CAPÍTULO VII. EMANACIONES RADIACTIVAS.

138. Introducción.

Una propiedad importantísima y sorprendente que poseen el radio, el torio y el actinio, pero no el uranio ni el polonio, es la facultad de emitir continuamente al espacio circundante una emanación material que tiene todas las propiedades de un gas radiactivo.

Esta emanación es capaz de difundirse rápidamente a través de gases y sustancias porosas, y puede separarse del gas con el que está mezclada mediante condensación por la acción del frío extremo.

Esta emanación constituye un nexo de unión entre la actividad de los propios radioelementos y su capacidad de inducir actividad en los objetos circundantes, y ha sido estudiada de manera más exhaustiva que los demás productos activos debido a su existencia en estado gaseoso.

Las emanaciones de los tres cuerpos activos poseen propiedades radiactivas similares, pero los efectos son más pronunciados en el caso de la emanación del radio, debido a la grandísima actividad de dicho elemento.

# Emanación de torio.

139. Descubrimiento de la emanación.

En el transcurso del examen de las radiaciones del torio, varios observadores habían notado que algunos de los compuestos de torio, y especialmente el óxido, eran fuentes de radiación muy inconstantes, cuando se examinaban en recipientes abiertos por el método eléctrico. Owens¹ halló que esta inconstancia se debía a la presencia de corrientes de aire.

Cuando se utilizaba un recipiente cerrado, la corriente, inmediatamente después de la introducción de la materia activa, aumentaba con el tiempo y finalmente alcanzaba un valor constante. Al hacer pasar una corriente constante de aire a través del recipiente, el valor de la corriente se reducía considerablemente. También se observó que las radiaciones podían aparentemente atravesar grandes espesores de papel, los cuales absorbían por completo la radiación $\alpha$ ordinaria.

En una investigación sobre estas peculiares propiedades de los compuestos de torio, el autor² descubrió que los efectos se debían a la emisión de algún tipo de partículas radiactivas procedentes de dichos compuestos. Esta «emanación», como se la denominó por conveniencia, posee las propiedades de ionizar el gas y actuar sobre una placa fotográfica, y es capaz de difundirse rápidamente a través de sustancias porosas como el papel y láminas metálicas delgadas.

La emanación, al igual que un gas, se ve completamente impedida de escapar cubriendo la materia activa con una placa delgada de mica.

La emanación puede ser arrastrada por una corriente de aire; pasa a través de un tapón de algodón hidrófilo y se puede hacer burbujear a través de soluciones sin ninguna pérdida de actividad. En estos aspectos, se comporta de manera muy diferente a los iones producidos en el gas por los rayos de las sustancias activas, ya que estos ceden sus cargas por completo bajo las mismas condiciones.

Como la emanación atraviesa con facilidad grandes espesores de cartón y filtros de algodón prensado, no parece probable que la emanación consista en partículas de polvo desprendidas por la materia activa.

Este punto se comprobó aún más mediante el método utilizado por Aitken y Wilson para detectar la presencia de partículas de polvo en el aire. El óxido, encerrado en un cilindro de papel, se colocó en un recipiente de vidrio, y el polvo se eliminó mediante expansiones pequeñas y repetidas del aire sobre una superficie de agua.

Las partículas de polvo actúan como núcleos para la formación de pequeñas gotas y luego son eliminadas del aire por la acción de la gravedad. Tras repetidas expansiones, no se formó ninguna nube, por lo que se consideró que el polvo había sido eliminado. Tras esperar algún tiempo para permitir que la emanación de torio se acumulara, se realizaron nuevas expansiones, pero no se produjo ninguna nube, lo que demostró que, para las pequeñas expansiones utilizadas, las partículas eran demasiado pequeñas como para convertirse en centros de condensación.

Por lo tanto, la emanación no podía considerarse como polvo emitido por el torio.

Como la propiedad de difundirse rápidamente a través de sustancias porosas y actuar sobre una placa fotográfica también la posee una sustancia química como el peróxido de hidrógeno, se hicieron algunos experimentos para ver si la emanación podía ser un agente de ese carácter.

Se halló, sin embargo, que el peróxido de hidrógeno no es radiactivo y que su acción sobre la placa es puramente química, mientras que es la radiación de la emanación y no la emanación misma la que produce los efectos ionizantes y fotográficos.

140. Arreglos experimentales. La emanación del torio se desprende en cantidades diminutas. No se observa ningún descenso apreciable del vacío cuando se coloca un compuesto emanante en un tubo de vacío ni se observan nuevas líneas espectrales.

Para el examen de la emanación, resulta conveniente un aparato similar en principio al mostrado en la Fig. 51.

El compuesto de torio, ya sea desnudo o encerrado en un sobre de papel, se colocaba en un tubo de vidrio C.

