История открытия радия

скачать (95.9 kb.)

  1   2
Министерство образования и науки РФ

РЕФЕРАТ
«ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ РАДИЯ»
Подготовил:
Проверил:


-2007-

История науки хранит немало примеров того, как гениальные идеи внезапно осеняли ученых, как буквально в считанные секунды рождались великие открытия. Если верить древней легенде, однажды Архимед решил принять ванну, и пока его бренное тело занималось вытеснением жидкости, в голове великого грека уже созрел едва ли не важнейший закон гидромеханики. А вот Ньютону якобы достаточно было увидеть в саду падающее с дерева яблоко, как физика обогатилась одним из основных своих постулатов - законом всемирного тяготения... В результате легкомысленного, а порой и обывательского "понимания" того, как открываются великие законы науки, создавались эти легенды. Но еще Ходжа Насреддин говорил: "Дичь видишь потому, что охотишься". На многих падало яблоко с дерева, но только для Ньютона оно оказалось воистину золотым. Все мысли ученого были заняты этим "будущим" законом - пока еще в предположениях и наблюдениях; вот почему маленькое яблоко стало подобно тому первому камешку в горах, который вызывает обвал. Да ведь для обвала-то надо кое-что "иметь", кроме этого первого камешка. Порой, чтобы достичь цели, ученые трудились долгие месяцы и даже годы, проводили эксперимент за экспериментом, совершая при этом настоящий научный подвиг. И, пожалуй, самым ярким примером такого подвига может служить открытие и получение Марией Склодовской-Кюри и Пьером Кюри одного из удивительных металлов мироздания - радия. Вот почему рассказ о радии - это и рассказ о двух замечательных ученых, об их бескорыстном титаническом труде на благо науки.

...Поезд идет уже третьи сутки. Где-то далеко позади осталась родная Польша, отсчитана не одна сотня километров по земле Германии, впереди - Париж. Что ждет там скромную польскую девушку, решившую поступить в знаменитую Сорбонну? Она мечтает, закончив университет, вернуться на родину - работать учительницей физики. Ни она сама и ни один человек в мире еще не знает, что не сбудется эта робкая мечта. Судьбе угодно было распорядиться иначе: сев в этот поезд, Мария Склодовская сделала первый шаг на долгом и тернистом пути, который обессмертит ее имя, поставит его в ряд величайших имен человечества. Всеобщее признание, слава, почет - как нескоро еще придет все это... А пока она может тратить только три франка в день - на еду, одежду, жилье, тетради, книги. Всего три франка!.. Расходы на омнибус - непозволительная роскошь: в холод и дождь Мария идет в университет пешком. Чтобы сэкономить керосин для освещения, как только начинает темнеть, она бежит в библиотеку Сен-Женевьев, где можно просидеть до закрытия - до десяти часов вечера. А потом до двух ночи при свете керосиновой лампы Мария занимается дома - в крохотной комнатушке под крышей. На протяжении многих недель дневной рацион ее - чай да хлеб с маслом, а порой - лишь пучок редиски или немного вишен. Но вот, наконец, с блеском окончен курс Сорбонны, получены сразу два диплома - физика и математика. В это время в одном из писем брату Мария Склодовская делится с ним мыслями: "Жизнь, как видно, не дается никому из нас легко. Ну, что же, надо иметь настойчивость, а главное - уверенность в себе. Надо верить, что ты на что-то годен и этого "что-то" нужно достигнуть во что бы то ни стало".

Вскоре, в 1895 году, произошло событие, сыгравшее важную роль в судьбе Марии, - она стала женой уже известного в то время физика Пьера Кюри. С этого момента совместная работа стала для них смыслом жизни. До открытия радия оставалось немногим более трех лет... Даже рождение дочери не могло помешать Марии заниматься любимым делом. Молодая женщина успевает и вести хозяйство, и ухаживать за крохотной Ирэн, и трудиться в лаборатории Пьера Кюри, в подготовительной школе физики при Сорбонне.

