第二章 研究方法

上一章介紹了我研究放射性礦物得到的結果，正是這些結果促使皮埃爾·居里和我開始了要從瀝青鈾礦中分離出某種新的放射性物質的工作。我們的分離方法只能依靠放射性，因為我們根本不知道那種想象中的物質的其他屬性。我們依據放射性進行研究的方法如下：對每一種化合物，測定它的放射性，接著對這種化合物進行化學分解；測定所得到的每一種分解產物的放射性，并認為所得到的數據反映了某種放射性物質在各種分解物中的分布比例。于是，我們就可以把所測得的放射性強度當作在各種分解物中包含那種放射性物質多少的一種指標，并能夠在一定程度上與光譜分析所提供的信息進行比較。為了保證得到的是可以進行比較的數據，測量放射性所用的物質必須是干燥的固體。

釙、鐳、錒

使用上面介紹的方法對瀝青鈾礦進行化學分析，我們在這種礦物中發現了化學性質不同的兩種強放射性物質。釙，是我們發現的；鐳，是我們與貝蒙特（Bémont）合作發現的。

釙 從分析觀點看，釙與鉍性質相似，事實上，兩者是從瀝青鈾礦中一起分離出來的。此后，選用下述任何一種分離方法都可以得到釙的含量來越多的它同鉍的混合物：

1．在真空中升華硫化物，放射性硫化物的揮發性要比硫化鉍大得多。

2．用加入水的沉淀法處理硝酸鹽溶液，析出的堿式硝酸鹽的放射性要比留在溶液中的鹽強得多。

3．用通入硫化氫的沉淀法處理強酸性的鹽酸溶液，析出的硫化物的放射性要明顯強于留在溶液中的鹽。

鐳 鐳是與鋇一起從瀝青鈾礦中分離得到的一種物質。鐳參與的化學反應和鋇相同，可以利用鐳的氯化物在水中、在稀乙醇水溶液中或者在加入了鹽酸的酸性水中的溶解度與鋇的氯化物的溶解度不同的特性，將它與鋇分離開來。鐳的氯化物的可溶性比鋇的氯化物小，我們把混合物分離，得到了鐳和鋇各自的氯化物結晶。

德比爾納（Andre Debierne,1874—1949）還在瀝青鈾礦中發現了第三種強放射性物質，將它命名為錒。錒與某些鐵族元素一起伴生于瀝青鈾礦中。錒似乎特別愛同釷在一起，現在還沒有辦法把錒從釷中分離出來。從瀝青鈾礦中提取錒是一件非常困難的工作，通常都不可能做到完全分離。

這三種新發現的放射性物質在瀝青鈾礦中都屬于極微量物質。為了得到它們的比較濃縮的狀態，我們不得不處理成噸的鈾礦廢渣。先是在工廠作初步處理，然后再進行提純和濃縮。我們處理了數千千克的原料，終于從中得到了這每一種放射性物質的幾分克濃縮物。它們與含有它們的原來的礦石相比，放射性遠強得多。自然，提煉的過程既漫長、辛苦，又十分昂貴。

在我們的工作結束以后，又有研究者發表了發現其他新放射性物質的報告。吉塞爾（M. Giesel）的報告，還有和霍夫曼（Hoffmann）和施特勞斯（Strauss）的報告，都宣布有可能存在著一種化學性質類似于鉛的放射性物質。目前只得到了這種物質很少的試樣。

