放射性元素钋和镭的发现

居里夫人对很多种矿物标本逐个检验有无放射性。检验了几百种物质,都没有放射性。但当她检验到一种沥青铀矿和一种铜铀云母矿时,发现它们有很强的放射性,其强度比根据其中铀或钍的含量所预计的强度大得多。她又根据天然铜铀云母矿精确分析得到的组成,自己合成了铜铀云母,发现天然铜铀云母的放射性是人工合成试样的4.5倍。

这两种矿物的异常的放射性,只能解释为其中含有某种含量很少但比铀和钍的放射性强得多的新元素。1896年6月,居里夫妇开始合作搜索这种新元素。他们先到沥青铀矿中去找。他们把这种矿石分解后,用系统的化学分析程序把其中的各种元素按组一组一组逐步分开。每经过一步分离,就测定两部分的放射线,根据溶液和沉淀有无放射性或放射性的大小来确定新元素在哪一部分中。

经过几次淘汰搜索的范围逐步缩小,最后他们发现在沥青铀矿中有两种而不是一种新的放射性元素。1898年7月他们根据放射性证实了一种新放射性元素的存在,当时他们还只得到了一点富集了这种新元素的硫化铋,它的放射性远比金属铀的放射性大得多。

要知道在沥青铀矿中这种新元素的含量只有一亿分之一,用一般的化学方法把它富集起来是何等艰巨啊!玛丽为这个新元素命名为“Polonium”(钋),这是为了纪念她的祖国波兰。五个月后,居里夫妇又根据放射性发现了另一种新的放射性元素,它已富集在氯化钡结晶里。这种混有新元素的晶体比金属铀的放射性竟大九百倍。居里夫妇给该元素命名为“Radium”(镭),意思是“赋予放射性的物质”。

钋富集在硫化铋沉淀中,镭富集在氯化钡晶体中,这说明它们的化学性质分别很象铋和钡,而与铀相差很远。但是,这时居里夫妇还没有得到一点点纯的镭或钋的化合物。他们决定下一阶段的工作是从沥青铀矿制取纯的镭化合物。

他们估计从沥青铀矿中提取了铀以后钋和镭可能原封不动地存留在废矿渣中,因为钋和镭的化学性质与铀相差很远。于是他们便从奥地利处理沥青铀矿的国营矿场买到了便宜的废矿渣。从1899年到1902年底,居里夫妇在物理学校的矿烂工棚里艰苦地工作了45个月,一公斤一公斤地处理了两吨废矿渣。经过几百万次的溶解、沉淀和结晶等提炼工作,终于得到仅仅100毫克的光说纯氯化镭。

它的放射性强大得令人吃惊,竟是铀盐的二百万倍!把它放在玻璃瓶里,玻璃瓶就放出紫色的荧光,它也能使金刚石、红宝石、萤石、硫化锌、铂氰化钡等发出磷光。他们对镭的原子量进行了初步测定,大约是225,从而确定了它在周期表中处于ⅡA族钡的下面。

1903年6月25日,36岁的玛丽·居里夫人在巴黎大学通过了博士论文答辨,论文题目是《放射性物质的研究》。这年11月,英国皇家学会授予居里夫妇载维金质奖章。12月10日居里夫妇和贝克勒一道荣获这一年的诺贝尔物理学奖,分享奖金。1910年,居里夫人和法国化学家德比尔纳(Debierne,A.1874-1949)合作,通过电解氯化镭取得了金属镭,研究了它的性质。

1911年,居里夫人获得了诺贝尔化学奖。全世界只有为数极少的几位科学家两次获得诺贝尔奖,居里夫人是其中唯一的女科学家。玛丽·斯克洛多芙斯卡1867年11月7日出生沙俄统治下的华沙,当时波兰已经亡国一百多年了。她少年时就有强烈的爱国思想,在青年时代又爱上了科学,决心要以科学振兴祖国,为波兰争光。

她于1891年来到巴黎求学,先后以优异的成绩获得数学和物理学硕士学位,1895年与已是物理学教授的居里结婚,结成了一对后来非常著名的科学伴侣。从1898年6月起居里决定和玛丽合作共同探索沥青铀矿中的新的放射性元素,他们的亲密合作一直持续了八年。1906一天居里在大街上被载重马车撞倒,车轮夺去了他的生命。

居里夫人悲痛欲绝,几乎神经失常。经过长期疗养后刚刚康复,她就以惊人的毅力,不仅担负起抚养两个女儿的家庭重担,承担了居里在巴黎大学的教授席位,而且为放射科学的建立和发展又作出了重大贡献,从而获得了1911年诺贝尔化学奖。镭的发现在科学界引发了一场革命,居里夫妇的工作是原子能应用研究的开端。

但居里夫人不仅是有重大贡献的科学家之一,而且是一位高尚无私的人。当时镭的价格十分昂贵,但居里夫人甘于过着简朴的生活,她毫无保留地公布了镭的提炼方法,没有申请专利。正如她所说“镭不应该使任何人发财,镭是化学元素,应该属于大家”。

她所获得的巨额奖金,也几乎全部用于接济穷苦的学生,或支援了科学团体。1934年7月4日,居里夫人在长期患恶性贫血白血病后与世长辞。医生的证明是:“夺去居里夫人生命的真正罪人是镭”。她把自己的一生献给了科学事业。