能发出射线的金属主要有镭和钋。
法国化学家贝可勒耳一直对物体的发光现象感兴趣,1896年,贝可勒耳无意间把铀盐放到了用黑纸包着的感光片上,意外发现在没用任何光线照射的情况下,感光片上却出现了痕迹。对新生事物充满好奇的贝可勒耳没有放过这一奇怪的发现,并且想到也许是铀盐会发出一种新的光线。经过进一步的实验证实,果然这种铀盐能放射出射线。
贝可勒耳发现的铀盐的放射性现象引起了居里夫人的极大兴趣,她决定研究这一不同寻常现象的实质。居里夫人检验了各种复杂的矿物的放射性,意外地发现沥青铀矿的放射性比纯氧化铀强得多。她断定,铀矿石除了铀之外,肯定还存在着一种放射性更强的元素。
研究的结果现在大家都知道了,铀矿里找到了钋和镭。1898年7月,她把其中一种元素命名为钋,以纪念自己的祖国波兰。
“放射性”的概念来自居里夫人的提议。在自然界,有些物质的原子核因为不稳定会发生衰变,变成稳定的元素,并且在其衰变的同时会放射出肉眼感知不到的射线,如人们后来所知道的α射线和β射线。这些物质便是“放射性元素”。钋的放射性是居里夫人早些时候发现的铀的400倍。
镭和钋放射出的绚丽的放射线充满着神奇色彩,如图55-1所示。
图55-1 绚丽的放射线光斑
钋是一种银白色金属,能在黑暗中发光,是目前已知最稀有的元素之一,在地壳的中的含量约为100万亿分之一。天然的钋存在于铀矿石和钍矿石中,但由于含量过于微小,只能通过人工合成的方式取得。
钋是世界上最毒的物质,1g钋就能造成1千万人死亡。同等单位下,钋比氰化氢的毒性要高上2.5亿倍。钋的半衰期是138天,而用于武器制造的铀的半衰期是7亿年。正因为钋的快速衰变,当人们检测时,很可能只能检测到它衰变后的物质,因此钋成了一种很难追溯的暗杀武器。
提起镭,人们都会想到大名鼎鼎的被誉为“镭的母亲”的居里夫人,都会想到放射性元素。居里夫人一生都对放射性物质感兴趣。1896年,居里夫人和她的丈夫一起,依据门捷列夫元素周期律排列的元素,逐一进行测定,结果很快发现了一种从钍元素的化合物中能自动发出射线的元素,并且这种新元素的放射性比钋元素还强。他们把这种新元素命名为“镭”,如图55-2所示。
镭的发现在科学界爆发了一次真正的革命,为人类探索原子世界的奥秘打开了大门,而居里夫妇也因此双双获得了诺贝尔奖。
单质镭是银白色有光泽的金属,化学性质活泼,与钡相似。金属镭暴露在空气中就能迅速发生反应,生成氧化物和氮化物。目前已知镭元素有13种同位素,其中Ra226半衰期最长,为1622年。金属镭能放射出α和γ两种射线,并生成放射性气体氡。(www.daowen.com)
镭元素存在于多种矿石和矿泉中,但含量极稀少,较多的来源是沥青铀矿(见图55-3)。但镭的提取太艰难了,当时居里夫妇用了3年9个月才提炼出0.1g镭。
图55-2 金属镭
图55-3 沥青铀矿
镭是一种重要的放射性物质,广泛应用于医疗、工业和科研领域。把镭盐和硫化锌荧光粉混合均匀,可制成永久性发光粉,如我们常见的夜光表(见图55-4)就是在指针和数字上涂上了这种发光粉。
图55-4 夜光表
镭虽然是剧毒物质,但如果将其射线控制适当,却可对癌症进行有效的治疗。图55-5所示就是一个癌症患者在利用镭射线进行治疗。
图55-5 利用镭射线治疗癌症
难以想象的是,半辈子在没有任何防护的情况下与这种极毒的放射性物质打交道的居里夫人能够享年67岁。也正是因为这一点,人们已经开始研究居里夫人当初做实验时所用到的和所接触到的其他物质,希望能从中找到与放射性金属相生相克的新物质。
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