Una corriente de aire procedente de un gasómetro, después de pasar a través de un tubo que contenía lana de algodón para eliminar las partículas de polvo, burbujeaba a través de ácido sulfúrico en el recipiente A. A continuación, pasaba a través de un globo que contenía lana de algodón empaquetada apretadamente para evitar que fuera arrastrada cualquier salpicadura.

La emanación, mezclada con aire, fue transportada desde el recipiente C a través de un tapón de algodón hidrófilo D, el cual eliminó por completo todos los iones transportados con la emanación. Esta última pasó entonces al interior de un largo cilindro de latón, de 75 cm de longitud y 6 cm de diámetro. El cilindro aislado fue conectado a una batería de la manera habitual.

Tres electrodos aislados, E, F, H, de igual longitud, fueron colocados a lo largo del eje del cilindro, sostenidos por varillas de latón que pasaban a través de tapones de ebonita en el lateral del cilindro.

La corriente a través del gas, debida a la presencia de la emanación, se midió por medio de un electrómetro. Se dispuso una llave aislante de modo que cualquiera de los electrodos E, F, H pudiera conectarse rápidamente con un par de cuadrantes del electrómetro, estando los otros dos conectados siempre a tierra.

La corriente observada en el recipiente cilíndrico de prueba se debía enteramente a los iones producidos por la emanación transportada al interior del recipiente por la corriente de aire.

Al sustituir el torio por un compuesto de uranio, no se observó ni la más mínima corriente. Tras un flujo constante mantenido durante unos 10 minutos, la corriente debida a la emanación alcanza un valor constante.

La variación de la corriente de ionización con el voltaje es similar a la observada para el gas ionizado por las radiaciones de los cuerpos activos. La corriente al principio aumenta con el voltaje, pero finalmente alcanza un valor de saturación.

141. Duración de la actividad de la emanación. La emanación pierde rápidamente su actividad con el tiempo. Esto se demuestra muy fácilmente con el aparato de la Fig. 51. Se encuentra que la corriente disminuye progresivamente a lo largo del cilindro, y la variación de un electrodo a otro depende de la velocidad del flujo de aire.

Si se conoce la velocidad de la corriente de aire, se puede deducir el decaimiento de la actividad de la emanación con el tiempo.

Si se detiene el flujo de aire y se cierran las aberturas del cilindro, la corriente disminuye constantemente con el tiempo. Los siguientes números ilustran la variación con el tiempo de la corriente de saturación, debida a la emanación en un recipiente cerrado.

Las observaciones se tomaron sucesivamente, y con la mayor rapidez posible después de detener la corriente de aire.

La curva A, Fig. 52, muestra la relación existente entre la corriente a través del gas y el tiempo. La corriente justo antes de que se detuviera el flujo de aire se toma como la unidad.

La corriente a través del gas, que es una medida de la actividad de la emanación, disminuye de acuerdo con una ley exponencial con el tiempo, al igual que la actividad de los productos Ur X y Th X. La velocidad de decaimiento es, sin embargo, mucho más rápida; la actividad de la emanación disminuye a la mitad de su valor en aproximadamente un minuto.

De acuerdo con el punto de vista desarrollado en la sección 136, esto implica que la mitad de las partículas de emanación han experimentado cambios en un minuto. Después de un intervalo de 10 minutos, la corriente debida a la emanación es muy pequeña, lo que demuestra que prácticamente todas las partículas de emanación presentes han experimentado cambios.

La velocidad de descomposición ha sido determinada con mayor precisión por Rossignol y Gimingham³, quienes hallaron que la actividad disminuyó a la mitad de su valor en unos 51 segundos. Bronson⁴, empleando el método de deflexión estacionaria descrito en la sección 69, halló que el tiempo correspondiente era de 54 segundos.

El descenso de la corriente con el tiempo es una medida real de la disminución de la actividad de la emanación, y no está influenciado en modo alguno por el tiempo que tardan los iones producidos en llegar a los electrodos.

Si los iones se hubieran producido a partir de un compuesto de uranio, la duración de la conductividad para un voltaje de saturación habría sido de solo una fracción de segundo.

La velocidad de decaimiento de la actividad de la emanación es independiente de la fuerza electromotriz que actúa sobre el gas. Esto demuestra que las partículas radiactivas no son destruidas por el campo eléctrico. Se halló que la corriente a través del gas en un instante cualquiera, tras la interrupción del flujo de aire, era la misma tanto si la fuerza electromotriz había estado actuando durante todo el tiempo como si acababa de aplicarse durante el tiempo de la prueba.

La emanación en sí no se ve afectada por un campo eléctrico intenso y, por lo tanto, no puede cargarse. Al comprobar su actividad tras hacerla pasar a través de largos cilindros concéntricos, cargados a un potencial elevado, se descubrió que la emanación ciertamente no se movía con una velocidad superior a 0,00001 cm por segundo para un gradiente de 1 voltio por cm, y no hubo evidencia que demostrara que se moviera en absoluto. Esta conclusión ha sido confirmada por los experimentos de McClelland⁵.