В том же году Мария Склодовская-Кюри приступает к работе над диссертацией. Ей предстоит выбрать тему. Больше всего молодого ученого волнует открытое незадолго до этого Анри Беккерелем загадочное излучение урана и его соединений. Именно в этом направлении и решено было на семейном совете продолжать научный поиск. С помощью созданного мужем прибора, позволявшего количественно оценивать поток таинственных лучей, Мария Кюри исследовала тысячи образцов. Работа велась в неимоверно тяжелых условиях, в сыром, не приспособленном для опытов, помещении, на примитивном оборудовании. В один из зимних дней в научном дневнике появилась запись, покоряющая своей педантичной точностью: "Температура 6,25 С!!". Но Мария Кюри трудилась с необыкновенным упорством. Тщательное изучение разнообразных материалов подтверждало правоту Беккереля, считавшего, что чистый уран обладает большей радиоактивностью, чем любое его соединение. И хотя об этом говорили результаты сотен опытов, исследованию подвергались все новые и новые вещества. И вдруг... Неожиданность! Два урановых<> минерала - хальколит и смоляная руда Богемии - гораздо активнее действовали на прибор, чем уран. Вывод напрашивался сам собой: в них содержится какой-то неизвестный химический элемент (возможно, и не один) с еще более высокой степенью радиоактивности. По крупицам анализируя оба минерала, супруги Кюри приходят к заключению, что в них "прячутся" два незнакомца. И вот, наконец, открыт один из них. В честь Польши-родины Марии - его решено назвать полонием. Снова за работу, снова титанический труд - и еще одна победа: обнаружен элемент, в миллион раз превосходящий по радиоактивности уран. За эту неиссякаемую способность к излучению ученые назвали его радием ("радиус" по-латыни-луч). Произошло это в 1898 году. Итак, полоний и радий открыты, но их пока никто не видел. Чтобы показать миру эти элементы, чете Кюри понадобилось еще четыре года напряженного труда, долгих четыре года... Даже в наиболее радиоактивных продуктах присутствуют лишь следы новых элементов. Значит, для их выделения придется обработать тонны сырья! Для этого нужны средства и немалые. Где их взять? Ученые решили обратиться к одному из австрийских физиков с просьбой помочь им приобрести по доступной цене отходы урановой руды (из нее в Богемии извлекали уран, используемый в виде солей для окрашивания стекла и фарфора). Тем временем нужно подыскать подходящее помещение: та небольшая мастерская, где начинались поиски неведомого элемента, слишком уж тесна для предстоящей работы. Руководство Сорбонны "не видит возможности" помочь ученым. В соседнем дворе они находят старый заброшенный сарай, у которого имелось одно весьма сомнительное достоинство: он был настолько плох, что на него не зарился никто другой. "Хоромы" поступают в полное распоряжение Пьера и Марии Кюри. Дощатые стены, асфальт вместо пола, стеклянная крыша, протекавшая во время дождя, несколько грубо сколоченных столов, печка с проржавевшей трубой да классная доска - вот "штрихи к портрету" той лаборатории, где ученым предстояло провести не один год, прежде чем они добьются своей цели выделят крупицы лучезарного радия. "Но как раз в этом никудышном, старом сарае прошли лучшие и счастливейшие годы нашей жизни, всецело посвященные работе", - скажет впоследствии М. Кюри. Пока супруги осваивали свои новые владения, пришли добрые вести из Австрии: по ходатайству Венской академии наук австрийское правительство дало указание директору рудника отправить в Париж несколько тонн отходов урановой руды. Вскоре, в одно прекрасное утро (если бы шел проливной дождь с градом и ветер срывал с домов крыши, все равно это утро показалось бы Марии и Пьеру прекрасным), к зданию, где помещалась школа физики, подошла конная повозка и рабочие начали выгружать мешки. Мария не может скрыть свою радость: она стала обладательницей несметных сокровищ! Ведь в этих мешках содержится не просто бурая порода, похожая на дорожную пыль, - здесь таится ее радий. Проще, правда, найти иголку в стоге сена, чем добыть хотя бы крупицы этого металла. И все же - за работу, сейчас же, немедленно... Первое время супруги совместно трудятся над химическим выделением радия и полония. Однако постепенно они приходят к выводу, что целесообразно разделить "обязанности": Мария продолжает обработку руд, чтобы получить чистые соли радия, Пьер ставит тонкие опыты по уточнению свойств нового металла. В сарае нет вытяжных шкафов, а при работе выделяются вредные газы, поэтому Марию чаще можно было увидеть во дворе, окруженную клубами дыма. Зимой же и в непогоду она трудилась в сарае, при открытых окнах. "Мне приходилось обрабатывать в день до двадцати килограммов исходного вещества, - вспоминала М. Кюри, - и в результате весь наш сарай был заставлен большими сосудами с осадками и растворами; это был изнурительный труд - переносить мешки, сосуды, переливать жидкости и часами перемешивать железным прутом кипящую массу в чугунном котле". (Когда впоследствии кто-то назовет в присутствии М. Кюри ее деятельность подвижничеством, она возразит: "Какое это подвижничество, господа, когда все это было так интересно!") Иногда ученые на несколько минут отрываются от приборов и склянок и начинают мечтать о том дне, когда они увидят, наконец, свой радий. "Пьер, ты каким представляешь его себе?" "Видишь ли, Мари, мне бы хотелось, чтобы у него был красивый цвет". К великому восторгу обоих через несколько месяцев они обнаруживают, что у радия есть нечто большее, чем красивый цвет: он постоянно излучает свет! По вечерам радий словно манит их к себе. Когда темнеет, Пьер и Мари возвращаются в сарай, где повсюду - на столах на полках - расставлены стеклянные банки и пробирки с веществами, обогащенными радием. И старый дощатый сарай превращается в сказочное Царство Радия. Во тьме его, куда ни глянешь, мерцают чудесные зеленовато-голубоватые огни, как бы висящие в темноте. Бледное сияние> озаряет прекрасные взволнованные лица ученых... Шли дни, недели, месяцы, но радий упорно отказывался знакомиться с людьми. Стоит ли этому удивляться? Ведь условия, в которых находились физики, отнюдь не способствовали решению стоявшей перед ними сложнейшей химической задачи. Пьер даже предложил приостановить работу, заняться теоретическими исследованиями и дожидаться лучших времен - тогда успеха можно будет добиться с меньшими затратами сил. Но даже авторитет мужа не в состоянии поколебать решимость Мари. И Пьер соглашается с ней. Самозабвенный труд приносит наконец плоды: в 1902 году, спустя четыре долгих года с того дня, когда супруги Кюри объявили о вероятном существовании радия, Мари удается выделить крупицу чистого хлористого радия, который давал ясный спектр нового элемента. Всего десятая доля грамма, но она приносит радию уже официальное признание. И снова за дело - ведь теперь можно ближе познакомиться с этим необыкновенным элементом, выяснить, чем он может быть полезен людям.

