Як відкрили нептуній та плутоній
Довгий час уран, що займає клітину № 92 у шостій групі таблиці Менделєєва, вважався останнім елементом цієї таблиці. 1940 року американські вчені вперше штучно отримали нові хімічні елементи — нептуній та плутоній. Згодом плутоній став одним із головних видів атомного пального. Порядкові номери нептунія і плутонію виявилися відповідно 93 і 94. Оскільки ці елементи започаткували подальше розширення періодичної системи за уран, їх і назвали трансурановими елементами.
Незабаром, однак, виникли серйозні труднощі з розміщенням нептунія та плутонію у періодичній системі. Справа в тому, що елемент № 93 повинен був перебувати в сьомій групі і виявляти вищу валентність, рівну семи (як відомо, валентність визначає властивість якогось атома утворювати хімічні зв'язки з певним числом інших атомів). Тим часом вчені, які відкрили нептуній, і багато інших дослідників виявили, що цей елемент виявляє кілька ступенів валентності. У вищій з них він подібний до урану, тобто шестивалентний, а в нижчій — з тривалентними елементами рідкісних земель.
Разом про те вони схожі і розташоване вище у періодичної системі сімейство елементів, наступних за лантаном (лантаніди).
Потім було відкрито виділені далекі трансуранові елементи — берклій, каліфорній, менделевий. З'ясувалося, що багато актинідів мають більш високу валентність, ніж лантаніди. А перші члени сімейства актинідів — торій, протактиній та уран — взагалі не відповідали за своїми властивостями рідкісноземельним елементам. Втім, з погляду періодичного закону нічого несподіваного тут не було, Менделєєв ще в перших своїх роботах встановив, що властивості елементів-аналогів є закономірним. Змінюються зверху донизуу кожній групі періодичної системи. Це стосується і угруповань елементів. Тому актиніди повинні помітно відрізнятися від лантанідів, зокрема і за величиною валентності, що проявляється.
Співробітники Інституту фізичної хімії Академії наук припустили, що можна отримати поєднання нептунія вищої валентності. Вони спиралися при цьому на закон Менделєєва, відповідно до якого при переході від шестивалентного стану до семивалентного кислотні властивості сполуки, що утворюється, повинні зростати. Як окислювач застосовувався озон. Припущення вчених повністю підтвердились. У лабораторії вони спостерігали, як у результаті реакції окислення коричневий осад нептунату, що містить нептуній, у шестивалентній формі, розчиняється та утворює сполуки – темно-зеленого кольору, що відповідають семивалентному нептунію. Деякі їх виділено тепер у твердому стані. Аналогічним шляхом отримали з'єднання семивалентного плутонію.
Області практичного застосування нових сполук нептунія та плутонію не було виявлено. Теоретичне значення роботи вчених у цьому, що вона заново висвітлила найважливіші властивості трансуранових елементів. Стало ясно, наприклад, що на основі періодичного закону можна передбачати невідомі валентні стани трансуранів. Особливо важливо це тому, що стали посилено вести роботи із синтезу нових трансуранових елементів.
Часто запитували: як могло вийти, що вчені понад чверть століття мали у своєму розпорядженні нептуній і плутоній і «не здогадалися» отримати їх з'єднання найвищої валентності? Причина полягає в догматичному застосуванні теорії актинідів, у прагненні довести, що актиніди повністю аналогічні лантанідам. Тим часом періодичний закон передбачає суттєві відмінності міжпредставниками обох родин.