Badanie ciał radioaktywnych

by Maria Skłodowska-Curie

Wygląd ogólny widma jest taki sam, jak metali ziem alkalicznych; wiadomo, że metale te wykazują widma o liniach silnych z kilku pasmami mglistymi.

Według Demarçay’a, rad można umieścić pomiędzy ciałami posiadającymi najbardziej czułą reakcję widmową. Skądinąd, prowadząc operację stężania chlorku baru radonośnego, mogłam sama wywnioskować, że w pierwszej badanej próbie, która wyraźnie wykazywała linię 381,47, zawartość radu musiała być bardzo nieznaczna (zapewne 0,02 na 100). Potrzeba jednak promieniotwórczości 50 razy większej niż uranu metalicznego, aby wyraźnie dostrzec główny prążek radu w widmach fotografowanych. Za pomocą elektrometru czułego można wykazać radioaktywność jakiegoś produktu, gdy wynosi ona nie więcej jak 1/100 aktywności uranu metalicznego. Widoczne jest tedy, że dla stwierdzenia obecności radu radioaktywność jest czynnikiem wiele tysięcy razy czulszym niż reakcja widmowa.

Bizmut z bardzo silnie promieniotwórczym polonem i tor z bardzo silnie działającym aktynem, badane przez Demarçay’a, dawały dotychczas tylko linie bizmutu i toru.

W rozprawie niedawno ogłoszonej Giesel, który zajmował się przygotowaniem radu, oznajmia, że bromek radu zabarwia płomień bunsenowski na kolor karminowy³⁵. Widmo płomienia radu zawiera dwa piękne pasma czerwone, jedną linię w barwie błękitno-zielonej i dwie słabe linie we fiolecie.

Ekstrakcja nowych substancji radioaktywnych. Pierwsza czynność ekstrakcji polega na wyciąganiu z minerału uranowego baru radonośnego, bizmutu polononośnego i ziem rzadkich, zawierających aktyn. Skoro te trzy pierwsze produkty zostaną otrzymane, należy przystąpić do wydzielenia z każdego z nich nowej substancji promieniotwórczej. Ta druga część poszukiwań dokonywa się za pomocą odpowiedniej metody frakcjonowania. Wiadomo, że wynalezienie stosownego sposobu zupełnego oddzielania pierwiastków bardzo zbliżonych jest rzeczą trudną; w takich razach pozostaje tylko użycie metod opartych na frakcjonowaniu. Zresztą gdy jaki pierwiastek znajduje się w mieszaninie z drugim w ilościach nie większych nad ślady, nie sposób poddać mieszaniny jakiejś metodzie oddzielania zupełnie doskonałego, nawet gdybyśmy taką metodę znali; bowiem można by się było narazić na stratę i owego śladu danego składnika, który mógłby zostać stracony w ciągu operacji. Praca mająca na celu izolowanie radu i polonu była specjalnie moim udziałem. Po kilkuletnich poszukiwaniach w tym kierunku zdołałam dojść do wyników pozytywnych względem radu. Ponieważ blenda smolista jest minerałem kosztownym, przeto zaniechaliśmy przerabiania tego minerału w zbyt wielkich ilościach. W Europie ekstrakcja jego dokonywa się w kopalniach w Jachimowie (Joachimsthal) w Czechach. Minerał, po rozdrobnieniu, zostaje prażony z węglanem sodu, a produkt tej reakcji ługowany ciepłą wodą, a następnie kwasem siarczanym rozcieńczonym. Roztwór zawiera uran, stanowiący właśnie o wartości blendy smolistej. Pozostałość nierozpuszczalna bywa odrzucana.

Ta to pozostałość zawiera substancje radioaktywne; jej czynność promieniotwórcza jest cztery i pół raza większa od aktywności uranu metalicznego. Rząd austriacki, do którego należą kopalnie blendy, uprzejmie zaofiarował nam na cele naszych poszukiwań jedną tonę tych odpadków i upoważnił kopalnie do dostarczania nam większej ilości ton tego materiału.