Для этого, как воздух, нужны средства, а семья Кюри, несмотря на блестящие научные достижения, продолжает едва сводить концы с концами. Ученые мечтают о новой лаборатории, где они смогли бы развернуть большие опыты с радием, но судьба не торопится воплотить их мечту в жизнь. Примерно в это время начальство П. Кюри решило представить его к награде орденом Почетного легиона. Однако в записке, адресованной декану факультета, Пьер писал: "Прошу Вас, будьте любезны передать господину министру мою благодарность и осведомить его, что не имею никакой нужды в ордене, но весьма нуждаюсь в лаборатории". Даже в тех условиях, которые, мягко выражаясь, оставляли желать лучшего, ученым удавалось узнавать все новые и новые подробности о радии. Оказалось, например, что он испускает не только лучи: каждый грамм этого металла выделяет в час теплоту, достаточную, чтобы растопить такое же количество льда. А всего за время своего существования (постепенно весь радий распадается, превращаясь в другие элементы) один грамм радия выделит столько теплоты, сколько образуется, например, при сжигании полтонны каменного угля, но на это потребуется немногим меньше... 20 тысяч лет. Если в стеклянную трубку поместить маленькую щепотку солей радия и запаять ее, а спустя несколько дней перекачать воздух из нее в другую герметичную трубку, то она начнет светиться в темноте зеленовато-голубым светом - точно так же, как и радиевая соль. Большой интерес к этому явлению проявили английские ученые Эрнст Резерфорд, Фредерик Содди, Уильям Рамзай. Сначала было установлено, что свечение объясняется образованием нового газообразного радиоактивного вещества, рожденного из радия. Вслед за тем, в 1903 году, удалось обнаружить, что превращение радия в эманацию (так первое время именовался новый газ, названный позднее радоном) сопровождается появлением уже известного тогда газа гелия. Работы английских ученых положили начало теории радиоактивных превращений элементов (кстати, сам радий образуется в результате распада урана - именно поэтому он впервые дал о себе знать, когда исследовались урановые минералы).