迄今為止，在這些新放射性物質中，鐳是唯一成功分離出純鹽的物質。

鐳的光譜

我們工作的首要任務，是要用一切可能的手段來證實那種關于存在著新的放射性元素的假設。對于鐳，光譜分析就是證實這種假設的一個很好的手段。

德馬凱（Demarcay）接過了對鐳進行光譜分析的工作。他通過在照相得到的火花光譜上進行檢索的方法來鑒別這種新的放射性物質究竟是不是一種新的化學元素。

有這樣一位經驗豐富的科學家答應幫助我們，那自然是再好不過，我們對他真的是十分感激。當我們正在為如何解釋我們的研究結果犯難的時候，光譜分析的結果給我們帶來了信心。

德馬凱查驗的第一份試樣是放射性比較強的一種混有鐳的氯化鋇。檢查結果發現，在這種物質所產生的光譜的紫外區，同那些鋇譜線在一起，有一條相當強的新譜線，波長λ=381.47μμ。我向他提供的第二份試樣具有更強的放射性。德馬凱在光譜上看到了更加清晰的381.47μμ線。同時，光譜上還出現了其他新的譜線，而且強度同那些鋇線不相上下。繼續查驗經過進一步濃縮的含鐳試樣，得到的簡直就是不同的另一種光譜，其中僅能看見鋇的那三條最強的譜線。這三條鋇線只不過說明在這種濃縮的含鐳物質中鋇已經減少為數量很少的雜質，這種物質已經接近于純凈的氯化鐳。最后，我再進一步提純，終于得到了鐳的一種純度非常高的氯化物。在這種氯化物的光譜上。兩條主要鋇線已經幾乎辨認不出來了。

在下表中，根據德馬凱光譜分析結果列出了鐳的一部分譜線，包括了波長λ=500.0μμ到λ=350.0μμ這一譜段的主要譜線。譜線強度用數字表示，最強的譜線記作16。

所有的譜線都非常清晰，而且細銳。波長為381.47,468.30和434.06的三條譜線是強線，是這些已知譜線中最強的。在此光譜上還能看到兩條非常顯著的白霧狀的譜帶，即帶狀光譜。第一條譜帶作對稱分布，從463.10到462.19，在462.75處為最強。第二條譜帶則是先逐漸變強，然后向紫外方向減弱，可以清楚地辨認出起始于446.37，在445.52處達到最強。此最強區保持到445.34，接著是一條霧帶，越來越弱，大約在439處消失。

在此火花光譜照片上折射率最小一側的波長區域沒有譜線，能夠引起注意的折射率最小的譜線只有566.5（近似值）一條，而且要比482.63線暗弱得多。

整個光譜的樣子類似于堿土金屬的光譜。堿土金屬的光譜就是由明顯的線狀光譜和某些云霧狀的譜帶組成。

德馬凱所作的光譜分析，表明鐳有可能也屬于光譜反應最靈敏的物質之一。我從我進行的濃縮工作中還可以得到另一個結論。我知道，在清晰顯示出381.47譜線的第一份受檢的氯化鐳試樣中，鐳所占的比例肯定非常?。ㄒ苍S大約0.02%）。但是，在這第一份試樣的光譜照片上卻能夠清楚地辨別出鐳的這條主要譜線，那么，試樣物質的放射性就至少必須是金屬鈾的50倍。按照我的靜電計的靈敏度，可以檢測到放射性只有金屬鈾的1/100的物質的放射性。這就十分清楚，既然我的實驗設備通過檢測放射性發現了鐳的存在，那么，鐳的放射性活性就應該強過它的光譜反應靈敏度數千倍。

德馬凱還查驗了放射性都很強的混有釙的鉍和混有錒的釷，可是到目前為止，這兩種物質的光譜上分別只有鉍或者釷產生的譜線。

最近，一直在提取鐳的吉塞爾發表了一篇論文。他指出，物質中含有溴化鐳，能夠使該物質的火焰變為深紅色。鐳的火焰光譜上有兩條非常漂亮的紅色譜帶，此外還有一條位于藍綠區的譜線和兩條位于紫色區的弱譜線。

提取新放射性物質

在提煉工作的第一階段，是從鈾礦石中提取出混有鐳的鋇，同時也從這種礦石中提取出混有釙的鉍和混有錒的稀土元素。在得到這三種初級產品之后，這下一步才是從它們之中分離出各自所包含的那種新的放射性物質。這就是提煉工作第二階段的分離處理。要把緊密結合在一起的兩種元素分離開來，大家知道，困難在于必須選擇一種最有效的分離方法，而可供選擇的分離方法卻不止一種。更何況，當兩種元素混合在一起，而其中一種元素只有痕量時，即使找到了一種合適的分離方法，也沒有辦法把那種痕量元素完全分離出來。事實上，稍有差池，便有可能丟失掉所需要的那種痕量物質。

