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

w gazie powoduje promieniotwórczość ścianek. Jeżeli usunie się gaz z wnętrza rury, czyniąc w niej próżnię, zauważy się od tej chwili daleko szybszy zanik aktywności ścianek, które wtedy zmieniają swą promieniotwórczość według prawa poprzednio przytoczonego, tj. o połowę co każde 28 minut. Ten sam rezultat ma miejsce, skoro się gaz czynny wewnątrz rurki zastąpi przez świeży gaz obojętny. Prawo zmniejszania się o połowę co każde 4 dni jest zatem charakterystycznym dla energii radioaktywnej zawartej w gazie aktywowanym przez rad. Przyjmując sposób wyrażania się Rutherforda, powiedzieć można, że co każde 4 dni znika połowa emanacji.

Emanacja toru jest nieco innej natury i zanika daleko szybciej, zmniejszając się do połowy co minutę i 10 sekund. Emanacja aktynu niszczeje jeszcze prędzej, gdyż obniżenie do połowy następuje już w ciągu kilku sekund.

Powietrze atmosferyczne, według badań Elstera i Geitla, zawiera w małej ilości emanację radioaktywną, podobną do tych, które pochodzą od ciał promieniotwórczych. Emanacja ta zdaje się być identyczną z emanacją radu.

Gazy wydzielające się z niektórych wód mineralnych zawierają trochę emanacji, podczas gdy powietrze zawarte w wodach morskich i rzecznych nie zdaje się jej zawierać.

Natura emanacji. Według Rutherforda76 emanacja ciała radioaktywnego jest to gaz radioaktywny, który wydziela się z tego ciała. Pod wielu względami emanacja istotnie zachowuje się jak gaz materialny. Tak np., jeżeli połączymy naczynie zawierające emanację z naczyniem, które jej nie zawierało, to emanacja dyfunduje z pierwszego naczynia do drugiego i podział emanacji między naczyniami odbywa się jak dla zwykłego gazu, który idzie za prawem Mariotta i Gay Lussaca, jeżeli przyjmiemy, że promieniowanie każdego naczynia jest proporcjonalne do ilości zawartej w nim emanacji.

Emanacja dyfunduje wzdłuż rurki długiej i cienkiej według praw dyfuzji gazu zwykłego; współczynnik dyfuzji emanacji w powietrzu jest niezbyt różny od współczynnika dla dwutlenku węgla.

Rutherford i Soddy dowiedli, że emanacje radu i toru kondensują się w temperaturze powietrza płynnego jak gazy skraplające się. Weźmy dwa naczynia (rys. 12) B i C komunikujące ze sobą za pomocą kranu R’ i z roztworem radu za pomocą kranu R. Oba te naczynia zawierają emanację. Zamknijmy kran R i otoczmy naczynie C powietrzem skroplonym. Po pewnym czasie cała ilość emanacji będzie skondensowana w naczyniu C i jeżeli wówczas przetniemy komunikację R’, a potem wyjmiemy przyrząd z powietrza ciekłego, to zobaczymy, że naczynie B nie zawiera emanacji, a naczynie C zawiera jej więcej niż poprzednio. Doświadczenie to jest bardzo piękne, jeżeli naczynia szklane B i C są wewnątrz pokryte warstwą siarczku cynkowego fosforyzującego, który przepysznie świeci pod wpływem emanacji.

Jednakże emanacja radu różni się od zwykłego gazu w tym, że niknie sama przez się w zalutowanym naczyniu szklanym. Dotąd nie stwierdzono jeszcze ani ciśnienia emanacji, ani charakteryzującego ją widma. Przenika ona także z wielką łatwością przez szparki, przez które zwykłe gazy dyfundują bardzo powoli. Wreszcie nie zauważono dotąd, aby temperatura kondensacji zależała od ilości emanacji zawartej w naczyniu danej objętości, jak to ma miejsce dla gazów.

Ramsay i Soddy znaleźli, że gazy wydzielane przez rad zawierają hel i że ten gaz tworzy się stopniowo wobec emanacji radu77. Odkrycie to nasuwa wniosek, że emanacja jest gazem nietrwałym i że hel jest jednym z produktów jej dezagregacji.