Było to zadanie wcale niełatwe przerabiać odpadki po raz pierwszy w sposób fabryczny według metod stosowanych w laboratorium. P. Debierne raczył przestudiować tę kwestię i zorganizować przerób fabryczny. Punkt najważniejszy metody wskazanej przez niego polegał na uskutecznianiu przemiany siarczanów w węglany przez gotowanie materiału ze stężonym roztworem węglanu sodu. Sposób ten pozwala uniknąć czynności topienia z węglanem sodowym.

Pozostałość zawiera głównie siarczany ołowiu i wapnia, krzemionkę, glinkę i tlenek żelaza. Poza tym, można w nich znaleźć, w ilościach mniejszych lub większych, prawie wszystkie metale (miedź, bizmut, cynk, kobalt, mangan, nikiel, wanad, antymon, tal, ziemie rzadkie, niob, tantal, arsen, bar itp.). W tej mieszaninie rad znajduje się w postaci siarczanu i stanowi wśród innych siarczan najmniej rozpuszczalny. Chcąc go przeprowadzić w roztwór, należy wyrugować, jak można najzupełniej, kwas siarczany. W tym celu odpadki zostają traktowane stężonym i gorącym roztworem sody zwyczajnej. Kwas siarczany, związany z ołowiem, glinem, wapniem, przechodzi w znacznej części do roztworu w postaci siarczanu sodu, który zostaje usunięty zupełnie przez płukanie wodą. Do roztworu alkalicznego przechodzą równocześnie ołów, krzemionka i glinka. Resztę nierozpuszczalną poddaje się, po wymyciu wodą, działaniu zwykłego kwasu solnego, który rozkłada materiał traktowany i rozpuszcza znaczną jego ilość. Z roztworu stąd powstałego można wydzielić polon i aktyn: pierwszy z nich strąca się siarkowodorem, drugi natomiast znajduje się w przesączu po siarczkach i może być stąd razem z wodzianami strącony amoniakiem. Co dotyczy radu, to pozostaje on w osadzie nierozpuszczalnym w kwasie solnym. Osad ten myje się wodą, po czym traktuje stężonym i wrącym roztworem węglanu sodu. Jeżeli w osadzie pozostała niewielka tylko ilość nierozłożonych siarczanów metali obcych, wtedy wynikiem powyższej czynności jest zupełna przemiana siarczanów baru i radu w węglany. Teraz myje się materiał bardzo dokładnie wodą, po czym poddaje działaniu kwasu solnego, niezawierającego kwasu siarczanego. Roztwór zawiera rad, a nadto polon i aktyn. Roztwór ten zostaje przefiltrowany i strącony kwasem siarczanym. W ten sposób otrzymuje się surowe siarczany baru radonośnego, zawierającego nadto wapń, ołów, żelazo i nieznaczną domieszkę aktynu. Przesącz zaś zawiera jeszcze nieco polonu i aktynu, które dają się zeń wydzielić tak samo, jak z pierwszego roztworu w kwasie solnym.

Z jednej tony odpadków otrzymuje się 10 do 20 kg siarczanów surowych, których radioaktywność jest 30 do 60 razy większa niż uranu metalicznego. Teraz należy przystąpić do ich oczyszczania. W tym celu gotuje się je z węglanem sodu, po czym zamienia na chlorki. Przez roztwór w kwasie solnym przepuszcza się strumień siarkowodoru, który strąca nieco siarczków radioaktywnych, zawierających polon. Ciecz zostaje teraz odfiltrowana od osadu, utleniona działaniem chloru i strącona czystym amoniakiem.

Strącone tlenki i wodziany są w silnym stopniu promieniotwórcze, co jest spowodowane przez obecność aktynu. Roztwór, pozostały po ich odfiltrowaniu, strąca się w dalszym ciągu węglanem sodu. Strącone węglany ziem alkalicznych przemywa się wodą i przemienia na chlorki, które odparowuje się do suchości i płucze czystym, stężonym kwasem solnym. Chlorek wapnia rozpuszcza się w kwasie solnym prawie całkowicie, gdy chlorek baru radonośnego pozostaje nierozpuszczony. W ten sposób z jednej tony materiału podstawowego otrzymuje się około 8 kg chlorku baru radonośnego, którego czynność jest około 60 razy większa od czynności uranu metalicznego. Chlorek ten przedstawia materiał gotowy do frakcjonowania.