我工作的主要目的是要分離得到鐳和釙。經過幾年努力，到現在，我也只得到了鐳。

瀝青鈾礦是一種昂貴的礦石，我們不得不放棄直接用這種礦石來作大規模提煉。在歐洲，波希米亞的圣約阿希姆斯塔爾（Joachimsthal）礦就在對這種礦石進行提煉。先把礦石粉碎，與純堿（碳酸鈉）一起焙燒。得到中間產物后，先用溫水，然后用稀硫酸清洗。在這樣得到的溶液中就含有鈾，這正是他們看中的瀝青鈾礦的價值，沒有溶解的部分則被他們當作廢渣拋棄。但是，在這種廢渣中卻含有放射性物質，其放射性是金屬鈾的四倍半。擁有該礦的奧地利政府贈送給我們一噸這種礦渣，供我們研究，后來又讓礦山當局給了我們幾噸。

當時，還難以把實驗室的一套方法用于工廠對這種礦渣進行預處理。德比爾納解決了這個問題，他搞出了一套可以在工廠進行前期處理的方法。他的方法的要點是，把廢渣放入碳酸鈉濃溶液中一起煮沸，使廢渣中的硫酸鹽轉變為碳酸鹽。這樣就免去了把廢渣和碳酸鈉一起熔融使兩者互相融合。

瀝青鈾礦渣中的主要物質有鉛和鈣的硫化物、硅石（二氧化硅）、礬土（氧化鋁）和氧化鐵，此外還發現了幾乎所有種類的金屬（銅、鉍、鋅、鈷、錳、鎳、釩、銻、鉈、稀土、鈮、鉭、砷、鋇等），有的較多，有的較少。廢渣中含有的鐳，是以硫酸鹽的形式被發現的。鐳的硫酸鹽是廢渣中最不容易溶解的化合物。要溶解它，就必須盡可能去除掉硫酸。所以，先要用煮沸的濃碳酸鈉溶液對礦渣進行預處理。這樣，同鉛、鋁、鈣結合的硫酸大部分都變成了溶液中的硫酸鈉，反復用水清洗，就可以去除掉。留下來的鉛、硅和鋁，則用堿性溶液清除。剩下的不溶解的部分再用普通鹽酸來溶解。經過這樣一個過程，礦渣就被完全分解，而且大部分都溶解在溶液中。在這種溶液中就有釙和錒。通入硫化氫，可以沉淀出釙。錒，則可以在這種溶液中加入氨水，使錒從它的硫化物中分離出來，再被氧化，而以錒的氫氧化物的形式沉淀得到。至于鐳，它此時仍然留存在礦渣的不溶解的部分中。用水清洗這殘余的不溶部分，然后再用煮沸的濃碳酸鈉溶液進行處理。經過這個過程，鋇和鐳就從原來的硫酸鹽形式變成了碳酸鹽。此后，把所得到的物質用水徹底清洗干凈，再用完全不含硫酸的稀鹽酸處理。這樣得到的溶液中便含有鐳，同時也含有釙和錒。過濾后加入硫酸使溶液產生沉淀，在得到的沉淀物中就有夾雜了鐳和鈣的鋇的硫化物、鉛和鐵的硫化物以及痕量的錒的硫化物。此時的溶液中仍然含有少量沒有析出的錒和釙。如前所述，它們可以從先前得到的鹽酸溶液中分離出來。

從一噸廢渣中能夠得到10到20千克粗硫酸鹽，放射性為金屬鈾的30～60倍。接著要做的是提純。為此，需要先把這些粗硫酸鹽與碳酸鈉一起煮沸，然后再把它們轉變為氯化物。在得到的溶液中加入硫化氫，便得到少量含有釙的放射性硫化物。將溶液過濾后，利用氯使之氧化，再加入純氨水，這樣，便能得到作為沉淀物的氫氧化物和氧化物。它們具有很強的放射性，那是由于其中含有錒。將這種溶液過濾后加入碳酸鈉，把沉淀得到的堿土金屬的碳酸鹽清洗，再使它們轉變為氯化物。通過蒸發得到干燥的氯化物，再用純濃鹽酸清洗。結果，氯化物中的氯化鈣幾乎被完全溶解，只剩下不溶解的鋇和鐳的氯化物。用這種方法可以從一噸原料中得到大約8千克的鋇和鐳的氯化物，它們的放射性大約是金屬鈾的60倍。這時就可以對這兩種氯化物進行分離了。

