Рис. 1. Пьер, Мари и их дочь Ирен Кюри (3 лауреата Нобелевской премии)
Рис. 2. Памятник Мари Кюри в Варшаве
Одними из моих самых любимых предметов в школьной программе являются физика и химия. Это интереснейшие науки, позволяющие нам понять, как устроен мир, вселенная, по каким законам они существуют и развиваются, как взаимодействуют. Или хотя бы задуматься над этими важнейшими вопросами. Эти предметы учат нас думать, анализировать, сопоставлять и осмысливать многие факты. Одним из подобных фактов, который сначала удивил меня, а потом натолкнул на долгие размышления, стала биография Пьера и Марии Кюри. Их вклад в развитие и физики, и химии сложно переоценить. Он поистине огромен. Плодами их многолетней работы человечество пользуется до сих пор и будет пользоваться еще долгие годы. Их открытия стали отправной точкой для дальнейших исследований во многих сферах, на пример, в сфере изучения радиоактивных элементов. Они стали своеобразным импульсом к становлению, формированию и развитию отдельных областей химии и физики. Больше всего меня поразило осознание того факта, что эти люди посвятили всю свою жизнь науке. Всю жизнь! На мой взгляд, это одновременно и подвиг, и очень интересная жизнь, где обыденность и рутину заменили научные поиски, опыты, эксперименты, кропотливый анализ и яркие открытия, венчавшие каждодневный каторжный труд. Не стоит забывать и об их педагогической деятельности. И Пьер, и Мари долгое время преподавали на самом высоком уровне и внесли неоценимый вклад в педагогику. Не стоит забывать и о том, что они были родителями, замечательными, заботливыми и ответственными родителями, сделавшими все, чтобы дать своим детям прекрасное образование. Занимались они и общественной деятельностью. До глубины души взволновала меня и та бедность, в которой жила Мари Кюри до переезда во Францию и в первые годы после него. Сколько лишений ей пришлось претерпеть, сколько преодолеть, чтобы сначала получить образование, а потом заниматься любимой наукой. В данной статье, мне хотелось бы привести вам наиболее яркие, значимые факты из биографии ученых, подробно остановиться на их величайшем открытии, его значении для науки и сферы современного применения.
Мария Склодовская (в будущем Кюри) родилась в 1867 году в Польше. Ее родители посвятили всю жизнь школьному образованию. Разумеется, это послужило прекрасной отправной точкой для Марии. Она всегда хорошо училась и окончила гимназию с золотой медалью. К сожалению, семья жила бедно, и Марии пришлось самой зарабатывать на высшее образование. Она и ее сестра Бронислава учились в университете по очереди, помогая друг-другу деньгами. Мария подрабатывала гувернанткой, стажером в лабораториях. В 1891 году она перебирается во Францию вслед за сестрой. На эту поездку она полтора-года копила деньги. Но и в Париже жизнь была далеко не сладкой: она снимала убогий чердак возле Парижского университета, день и ночь трудилась и продолжала учебу, иногда была вынуждена даже голодать. Она самоотверженно вычеркнула из своей жизни все развлечения: вечеринки, встречи с друзьями, увеселительные мероприятия, а целиком посвятила себя изучению математики, физики и химии. После получения степени по физике, ученая была приглашена в лабораторию профессора Габриэля Липпмана. Именно там она начала исследовать магнитные свойства металлов и стала работать со своим будущим супругом Пьером Кюри.
