Действительно, редкоземельные элементы походят друг на друга больше, чем иные близнецы. Эти близнецы неразлучны не только в Периодической системе, но и в природе. Никогда их нельзя встретить отдельно друг от друга. Но «воспитателей» близнецов-элементов — химиков — эта трогательная дружба почему-то не умиляла. Напротив, она доставила им немало горестных минут. Дело в том, что поразительное сходство химических свойств редкоземельных элементов чрезвычайно затрудняет процессы их разделения. До того как был найден способ экспериментального определения порядкового номера того или иного элемента, химики никогда не были уверены, не является ли данный редкоземельный элемент в действительности смесью нескольких элементов.
В самом деле, если посмотреть на таблицу открытия редкоземельных элементов, то возникает картина точно такая, как при делении бактерий. Вначале было известно только два элемента: иттрий и церий. Потом выяснилось, что церий содержит еще один элемент, названный лантаном. Лантан недолго оставался одиночкой. Кропотливые исследования показали, что элемент, который раньше принимали за чистый лантан, на самом деле является смесью лантана и дидима. Но напрасно мы стали бы сейчас искать в Периодической системе элемент дидим. По прошествии нескольких лет выяснилось, что дидим, в свою очередь, состоит из двух элементов: собственно дидима и самария. Однако «собственно дидим» оказался вовсе не «собственным», так как дотошные химики доказали, что он является смесью двух элементов, названных празеодимом и неодимом. Самарий тоже не остался в долгу и «отпочковал» от себя элемент гадолиний и европий.
Точно такая же картина наблюдалась и с иттрием, который последовательно «породил» элементы эрбий, тербий, гольмий, тулий, диспрозий и лютеций.
В главе «Алхимия XX века» было рассказано о том, сколько неприятностей доставил исследователям последний (не по порядку, а по времени открытия) из редкоземельных элементов — прометий.
Сейчас нам отлично известна причина удивительного сходства элементов с порядковыми номерами 57–71. Так же как и в описанном в главе об искусственных элементах семействе актиноидов, у редкоземельных элементов внешняя электронная оболочка построена одинаково.
Благодаря трудностям разделения лантаноидов свойства отдельных металлов до самого последнего времени были изучены очень плохо. Химия этих элементов представляла собой, образно говоря, целину. Но стоило по этой целине провести первые борозды научных исследований, как показались дружные всходы.
Начнем с того, что само название «редкоземельные» с каждым годом становится все более неправильным. Оказалось, что этих элементов в земной коре содержится гораздо больше, чем предполагали прежде. Хотя относительное содержание лантаноидов очень невелико — всего шестнадцать тысячных процента, — но тем не менее это значительно выше содержания многих элементов Периодической системы. Во всяком случае, химикам, для которых в настоящее время работа с шестым и седьмым десятичными знаками является столь же обычным делом, как поездка в трамвае, выделение и получение чистых соединений элементов-близнецов не представляется таким уж сложным. Однако, разумеется, без методов микрохимии здесь в большинстве случаев не обойтись. Химия редкоземельных элементов — еще один и притом очень яркий пример того, как умение отыскивать вещества, которые прячутся в далеких от запятой десятичных знаках, дало технике новые прекрасные материалы. Впрочем, и сейчас некоторые из лантаноидов являются очень дефицитными. Стоимость, например, лютеция превышает цену золота в двести раз, а элемент тулий расценивается в 350 раз дороже золота Но это не из-за редкостности этих элементов, а скорее, из-за трудностей разделения.
Умение довольствоваться предельно малым для изучения свойств труднодоступных элементов привело к тому, что за последнее десятилетие сведения о химии редкоземельных металлов возросли во много раз.
Если лет двадцать назад даже самая полная сводка всех сведений о химических свойствах лантаноидов представляла бы, очевидно, невзрачную книжицу толщиной менее сотни страниц, то теперь для такого же издания пришлось бы напечатать с десяток толстенных томов, каждый из которых был бы предельно напичкан цифрами, формулами, диаграммами…