Badanie ciał radioaktywnych - Maria Skłodowska-Curie

Szkło fluoryzuje od radu; powoli jednak zabarwia się na brunatno lub fioletowo, a jednocześnie traci na sile świecenia. Jeżeli podobnie zmienione szkło ogrzejemy, to odbarwi się, wydzielając jednocześnie światło; a wtedy odzyskuje normalną swą zdolność fluorescencji. Siarczek cynku, wystawiony na wpływ promieni przez czas pewien ulega zmianie i traci powoli na własności fosforyzowania, jak od promieni radu, tak i od światła. Diament fosforyzuje, kiedy upadną nań promienie radu; może on być w ten sposób odróżniony od imitowanych, których świecenie w tym razie jest bardzo słabe.

Wszystkie związki baru radonośnego świecą same przez się⁵⁵. Sole chlorowcowe w stanie bezwodnym i suchym wysyłają światło szczególnie mocne. Świecenie podobne nie może być co prawda widziane podczas dnia pełnego, lecz łatwo je zaobserwować o zmroku lub w miejscach oświetlonych gazem. Światło wysyłane przez preparaty stężone bywa nawet tak silne, że przy nim czytać można. Podkreślić trzeba, że tu substancja świeci w całej masie, podczas gdy w zwykłej substancji fosforyzującej światło wypływa tylko z tej części powierzchni, jaka uprzednio została oświetlona. W powietrzu wilgotnym substancje radonośne tracą znacznie na sile świecenia, lecz po wyschnięciu wracają do normy. Świecenie, o ile się zdaje, jest nieznikome. Po kilku jeszcze latach nie znaleziono żadnej zmiany widocznej w świeceniu słabo promieniotwórczego preparatu, przechowywanego w ciemnym miejscu w rurce zalutowanej. Natomiast chlorek baru radonośny o bardzo znacznej promieniotwórczości i silnym świeceniu zmienia swe zabarwienie w ciągu kilku miesięcy; światło staje się fioletowawe i dość znacznie się osłabia; jednocześnie produkt ulega zmianie; jeżeli go rozpuścimy w wodzie i odparujemy roztwór, to preparat odzyskuje z powrotem dawne swe światło.

Roztwory soli baru radonośnego, zawierające dużą ilość radu, świecą również; zjawisko to obserwować można najlepiej w naczyniu z platyny, która sama nie świeci i pozwala spostrzec słabe nawet świecenie roztworu.

Jeżeli roztwór soli barowej radonośnej wydzieli kryształy, to świecą one wewnątrz płynu. Giesel wytworzył platynocyjanek baru radonośny. Po wykrystalizowaniu sól ta miała wygląd zwykłego platynocyjanku baru, lecz świeciła silnie. Powoli zaczęła się zabarwiać na brunatno, a jednocześnie kryształy stawały się dwubarwne i świeciły daleko słabiej, choć promieniotwórczość swą zwiększyły⁵⁶ Platynocyjanek radu przygotowany przez Giesela zmieniał się znacznie szybciej jeszcze.

Związki radu są więc pierwszym przykładem substancji samoistnie świecącej.

Wydzielanie ciepła przez sole radu. Curie i Laborde znaleźli, że sole radu wydzielają ciepło stale i niezmiennie⁵⁷. Wskutek tego sole radu posiadają temperaturę wyższą od temperatury otoczenia. Różnica temperatury zależy oczywiście od izolacji cieplnej soli radu i może wynosić kilka stopni; można ją zatem stwierdzić za pomocą zwykłego termometru.

Weźmy dwa naczynia izolujące względem ciepła za pomocą próżni (izolatory Dewara) i zupełnie podobne. W jednym umieszczamy zalutowaną rurkę szklaną, zawierającą 7 decygramów bromku radu; w drugim umieszczamy podobną rurkę zawierającą jakiekolwiek ciało nieradioaktywne, np. chlorek baru (fig. 8). Dwa termometry, których rezerwuary są umieszczone tuż koło rurek, wskazują temperaturę. Otwór izolatorów jest zatkany watą. Kiedy równowaga temperatur jest ustalona, termometr znajdujący się w naczyniu zawierającem rad wskazuje temperaturę wyższą, aniżeli drugi termometr; różnica temperatur jest niezmienna i wynosiła w opisanym doświadczeniu 3°.

Ilość ciepła wydzielana przez rad w oznaczonym czasie może być zmierzona za pomocą kalorymetru lodowego Bunsena. Jeżeli umieścimy w tym kalorymetrze rurkę szklaną zalutowaną, zawierającą sól radu, to kalorymetr wskazuje stałą produkcję ciepła, która ustaje, skoro tylko oddalimy rad. Z pomiarów wynika, że każdy gram radu wydziela przez godzinę około 80 małych kaloryj. A zatem rad wydziela przez każdą godzinę ilość ciepła wystarczającą, aby stopić równą masę lodu; zaś atom-gram (225g) radu wydziela przez godzinę 18000 kaloryj, czyli ilość ciepła niewiele mniejszą od tej, jaka jest wydzielana przez spalenie atomu grama-wodoru (1 g).

Jeżeli zważymy, że rad wydziela tak znaczną ilość ciepła niezmiennie i że stan jego nie ulega widocznej zmianie chemicznej przez lat kilka, to musimy przyznać, że podobne zjawisko nie daje się wytłumaczyć przez żadną zwykłą reakcję chemiczną. Można przypuścić, że wydzielanie ciepła jest związane z przekształcaniem atomu radu, które to przekształcanie zresztą musielibyśmy uważać za bardzo powolne. Gdyby tak się rzecz miała, to wynikałoby stąd, że ilości energii, które wchodzą w grę podczas tworzenia się lub przekształcania atomów, są ogromne i przewyższają wszystkie te, które nam są znane.

Można również zmierzyć ilość ciepła wydzielaną przez rad, zużytkowując ją do zamienienia w parę gazu skroplonego i mierząc objętość wydzielonego gazu. Można wykonać to doświadczenie z chlorkiem metylu (w temperaturze -21 °C). Pp. Dewar i Curie wykonali to samo doświadczenie ze skroplonym tlenem (w -180°) i ze skroplonym wodorem (w -252°). Wodór skroplony nadaje się szczególniej do tego doświadczenia. Izolator Dewara A (fig. 9) zawiera skroplony wodór H i komunikuje się za pomocą rurki t z epruwetką pełną wody E. Izolator A zanurzony jest w wodorze ciekłym H’. W tych warunkach wydzielanie się gazu nie odbywa się wcale w izolatorze A. Jeżeli wprowadzimy do wodoru ciekłego H rurkę szklaną zalutowaną, zawierającą 7 decygramów bromku radu, zauważymy stałe wydzielanie się gazu i zbieramy go 73 cm³ na minutę.