Badanie ciał radioaktywnych - Maria Skłodowska-Curie (biblioteka w internecie .TXT) 📖

się jednak tutaj dłużej zatrzymywała. Wszystkie te, bardziej lub mniej niedoskonałe środki wystarczają jednakże do nadawania kierunku poszukiwaniom.

Mierzyliśmy również prąd w kondensatorze włączonym w obwód baterii złożonej z małych akumulatorów z czułym galwanometrem. Potrzeba częstego sprawdzania czułości galwanometru kazała nam jednak zaniechać tej metody dla zwykłych pomiarów.

Oznaczenie ciężaru atomowego radu37. W biegu mych poszukiwań, częstokroć oznaczałam ciężar atomowy metalu zawartego w próbkach chlorku baru radonośnego. Za każdym razem, gdy po ukończeniu nowego przerobu, posiadłam nowy zapas tego materiału, posuwałam stężenie do granic możliwie najdalszych, tak że otrzymywałam 0,1 do 0,5 g substancji, która zawierała prawie całą radioaktywność mieszaniny pierwotnej. Z tej małej ilości substancji strącałam alkoholem lub kwasem solnym kilka miligramów chlorku, które zostawały przeznaczone do analizy widmowej. Posługując się swoją znakomitą metodą, Demarçay nie potrzebował więcej nad tę minimalną ilość substancji, aby otrzymać fotografię widma iskry. Produktu zbywającego używałam do oznaczania ciężaru atomowego.

Zastosowałam tutaj metodę klasyczną, która polega na tym, że chlor, zawarty w znanej ilości chlorku bezwodnego, oznacza się jako chlorek srebra. Dla sprawdzenia tego doświadczenia, oznaczałam ciężar atomowy baru za pomocą tej samej metody, stosując ją w tych samych warunkach i do tej samej ilości substancji: najpierw 0,5 g, a następnie tylko 0,1 g. Wartości stąd otrzymane chwiały się zawsze w granicach od 137 do 138. Przekonałam się przeto, że metoda ta daje wyniki zadowalające, nawet dla tak małej ilości substancji.

Dwa pierwsze oznaczenia wykonano na chlorkach, z których jeden był 230 razy, drugi zaś 600 razy aktywniejszy od uranu. Te dwa oznaczenia dały wartości te same, co i oznaczenia chlorku baru czystego. Można się było przeto spodziewać, że pewna różnica da się dopiero wykazać po użyciu produktu daleko bardziej aktywnego. Do doświadczenia następnego użyto tedy chlorku, którego aktywność była około 3500 razy większa od aktywności uranu; doświadczenie to pozwoliło po raz pierwszy osiągnąć różnicę, drobną wprawdzie, lecz pewną. Jako wartość średnią dla ciężaru atomowego metalu, zawartego w tym chlorku, otrzymałam liczbę 140, co świadczyło, że ciężar atomowy radu musi być wyższy od ciężaru baru. Stosując dalej produkty coraz to bardziej aktywne i dające widmo radu o coraz to większym natężeniu, stwierdziłam, że wartości otrzymane stają się również coraz większe, jak to można zauważyć w poniższej tabliczce (A oznacza wielkość aktywności chlorku, jeżeli aktywność uranu przyjmiemy za jednostkę; M — znaleziony ciężar atomowy).

Liczby w kolumnie A wyrażają wartości tylko z grubsza przybliżone. Ścisłe oszacowanie aktywności ciał silnie promieniotwórczych w rzeczy samej jest trudne, dla różnych powodów, o których wspomnę nieco dalej.

A M 3500 140 — widmoradu bardzo słabe 4700 141 7500 145,8 — widmo radu silne, lecz widmo baru posiada jeszcze znaczną przewagę Wielkość aktywności odpowiada wartości 173,8 — obydwa widma mają natężenie mniej więcej równe Wielkość aktywności odpowiada wartości 10 225 — bar obecny w ilości nie większej nad ślady.

