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居里夫妇的发现与提炼镭元素,科海探奇·趣味科学

时间:2023-07-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:居里夫人命名这种性质为“放射性”。居里夫妇开始对理化学院所采集的所有矿物样品进行检测。居里夫妇为了证明这个元素的存在,用自己发明的化学研究方法,以放射能为根据,把沥青铀矿中的元素一一加以分离。居里夫妇决定要提炼出更多一些的纯镭,这样可以用事实来解开人们心中的疑问,同时也可以进一步研究和分析镭。1902年的一天夜晚,居里夫妇不顾一天的辛劳,穿上大衣又一起到小棚屋去。

居里夫妇的发现与提炼镭元素,科海探奇·趣味科学

自从1895年伦琴发现X射线之后,法国一位物理学家伯克勒尔在研究中又发现了一个重要的情况:铀和铀的化合物不需要经过阳光的照射,把它们放在包着黑纸的照相版上,像X射线一样,会穿透黑纸照相感光变黑,它们还能使周围的空气变成导体,从而使电器放电。而且即使在黑暗中放上几个月之后,它们仍然还有这种本领。这太神奇了!但是光线是什么呢?为什么会源源不断地发出来呢?为什么……这些无人知道的奥秘,引起了不少科学家的兴趣,他们都想去探个究竟。

当时在法国巴黎有一对年轻的夫妇,男的叫比埃尔·居里,他是一位令人注目的法国物理学家,女的叫玛丽·居里,是一位勤奋好学的波兰人,当时正准备攻读博士学位。他们也对伯克勒尔的发现产生了兴趣,并且决心在这个未被人知的奥秘领域中去探索。

要研究就需要有一个实验室,他们遇到的第一个困难就是到哪里去找这样一个地方呢?他们四处奔波,多次和人商量,最后比埃尔工作的理论学院校长总算允许他们使用一间储藏室。其实这只是一间小窝棚,四面没窗,一打开门,潮湿的空气夹着霉味就扑鼻而来,而且里面还堆着一些没用的机械和木料。不过居里夫人并没有抱怨和失望,相反她为自己能有一个可以自由支配的场所而感到高兴。她整理和打扫了这个小窝棚,并且安置了极为简单的设备:一个游离室,一个居里测电器和一个静电计。这儿就成了她的实验室。

从此,每天一早居里夫人安排好家务后,就来到实验室工作,一直要到很晚才回家。为取得博士学位,她研究的第一项工作是:测定铀射线使空气变成导体而使验电器放电的能力。几个星期之后,玛丽就获得了一个成果。她发现铀射线发放出能量的强弱,不但和周围的环境没有关系,便如光的照射、气温的变化等,而且和铀同其他元素怎样化合也没有关系,只和所含铀的多少有关,含铀越多,放出的能量就越强。居里夫人并没有因此而沾沾自喜,她想难道只有铀才有这种能量吗?她毅然放弃了对铀的研究,而开始搜索其他所有已知的化学物质是否也有这样的能量。不久她又获得了成果:一种叫钍的元素,以及它的化合物也能发出同样的射线,也具有同样强度的能量。居里夫人命名这种性质为“放射性”。

比埃尔清楚地意识到,自己出色的年轻妻子新获得的成果具有令人震惊的价值,但这是一个陌生的领域,需要通过艰苦的工作才能有所突破。他毫不犹疑地暂时放弃了自己的研究,来帮助自己的妻子一起工作。

两个伟大的头脑,再加上四只勤奋的手,使研究工作加倍地迅速进行着。居里夫妇开始对理化学院所采集的所有矿物样品进行检测。

1898年的一天,他们测量了一块沥青矿石,这块矿石的放射性非常强,远远超过了这块矿石所含的铀可能放出的能量。他感到很惊奇,甚至以为自己的实验出了误差,于是又反复做了近20次实验,证实实验没有出错。他们想:矿石中一定还有一种人们不知的新元素,而且这个元素具有非常强的放射性。

居里夫妇为了证明这个元素的存在,用自己发明的化学研究方法,以放射能为根据,把沥青铀矿中的元素一一加以分离。1898年7月,他们从矿石中分离出非常微量的黑色粉末,它的放射能比铀大得多。他们深信其中含有一种未被人知的新金属元素,为了纪念玛丽的祖国波兰,他们将之命名为“钋”。但是只有钋也不够说明这黑色粉末的强大的放射能,因此他们又做了更艰苦的努力,终于在1898年12月分离出一种比钋放射性更强的物质,他们认为其中含有另一个新元素,居里夫妇称它为“镭”。

当时许多科学家都不大相信,有的还说:“给我们一些镭看看,告诉我们它的原子量,我们就相信你。”居里夫妇决定要提炼出更多一些的纯镭,这样可以用事实来解开人们心中的疑问,同时也可以进一步研究和分析镭。要提炼纯镭谈何容易。镭的藏身之处是沥青铀矿,而镭在这种矿厂中也只占百分之一,他们从哪里去搞到这样的矿石呢?沥青铀矿很贵,他们哪里有金钱来获得足够的矿石呢?(www.xing528.com)

有一天比埃尔忽然想到沥青铀矿主要是用来提炼铀的,那剩下的矿渣中肯定还有镭藏在里面,何不用矿渣来炼镭呢?这个设想使玛丽高兴了起来。通过朋友的帮助,奥地利的圣约阿希姆塔尔矿山的矿主答应赠送给他们一吨矿渣,并且答应叫马车给他们运去,不过运费要他们自己去付。

其次是必须有一个提炼的场所,他们想到原来做实验的小窝棚前有一间快要倒塌的小木棚,他们又去和校长商量借用它。校长一向对比埃尔很尊重,所以很爽快地答应了,并且抱歉地耸耸肩膀说:“如果能用就请用吧!”

居里夫妇高兴得几天没合眼,天天站在家门口,等待着运矿渣的马车到来。几天后的一个清晨,装满矿渣的马车终于来了,居里夫人急忙跑上前去,抚摸着矿渣,流下了激动的眼泪。

艰苦的炼制工作开始了,居里夫人每天穿着一件布满灰尘、染渍及酸液的工作服,手里拿一根比她人还重的铁棒,在一只大铁桶里用力搅拌沸腾的矿渣,然后要把桶里的溶液倒到另一个桶内。接着再炼另一桶,每一桶有20千克重。沸腾的矿渣不时冒着浓烟,熏得她眼肿、喉痛,一天下来累得腰酸背疼、精疲力尽,有时连吃饭的力气也没有。这破棚屋,夏天炎热难忍,冬天冻得她手脚冰凉,他们每天就在这艰苦的环境中默默地工作着。日复一日,年复一年。日子虽苦,可他们内心却是快活的,因为他们知道,随着时间的推移,总有一天,宝贝——镭会降临到他们身旁。

1902年的一天夜晚,居里夫妇不顾一天的辛劳,穿上大衣又一起到小棚屋去。比埃尔用钥匙打开了锁,随后便想去开灯。“不要开灯!”玛丽阻止说。他们熟悉地朝那放着珍贵的镭的玻璃瓶望去,只见它发出像磷光般的微蓝色荧光,在漆黑的棚屋里闪烁着光芒。这就是他们花了4年时间炼出来的镭的光芒,他们相互依偎着坐了下来,面对着这美妙的光芒,沉浸在幸福与喜悦之中。他们从矿渣中提炼出0.1克镭盐,同时还测出镭的原子量为225,以铁的事实向世人证明了镭的存在。

故事哲理

科学家的兴趣就是探讨人类未知的奥秘,他们生活虽苦,但内心却是快乐的。

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