釙

如上面所說，把硫化氫通入在處理過程中得到的各種鹽酸溶液，可以沉淀出具有放射性的各種硫化物。這種放射性來源于釙。這些硫化物中最多的是鉍，還有少量的銅和鉛。鉛的數量相對較少，這是因為它已經被堿溶液清除掉了大部分，還由于鉛的氯化物只有很小的可溶性。沉淀物中夾雜的銻和砷的氧化物，數量極微，則是因為它們的氧化物已經被堿溶液溶解了。為了得到放射性最強的那種硫化物，我們采用了如下提取方法。在經過鹽酸處理得到的具有強酸性的溶液中通入硫化氫，使之產生沉淀。沉淀出的硫化物具有很強的放射性，我們就用它來制取釙。此時，在溶液中還殘留有由于存在著過量的鹽酸而沒有完全沉淀的物質（鉍、鉛、銻）。為了實現完全沉淀，把溶液用水稀釋，再次通入硫化氫進行二次處理。這第二次沉淀得到的硫化物，放射性要比第一次得到的硫化物弱得多，通常都是丟棄不用。若要對這第二次沉淀得到的硫化物繼續提純，可以用硫化銨清洗，清除掉那殘留的最后一點銻和砷。然后，再用水和硝酸銨清洗，接著用稀硝酸處理。當然，不可能所有的物質都被完全溶解，總還會遺留下一部分或多或少的不溶物。對于殘留的這部分未溶解物，如果認為有必要，還可以重新再進行處理。經過一次又一次的處理，溶液的體積變得越來越小。最后，加入氨水或者過量的水，使之產生沉淀。無論加入氨水還是加入過量的水產生沉淀，最后的溶液中都仍然殘留有鉛和銅。在加入過量水沉淀的后一種情形，溶液中還殘存有一點幾乎沒有放射性的鉍。

對于氧化物或者堿式硝酸鹽沉淀物，則采用如下方法分離。把沉淀物溶解在硝酸中，向溶液加入水，直到溶液中重新形成足夠量的沉淀物。需要注意的是，有時不會立即就出現沉淀。把沉淀物與上層液體分離開來，取出沉淀物再次溶解在硝酸中。此后，分別向這兩種液體加入水，使它們都再次出現沉淀。接著再繼續使用上述方法作同樣處理。然后，把分離得到的各種分離物按照它們的放射性強度收集起來，并盡可能加以濃縮。最后得到的少量物質具有很強的放射性。盡管如此，直到現在，這種物質在光譜儀中也只顯示有鉍的譜線。

非常遺憾，用上述方法仍然很難得到分離的釙。剛才介紹的這種分離方法同其他濕法分離過程一樣，也存在著許多困難。不論用哪一種方法，釙都容易形成絕對無法溶解在稀酸或者濃酸中的化合物。只有將它的這些化合物比如說同氰化鉀熔融在一起還原成金屬狀態，才有辦法使它們再溶解。這樣做工作量非常大，按照我們的條件，這是在我們的分離過程中簡直無法克服的困難。此外，我們要提取的釙，由于它一旦從瀝青鈾礦中提取出來，放射性就會減小，更增大了分離的困難。當然，釙的放射性減小是一個緩慢過程?；祀s有釙的硝酸鉍樣品，十一個月后，其放射性只失去了一半。

對于鐳，則沒有這樣的困難。鐳的放射性保持不變，在提純過程中我們可以把這種放射性作為判斷鐳的濃度的一個指標，所以檢測濃度沒有遇到困難。我們的工作從一開始，隨時都可以利用光譜分析進行跟蹤監測。

