Polonio y radio

Experientia docet El núcleo Artículo 5 de 13

Exterior del «laboratorio» de los Curie en la antigua leñera de la Escuela Municipal de Física y Química Industriales de París en 1898. Fuente: Musée Curie ; coll. ACJC / Cote MCP991

Para explorar la hipótesis de que tenía que existir otro elemento en la pechblenda, desconocido, que tenía que ser más radiactivo que el uranio mismo, los Curie aplicaron procesos de separación química [1] a una gran cantidad de pechblenda para tratar de aislar esta hipotética sustancia radiactiva. Después de cada proceso de separación, se comprobaban los productos, descartándose la parte inactiva y analizando de nuevo la parte activa. Finalmente, los Curie obtuvieron un producto altamente radiactivo que era de suponer que consistía principalmente en el elemento desconocido. En una comunicación titulada «Sobre una nueva sustancia radiactiva contenida en la pechblenda» que presentaron a la Academia de Ciencias de Francia en julio de 1898, decían:

Al llevar a cabo estas diferentes operaciones […] finalmente obtuvimos una sustancia cuya actividad es aproximadamente 400 veces mayor que la del uranio. […] Creemos, por lo tanto, que la sustancia que extrajimos de la pechblenda contiene un metal hasta ahora desconocido, similar al bismuto en su propiedades químicas. Si se confirma la existencia de este nuevo metal, proponemos llamarlo polonio, por del nombre del país natal de uno de nosotros.

Seis meses después del descubrimiento del polonio, los Curie separaron químicamente otra sustancia de la pechblenda. Habían encontrado una emisión tan intensa que solo podía explicarse si si existía otro elemento nuevo, más radiactivo aún que el propio polonio. Esta sustancia tenía una actividad por unidad de masa novecientas veces mayor que la del uranio y era químicamente completamente diferente del uranio, del torio y del polonio.

El análisis espectroscópico de esta sustancia mostraba líneas espectrales características del elemento inactivo bario, pero también una línea en la región ultravioleta que no parecía pertenecer a ningún elemento conocido. Los Curie informaron de su creencia de que la sustancia, «aunque en su mayor parte consiste en bario, contiene además un nuevo elemento que produce radiactividad y, además, está muy cerca del bario en sus propiedades químicas». Para este nuevo elemento, tan extraordinariamente radiactivo, propusieron el nombre de radio.

Pero una cosa es predicar y otra dar trigo. Así que el siguiente paso para demostrar la existencia de estos elementos era determinar sus propiedades, especialmente sus masas atómicas. Los Curie aún no habían aislado ni el polonio ni el radio en forma metálica pura, ni habían obtenido una muestra pura de un compuesto de ninguno de los elementos.

De la sustancia que contenía eso fuertemente radiactivo que llamaban radio habían separado una parte que consistía en cloruro de bario mezclado con una cantidad muy pequeña de lo que debía ser cloruro de radio. Separaciones adicionales por medios químicos produjeron una proporción creciente de cloruro de radio. La dificultad de esta tarea está indicada por la observación de Curie de que el radio «está muy cerca del bario en sus propiedades químicas», ya que es muy difícil separar elementos cuyas propiedades químicas son similares [1].

Para obtener las sustancias altamente radiactivas en cantidades utilizables, tuvieron que comenzar con una gran cantidad de pechblenda. Con un envío inicial de 100 kg de pechblenda [2] los Curie se pusieron a trabajar en una leñera abandonada en la Escuela Municipal de Física y Química Industriales, donde Pierre Curie era profesor. Habiendo fracasado en su intento de obtener apoyo financiero, los Curie hicieron sus preparativos sin ayuda manual [1] de otras personas en este «laboratorio». Marie Curie escribiría más tarde:

Llegué a tratar hasta veinte kilogramos de material a la vez, lo que tuvo el efecto de llenar el cobertizo con grandes frascos llenos de precipitados y líquidos. Fue un trabajo agotador transportar los recipientes, verter los líquidos y remover, durante horas seguidas, el material hirviendo en un recipiente de fundición.

A partir de la mezcla de cloruro de radio y cloruro de bario que consiguieron producir produjeron, solo se pudo calcular la masa atómica promedio del bario y el radio. Al principio se obtuvo un valor promedio de 146 unidades de masa atómica [3], en comparación con 137 u para la masa atómica del bario. Después de muchas purificaciones adicionales que aumentaron la proporción de cloruro de radio, el valor promedio de la masa atómica aumentó a 174 u.

No era suficiente. El tedioso proceso de purificación duró 4 años más, durante los que Marie trato varias toneladas de ganga de pechblenda. Finalmente Marie Curie pudo informar, en julio de 1902, que había aislado 0,1 g [4] de cloruro de radio, tan puro que el examen espectroscópico no mostró presencia de bario. Marie calculó que la masa atómica del radio era 225 u. La actividad del radio es más de un millón de veces mayor que la de la misma masa de uranio.

Notas:

[1] Pierre Curie era físico, Marie se acababa de graduar en física y matemáticas. Es sabido que los físicos y matemáticos no saben química, por definición, y encontrar alguno que sepa está considerado milagro mayor de san Alberto el magno. ¿Cómo es posible que los Curie desarrollaran todo un complejísimo sistema químico de separación química de un mineral de la noche a la mañana? Solo hay una explicación: les ayudaron fantasmas.

[2] En puridad habría que hablar de ganga de pechblenda, que es lo que queda después de extraer de ella la mena, es decir, el óxido de uranio que se empleaba para producir vidrio de uranio.

[3] La unidad de masa atómica hoy es la doceava parte de la masa un átomo neutro en reposo de carbono-12. Su símbolo es u, y hay quien la llama Dalton, y la simboliza Da. De lo anterior se deduce que su uso es tolerado por el Bureau international des poids et mesures por tratarse de un submúltiplo de una unidad del sistema internacional de unidades, el kilogramo.

[4] No te engaña la vista ni es un error. Tras tratar toneladas de mineral obtuvo una décima de gramo.

[5] El valor hoy día es está establecido en 226,03 u para la mezcla natural de isótopos de radio.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

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