Transcript 下載/瀏覽
科學之旅 主題：居里夫人 指導老師：張勝麟 組別：第一組 組員：49980123丁立樸 49980102陳映如 498c0022郭千華 498c0027陳柔燁 498c0039林彥睿 498f0104蘇昱儒 498d0003劉艾倫 498d0060林茹蓓 生平重要事蹟 發現新元素-鐳 獲得諾貝爾物理以及化學獎 人類的恩人 祖籍波蘭的居禮夫人，一生榮獲兩次諾貝爾獎， 她的傑出不僅來自於科學成就，還因為她是身處 於一百多年前封閉歐洲社會的女性；她的偉大更 源於她的平凡，一樣是尋常人家的乖女兒，一樣 為人妻母，卻同時身為當時頗負盛名的優秀科學 家。在第一次世界大戰戰火瀰漫的歐洲，由居禮 夫人所設計，俗稱「小居禮」的放射線治療車， 以及利用鐳的放射來治療惡性腫瘤的「居禮療 法」，在大戰期間總共救活了超過100萬人，為人 類帶來莫大的福祉， 而被譽為「人類的恩人」。 攻讀博士學位 居禮夫人和鐳之間到底是怎樣的一個因緣際 會，成就了近代科學史上最重要的發現，得 從1897 年居禮夫人決定攻讀法國巴黎索邦 大學（University of Paris-Sorbonne）的 博士學位說起。由於法國當時的背景尚未有 女性取得科學博士學位，所以居禮夫人必定 要選擇一個能提供豐碩收穫和具有創造性的 主題作為博士論文，才能從當時以男性為主 的法國科學界順利取得博士學位。 對放射性物質深深著迷 1896 年起，居禮夫人把自己的全部身心都 投入鈾鹽研究中，她廣為蒐羅並研究了各 種鈾鹽礦石，她被鈾鹽礦石神奇的射線所 吸引，她將特別的愛奉獻給了這種特別的 礦石。在研究鈾鹽礦石時，她自問：沒有 任何理由可以證明鈾是能放出射線的唯一 化學元素。她猜想一定還會有別的元素也 具有同樣的能量，只不過人們目前還不知 道罷了。 對放射性物質深深著迷 居禮夫人很快地從學校的其他教授和工程師處蒐集 各 種 金 屬 和 礦 物 樣 品 ， 依 據 門 得 列 夫 （ Dmitri Mendeleev）的元素週期律排列的元素，逐一進行 測定，結果很快發現另外一種元素釷（thorium） 的化合物，也能自動發出與鈾一樣的射線，強度也 很接近。居禮夫人認識到，這種令人驚異的現象絕 不是鈾獨具的特性，這奇妙的東西必須有一個新的 名字，因此居禮夫人就把這個現象命名為「放射性」 （radioactivity），而諸如鈾、釷等具有此種特 殊「輻射」特性的物質，叫做「放射性元素」 （radioelement）。 對放射性物質深深著迷 居禮夫人後來在測量同校物理學家狄馬凱 （M. Demarcay）提供給她的瀝青鈾礦和輝 銅礦的放射性時，發現相對於礦物中鈾和 釷的含量，放射性強度出奇地強。她大膽 地假設，在這些礦物中含有比鈾和釷放射 性還強的別種物質，而她已經測試過當時 發現的元素中，沒有比鈾和釷放射性還強 的元素存在，也就是說這礦物中存在一種 當時化學元素表沒有的未知新元素，而這 新元素的放射性強度很大。 發現新元素 1895年秋季，在當時最 熱門剛發現Ｘ光射線， 而研究的對象卻是當時 鮮為人知的鐳射線。居 里先生幫助太太說服了 校長，在學校的一個小 貯藏室裏成立了居里夫 婦研究鐳射線的實驗室， 從此，夫婦二人終日與 一大堆含有放射線的危 險物質生活在一起。 鐳Ra 1898年，他們終於從溶液 裏沈澱出，這種放射性比 鈾大九百倍的物質。當然， 雖然已有科學家發現鐳鹽 有放射性，但是卻沒有人 能從任何物質裏去找出它， 也不知道這種高放射能量 的元素的真正性質如何。 居里夫婦、貝蒙對三人的 研究結果，確定了這種新 元素，就把它命名為「鐳」 (Ra)。 (右圖)1898年的實驗室筆記 了解居里夫人與鐳 1897 年居禮夫人決定攻讀法國巴黎索邦大 學的博士學位 克勒爾（Antoine Henri Becquerel）鈾鹽 能像X 射線一樣放出不知名的射線，能使 空氣和其他氣體產生導電性的研究 沒有任何理由可以證明鈾是能放出射線的 唯一化學元素 元素週期律排列的元素，逐一進行測定 了解居里夫人與鐳 發現另外一種元素釷（thorium）的化合物，也能 自動發出與鈾一樣的射線 居禮夫人就把這個現象命名為「放射性」 發現相對於礦物中鈾和釷的含量，放射性強度出 奇地強。她大膽地假設，在這些礦物中含有比鈾 和釷放射性還強的別種物質，而她已經測試過當 時發現的元素中，沒有比鈾和釷放射性還強的元 素存在，也就是說這礦物中存在一種當時化學元 素表沒有的未知新元素 鉍Bi、釙Po 用酸液分解研磨過的瀝青鈾礦，再用化學 分析方法，分離出瀝青礦裏含有一種比鈾 更具放射性的物質成分，就是鉍(Bi)。 居里夫人又從瀝青鈾礦實驗的沈澱物裏， 發現了另一種比鈾的活性高三百倍的新元 素，居里夫人為了紀念她的祖國波蘭，把 這種新元素定名為釙(Po) 。 在發現釙之後不久，她從 礦物裏又感受到一種極強 烈的放射性（放射性、放 射元素等名詞，也是由居 里夫人命名的），這比所 知道的鈾、釷、釙都強得 多。居里夫人認定這一定 又是種新元素！居里夫婦 二人全力投注研究，他們 實驗分析了許多礦石，他 們用各種方法反覆測量、 分析、淘汰。這時一個有 名的科學家貝蒙也加入了 居里夫婦的研究行列。 瓶頸 發現釙和鐳後，他們面臨了更大的 問題，就是如何提煉出純鐳和純釙， 須有鉅額的資金購買大量的瀝青鈾 礦和許多其他礦物及器具，才能提 煉出鐳和釙。 居里夫婦在世界各國找人幫忙，最 後得到奧地利政府和維也納科學院 的協助，以廉價買到了當時被認為 提煉出鈾以後就沒有用的瀝青鈾礦 殘渣，1898到1902這四年中，一名 留學巴黎的波蘭學生瑪麗亞 (右圖) 既是學者，也是苦力，也是技師， 她一公斤一公斤的和瀝青鈾礦殘渣 奮戰。 獲得2次諾貝爾獎 第一次: (1) 1902年 (2) 提煉出一克的鐳，測得出其原子量225，使得歐 洲科學界掀起從未有的射線熱潮。有名的α射線、β 射線、γ射線，就是在那段時發現的。居里夫婦的 帶頭作用，不但為往後的物理放射線、癌症治療、 化學研究帶來衝激作用，當然也為居里夫人順利取 得物理學博士的榮銜。 (3) 1903年冬，剛設立三年的諾貝爾獎宣布把物理學 獎頒贈給居里夫婦及貝蒙三人。 命運讓居禮夫人走向第2個諾貝爾獎 1906年4月的一個下雨天，因於射線感染，身體越來 越差的居里先生，在巴黎一座橋上，恍惚的撞上一輛 馬車，車輪輾碎了這位大科學的頭顱。心碎的居里夫 人失去了伴侶，也失去了最得力的研究伙伴，不過她 的堅強意志克服了一切，她忍著悲痛，獨立擔負起撫 育兩個女兒的責任，同時接替了居里在巴黎大學教授 的工作，繼續進入實驗室，為改革鐳的提煉方法而繼 續研究。 居里夫人雖然從此開始獨立研究，但是在《放射學》 理論與實務上的成就卻越來越高。 女性的驕傲，全人類的驕傲 1911年冬季，她收到一封瑞 典斯德斯哥爾摩的電報，通 知她獲得當年諾貝化學獎。 居里夫人成為有史以來，第 一個兩度獲得諾貝爾科學獎 的人，而且是個女性。 「在科學上，我們應該注意 事，不應該注意人。」這是 居里夫人研究科學的執著精 神，但是一旦科學應用到人 身上，她卻發揮了對人群社 會的無比關愛。 鋸的命名由來 人們沒有更好辦法紀念居里夫人的偉大，只好把後來 發現的一種元素取名「鋸」，並且把放射線單位叫 「居里」，以紀念她。而某些金屬在一定溫度時，磁 性會改變，這個溫度叫「居里點」，則是紀念居里先 生而命名的。 感想心得 反覆看過組員們給我的資料後,讓我對居里 夫人與生平事蹟有更進一步的了解除了物 理化學上對人類進步的貢獻外,他的堅持努 力與犧牲奉獻的精神也讓我感到十分欽佩, 希望大家聽完我的報告後,也能有所收穫 THE END