當我知道存在著一種感生放射性現象（將在后面討論）時，我曾想到釙也許不是一種新的元素。這是因為，對釙進行光譜分析只能看見鉍的那些譜線，而且釙的放射性會隨時間而消失。釙所顯示的放射性很可能是瀝青鈾礦中的鐳影響附近的鉍使其產生的放射性?，F在，我對自己的這種看法已經不敢肯定。在我對釙進行長期研究的過程中，我注意到它有一些化學性質是我在普通的鉍上甚至在被鐳感應出放射性的鉍上從來未曾觀察到過的。釙的這些獨特的化學性質，首先，如我剛才所提到的，是它極容易形成不可溶的化合物（特別是它的堿式硝酸鹽）；其次，是向含有釙的鉍的硝酸溶液加入水所得到的沉淀物的顏色和外觀會有變化。沉淀物有時為白色，但更多時候顯示深淺不同的鮮黃色，甚至接近于紅色。

而且，除了鉍的譜線之外沒有看見釙的譜線，這并不能說明被光譜儀分析的那種物質只含有鉍。因為，有一些已知存在的物質，它們的光譜反應極弱，也是極難看見它們的譜線的。

要搞清楚究竟是否存在釙這種元素，看來，有必要制出少量的，以現有條件其中夾雜的釙的濃度盡可能高的釙和鉍的混合物，以便對釙行化學分析，最重要的當然是測定這種金屬的原子量。不過，由于剛才提到過的釙的化學性質帶來困難，直到現在也未能進行這項研究。

即使以后證明釙是一種新的元素，有一種對它的認識大概絕不會改變。這就是，釙不可能保持強放射性而無限期存在，至少，當它從礦石中被提取出來以后是如此。這樣，我們就可以從兩個方面來探討這個問題。第一，釙的放射性是否是由于它的鄰近存在著自身具有放射性的物質而完全是被感應出來的。若如此，那么釙就應該具有那種能夠從后者永久獲得原子放射性的能力，而這種能力卻是其他無論什么物質都不具備的。第二，釙的放射性是否是它的一種固有性質。若如此，那么釙就是在某一種條件下其放射性會自行消失，而在另一種條件下卻能保持存在，比如礦石中那種條件。關于因接觸而感應出原子放射性這種現象，目前的了解仍然甚少，我們還不可能對這個問題有清晰的看法。

注：最近馬克沃德（Marckwald）發表了一篇同釙有關的論文。他將一根用純鉍制成的小棒插入從瀝青鈾礦廢渣中提取得到的一種鉍的鹽酸溶液中，過了一段時間，小棒上包上了一層放射性非常強的淀積物，而此時溶液中卻只有沒有放射性的鉍。他把氯化錫加入到放射性鉍的鹽酸溶液中，也得到了放射性很強的沉淀。馬克沃德由此得出結論，這種放射性元素同碲有關聯，并為它取名為射碲。從馬克沃德描述的這種放射性物質的性質，以及它容易發出自己所吸收的射線的這個特點看，他說的那種物質似乎就是釙。以目前對這個問題的有限認識，匆忙為這種物質取一個新名稱是沒有意義的。

制取純氯化鐳

我從混合有鐳的氯化鋇中提取純氯化鐳所使用的方法，是先使氯化物的混合物在純水中分級結晶，然后再在加入有鹽酸的水中形成結晶。這種方法利用了這兩種氯化物溶解度不相同的特性。氯化鐳的可溶性差于氯化鋇。

分離開始時使用的是純凈的蒸餾水。將氯化物溶解在蒸餾水中，加熱溶液使之溫度上升到沸點，然后倒入一個蒸發皿中蓋嚴，緩慢冷卻，讓溶液中自然形成結晶。結果，在蒸發皿底部析出美麗的晶體，這時不難將上部的飽和溶液潷出。如果取一部分這種飽和溶液，蒸發至干，留下的水垢樣的東西也是氯化物，但這種氯化物的放射性較弱，強度只有先前形成的晶體的放射性的大約1/5。于是，作為原料的氯化物就被分離成了兩部分，A和B。A的放射性較強，B的放射性較弱。現在分別對這兩份氯化物A和B重復上述操作，再把它們各自分離成兩個部分。完成結晶后，由氯化物A得到的放射性較弱的那一部分和由氯化物B得到的放射性較強的那一部分兩者的放射性相近，把前者加入到后者中，這樣就得到三份氯化物分離產物。此后，再繼續對它們重復進行上述處理。

