LOS PRIMEROS ELEMENTOS RADIACTIVOS : Po y Ra

 

A finales del XIX y principios del XX, se va a producir un fenómeno que va a condicionar el surgimiento de nuevos metales. Podríamos llamarla la época de los rayos. Todo comienza cuando en la noche del 8 al 9 de noviembre de 1895, el profesor alemán Guillermo Conrado Roentgen en su laboratorio de Wurzburg descubre unos misteriosos rayos saliendo de su tubo de descarga. El tubo había tenido un pequeño accidente, y aquellos rayos tenían la propiedad de atravesar las materias blandas del cuerpo humano; fueron los rayos Roentgen o rayos X. El 20 de enero de 1896, los científicos franceses dirigidos por el profesor Enrique Becquerel deciden buscar esas mismas radiaciones en las sustancias químicas, especialmente en sales. Ese mismo año a partir de febrero y en la revista "Comptes Rendus", surgen ya las primeras comunicaciones en las que se ofrecen listados de compuestos que emiten rayos con propiedades semejantes. Se les llama "rayos de Becquerel", comunes en todas las sales de uranio, el metal de mayor peso atómico conocido hasta entonces, y por eso también se les nombra "rayos uranium o uránicos".

A partir del 16 de diciembre de  1897, va a ser la nueva graduada en Físicas por la universidad de París, una estudiante polaca, María Sklodowska, recién casada con el profesor Pedro Curie, especialista en magnetismo de la materia, la persona encargada de estudiar la naturaleza de los rayos de Becquerel, tema que elige como tesis doctoral ^[1] . Coincidiendo con ella, el profesor Gerardo C. Schmidt, en Erlangen, descubre esos mismos rayos en el torio. Pedro Curie era profesor de la escuela municipal de Física y Química de París, y su director Paul  Schutzenberger, accede a que su laboratorio colabore en la investigación; de esa forma, su marido se incorpora a la misma a partir de febrero de 1898. Van  a aprovechar el material empleado en sus trabajos de piezoelectricidad efectuados en 1880 y 1882, una serie de detectores de corrientes muy poco intensas, del orden de los pico amperios, dado que la propiedad fundamental de los nuevos rayos era la ionización del aire próximo y por lo tanto la posibilidad de aparición de pequeñas corrientes. Eligen los minerales de uranio más conocidos, que estaban a su disposición, encontrando la producción de intensidades de corriente que se dan en la tabla:

 

 

Parece claro que existen una serie de minerales que irradian más que el propio uranio, eso quiere decir que no era únicamente el uranio y el torio los que producían dichos rayos. Entre ellos, el más destacado era la pechblenda de Joachimsthal. María Curie deduce que en él deben existir otros metales que también emitan dichas radiaciones. Así lo publica en el Comtes Rendus del 12 de abril de 1889, con el título "Sur une substance nouvelle radiactive contenue dans la pechblende". Aquí aparece por primera vez el término radiactivo. Había que aislarla. Necesitan más colaboradores, y el 14 de abril integran en el equipo a Gustavo  Bèmont, asistente de la escuela municipal. Parten de la pechblenda bohemia. Purifican la muestra, la disuelven en clorhídrico diluido y precipitan una serie de sulfuros por tratamiento con sulfhídrico (impurezas de Pb, Bi, Cu, As y Sb), quedando en la disolución las sales de uranio y torio. Se asombran cuando observan que justamente era el precipitado que no contenía ni uranio ni torio, el que ofrecía una mayor actividad.

Por lo tanto, tratan de separar las impurezas. Una vez aislados los sulfuros, es la fracción que contiene el bismuto, la que demuestra cuatrocientas veces más radiación que una masa equivalente de la sal de uranio. Si el bismuto no lo era debería serlo otro metal con propiedades químicas parecidas. Sin embargo, su amigo Demarçay, conocido espectroscopista, no encuentra ninguna línea que atestigüe al nuevo elemento. Pese a ello, el  equipo de Curie, se arriesga, y así en el comunicado científico,  manifiestan:

"Creemos que la sustancia que hemos extraído de la Pechblenda contiene un metal desconocido hasta ahora, semejante al bismuto en sus propiedades analíticas. Si la existencia de este nuevo metal se confirma nos  proponemos llamarle POLONIUM , tierra nativa de uno de nosotros".

