居里夫妇主要靠什么提取镭?
大学毕业后,在一个实验室里,玛丽遇到了才华横溢的法国科学家布尔?居里(1859 ~ 1906)。当时,Buel已经是一位著名的物理学家,并担任巴黎化学物理研究所的实验室主任。在他们相遇的第一个晚上,玛丽和比尔围绕着应时水晶进行了一场有趣的科学对话。玛丽后来回忆说:“我喜欢他从容不迫、深思熟虑的样子。”我也喜欢他的单纯,喜欢他认真又充满活力的笑容。我们开始谈论科学...不知不觉中,我们成了朋友。“布尔和玛丽一样,对舒适的物质生活漠不关心,致力于科学实验。Buel的提议是以真正科学的方式提出的。求婚者的第一份礼物是一本Buel自己写的小册子,题目是《论物理现象中的对称性原理以及电场和磁场的对称性原理》。在爱情面前显得有些尴尬的布尔给玛丽写了一封发自内心的信:“让我们终生相守,为科学和人类谋福利。这项事业是多么伟大啊!”一个没有甜言蜜语和恭维的求婚,激起了玛丽的无限敬意。玛丽接受了比尔的提议。
1895年7月26日,天高气爽,阳光明媚。玛丽和布尔在巴黎郊区索镇的市政厅举行了一场“保持简单”的婚礼,没有牧师,没有律师,甚至没有婚戒。婚礼不同于传统,蜜月更是壮观。这对新婚夫妇各自骑着一辆结实的自行车,在法国乡村进行了一次自行车蜜月旅行。婚后,夫妻俩开始一起搞科研。后来,玛丽的女儿伊芙?居里在他杰出的传记《居里夫人》中说,他们是“两颗心一起跳动,两个身体合二为一,两个天才的智力* * *共享同一个思想”。
婚后,玛丽接连生了两个女儿,但她仍然没有放弃自己的物理学博士学位,出版了一本关于回火钢磁化的专著,并获得了一项科研奖。在剩下的时间里,她配合丈夫,协助他做实验。医生警告她注意左肺的结核性病变,并建议她去疗养院休养。但是玛丽坚持不去。她太专注于她的实验室工作了。这时,她和比尔向亨利?贝克雷尔的实验引起了人们的兴趣。贝克雷尔是一位杰出的法国物理学家。在检查一种稀有金属——铀盐时,他发现它会发出一种光,这种光可以明显穿透不透明的物体。贝克雷尔将铀的化合物放在覆盖着黑纸的照相底片上,发现铀的化合物已经透过黑纸在底片上留下了辐射痕迹,照相底片的颜色变成了黑色。他的观察表明,这是一种从固体物质内部发出的新型辐射,可以给验电器放电。这是人类第一次观测到某种奇异光线的穿透力。这种辐射的性质和来源是一个迷人的谜。这种能穿过不透明物质的神秘穿透力的本质是什么?这种奇怪的能量从何而来?这些问题强烈地吸引了玛丽和布尔?居里和玛丽决定研究铀的辐射。这是发现和研究镭的开始。这是一条漫长而险峻的科学之路,让这对夫妇付出了一生的心血和代价,最终以最大的勇气和非凡的想象力以及百折不挠的毅力达成了目标。
从研究开始,他们就遇到了各种各样的困难。玛丽唯一能得到的实验室是物理化学学院的一个破旧的木棚。夏天,房间里闷得像蒸笼一样;冬天,气温经常在零度以下。然而,终于有了科学实验的地方,这个虚弱的肺病患者不顾一切地探索着人类尚不知道的秘密。她用了Buel?居里发明的精确测量电的方法很快被投入到研究工作中。首先,必须测量铀射线的电离功率。她用极其简单的工具检验了铀的特性,发现这种金属神秘的辐射现象不受光线、温度和铀化合物化学状态的影响。她逐渐相信辐射现象来自原子的放射性能量。她想,也许铀不是唯一的放射性化学元素。为了测试辐射是否会发生在其他地方,她详细检查了每一种已知的元素,包括元素状态和化合物状态,发现钍化合物也会像铀一样发出射线。她开始用“放射性”这个术语来表示发出辐射的能量。
然后,玛丽检测了含有钍和铀的矿石——沥青铀矿、黄铜矿和天然氧化铀,并对它们进行了静电测试。当测量它们的放射性时,她发现钍和铀含量的放射性比预期的强得多。她逐一测试了所有已知的化学元素,没有发现有如此强放射性的元素。经过无数次的实验,玛丽得出了一个惊人的结论:在这些矿物中有一种强大的放射性物质。她断定这种物质是一种新元素。1898 4月12日,玛丽在给科学院的报告中宣布,沥青铀矿中可能存在一种新的强大放射性元素。玛丽吗?居里夫人开创了原子时代。
这时,布尔暂时停止了对晶体的研究,开始和年轻的妻子一起探索这种新元素。经过上千次实验,他们发现这种正在探索的新元素含量非常少,只占沥青铀矿的百万分之一!这一天,她兴奋地去见姐姐。“你知道,波洛尼亚,”她说,“那种我无法解释的射线是一种新的化学元素。就在那里,我要抓住它!”