在反復進行上述處理時，自然不可能讓需要進行分離操作的分離產物的份數無限增加。隨著份數的增加，那最容易溶解的部分的放射性越來越弱，當它的放射性已經變得微不足道時，就讓它退出分離過程。在經過多級結晶達到了預定份數的分離產物之后，也要停止對那最不容易溶解的部分（含鐳最豐富）進行分離，讓它暫時退出以后的分級結晶。

在整個分離過程中，按照如下操作規則可以使每一級結晶操作所需要處理的分離產物的份數保持不變。在每進行一級結晶操作之后，都把一份分離產物遺留的飽和溶液加入到接下來的分離操作所得到的晶體之中。但是，如果在某一級操作之后已經讓最容易溶解的那份分離產物退出了分離過程，那么，在接下來的一級操作之后，就要從最容易溶解的部分制作出一份新的待分離的產物，而讓那放射性最強的結晶部分退出分離過程。如此交替地退出放射性最弱的部分和最強的部分，這樣就建立起一套嚴格的分離操作規則。按照這套規則操作，每一級分離結晶所需要分離的產物的份數和其中每一份產物的放射性強度都保持不變，而且每一份產物的放射性強度總是比后一份產物的放射性更強，為后者的大約五倍。同時，在分離過程中每去除掉一份差不多已經沒有放射性的生成物，同時就能夠得到一份富含鐳的氯化物。用這套方法進行分離，需要加以分離的物質數量越來越少，但放射性卻越來越強。

起初，我們在分離中保持使用六份待分離物，最后得到的氯化物的放射性只有鈾的0.1。

當大多數非放射性物質都被清除掉，每一份待分離物都已經變得數量很少時，這時就要在這一級分離結束時所得到的分離產物中去除掉一份產物，而將另一份產物加入到先前收集到的放射性較強的氯化物晶體中，重新再繼續進行上述分級結晶的分離過程。這樣就能得到比先前所得到的氯化物含鐳更豐富的氯化物晶體。按照這套規則一直分離下去，最后就可以得到純氯化鐳晶體。如果分離徹底的話，得到的氯化鐳中基本上不會殘留任何中間產物。

到分離的后期階段，每份產物中所包含的物質數量都很少，這時，用這種結晶辦法進行分離，效果會很差，因為冷卻過快，而且要潷出的溶液的體積也太小。在這種情況下，可以加入含有鹽酸的水。水中含有的鹽酸量需作測定，而且有可能需要隨分離的進行而增加。

這樣做的好處是可以增加溶液的數量，而且氯化物在含有鹽酸的酸性水中的溶解度要比在純水中小。使用含鹽酸較多的水，分離效果相當好，常常只需要處理三份或四份分離產物即可。

在具有很強酸性的溶液中形成的晶體呈現為針狀，在外觀上，氯化鋇晶體和氯化鐳晶體完全相同。兩者都有雙折射。夾雜了鐳的氯化鋇晶體一般為無色，但是其中鐳的比例增大后，會在數小時后變為黃色，此后接近于橙色，有時甚至變為漂亮的粉紅色。溶解在溶液中，則顏色消失。純氯化鐳晶體沒有變色現象，看來，變色是鐳和鋇混合在一起引起的。當鐳的比例達到某一個確定值時，變色現象特別顯著。這個事實可以用來檢查分離進程。

我還注意到一種現象。有時候，在溶液中作為沉淀物出現的晶體，竟會一部分始終保持無色，而另一部分則會變色。我想，大概應該把無色的那部分晶體挑揀出來。

加入酒精使氯化鋇的水溶液析出沉淀也可以把其中含有的氯化鐳分離出來，而這正是我們要得到的物質。起初我曾采用過這種方法，最終還是放棄了。因為剛才介紹的分離方法更有規律，實際操作起來能夠有條不紊。不過，我偶爾還會用酒精溶液沉淀法將雜有痕量氯化鋇的氯化鐳進一步提純。氯化鋇留在含有少量水的酒精溶液中，很容易清除。

