居里夫人提炼镭的过程是科学史上的经典案例,其方法具有开创性和艰辛性,主要包含以下关键步骤:
一、原料获取
获取沥青铀矿残渣 居里夫妇最初通过购买获得一吨含铀的沥青矿残渣,该矿渣是提炼镭的原料。由于沥青铀矿稀有且价格昂贵,他们还曾变卖家产以筹集实验资金。
二、提取纯镭的核心步骤
高温熔炼与分离
居里夫人在简陋的实验室中,将沥青铀矿残渣一锅一锅地煮沸,并用铁棒搅拌以防止粘锅。煮沸后的溶液需通过蒸馏分离出含镭的成分。
化学沉淀与纯化
分离后的镭盐需通过化学沉淀法进一步纯化。居里夫妇使用硫酸铵等试剂反复处理溶液,逐步去除杂质,最终获得高纯度的镭盐。
原子量测定与元素验证
提炼出的镭盐需进行精确的原子量测定。居里夫人通过测量镭盐的熔点、密度等物理性质,并结合光谱分析,最终确定镭的原子量为226。
三、实验条件与挑战
环境艰苦: 实验在破旧实验室进行,常面临烟熏、高温、毒气等危险,居里夫人长期暴露在放射性物质中。 资金与设备限制
科学争议:镭的发现初期遭科学界质疑,居里夫妇通过反复实验和成果展示最终获得认可。
四、历史意义
开创放射性研究领域
居里夫人通过提炼镭,开创了放射化学这一新兴学科,为核物理学和医学的发展奠定基础。
科学贡献
她与丈夫皮埃尔·居里共同获得1903年诺贝尔物理学奖,1911年又因发现镭和钋获诺贝尔化学奖,成为首位两获诺贝尔奖的科学家。
总结
居里夫人提炼镭的过程体现了科学探索的艰辛与执着,她通过创新实验方法、克服物质条件限制,最终为人类认识原子世界做出了巨大贡献。这一成就不仅推动了放射性物质的应用,更激励了后世科研工作者。