элемент – висмут.

Поскольку висмут играет особую роль в «коридоре ядов», стоит подробнее остановиться на этом странном элементе. Вот лишь несколько фактов о нем. Хотя висмут – беловатый металл с легким розовым оттенком, он горит синим пламенем и испускает желтый дым. Подобно кадмию и свинцу, висмут издавна широко использовался в изготовлении красителей. Часто он заменяет «красный свинец» в одной из разновидностей трескучих фейерверков, известных как «драконьи яйца». Кроме того, из множества соединений элементов таблицы Менделеева, висмут – одно из немногих веществ, расширяющихся при замерзании. Мы не задумываемся о том, насколько это странное свойство, так как оно присуще самому обыкновенному льду. Благодаря этому лед всегда оказывается на поверхности воды, и рыбы под ним плавают. Теоретически на озере из висмута должно было бы происходить то же самое. Тем не менее в таблице элементов это свойство практически уникальное, так как твердые тела почти всегда более компактны, чем жидкости. Более того, висмутовый лед, пожалуй, выглядел бы просто роскошно. Висмут давно стал излюбленным настольным орнаментом и декоративной безделушкой у минералогов и коллекционеров химических элементов, поскольку он образует особые породы, именуемые «воронкообразными кристаллами». Такие кристаллы по форме напоминают изящные радужные лестницы. Свежезамороженный висмут больше всего напоминает ожившие раскрашенные рисунки Маурица Корнелиуса Эшера[79].

Висмут также позволил ученым еще глубже заглянуть в структуру радиоактивной материи. В течение десятилетий ученые не могли разобраться с взаимно противоречащими расчетами, призванными определить, будут ли те или иные элементы существовать вечно. Так, в 2003 году французские физики взяли образцы чистого висмута, заключили его в сложные оболочки, чтобы исключить любое внешнее воздействие и подключили к системе детекторы, чтобы определить период полураспада висмута. Период полураспада – это время, за которое распадается половина всех атомов элемента. Период полураспада – основной параметр, с помощью которого характеризуют радиоактивные элементы. Допустим, у нас есть 100 граммов радиоактивного элемента X, и через 3,14159 года распадется 50 граммов из этой массы. Это означает, что период полураспада элемента X равен 3,14159 года. Еще через 3,14159 года останется 25 граммов элемента. Согласно теории ядерной физики, период полураспада висмута должен составлять около двенадцати миллиардов миллиардов лет, это значительно больше, чем возраст Вселенной. Можно даже умножить возраст Вселенной сам на себя и получить примерно такую же цифру. Таким образом, в настоящий момент мы имеем примерно пятидесятипроцентную вероятность наблюдать распад любого отдельно взятого атома висмута. Французский эксперимент можно было в определенном смысле сравнить с воплощением сюжета пьесы «В ожидании Годо»[80]. Но, как ни удивительно, опыт удался. Французские ученые собрали достаточно висмута и запаслись достаточным терпением, чтобы зафиксировать несколько актов распада. Они подтвердили, что атом висмута является не самым тяжелым из стабильных, а самым долгоживущим из тех, которые в конце концов безвозвратно исчезнут.