自我們發表第一批研究結果以來，吉塞爾就一直在從事制取放射性物質的工作。他推薦使用在水中分級結晶的方法來從溴化物混合物中分離出鋇和鐳。我已證實他推薦的這種方法是不錯的，特別是用在分離的初始階段。

測定鐳的原子量

在我工作的過程中，我會不時地測量我在各個階段得到的夾雜有鐳的氯化鋇分離物所含有的金屬的原子量。每提取到一種新的分離物，我都要盡可能將它濃縮，爭取從混合物中提取到0.1克到0.5克的具有強放射性的物質。利用這不多一點物質，我能用加入酒精或鹽酸的方法從中沉淀出數毫克的氯化物，把它用于光譜分析。要感謝德馬凱研究出來的光譜分析方法，僅需數量極少的試樣就可以拍攝到這些氯化物的火花光譜照片，而且還能剩下試樣供我測量原子量。

我采用的測量原子量的方法是經典的稱重法，即將已知重量的待測金屬氯化物轉化為氯化銀，稱得銀的重量，以此來推算待測金屬氯化物中所含有的金屬的原子量。作為對照實驗，我用同樣的方法、同樣的條件和同樣數量的試樣先測量了鋇的原子量，先是用0.5克的試樣，后來又用0.1克的試樣。測量鋇得到的數值始終保持在137到138之間，這是令人滿意的結果。這樣，我就知道這種測量方法是可靠的，盡管只用了數量很少的試樣。

最初用于實驗的兩份氯化物試樣，一份的放射性是鈾的230倍，另一份為600倍。用這兩份試樣進行測量得到數值與用純氯化鋇測量得到的數值相同。顯然，如果不使用放射性更強得多的試樣，就不能指望會得到與鋇不同的原子量數值。接下來再做的實驗，測量所使用的氯化物試樣的放射性大約是鈾的3500倍。這次實驗使我第一次看到了雖然是微小的差別，但卻是明顯的不同。我發現這份氯化物試樣中所含的金屬的平均原子量的數值是140，這表明鐳的原子量一定比鋇高。用放射性越來越強的試樣進行測量（這些試樣的光譜上的鐳譜線也越來越強），結果發現，如下表所示，測得的原子量的數值隨放射性強度成比例增大。

下表內A代表氯化物的放射性強度，規定鈾的放射性為1;M代表測得的原子量。A欄中給出的數值僅為估計的大致值。對強放射性物質的放射性強度進行準確計算比較困難，原因在后面有說明。

上述測量鐳的原子量的工作剛告一個段落，我在1902年3月又得到了一份有0.12克的氯化鐳樣品，德馬凱對它進行了光譜分析。德馬凱認為，那種氯化鐳是相當純的。不過，它的光譜上有鋇的三條主要譜線，亮度相當大。我對這種氯化物接連進行了四次檢測，測量結果如下。

此后，我對這份氯化物又進行了提純，得到了一種更加純凈得多的物質，在它的光譜上，原來兩條最強的鋇譜線已經變得非常暗弱。既然鋇的光譜反應非常靈敏，德馬凱于是估計經過再提純的這種氯化物中鋇的含量一定微乎其微，不會對鐳的原子量測量有多大影響。我對這種非常純的氯化鐳進行了三次測量，結果如下。

表上給出的鐳原子量的平均值為225。采用的原子量計算方法同得到前表數值的方法相同，也是把鐳考慮成二價元素，它的氯化物的分子式為RaCl2。銀和氯的原子量分別取Ag=107.8, Cl=35.4。

于是，鐳的原子量為Ra=225。

稱重使用是一臺居里無振蕩天平，經過認真校準，精確度達到二十分之一毫克。這種直接讀數的天平，稱重快速，這在用于稱重鐳和鋇的無水氯化物時是一個必須滿足的要求。這兩種氯化物都會吸收周圍的濕氣，盡管天平中已經放有干燥劑。要稱重的物體被放進一個鉑坩堝內。這個坩堝可以長期使用，在一次稱重期間，重量變化不會超過十分之一毫克。

