La radiactividad y los elementos

Marie Curie fue una científica excepcional (matemática y física por la Sorbona de París alrededor de 1900), pero en sus determinaciones de la actividad de las fracciones empleó una balanza de cuarzo piezoeléctrico construida por Pierre y su hermano Jacques haciendo uso del efecto piezoeléctrico, descubierto por ambos en 1880.

Radiactividad es la emisión espontánea y continua de radiación por los átomos de ciertos elementos (es más correcto decir isótopos, después veremos qué es un isótopo) desde su origen, independientemente de su estado físico, de su grado de oxidación y de las condiciones externas, tanto físicas como químicas; parece obvio teniendo en cuenta que es una propiedad atómica, pero se hace a propósito: hemos de ponernos en la piel de sus descubridores a finales del XIX y principios del XX, y desde luego de la forma casual de su hallazgo por Henri Becquerel.

Cuarzo piezoeléctrico — Esquema de funcionamiento del cuarzo piezoeléctrico. J.M. López Sancho / Esteban Moreno Gómez. CSIC, 2014

Marie Curie propuso la palabra radiactividad (del latín “que emite rayos”) para designar los llamados rayos uránicos en esa época que yo denomino Años cero de la nueva estructura de la materia, en franca alusión a los atomistas que vimos en el primer capítulo de Los elementos, y a su teoría (los átomos eran la porción más pequeña de materia que no podía seguir dividiendo se): la radiactividad derrumbó el atomismo al demostrar la técnica y la ciencia juntas que existían partículas más pequeñas que conformaban el átomo de cada elemento; no cito a todos los científicos que dedicaron su vida a ello porque es imposible, se necesitaría al menos un libro sólo para nombrar a todos.

Y terminado el inciso derivado de la palabra “radiactividad”, continuo con su descubrimiento que se asocia a Becquerel y a Pierre y Marie Curie, el primero por observar e impresionar placas fotográficas en contacto con pechblenda (mineral de óxido de uranio) y Los Curie por la ardua tarea de procesar por vía húmeda como una tonelada del antedicho mineral en el curso del cual descubrieron la creciente intensidad de los rayos emitidos por las fracciones separadas a medida que ese algo que buscaban aumentaba de concentración. A mí me agrada hablar de ambos por que se apoyaron mutuamente—un matrimonio ejemplar, sin duda con sus diferencias—, ambos amaban la ciencia por encima de todo lo demás.

La fabricaron para medir las microcorrientes generadas por la ionización del aire, efecto de las radiaciones a estudio; había que medir ese efecto para investigar la causa, normal en ciencia. Marie merece una mención especial por el descubrimiento del polonio, además de bautizar la nueva propiedad de la materia (anteriormente expuesto) desconocida hasta entonces, pero—paradojas de la vida ya que era física—, su mérito radicó en diseñar el proceso químico de disolución del mineral y precipitación y separación de las fracciones del misterioso elemento radiactivo que buscaban.

A partir de la tonelada de mineral obtuvo aproximadamente un miligramo (masa una mil millonésima parte de la tonelada) de cloruro de radio impurificado con cloruro de bario. Y las miles de medidas de infinitésimas corrientes realizadas por la infatigable científica eran del orden de unas diez billonésimas de un amperio y para hacerse a la idea de la sutileza de tales corrientes, una máquina de afeitar actual consume al menos medio amperio (como veinte billones de veces más).

El camino hacia el aislamiento del radio como cloruro de radio les topó con el polonio (nombre propuesto en memoria del país original de Marie), unas 400 veces más activo que el uranio; la mezcla que mostraba esa radiactividad no era el nuevo elemento ni una de sus sales puras, todavía tenía una gran cantidad de bismuto en su composición, elemento del grupo del nitrógeno ( grupo 15 o V b del sistema periódico de los elementos químicos), por lo que ellos pensaron que el polonio estaba en el mismo grupo que el bismuto. Pero a diferencia del polonio, el bismuto no era radiactivo: la radiactividad fue la propiedad en la que se basaron para proponer su existencia (el número atómico del polonio es una unidad mayor que la del bismuto, 84 y 83 respectivamente), y al no poder aislarlo tras muchos esfuerzos, lo dejaron y se dedicaron a investigar el radio; este solo tenía en común con el anterior que era mucho más radiactivo que el uranio, pero pertenecía al grupo de los alcalinotérreos, precipitaba con el bario por lo que debieron de separarlo de él, última fase se su purificación. Tras cada precipitación medían la actividad radiactiva de los sólidos para seguir la pista del elemento buscado, y al final obtuvieron una mezcla de cloruros de bario y radio, 900 veces más activa que el uranio; la separación completa la consiguió Marie por precipitación fraccionada, el cloruro de radio era más insoluble que el de bario y con una tediosa técnica se pueden separar sus cristales.

Pero ¿qué podía garantizar la existencia de un nuevo elemento? ¿Qué magnitud física confirmaría que ese radio era una realidad? Enviaron al físico Eugene Demarçay una muestra de la mezcla de cloruros a identificar, él observó que en el espectro de emisión había líneas no atribuibles a ningún elemento conocido: comprobó nuevas líneas en la zona del UV cuya intensidad crecía al aumentar la radiactividad de la mezcla y las atribuyó al radio, el nuevo elemento escurridizo y fantasma que no pudo frente al tesón de Marie y Pierre Curie.

El 19-XII-1898 lo comunicaron a la academia francesa de Ciencias.

Pedro Sánchez Jacomet

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