W biegu poszukiwań nad stężeniem, opisanych powyżej, otrzymałam w marcu 1902 r. próbkę chlorku radowego, którego analizą widmową zajął się Demarçay. Według opinii tego uczonego, ów chlorek radu był prawdopodobnie czysty; jednak widmo jego wykazywało jeszcze trzy główne linie baru o znacznym natężeniu. Chlorek ten zastosowałam do czterech oznaczeń ciężaru atomowego, których wyniki są następujące:

Chlorek radu bezwodny Chlorek srebra M I... 0,1150 0,1130 220,7 II... 0,1448 0,1119 223,0 III... 0,11135 0,1086 222,8 IV... 0,10925 0,10645 223,1

Podjęłam przeto dalsze oczyszczanie tego chlorku i otrzymałam produkt znacznie jeszcze czystszy, w którego widmie dwie najsilniejsze linie baru zaznaczają się bardzo słabo. Biorąc pod uwagę czułość reakcji widmowej baru, Demarçay mniema, że ten oczyszczony chlorek zawiera zaledwie „minimalne ślady baru, niezdolne do wywierania na ciężar atomowy jakiegokolwiek wpływu, który by dał się oszacować”. Tego chlorku radu, najzupełniej czystego, użyłam do trzech oznaczeń ciężaru atomowego. Oto ich wyniki:

Chlorek radu bezwodny Chlorek srebra M I... 0,09192 0,08890 225,3 II... 0,08936 0,08627 225,8 III... 0,08839 0,08589 224,0

Liczby te dają średnią wartość 225. Podobnie jak i poprzednie, zostały one obliczone na podstawie wniosku, że rad jest pierwiastkiem dwuwartościowym, chlorek posiada zatem wzór RaCl2, i na zasadzie następujących liczb dla srebra i chloru: Ag=107,8 i Cl=35,4.

Z doświadczeń tych wynika, że ciężar atomowy radu wynosi Ra=225. Liczbę tę uważam za ścisłą mniej więcej do jednej jedności.

Do ważeń użyto doskonale wyregulowanej wagi aperiodycznej pomysłu p. Curie’go z czułością do 1/20 mg. Waga ta, z odczytywaniem bezpośrednim, pozwala na ważenia nadzwyczaj szybkie, co stanowi warunek kardynalny dla odważania chlorków bezwodnych radu i baru, które przyciągają powoli wilgoć, mimo obecności środków suszących wewnątrz wagi. Substancja przeznaczona do odważenia, znajdowała się w tygielku platynowym, który od dawna już był w użyciu; przekonałam się, że ciężar jego nie zmieniał się w trakcie jednej operacji nawet o 1/10 mg.

Otrzymany przez krystalizację i zawierający wodę krystaliczną chlorek umieszczano w tygielku i przez ogrzewanie w suszarce zamieniano na chlorek bezwodny. Doświadczenie wykazuje, że gdy chlorek został ogrzewany przez kilka godzin w 100°, ciężar jego nie zmienia się dalej, nawet wtedy, jeżeli podniesiemy temperaturę do 200° i będziemy ją utrzymywali na tej wysokości w przeciągu kilku godzin. Tak otrzymany chlorek bezwodny przedstawia zatem ciało o charakterze dokładnie określonym.

Przytaczam szereg pomiarów odnoszących się do kwestii powyższej: chlorek (1 dg) był suszony w suszarce w temp. 55°, po czym umieszczony w eksykatorze nad bezwodnikiem fosforowym; począł on wtedy tracić nader powoli na ciężarze, co świadczy, że w chlorku znajdowała się jeszcze woda. Po upływie 12 godzin strata wyniosła 3 mg. Następnie przeniesiono chlorek z powrotem do suszarki i podwyższono temperaturę do 100°. W ciągu tego doświadczenia chlorek utracił 6,3 mg. Pozostawiony w dalszym ciągu w suszarce przez 3 godziny i 15 minut, chlorek stracił jeszcze 2,5 mg. Teraz utrzymywano temperaturę przez 45 minut między 100 a 120°, czego wynikiem była znowu strata ciężaru = 0,1 mg. Podczas dalszego, 80-minutowego ogrzewania w 125°, chlorek nie stracił nic na wadze. Ogrzewany dalej przez 30 minut w 150°, chlorek utracił jeszcze 0,1 mg. Wreszcie ogrzewany w ciągu 4-ch godzin w temp. 200°, chlorek zmniejszył swój ciężar o 0,15 mg. Po upływie wszystkich tych operacji , ciężar tygielka zmienił się o 0,05 mg.