Este nombre que surge el 18 de julio de 1898, reanuda los nombres geográficos ^[2] , y por otra parte comprueba la existencia del elemento DVI TELLURIUM que preconizaba Mendeléev.  Pero )será éste el elemento  predicho? En 1889, Mendeléev había acreditado las siguientes propiedades:

 

El equipo Curie realmente no había conseguido obtener la cantidad suficiente de polonio para comprobar sus propiedades ^[3] . No van a ser los únicos que le sigan la pista a dicho elemento. Habían trazado el camino, y en 1902, el alemán Marckwald, partiendo de dos toneladas de pechblenda, y en la fracción del bismuto aísla un elemento radiactivo parecido al teluro que llama RADIOTELURO. Dice de él lo siguiente:

"Llamé a esta sustancia RADIOTELURO, provisionalmente, ya que todas sus propiedades químicas exigían que ésta fuera situada en el sexto grupo en el todavía desocupado puesto del elemento con un peso atómico algo más grande que el del bismuto. Es más electronegativo que éste pero más positivo que el teluro. Para esta sustancia se podría esperar un peso atómico alrededor de 210".

El carácter positivo o negativo del elemento, lo va a demostrar fácilmente Marckwald. Al introducir en la disolución de cloruros de bismuto y radio teluro una varilla de bismuto, se depositaba el nuevo elemento. El RADIO TELURO será llamado más tarde RADIO F, y ambos se identificarán con el polonio, permaneciendo únicamente este nombre ^[4] . Aunque sus propiedades coincidían, no era el DVI TELLURIUM de Mendeléev, sino un EKA TELLURIUM.

Al ir avanzando en la separación analítica, el equipo Curie reconoce que una fracción soluble en sulfuro de hidrógeno como la que contenía el uranio y el torio, pero también soluble en sulfuro amónico y amoníaco, precipitada con sulfúrico, llevaba consigo gran actividad radiactiva. En ella, sí que encuentra Demarçay la presencia de nuevas rayas espectrales en el ultravioleta, señal inequívoca de la existencia de un nuevo elemento; la raya se advierte más nítida en la fracción con mayor actividad. En un comunicado presentado el 26 de diciembre de 1898 en la Academia de Ciencias de París, manifiestan:

"Hemos obtenido cloruros que tienen una actividad igual a novecientas veces la del uranio, y varias razones nos llevan a creer que la nueva sustancia radiactiva contiene un nuevo elemento al que nos proponemos dar el nombre de RADIUM ^[5] ".

Por fin partiendo de aproximadamente una tonelada de pechblenda, obtienen 0,1g de cloruro de radio, una sal blanca que como el fósforo lucía en la oscuridad. Por electrólisis de la disolución, María Curie y un nuevo colaborador y amigo, André Debierne, depositan el radio sobre el cátodo de mercurio, del cual se extraía por vaporización de éste. Consiguen así el radio metálico en 1901, el elemento más caro de su época, nada menos que cien mil dólares por gramo. Este nuevo metal va a recibir el nombre en función de su propiedad fundamental: la RADIACTIVIDAD. Su nombre se produce tal como el del fósforo (el que lleva luz), pues su característica era emitir rayos de luz que lucen en la oscuridad ^[6] , y así va a derivar de RADIUS, rayo en latín ^[7] , de ahí el RADIO español, y el símbolo Ra. )Qué rayos emite? Sencillamente las famosas partículas α que habría de estudiar e inmortalizar Rutherford ^[8] .Este nuevo metal no sólo  va a destacar por la emisión de luz, sino que a diferencia del fósforo, desprende gran cantidad de calor, como descubrieron Pedro Curie y Laborde en 1903, adelantándose experimentalmente en tres años a la teoría de la relatividad de Einstein, que justificaría el proceso ^[9] .