Пьер Кюри родился в Париже в 1859 году в достаточно обеспеченной семье врача. У родителей Пьера не возникало особых материальных трудностей, и они дали своим сыновьям блестящее образование. Пьер достаточно рано заявил о себе как о будущем ученом. Уже в 16 лет он был удостоен степени бакалавра университета Сорбонны, а через несколько лет получил степень магистра физических наук. В 19 лет Пьер и его брат Жак работали в лаборатории университета. Здесь они совершили свое первое совместное открытие — пьезоэлектрический эффект (появление зарядов на поверхности некоторых кристаллов при механическом воздействии) — и обратный ему эффект ультразвуковых колебаний кристаллов под действием переменного электрического поля. Это весьма важное открытие, которое и в наши дни широко используется и применяется, например, в промышленности. Когда ученому было 23 года, его назначили руководителем лаборатории в Муниципальной школе промышленной физики и химии, одном из престижнейших ВУЗов Франции. На этом посту он трудился 22 года и выполнил серию работ, посвященных кристаллам. Итоги многолетнего научного труда были изложены в «принципе симметрии» и в основном законе Кюри, ставшем впоследствии одной из основ современной науки. Пьер Кюри сконструировал для своих опытов сверхчувствительные весы, так называемые весы Кюри. Примечательный факт: критическую точку, в которой вещество теряет намагниченность, назвали «точкой Кюри» в честь великого французского ученого и в память о его заслугах в этой сфере.
Пьер Кюри и Мари Склодовская познакомились в 1894 году на заседании Физического общества. Их взаимная симпатия, уважение, общая страсть к науке, любовь послужили основой супружеского союза. Свадьба, как и вся их дальнейшая жизнь были весьма скромными с финансовой точки зрения. Большинство исследований они проводили на свои личные скромные деньги, при этом они отказались от патента на свой экстракционный метод и от коммерческого использования радия — по их убеждению, это противоречило бы свободному обмену знаниями. В 1897 году у супругов рождается их первая дочь Ирен, будущая обладательница Нобелевской премии. Появление ребенка не отвлекает Мари от работы. Через три месяца она представила на суд научной общественности результат своих изысканий — научный труд о магнитных свойствах закаленных сталей. В 1898 году Пьер и Мария открыли новый радиоактивный элемент и назвали его «полоний» в честь Польши, родины Марии. Этот серебристо-белый мягкий металл заполнил одно из пустующих окон периодической таблицы химических элементов Менделеева — 86-ю клетку. В конце того же года супруги Кюри открыли радий, блестящий щелочноземельный металл, обладающий радиоактивными свойствами. Он занял 88-ю клетку периодической таблицы Менделеева. Работы велись в немыслимых по нашим меркам условиях: в сарае ученые в ручную перебирали около 20 кг. радиоактивной руды. За четыре года опытов Мария выделила один дециграмм чистого радия и установила его атомный вес, равный 225. В 1903 году супруги были удостоены Нобелевской премии по физики. В 1904 году у них появляется на свет вторая дочь, Ева, но и это не мешает супругам большую часть времени заниматься научной деятельностью. После радия и полония Мария и Пьер Кюри открыли ряд других радиоактивных элементов. Ученые установили, что все тяжелые элементы, расположившиеся в нижних клетках таблицы Менделеева, обладают радиоактивными свойствами. В 1906 году Пьер и Мария обнаружили, что радиоактивностью обладает элемент, содержащийся в клетках всех живых существ на Земле — изотоп калия. В 1906 году Пьер Кюри погибает при трагических и нелепых обстоятельствах под колесами ломовой телеги. Мари остается одна с двумя детьми. Она в отчаянии, но не сдается и мужественно берет на себя все обязанности покойного супруга, продолжает его научную и преподавательскую деятельность. После смерти мужа Мария заняла его место в Сорбонне и стала первой в истории женщиной-профессором. Склодовская-Кюри читала лекции по радиоактивности студентам университета. В 1911 г. ей была присуждена Нобелевская премия второй раз — по химии. В годы Первой мировой Мария Кюри создала 20 передвижных рентгеновских установок. Обустроив необходимыми приборами обычные грузовики, она выезжала с ними в прифронтовые госпитали. Шоферов не хватало, и она научилась водить машину. По мере приближения старости М. Кюри уделяла все больше внимания преподавательской работе, подготовке кадров, радиологии, обеспечению себе надежной смены. Она создала целую школу радиологов. И в этой школе в первом ряду шли ее дочь Ирена и молодой талантливый физик Фредерик Жолио. Они поженились в 1926 г. и продолжили работы по физике атомного ядра. Несказанной радостью было для М. Кюри сделанное ими в январе 1934 г. замечательное открытие искусственной радиоактивности. Сердце учителя и матери было полно счастливой гордости. Но 35 лет работы с радием не могли не отразиться на здоровье Кюри, тем более что меры предосторожности, которых она требовала от своих учеников, не всегда соблюдались ею самой. Она чувствовала себя все хуже, а в мае 1934 г. слегла. Она умерла 4 июля 1934 года, из-за апластической анемии, вызванной воздействием радиации.