Po każdorazowym oznaczeniu ciężaru atomowego, rad z roztworu był przeprowadzony powrotnie w chlorek w sposób następujący: ciecz, zawierającą po ukończonym oznaczeniu azotan radu i azotan srebra w nadmiarze, zakwaszano kwasem solnym, oddzielano chlorek srebra przez filtrowanie, po czym przesącz parowano z nadmiarem czystego kwasu solnego kilkakrotnie do suchości. W ten sposób można wypędzić kwas azotowy. — Chlorek srebra, tworzący się podczas oznaczania, był zawsze radioaktywny i świecił. Przez oznaczenie zawartego w nim srebra przekonałam się jednak, że nie zawierał on wcale takiej ilości radu, która by się dała zważyć. W celu wykonania tej próby stopiony chlorek srebra, znajdujący się w tyglu, został zredukowany wodorem, wydzielanym przez działanie cynku na kwas solny, po czym tygiel, po przepłukaniu, ważono razem z metalicznym srebrem. W jednym z doświadczeń stwierdziłam, że ciężar regenerowanego chlorku radu był równie wielki, jak i przed operacją. Podobne sprawdzania pozwoliły mi utwierdzić się w mniemaniu, że w doświadczeniach swoich nie popełniłam żadnego znaczniejszego błędu.

Rad jest pierwiastkiem, którego własności każą zaliczyć go do grupy metali ziem alkalicznych. W grupie tej stanowi on wyższy homologon baru.

Ze względu na swój ciężar atomowy rad zajmuje miejsce w układzie periodycznym tuż za barem, w kolumnie metali ziem alkalicznych i w szeregu poziomym, w którym mieszczą się już uran i tor.

Własności soli radowych. Sole radu: chlorek, azotan, węglan, siarczan są podobne, zaraz po ich przygotowaniu w stanie stałym, do soli baru, jednak wszystkie one barwią się z czasem. Wszystkie sole radu świecą w ciemności. We względzie własności chemicznych sole radu są najzupełniej analogiczne z odpowiednimi solami baru. Jednakże chlorek radu jest trudniej rozpuszczalny od chlorku baru. Rozpuszczalność azotanów w wodzie zdaje się być jednakowo wielka.

Sole radu stanowią źródło trwałego i samodzielnego wydzielania się ciepła. Czysty chlorek radu jest paramagnetyczny. Jego stała magnetyczna (coefficient d’aimentation spécifique) K została zmierzona przez pp. P. Curie i C. Chéneveau za pomocą przyrządu obmyślanego przez obu pomienionych fizyków38. Mierzenie tej stałej polegało na porównywaniu ze stałą magnetyczną wody, przy czym do wyników wnoszono poprawkę zależną od magnetyzmu powietrza. W ten sposób oznaczono: , przyjmując, że dla wody . Czysty chlorek baru jest diamagnetyczny i jego stała magnetyczna wynosi: .

Zgodnie z powyższymi wynikami można wykazać, że chlorek baru radonośny, który zawiera około 11% chlorku radu i 83% chlorku baru, jest diamagnetyczny i posiada stałą magnetyczną .

Frakcjonowanie zwykłego chlorku baru. Staraliśmy się dojść, czy chlorek baru handlowy nie zawiera małych ilości chlorku radu, niedających się wykryć za pomocą naszego przyrządu mierniczego. W tym celu przedsięwzięliśmy frakcjonowanie znaczniejszej ilości handlowego chlorku baru, spodziewając się, że na tej drodze ślady chlorku radu dadzą się stężyć, gdyby istotnie znajdowały się w preparacie.

50 kg chlorku baru handlowego rozpuszczono w wodzie i roztwór strącono kwasem solnym, pozbawionym kwasu siarczanego, przez co otrzymano 20 kg chlorku strąconego. Ostatni rozpuszczono znowu w wodzie i strącono częściowo kwasem solnym; ilość otrzymanego stąd chlorku strąconego wyniosła 8,5 kg. Ten chlorek został poddany metodzie krystalizacji cząstkowej, którą stosowaliśmy już do chlorku baru radonośnego; za pomocą niej uzyskaliśmy w końcu cząstkowania 10 g chlorku, odpowiadającego cząstce najtrudniej rozpuszczalnej. Chlorek ten nie okazywał wcale radioaktywności w naszym przyrządzie do pomiarów; nie zawierał przeto radu. Ciało to nie znajduje się zatem w minerałach, z których bar bywa wydobywany zazwyczaj.