居里夫人发现镭并成功提炼的过程可分为以下几个关键步骤:
一、发现镭的起源
放射性现象的启发 1896年,法国物理学家亨利·贝克勒尔发现铀盐具有放射性,但未明确其物质本质。居里夫人受此启发,推测可能存在其他放射性元素。
理论预测与初步验证
居里夫人运用门捷列夫的元素周期律,预测铀系元素可能存在放射性同位素。1898年,她通过实验从沥青铀矿残渣中分离出两种新放射性元素:
- 钋(Polonium): 1898年7月发现,命名为“放射性元素”; - 镭(Radium)
二、镭的提炼过程
原料获取与实验条件 - 居里夫妇因资金困难,最初使用自制的简陋实验室(破旧棚屋,缺乏设备);
- 1902年,他们获得奥地利政府赠送的1吨含铀的沥青矿残渣作为主要原料。
提取方法与工艺
- 高温蒸馏与化学处理: 将沥青矿残渣煮沸并搅拌,通过滚烫溶液蒸馏分离放射性成分; - 反复提纯
关键成果与数据 - 1903年,居里夫妇从约8吨废沥青铀矿中提炼出0.12克氯化镭;
- 镭的原子量被精确测定为225,放射性强度是铀的200万倍。
三、科学意义与后续影响
理论突破:
证实了除铀外存在其他放射性元素,推翻了“铀是唯一放射性元素”的传统观念;
技术革新:开创了放射性物质提取的新方法,为后续核科学研究奠定基础;
社会贡献:镭的发现推动医学领域发展,如用于癌症治疗。
居里夫人的研究历程体现了科学探索中的坚持与创新精神,她与丈夫皮埃尔·居里共同为现代物理学和化学的发展做出了不可磨灭的贡献。