首先,居里夫妇使用化学分析:酸和氢硫化合物被用来分离沥青铀矿中的所有元素。然后,快速准确地测量每个分离物的放射性。通过仔细分离,他们发现放射性只存在于矿石的某些部分,主要集中在沥青铀矿中两个不同的化学分馏部分,一个含铋,另一个含钡。他们提出了一个大胆的理论:必须有两个新元素。1898年7月,他们宣布发现了其中一种元素,与铋具有相同的化学特征。出于对祖国的强烈热爱,玛丽将新发现的新元素命名为“钋”,使祖国“波兰”的名字永远铭刻在人们的记忆中。
钋的发现使玛丽?居里初步实现了自己的梦想,为祖国赢得了荣誉。很快,他们就钻进了阴冷潮湿的实验室,继续探索科学的奥秘。圣诞节的第二天,他们宣布发现了另一种新元素。他们称之为“镭”(意思是辐射)。
他们的伟大发现受到了广泛的祝贺,但一些科学家对此表示怀疑。他们说:“镭和钋只存在于夫妻俩事先准备好的东西里,是察觉不到的。”镭在哪里?给我们看看镭!”面对质疑,居里夫妇决心努力获得纯镭和纯钋。由于钋比镭更不稳定,他们决定先分离镭。这需要提炼巨量的原矿,而沥青铀矿是非常昂贵的矿,居里夫妇根本买不起。如何解决这个问题?他们推断,如果这种新元素存在于沥青铀矿中,但与铀不同,那么提取铀后的残留物中可能含有钋和镭。那时候这种残渣几乎不值钱,只比运输费多一点点。
于是他们开始订购成吨的“垃圾”——沥青铀矿渣。出乎他们意料的是,奥地利政府决定给他们一吨矿渣,但要求他们自己支付运输费,这正是他们想要的。用粗布袋装着的大量矿渣被运到理化所的遗忘棚里。从此,夫妻俩把“垃圾”铲进了炉子。玛丽站在炉边,用几乎和她身高一样长的铁棒搅动着沸腾的原料。浓烟使她哭了。他们就像蒸汽轮机上的消防员。他们四年来一直在坚定不移地铲、铲、炼,心中只有一个念头——从这种金属的熊熊烈火中发现新元素的秘密。
玛丽终于把经过提炼和浓缩的物品带回了工棚,进行提炼,开始了放射性溶液的分馏和结晶。1902,即在玛丽?居里宣布镭可能存在的四十五个月后,她终于从数吨沥青铀矿渣中提取出十分之一的纯镭,只有一茶匙尖。她计算出这种新元素的原子量是225。在那个难忘的夜晚,布尔和玛丽来到黑暗的工作室,观察微小玻璃容器中发光的粒子。“磷光般的蓝色轮廓闪着微光”,居里夫妇的脸“都转向微弱的微光,神秘的辐射源,转向镭,转向他们的镭!”
关于这段时期,玛丽后来说过这样的话:“我们没有钱,没有实验室,也没有帮助。然而,就是在这个破旧的窝棚里,我们度过了一生中最美好、最幸福的岁月,我们把全部精力都投入到了镭的研究中。”
然后,玛丽从几吨沥青铀矿渣中分离出几毫克钋。但是没有得到纯钋。这证明钋是一种被激光射线衰变的物质,她曾经用这样一个象征性的名字给这种不稳定的元素命名。她总是遗憾钋不如镭重要。
镭的发现奠定了放射学的基础,促进了原子科学的发展。后来,镭被用于医学,造福人类。镭在医学上用于治疗恶性肿瘤的用途为人所知后,一些国家的科学家和技术人员计划开发这种新元素。朋友们建议居里夫妇为提炼镭的过程申请专利。当时镭的价格约为654.38美元+0.5万美元一克,能给他们带来可观的收入,但他们拒绝了。玛丽说:“镭不应该成为任何人致富的工具。镭是一种元素,它属于全世界!”居里夫妇自愿向世界免费公布他们的研究成果,并没有从他们的发现中“获得物质利益”。因为镭的发现和对放射学研究的巨大贡献,居里夫人两次获得诺贝尔物理学奖(1903年,1911年),被誉为“镭之母”。
居里夫妇几乎把他们所有的奖金都花在了他们打算再次做的实验上。玛丽甚至不买新帽子。他们想要的是一栋可以做实验的好房子。巴黎大学的院长写信给布尔,告诉他文化部长提名他获得法国荣誉勋章。在玛丽的同意下,他回信说:“请代我感谢部长,告诉他我根本没有获得任何勋章的愿望,但我迫切需要一个实验室。”后来,居里成为巴黎大学的教授。同时,大学还提供了设备齐全的实验室,居里夫妇的终身愿望得以实现。玛丽曾说:“我最大的愿望是在华沙建立一个镭研究所。”1925,她的夙愿也实现了。
玛丽在《布尔传》中写道:“不提高个人素质,就不能指望建设一个更美好的世界。要实现这个目标,我们每个人都要朝着自己的最高发展方向努力;同时,在人类日常生活中承担各自的责任。我们的主要义务是帮助那些我们认为会对他们非常有利的人。”玛丽一生致力于放射性物质的科学研究,直到生命的最后阶段。一天,当她从实验室回到家时,她对自己说:“哦,我多累啊!”“第二天,她起不来了。医生来看她,但他们不能诊断出她的问题。这有点像感冒、肺结核和恶性贫血,但这没什么。1934年7月4日,居里夫人因镭中毒引起的恶性贫血去世。多年的研究让她付出了致命的代价。然而,她的杰出发现为人类做出了巨大贡献,将永远闪耀光芒。
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