把通過結晶得到的含水氯化物放入坩堝，加熱，直到它變為無水氯化物。然后把經過脫水處理的這種氯化物放在100℃下保持數小時，直到它的重量能夠維持恒定，即使溫度上升到200℃也不會改變。這樣得到的無水氯化物才是一個完全有確定重量的物體。

為了檢查被稱重的物體是否已經有了確定的重量，我在稱重時采取了一系列辦法。將待測氯化物（100毫克）放入烤箱在55℃下烘干，然后放置在下面為無水磷酸的干燥器上。干燥器上的氯化物重量在慢慢減少，這表明它仍然含有潮氣，12小時內重量損失了3毫克。把氯化物再放回烤箱，將溫度上升到100℃。這期間，氯化物的重量損失了6.3毫克。在烤箱內放置3小時15分鐘之后，它的重量又損失了2.5毫克。把溫度維持在100℃和120℃之間，經過45分鐘，引起的重量損失為0.1毫克。此后，在125℃下保持30分鐘，重量未見減少。但是，接著在150℃下再保持30分鐘之后，重量又損失了0.1毫克。最后，加熱到200℃保持4小時，重量損失0.15毫克。在進行上述操作期間，坩堝重量的變化為0.05毫克。

每次測量原子量之后，還需要把鐳轉變成氯化物。方法是向含有被稱重的硝酸鐳和過量硝酸銀的溶液加入純鹽酸，此后將氯化銀過濾掉。數次加入過量的純鹽酸后再將溶液蒸發至干。經過這樣的處理，溶液中的硝酸就被完全清除干凈了。

沉淀出的氯化銀一直都有放射性和磷光性。通過測量其中含有的銀的數量，我確信沒有數量值得重視的鐳隨著銀從溶液中沉淀出來。我測量銀含量的方法，是利用在稀鹽酸中加入鋅所產生的氫氣來還原沉淀在坩堝中的氯化銀。經清洗后，連同坩堝和其中的金屬銀一起稱重。

我還另做了一項實驗，可以證明重新生成的氯化鐳的重量與進行操作前相同。

我在測量鐳的原子量時進行的這些檢查雖然不如直接實驗可靠，但足以證明測量沒有任何重大誤差。

按照化學性質，鐳是一種屬于堿土族的元素，是堿土族緊接鋇下面的一個成員。

按照鐳的原子量，鐳在門捷列夫周期表上的位置也應該是在鋇之后，列在堿土金屬縱列中。列在那一縱列中的已經有鈾和釷。

鐳鹽的特性

鐳鹽，如鐳的氯化鹽、硝酸鹽，碳酸鹽和硫酸鹽，剛制備出來時，樣子很像鋇鹽，但是它們會逐漸變色。

所有的鐳鹽在黑暗處都會發光。

在化學性質上，鐳鹽與對應的鋇鹽極其相似。但是，氯化鐳的可溶性不如氯化鋇，兩者只是在水中的溶解度近似相同。

鐳鹽能夠自發和持續地發出熱量。

普通氯化鋇的分離

我們一直想要搞清楚在商品氯化鋇中是否含有少量的氯化鐳，我們用已經掌握的檢測手段都未能在商品氯化鋇中發現氯化鐳。為此，我們對大量的商品氯化鋇進行分離，希望將有可能存在于其中的痕量氯化鐳加以濃縮。

把50千克的商品氯化鋇溶解在水中，加入完全不含硫酸的鹽酸使之發生沉淀，結果產生了20千克的氯化物沉淀。再把這些氯化物溶解在水中，加入鹽酸，結果出現部分沉淀，得到了8.5千克的氯化物沉淀。采用在分離混有鐳的氯化鋇時所使用的同樣方法對這些氯化物進行分離，分離過程結束時，得到了10克氯化物，這是商品氯化鋇中最難溶解的部分。這些氯化物沒有放射性，可以斷定其中不含鐳。結論是，在鋇礦石中沒有含鐳物質。