Polon

Odkrycie polonu, a w następnej kolejności radu, było kamieniem milowym na drodze badań nad radioaktywnością, wydarzeniem które zapoczątkowało rozwój tej dziedziny badań naukowych.

Zapiski w dzienniku laboratoryjnym Marii Skłodowskiej-Curie i Piotra Curie informują, że badania nad promieniowaniem Becquerela lub też jak nazywano wtedy radioaktywność, promieniami uranowymi, rozpoczęli oni w dniu 16 grudnia 1897 roku. Początkowo badania prowadziła tylko Maria Skłodowska, jej mąż Piotr Curie dołączył 5 lutego 1898 roku. Początkowo zajmowali się głównie pomiarami promieniowania emitowanego przez różne rudy i sole uranu oraz sam metal. Wyniki pomiarów wskazywały, że związki tego pierwiastka emitują promieniowanie o niższym natężeniu niż sam pierwiastek, ale jeden z minerałów, blenda uranowa, charakteryzuje się najwyższym poziomem promieniowania. Takie wyniki wskazywały na to, że w blendzie uranowej może znajdować się składnik o znacznie większej aktywności niż uran. 12 kwietnia 1898 roku małżeństwo Curie na obradach Paryskiej Akademii nauk ogłosiło hipotezę występowania w rudzie uranowej innego nieznanego pierwiastka promieniotwórczego. Dwa dni później, 14 kwietnia rozpoczęli jego poszukiwania przy współpracy z chemikiem Gustavem Bèmontem. Analizy blendy uranowej zakończono w połowie lipca przeprowadzając dokładne pomiary aktywności wydzielonych z minerału frakcji. Szczególną uwagę badaczy zwróciła frakcja zawierająca sole bizmutu, której intensywność była 400 razy większa niż metalicznego uranu. Ostatecznie 18 lipca Maria i Piotr Curie na sesji Paryskiej Akademii nauk wygłosili referat zatytułowany „O nowej promieniotwórczej substancji zawartej w blendzie uranowej”, w którym informowali o niezwykle aktywnym siarczku nowego metalu, który ze względu na jego właściwości jest podobny do bizmutu. Maria Skłodowska nadała odkrytemu metalowi nazwę polon, od łacińskiej nazwy Polski – Polonia. W raporcie małżeństwa Curie po raz pierwszy użyto słowa „radioaktywność” na określenie metody badawczej, które to słowo następnie weszło na stałe do słownika nie tylko naukowego. Wprowadzenie metod spektroskopowych pozwoliło na badanie i stwierdzenie istnienia pierwiastków chemicznych, przy których metody klasycznej analizy chemicznej stawały się niewystarczające. Teraz badacze uzyskali kolejną metodę jaką stała się technika pomiarów radioaktywności substancji.

Raport na temat odkrycia polonu zawierał kilka błędów. Jednym z nich była sugestia dotycząca podobieństwa tego pierwiastka do bizmutu. Co prawda z układu okresowego wynikała taka możliwość, ale polon nie został wydzielony w formie metalu, a siarczku, i nie określono jego masy atomowej. Z tego względu Maria Skłodowska-Curie nie powiązała polonu z tellurem. Wysoka aktywność radiacyjna tego pierwiastka powodowała trudności w dokładnym zbadaniu jego właściwości. Ponadto stwierdzono, że emituje on tylko promieniowanie alfa, nie wydzielając pozostałych dwóch typów promieniowania czyli beta i gamma. Dodatkowo okazało się, że jego aktywność maleje w czasie i to w sposób zauważalny. Takie zachowanie odróżniało go ewidentnie od toru i uranu. Z tych względów część naukowców poddawała w wątpliwość istnienie tego pierwiastka, uważając, że jest to bizmut zanieczyszczony śladowymi ilościami substancji radioaktywnych.

W roku 1902 niemiecki chemik Willy Marckwald wyekstrahował frakcję zawierająca bizmut z dwóch ton blendy uranowej. Otrzymany pręt bizmutowy zanurzył w roztworze chlorku bizmutu i zaobserwował wydzielanie się silnie promieniotwórczego osadu, w którym odkrył nowy pierwiastek nazwany przez niego „radio–tellurem”. Nazwa „radio-tellur” została zaproponowana przez Marckwalda dlatego, że właściwości chemiczne tego pierwiastka wskazywały na jego podobieństwo do telluru, a tym samym mógł on wypełnić puste miejsce w układzie okresowym, w obecnie szesnastej grupie. Pierwiastek był bardziej elektroujemny niż bizmut i bardziej elektrododatni niż tellur, a jego tlenek wykazywał bardziej zasadowe niż kwasowe właściwości. Ponieważ polon został odkryty wcześniej niż „radio–tellur”, Marckwald oświadczył, że odkrycie małżeństwa Curie dotyczy mieszaniny związków radioaktywnych, a nie czystego pierwiastka, co miało oczywiście na celu zdyskredytowanie odkrycia Marii Skłodowskiej-Curie. Oświadczenie Marckwalda wywołało burzę w środowisku naukowym, która toczyła się na łamach czasopism naukowych. 5 kwietnia 1906 roku na łamach „Nature” pojawiła się notka w dziale aktualności (News), w której podsumowano badania radioaktywności polonu, radio–telluru i różnych radioizotopów bizmutu i radu. Podano wyniki badań między innymi Friedricha Oskara Giesela, Antoine Henri Becquerela, Stefana Meyera i Egona von Schweidlera, z których jasno wynikało, że polon i radio–tellur są tym samym pierwiastkiem. Tym sposobem polon został pierwszym odkrytym naturalnym promieniotwórczym pierwiastkiem. Wyznaczenie jego masy atomowej było bardzo trudne, ale w 1910 roku przeprowadzono badania spektroskopowe rejestrując jego widmo, a w roku 1912 umieszczono polon we właściwym miejscu układu okresowego.

Przez niemal pół wieku uczeni posługiwali się tylko związkami tego pierwiastka, i to raczej niewielkimi ilościami. Dopiero w roku 1946 otrzymano czysty metal.