Вклад в науку супругов Кюри трудно переоценить. Рассмотрим здесь более подробно два открытых супругами Кюри химических элемента, их свойства и области современного применения. Полоний — один из самых опасных радиоэлементов, поэтому работа с ним требует соблюдения строжайших мер безопасности. Недопустимо попадание даже малейших следов этого элемента в дыхательные пути, на кожные покровы или в пищеварительный тракт. Это мягкий серебристо-серый металл, относящийся к группе тяжелых металлов. Его температура плавления составляет 254°С, плотность близка к 9,5 г/см3 — почти как у серебра. Плотность полония подсчитана не непосредственным измерением, а путем рентгенографического определения параметров кристаллической решетки. У Марии Кюри препараты радия (t1/2 = 1600 лет) светились в темноте. Полоний-210 не только светится, но и очень сильно нагревается за счет поглощения собственных α-частиц, несущих огромную энергию. Ведь при равных массах полоний в тысячи раз активнее радия. Кусочек полония размером с наперсток выделяет около 2 кВт тепловой энергии. Полоний кипит при относительно невысокой температуре 949°С, что обусловлено его летучестью. Это свойство полония облегчает его очистку, но в то же время затрудняет работу с ощутимыми количествами полония. По химическим свойствам полоний немного похож на висмут, а также на свой ближайший аналог — неметалл теллур и проявляет типичные для элемента VI группы степени окисления: –2, +2, +4, +6. На воздухе полоний медленно окисляется (быстро при нагревании) с образованием красного диоксида РоО2. Сероводород из растворов солей полония осаждает черный сульфид PoS — тот самый, который был в осадке у Марии Кюри. Сильная радиоактивность полония отражается на свойствах его соединений, которые почти все очень быстро разлагаются. Так, практически невозможно получить полониевые соли органических кислот: они обугливаются уже в момент синтеза. Из водных растворов соединений полония медленно выделяются пузырьки газа, а в растворе образуется перекись водорода.
Практическое применение находит только 210Ро, например, в атомных батареях космических кораблей. В этом отношении он превосходит другие компактные атомные источники энергии. Такой источник энергии был установлен на «Луноходе-2». Он обогревал аппаратуру во время долгой лунной ночи, когда за бортом было минус 130 °С. Полоний способен давать не только тепло, но и электроэнергию. Для этого в контейнер с полонием (а точнее его сплав со свинцом) помещают горячие спаи термопар, тогда как холодные спаи находятся снаружи. Мощность таких источников энергии со временем убывает — вдвое каждые 4,5 месяца. Полоний применяют для исследования воздействия α-излучения на различные вещества. Неожиданное применение нашел полоний-210 в криминалистике. Эксперты применяют его для обнаружения мастерски сделанных подделок картин старинных мастеров. Точность данного метода датировки основывается на измерении радиоактивности свинцовых белил. Для художников свинцовые белила в течение многих столетий были одним из наиболее важных пигментов (в настоящее время из-за ядовитости соединений свинца используют цинковые и титановые белила). Белила получали из свинцовых руд, которые всегда содержат радиоактивный уран. Один из промежуточных продуктов распада — 210Pb. Этот метод был придуман и применен в 1967 г. американским исследователем Бернардом Кейшем. Ему удалось наглядно доказать, что некоторые картины «старых мастеров», которые до этого момента считались подлинными, на самом деле являются лишь качественными подделками.
