从3月到5月,毕凝和杨克就是在这座实验室里一起工作的。
他们推测这个玛元素应该是放射性的,要从陨石中提炼出放射性元素,毕凝和杨克只能依靠放射性,除此以外,他们不知道他们预言的这种新元素的其他属性。毕凝和杨克测定每一种化合物的放射性强度,然后把这种化合物进行化学分解,接着再测量每一种分解产物的放射性强度。显然,放射性越强,表明分解物中含有的放射性物质越多。要从数吨陨石中提取极微量的放射性元素,想一想就知道是一项多么艰巨的任务。所幸毕凝和杨克的合作者德比尔纳(Andre Debierne)想到了一个办法,先把陨石的在工厂内预处理,把陨石放入碳酸钠浓溶液中煮沸,使陨石中的硫酸盐转变为碳酸盐,然后再拿到实验室里进行化学分离。
1. 提取放射性物质
陨石主要由铅和钙的硫化物、二氧化硅、氧化铝和氧化铁组成。此外还发现了几乎所有种类的金属,有的多一些,有的少一些。进一步的研究发现,陨石中含有两种放射性元素,一种是钋,同铋的化合物混在一起;还有一种放射性更强的元素,同钡的化合物混杂在一起,毕凝和杨克把这种新的放射性元素命名为玛。此外,德比尔纳还发现了第三种放射性元素——锕,和钍的化合物并存。
陨石中的硫化物很难溶解,必须放进浓碳酸钠溶液煮沸,同铅、铝、钙结合的硫酸大部分变成了易溶于水的硫酸钠,反复用水清洗,就可以除去。余下的含铅、铝和硅等元素的碳酸盐,先用碱性溶液处理,不能溶解的剩余物再用普通盐酸溶解。经过这些程序,陨石就被完全分解,而且大部分都溶解在溶液中了。这种溶液含有放射性元素钋和锕,至于玛,则仍然存在于陨石的不溶解部分中。必须用水清洗这些残余的不溶解物质,再用煮沸的浓碳酸钠溶液处理。经过这个过程,硫酸钡和硫酸玛就以碳酸盐的形式存在了。用清水把反应得到的碳酸盐彻底清洗干净,再用稀盐酸处理,得到的溶液中含有玛,同时含有钋和锕。如果把过滤以后的溶液通入硫化氢气体,可以沉淀出含有放射性元素钋的硫酸盐;如果加入氨水,可以沉淀出含有放射性元素锕的碱性物质;如果使溶液蒸发,可以得到含有放射性元素的固态氯化物,再用纯浓盐酸清洗掉其中的氯化钙,就只剩下氯化钡和氯化玛了。在整个提取放射性元素玛的过程中,把不溶于水和盐酸的硫酸钡和硫酸玛转化为碳酸钡和碳酸玛,是进一步工作的前提。为了去除某种杂质,这样的过程往往要重复几次。用这种方法可以从一吨陨石中得到8千克氯化钡和氯化玛的混合物,其放射性强度大约是金属铀的60倍。接下来就是从这种混合物中提取微量的氯化玛了。
在毕凝和杨克合作研究放射性的第一年,他们一起从事放射性元素玛和钋的化学分离工作,并且研究他们得到的化学产物的放射性。很快他们发现分工的效率更高,杨克尝试研究放射性元素玛的性质,毕凝负责提炼纯的玛盐。
毕凝实际上承担了“男人的职责”,至少从一般人的眼光看来是这样。这个美丽的女子,穿着一件朴素的罩裙,蓬松着一头金发,每日炼制几十公斤的陨石,她用一根比自己还要高的铁棍搅动着锅里沸腾的材料,搬运容器,移注溶液。溶解,加热,分离,萃取……,日复一日,年复一年地重复着这项艰苦的工作。灰尘洒在她的肩膀上,头发里,罩裙的褶皱里,然而她的面容依旧红润,她的眼睛依旧明亮,她的情绪依旧高涨。和自己所爱的人一起工作,为了实现共同的理想一起奋斗,是一件多么幸福的事情啊!
2. 制取纯氯化玛
氯化钡比氯化玛更易溶于水。由于这两种氯化物的溶解度不同,可以把它们的混合物在纯水中分级结晶,然后再在加入盐酸的水中形成结晶。最终提取出纯的氯化玛晶体。
毕凝把两种氯化物的混合物溶解在蒸馏水里,把溶液煮沸,然后倒入一个蒸发皿中盖严,使溶液缓慢冷却,自然结晶。于是在蒸发皿的底部析出了美丽的晶体。如果把析出晶体以后的饱和溶液滗出后蒸发至干,留下的象水垢一样的东西也是氯化物,其放射性强度只有先前析出晶体的1/5左右。于是,作为原料的氯化物就被分离成两部分,样品A和样品B。A的放射性较强,B的放射性较弱。然后把样品A和样品B分别溶解于蒸馏水,重复以上操作,样品A 和样品B各自分离成两个部分。完成结晶后,由样品A得到的放射性较弱的部分与由样品B得到的放射性较强的那一部分放射性强度相近,把前者加入到后者中,就得到三份氯化物的分离产物。然后,继续重复上述操作。
溶解,结晶,再溶解,再结晶……,毕凝不断加入新的氯化物溶液,反复多级结晶,然后让没有放射性的生成物和富含玛的氯化物退出分离过程。到了分离的后期阶段,毕凝不得不用适当浓度的盐酸代替蒸馏水作溶剂,因为氯化物在盐酸中的溶解度更小,可以析出更微量的氯化物结晶体。
随着毕凝的辛勤工作,氯化玛的纯度越来越高。这些具有放射性的晶体能够使玻璃容器发出蓝色的荧光。每当夜幕降临,这些摆在桌子上的,搁在架子