Emanacje radu i toru nie ulegają wpływowi różnych energicznych odczynników chemicznych. Rutherford i Soddy porównywają je z tej przyczyny do gazów z grupy argonu.

Promieniotwórczość cieczy i roztworów radu. Ciecz każda staje się promieniotwórczą, skoro umieścimy ją w przestrzeni aktywowanej; wyjmijmy ją stamtąd na otwarte powietrze, a płyn straci bardzo szybko swą aktywność. Natomiast w naczyniu zamkniętym tracić będzie swą własność powoli, zmniejszając ją co każde 4 dni do połowy; wynik ten każe przypuszczać, że energia radioaktywna nagromadza się zarówno w cieczy, jak i w gazie pod postacią jednakową. Roztwór soli radonośnej zachowuje się w sposób analogiczny. Najpierw trzeba zwrócić uwagę na fakt, że roztwór soli radowej nie jest bardziej promieniotwórczy od czystej wody, umieszczonej razem z nim w przestrzeni zamkniętej, o ile naturalnie równowaga między nimi się już ustaliła. Gdybyśmy wydobyli teraz roztwór soli radonośnej na otwarte powietrze, to stałby się prawie inaktywnym; lecz zamknijmy go znów w naczyniu, to pocznie nabierać powoli promieniotwórczości i po jakichś piętnastu dniach dojdzie do swej wartości granicznej, która może być bardzo znaczna. Natomiast roztwór aktywowany, niezawierający radu, traci promieniotwórczość na powietrzu i nie nabiera jej już z powrotem, kiedy go zamkniemy w naczyniu jakimkolwiek.

O promieniotwórczości wzbudzanej w roztworach radonośnych. Po odkryciu radioaktywności wzbudzonej Giesel spróbował po raz pierwszy aktywować zwykły bizmut nieczynny, rozpuszczając go w roztworze radonośnym i następnie strącając. Otrzymał bizmut radioaktywny78, skąd wyciągnął wniosek, jakoby polon, wykryty przeze mnie w blendzie smolistej, miał być tylko bizmutem aktywowanym wskutek sąsiedztwa z radem. W ten sam sposób co i Giesel, otrzymałam również bizmut aktywowany. Trudności tego rodzaju doświadczeń polegają na niezwykłej staranności, z jaką najmniejsze nawet ślady radu usuwać trzeba z roztworu.

Jeżeli się pomyśli, że już nieskończenie mała ilość radu wystarcza do wywołania bardzo znacznej promieniotwórczości w gramie materii, to nigdy niepodobna uwierzyć w dostateczne przemycie i oczyszczenie produktu aktywowanego; po każdem jednak oczyszczeniu promieniotwórczość preparatu zmniejsza się, czy to z powodu, że coraz to mniejsze pozostają w nim ślady radu, czy też że promieniotwórczość wzbudzona nie jest w stanie oprzeć się przemianom chemicznym.

Rezultaty, jakie otrzymałam, zdają się jednak stwierdzać z całkowitą pewnością, że promieniotwórczość mego bizmutu aktywnego wytwarza się i nie ustępuje nawet po usunięciu radu. Frakcjonując przez strącanie wodą azotan bizmutu tego, przekonałam się, że po najstaranniejszym nawet jego oczyszczeniu zachowuje się jak polon, tj. część najbardziej aktywna strąca się najpierwej.

Jeżeli oczyszczenie jest niedostateczne, to w tym razie daje się spostrzec skutek przeciwny, co wskazuje, że jeszcze ślady radu znajdują się w podobnym bizmucie aktywnym. Otrzymałam nawet bizmut aktywowany, którego stopień czystości był bardzo znaczny i którego promieniotwórczość była 2000 razy większa od promieniotwórczości uranu. Bizmut ten z biegiem czasu zmniejszał swą promieniotwórczość. Jednak znów inna część tego samego produktu, spreparowana z tymi samymi ostrożnościami i odfrakcjonowana w sposób powyżej przytoczony, zachowuje swoją aktywność bez znaczniejszego zmniejszenia już blisko od trzech lat. Jej promieniotwórczość jest 150 razy większa od promieniotwórczości uranu.

