居里夫人发现镭和钋的放射性

1898年，波兰化学家玛丽·居里^[7]采用新的电学测量方法测量铀的辐射强度时发现：“铀的辐射强度正比于所用铀的数量，不受铀和其他元素结合的影响，这种辐射也不受光或温度变化的影响。”玛丽·居里还发现钍也能像铀那样放射同样的射线。钍在已知元素中是仅次于铀的最重的元素，除了铀和钍之外，在当时已经生产或在实验室中使用的许多化学元素中，玛丽·居里没有发现有任何其他元素能够发出贝克勒尔射线。但是，在她对铀、钍混合物的研究过程中，她观测到有些混合物的辐射强度相对于其中的铀和钍的含量而言显得更强些。由此，玛丽·居里得出结论：在这些混合物中还含有未知的放射性元素。玛丽·居里的新进展鼓舞了她的丈夫皮埃尔·居里^[8]，使他用毕生的精力同居里夫人一起进行这方面的研究。有一次，他们偶然发现一种沥青铀矿样品的放射性甚至比纯铀的放射性还要强，这就意味着，在这些沥青铀矿中一定还含有别的放射性元素。

上述实验只是提供了新放射性元素存在的证据，进一步的任务是要找到这种新的元素。为此，他们进行了一系列的分离，得到越来越活泼的氯化物，其活性竟比铀大900 倍以上。他们把这种新的放射性元素命名为镭（Radium）。

于是，居里夫妇带着十分激动的心情找到几吨沥青铀矿，在很原始的条件下对沥青铀矿进行了长达四年的化学分析。通过处理大量矿物，他们终于发现其中含有两种新的放射性元素：钋和镭，而且这两种元素放射出的射线的强度比铀所放射出的要强得多。后来证明，镭在所有放射性元素中是最为特殊的。钋和镭的发现对后来核物理和核化学的形成起了奠基的作用。

从沥青铀矿中分离镭是一项十分艰难的工作，因为，沥青铀矿中仅含有一千万分之三点四的镭元素，也就是说，在含铀量为60%的1 吨矿物中仅含有0.2 克镭，钋的含量则更少。它们具有放射性，而且这两种稀有元素有可能通过浓缩的方法使它们具有可以测定的量。同时，它们的辐射能够使周围的空气发生电离，并使之变成导体。居里夫妇经过系统地测量各种残余物和晶体部分的这种效应，从而实现了对这两种放射性元素的浓缩。于是，钋与铋一起沉淀出来，镭跟着钡沉淀出来。然后，将镭和钡这两种元素的氯化物通过部分结晶，便可将它们各自分离。最后，居里夫妇从1 吨沥青铀矿中得到100 毫克纯氯化镭。由于沥青铀矿仅含有五千万分之一的钋，因而更不可能将钋以纯物质的形式分离出来。后来，居里夫人继续同艾·德比恩一起研究，从几吨沥青铀矿中得到了几毫克的含钋物质，其中所含钋的放射性比等量镭的放射性强50 倍。居里夫人还发现，一些放射性元素所发出的辐射是由于它们的原子产生连续分裂所造成的，从一种元素到另一种元素的蜕变速率，依放射性元素的种类不同而不同。例如，钋的半衰期为140 天，而镭的半衰期是1580年。

经过四年的奋斗，他们终于从8000千克矿渣中提取出了0.1 克的纯镭盐。1902年，居里夫妇宣布，他们测得镭的原子量为225，找到了两根非常明亮的特征光谱线。这时，镭的存在才得到公认。经过几年的辛苦研究，居里夫妇身体日渐衰弱，加上当年缺乏放射性防护的知识，他们不可避免地遭受了放射性的袭击。1906年4月19日，居里先生不幸在街上被马车压死，这使居里夫人受到极大打击，但她还是顽强地工作，带领她的学生（其中包括自己的女儿伊伦·居里和女婿弗列德利克·约里奥）继续战斗在放射学的前沿。1934年居里夫人在经过长期贫血的折磨后去世。她的女儿伊伦和女婿也因恶性贫血相继于1956年和1958年去世。居里一家向人类贡献了镭，他们自己却被镭夺去了宝贵的生命。

图95 发现镭元素的居里夫妇