Вторым величайшим открытием супругов Кюри стал радий. Это простой химический элемент, который в таблице Менделеева обозначается символом — Ra (лат. Radium). Он относится к химическим элементам главной подгруппы, второй группы и седьмого периода, имеет атомный номер — 88 и атомную массу — 226. Радий это блестящий, радиоактивный и щёлочноземельный металл. По своим химическим свойствам он похож на барий и стронций, однако он проявляет более высокую химическую активность. Обычно радий имеет степень окисления +2, то есть имеет валентность равную — 2. Радиоактивный радий имеет наиболее устойчивый нуклид — 226R и период полураспада равный примерно1600 годам. В настоящее время известно 25 изотопов радия, из них в природе встречаются следующие: 223Ra, 224Ra, 226Ra, 228Ra, а все остальные имеют искусственное происхождение. Радий — очень редкий металл, находящийся в небольшом количестве в урановой руде в соотношении на 3000000 атомов урана — 1 атом радия. Радий нашел практическое применение в медицине и в технике. На сегодняшний день в медицине радий применяют для кратковременного облучения пациентов при злокачественных опухолях, для радоновых ванн при кожных заболеваниях, болезнях сердца, опорно-двигательной и нервной систем. До семидесятых годов прошлого века радий применяли для изготовления светящихся красок. Их использовали для подсветки циферблатов в различных морских и авиационных приборах. Однако такие приборы вредны и радиоактивны, поэтому в наше время радий заменяют менее радиоактивными изотопами, например, используют тритий. Другим важным применением радия в смеси со стронцием является получение нейтронных источников.
Трудно переоценить вклад в мировую науку, сделанный семьей Кюри. На мой взгляд, это действительно уникальная семья. Сам факт получения Нобелевской премии является актом высочайшего признания достижений ученого, его таланта, колоссального труда, подвига во имя науки, гениальности. Мари Кюри была первой женщиной в мире, которая вообще удостоилась Нобелевской премии. Но уникальность ситуации заключается в том, что она стала лауреатом двух Нобелевских премий — одной в физике, а другой в химии. Первую премию пришлось разделить на трех лауреатов: Пьер Кюри, Мари Складовская-Кюри и Анри Беккерель. Таким образом, Мари Кюри стала первым человеком, получившим две Нобелевские премии. Подобное за всю историю вручения самой престижной награды среди ученых всего мира удалось сделать лишь еще одному гениальному человеку — Лайнусу Полингу. Он сумел повторить этот подвиг и получить две Нобелевские премии. Примечательно и то, что их дочь не просто пошла по стопам родителей, посвятив всю свою жизнь науке, но и в свое время так же стала лауреатом Нобелевской премии.
Пьер и Мари Кюри, а также их дочь Ирен были гениальными физиками и химиками. Открытием радия, полония, разработкой явления радиоактивности, другими открытиями и достижениями семья Кюри обессмертила себя в истории науки. Их открытия пролили новый, яркий свет в познание человечеством сущности строения материи. Их работы, безусловно, обогатили ряд наук, в первую очередь, физику и химию, новыми, эффективными и плодотворными методами теоретического и прикладного исследования. Они имели тогда и не утратили сейчас свое практическое значение во многих сферах использования. Их открытия и биография поразили меня до глубины души. Люди отказались от всех радостей жизни ради науки, но именно наука и была для них главной радостью в жизни. В жизни редко встречаются примеры столь высоких и гармоничных отношений, совместной работы во имя науки, поиска истины, познания мира.
Литература:
- http://storyfiles.blogspot.ru/2014/02/blog-post.html
- https://melscience.com/ru/articles/chem-proslavilis-suprugi-kyuri/
- http// history-persons/ru статья «Люди, которые меняли историю. Пьер и Мари Кюри»
- https://fictionbook.ru/author/i_a_leenson/zanimatelnaya_himiya_dlya_deteyi_i_vzroslyih/read_online.html?page=4
- М. И. Блудов «Беседы по Физике»; Москва «Просвещение» 1992г.
- «Физика. Справочник школьника»; Москва АСТ 1995г.
- П. С. Кудрявцев «Курс истории физики»; Москва «Просвещение» 1982г.
- «Нобелевские премии. Химия. 1901–1920г».; Москва; 2006 г. Том1
- М. Г. Воронков «О химии и химиках и в шутку, и всерьез»; М. «Мнемозина», 2011г.