Aktywowałam również ołów i srebro, rozpuściwszy je razem z radem. W większości przypadków promieniotwórczość wzbudzona nie zmniejsza się z czasem, lecz, ogólnie powiedziawszy, nie jest ona w stanie oprzeć się reakcjom chemicznym, dokonywanym z ciałem samym.

Debierne79 aktywował bar, pozostawiając go w roztworze z aktynem. Ten bar aktywowany nie traci swej własności nawet podczas przemian chemicznych; jego promieniotwórczość jest więc własnością atomową dość trwałą. Chlorek baru aktywowany frakcjonuje się podobnie jak chlorek baru radonośny; części bardziej aktywne są mniej rozpuszczalne w wodzie lub rozcieńczonym kwasie solnym od części mniej aktywnych. Chlorek ten w stanie wysuszonym świeci i jego promieniowanie jest podobne do promieniowania chlorku baru radonośnego. Debierne otrzymał nawet w ten sposób chlorek baru, którego aktywność przewyższała 1000 razy promieniotwórczość uranu. Bar ten nie okazywał jednak wszystkich własności radu, gdyż nie dawał w spektroskopie linij bardzo charakterystycznych dla radu; również promieniotwórczość jego zmniejszała się z czasem i po trzech tygodniach zmniejszyła się do trzeciej części.

Promieniotwórczość wzbudzona w ciałach będących w roztworze obok substancji promieniotwórczych może być zaliczona do tej samej kategorii objawów, co promieniotwórczość wzbudzona w przestrzeni zamkniętej. Tylko że promieniotwórczość wzbudzona z odległości ogranicza się jedynie na warstwie powierzchniowej, bardzo cienkiej, gdy natomiast substancja strącana z roztworu jest aktywowana w całej swej masie.

Nie tylko rad aktywuje w roztworze, lecz podobną własność objawia także uran. Doświadczenie wykonano z barem. Jeżeli, jak to stwierdził Debierne, dolejemy kwasu siarczanego do roztworu zawierającego uran i bar, to strącony siarczan baru zabierze ze sobą część promieniotwórczości, gdy tymczasem sól uranowa straci część swojej. Becquerel przekonał się, że, powtórzywszy kilkakrotnie powyższą operację, otrzymuje się wreszcie uran zaledwie aktywny. Można by więc z powyższego mniemać, że nareszcie udało się wydzielić z uranu ciało promieniotwórcze, odmienne od tego metalu i powodujące swoją obecnością promieniowanie uranu. Tak jednak nie jest, gdyż po kilku miesiącach uran odzyskuje z powrotem utraconą swą promieniotwórczość, gdy siarczan baru traci swą aktywność nabytą.

Zjawisko podobne powoduje również tor. Rutheford strącił amoniakiem z roztworu soli torowej wodzian toru mało aktywny, gdy tymczasem roztwór, odparowany do suchości, dał maleńką resztkę, bardzo silnie promieniotwórczą. Ta resztka aktywna, w której promieniotwórczą częścią składową ma być według Rutherforda tor x, traci po pewnym czasie własność promieniowania, gdy jednocześnie wodzian toru strącony wraca do swej pierwotnej aktywności80.

Radioaktywność wzbudzana bez współudziału substancji promieniotwórczych. Znamy kilka przykładów podobnego objawu. Villard81 poddał działaniu promieni katodalnych kawałek bizmutu, umieściwszy go w rurce Crookesa naprzeciwko katody; bizmut stał się aktywnym co prawda w bardzo małym stopniu, bowiem dopiero po 8 dniach ekspozycji dał odbitkę na kliszy fotograficznej.

Mac Leennan82 wystawiał rozmaite sole na wpływ promieni katodalnych i ogrzewał je następnie lekko. Sole powodowały wtedy rozbrajanie elektroskopu naładowanego.

Badania w tym kierunku wzbudzają znaczne zainteresowanie. Gdyby za pomocą obecnie nam znanych czynników fizycznych udało się stworzyć substancje bardzo radioaktywne z nieaktywnych, bylibyśmy w stanie wytłumaczyć wtedy przyczynę promieniotwórczości samodzielnej niektórych substancji .