Один элемент самопроизвольно превращается в другой - как тут не вспомнить средневековых алхимиков, стремившихся получить золото из других металлов.

Значит, не так уж и плоха была в принципе эта идея. Но скольким умам еще предстояло родиться, прежде чем мир узнал о том, что подобные чудеса возможны, понял, почему они происходят, научился их совершать!

Во Франции же изучение радия пошло в несколько ином направлении: им всерьез заинтересовались... врачи. Было обнаружено еще одно свойство этого элемента: его излучение вызывало ожоги человеческого тела. Пьер Кюри добровольно подверг свою руку действию радия в течение нескольких часов -кожа сначала покраснела, затем образовалась рана, на лечение которой ушло более двух месяцев. Анри Беккерель также обжегся радием, хоть и не по своей охоте: проносив некоторое время в кармане жилета пробирку с солью радия, он ощутил вдруг сильное жжение. Рассказывая об этом супругам Кюри, Беккерель воскликнул: "Я люблю радий, но я на него в обиде".

П. Кюри вместе с врачами проводит ряд опытов по облучению животных. Результаты ошеломляющие: разрушая больные клетки, радий помогает излечить рак кожи - болезнь, против которой медицина всегда была бессильна. Вскоре уже многие парижские больные узнают чудодейственную силу радиотерапии. Первое время супруги Кюри обеспечивают врачей пробирками с эманацией радия, но новый вид лечения находит все больше сторонников, и скромная лаборатория физиков уже не может удовлетворить спрос на радиевые препараты. Лечебные свойства радия привлекают внимание промышленников. Из Америки в адрес Кюри приходит письмо: в Буффало намечено строительство радиевого завода, и американские технологи просят ученых дать им сведения, необходимые для разработки проекта. Супруги могут, запатентовав свои идеи и закрепив таким образом право на промышленную добычу радия, извлечь из этого большую материальную выгоду. Им очень нужны деньги, но истинные ученые не считают себя собственниками радия - их детище принадлежит всем людям. В Буффало отправлено письмо с подробными указаниями, как извлекать радий из руд. Чем скорее начнет работать завод, тем больше людей исцелит радий. Это для Кюри дороже любых денег.

Завод по производству радия для медицинских целей сооружается и в Европе - его строит французский промышленник Арме де Лиль. Человек образованный и прогрессивный, он начинает издавать на свои средства научный журнал "Радий", посвященный вопросам радиоактивности. Однако этому предшествовали события, сыгравшие большую роль в жизни супругов Кюри. 1903 год стал для них во многом переломным. В июне Мари с успехом защищает докторскую диссертацию. Летом того же года Лондонское королевское общество приглашает Пьера сделать доклад о радии. Прибывших в Англию супругов ждет восторженный прием. Их радушно встречает лорд Кельвин. Ученый, имя которого известно всему миру, гордится своей дружбой с замечательными французскими физиками. Кюри дарят ему стеклянную ампулу с радием, и великий старец с юношеским восторгом показывает этот бесценный подарок своим коллегам. На докладе П. Кюри присутствует весь цвет английской науки. Пьер демонстрирует поразительные "способности" радия: волшебные силы, которые таятся в этом элементе, заставляют светиться экран, пропитанный раствором сернокислого цинка, действуют на завернутые в черную бумагу фотопластинки, разряжают на расстоянии электроскоп, согревают окружающий воздух. Успех превзошел все ожидания. "Профессор и мадам Кюри" оказались в центре внимания аристократического Лондона.
  1   2



Рефераты Практические задания Лекции
Учебный контент

© ref.rushkolnik.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации