放射性元素及其发现：环境样品监测与分析

自古以来人类就受到电离辐射的照射，但真正开始注意到它的损伤和防护等问题，还是19世纪发现X射线和天然放射性之后。1895年伦琴发现X射线，但当时人们还不了解X射线的生物学作用，所以在发现了X射线后短短几个月里，操作人员就受到不同程度的放射损伤，如手的放射性皮炎、眼睛损伤和脱发等。1896年，法国科学家贝克勒尔首次发现放射性现象；1898年居里夫妇发现了镭，由于长期接触铀、镭，他们也都受到了辐射危害。到1902年已有关于辐射引起皮肤溃疡转变为皮肤癌以及周围血液和骨髓改变的报道。

在19世纪末，资本主义工业有了很大的发展，作为动力的电气工业发展速度很快。1895年末德国物理学家W．Roentgen用Crookes管研究高压放电现象，当阴极电子束流轰击玻璃管壁时，观察到了荧光以及X射线。当时的物理学家曾经一时错误地认为X射线是由荧光所发生的。法国的H．Becquerel在这一重大发现后的几个星期，将几种矿物标本放置在用黑厚纸包严的照相底版上，然后在阳光下暴晒一下。按Becquerel的设想，经阳光暴晒的矿物凡是能发出荧光的，也一定能同时发出X射线，X射线可穿过黑纸使底版感光。但是结果却发现，只有一种铀盐即硫酸铀酰钾复盐［K2UO2（SO4）2·2H2O］，能使底片感光。到了1896年2月29日，Becquerel有了一次奇妙的发现。一天，他在抽屉里将铀盐放在一块包了黑纸的照相底板上，而由于天阴没有拿出去。但过了两天突然发现这块与荧光无关的铀矿却能发射射线而使照相底版感光，且其感光强度比在阳光下暴晒几小时的还要强。Becquerel认为他的发现“非常重要，而且超出了想象中各种现象的范围”。继续检验后，发现其他的铀化合物也能发出这种射线，到1896年5月他又证明了纯金属铀的放射性大于铀化合物的放射性。

生于波兰、在法国学习的M．Curie对Becquerel的发现十分关注，她检验了许多元素及其化合物，发现除了铀和铀的化合物外，钍和钍的化合物也有类似的放射现象。由此她得出了放射现象是一种特有的原子现象的重要概念，其理由是铀和钍发出射线只决定于原子的性质，而与其化合物的组成无关。后来M．Curie在发现钋和镭元素后才将这一现象称为放射性。

1898年春天，居里夫人发现沥青铀矿的放射性比纯铀的放射性大约4倍，因而推测出在沥青铀矿中还有一种放射性更强的放射性元素。门捷列夫（Mendeleev）周期表中的若干空位也启示着她去寻求这种前人从未发现的新元素。她的丈夫、物理学教授P．Curie放弃了结晶学的研究，也怀着极大的科学热情，协助她去努力探求放射性新元素。

他们的工作方法大体上是将沥青铀矿磨碎溶解于盐酸，进行硫化物沉淀等多步化学分离。在整个分离过程中，他们始终用跟踪放射性的办法，来确定大量其他元素中微量放射性元素的去向，并巧妙地根据放射性的行踪来判断该元素的某些化学性质。这种创造性的方法，是一种崭新的放射化学研究方法，至今仍被放射化学工作者广泛采用。(www.xing528.com)

用这样的流程和方法，Curie夫妇于1898年6月得到了很少量的放射性比铀强150倍的黑色粉末，再经过一番提炼又得到了放射性比铀强400倍的新元素。为了纪念自己的祖国波兰，M．Curie将这个放射性元素命名为钋（polonium）。值得一提的是柏林的W．Marckwald几乎同时和独立发现了这一种新元素，当时他称之为“射碲”。

同年年底，Curie夫妇在G．Bemont的协助下，在铅的沉淀中又发现了放射性更强的另一种元素镭。为了确证钋和镭这两种新元素，Curie夫妇买来了2×103kg提取铀后的沥青铀矿渣，在简陋的实验室里经过两年多艰苦的劳动，终于在1902年提炼出了120mg在光谱中见不到钡的纯氯化镭，并初测其原子量为225±1（现为226.0254）。最后精制镭的方法是用氯化钡共沉淀载带微量的镭，然后用“分级结晶”的方法将钡和镭分离。

1903年诺贝尔物理学奖授予H．Becquer和Curie夫妇，奖励Becquerel发现自发的放射性和Curie夫妇在发现放射现象中的贡献。1911年，Curie夫人又获得诺贝尔化学奖，表彰她发现钋和镭并研究了他们的性质和化合物的成就。