La velocidad a la que se produce la emanación es independiente del gas que rodea a la materia activa. Si en el aparato de la Fig. 51 el aire es reemplazado por hidrógeno, oxígeno o ácido carbónico, se obtienen resultados similares, aunque la corriente observada en el recipiente de prueba varía para los diferentes gases debido a la absorción desigual que estos hacen de la radiación proveniente de la emanación.

Si se coloca un compuesto de torio, envuelto en papel para absorber la radiación $\alpha$, en un recipiente cerrado, se observa que la corriente de saturación debida a la emanación varía en proporción directa a la presión. Dado que la tasa de ionización es proporcional a la presión para una fuente constante de radiación, este experimento demuestra que la tasa de emisión de la emanación es independiente de la presión del gas. El efecto de la presión sobre la tasa de producción de la emanación se analiza con más detalle más adelante en la sección 157.

142. Efecto del espesor de la capa.

La cantidad de emanación emitida por una área dada de compuesto de torio depende del espesor de la capa. Con una capa muy delgada, la corriente entre dos placas paralelas, colocadas en un recipiente cerrado como en la Fig. 17, se debe en gran parte a los rayos $\alpha$.

Dado que la radiación $\alpha$ se absorbe con mucha facilidad, la corriente debida a ella alcanza prácticamente un máximo cuando la superficie de la placa está completamente cubierta por una capa delgada del material activo.

Por otra parte, la corriente producida por la emanación aumenta hasta que la capa tiene varios milímetros de espesor, y luego no se altera mucho al añadir más materia activa. Esta disminución de la corriente después de haber alcanzado cierto espesor es de esperar, ya que la emanación, que tarda varios minutos en difundirse a través de la capa situada encima de ella, ya ha perdido una gran proporción de su actividad.

Con una capa gruesa de óxido de torio en un recipiente cerrado, la corriente entre las placas se debe en gran medida a la radiación de la emanación situada entre las placas.

Las tablas siguientes ilustran la forma en que la corriente varía con el grosor del papel tanto para una capa fina como para una gruesa.

Table I. Thin Layer.

Grosor de las hojas de papel ·0027.

Tabla II. Capa gruesa.

Grosor del papel ·008 cm.

La corriente inicial con el compuesto sin apantallar se toma como unidad.

En la Tabla I, para una capa fina de óxido de torio, la corriente disminuyó rápidamente con capas adicionales de papel fino. En este caso, la corriente se debe casi en su totalidad a los rayos $\alpha$.

En la Tabla II, la corriente cae a 0,74 para la primera capa. En este caso, alrededor del 26% de la corriente se debe a los rayos $\alpha$, los cuales son prácticamente absorbidos por la capa de 0,008 cm de espesor. El lento descenso con capas adicionales muestra que la emanación se difunde tan rápidamente a través de unas pocas capas de papel que hay poca pérdida de actividad durante el paso. Sin embargo, el tiempo necesario para difundirse a través de 20 capas es apreciable y, en consecuencia, la corriente ha disminuido.

Tras pasar a través de una capa de cartón de 1,6 mm de espesor, la corriente se reduce a aproximadamente una quinta parte de su valor original.

En recipientes cerrados, la proporción de la corriente total debida a la emanación varía con la distancia entre las placas, así como con el espesor de la capa de material activo. También varía considerablemente según el compuesto examinado. En el nitrato, que desprende solo una pequeña cantidad de emanación, la proporción es mucho menor que en el hidróxido, que desprende una gran cantidad de emanación.

143. Aumento de la corriente con el tiempo. La corriente debida a la emanación no alcanza su valor final hasta pasado un tiempo desde que la materia activa se ha introducido en el recipiente cerrado. La variación con el tiempo se muestra en la tabla siguiente. La corriente de saturación debida al óxido de torio, cubierto con papel, se observó entre cilindros concéntricos de 5·5 cm y ·8 cm de diámetro.

Inmediatamente antes de hacer las observaciones sobre la corriente, se hizo pasar una rápida corriente de aire a través del aparato. Esto eliminó la mayor parte de la emanación. Sin embargo, la corriente debida a la ionización del gas por la emanación, a medida que era arrastrada por la corriente de aire, seguía siendo apreciable. Por consiguiente, la corriente no empieza desde cero.

Los resultados se muestran gráficamente en la Fig. 52, curva B. El decaimiento de la actividad de la emanación con el tiempo, y la velocidad de aumento de la actividad debida a la emanación en un espacio cerrado, están relacionados del mismo modo que las curvas de decaimiento y recuperación del Th X y del Ur X.

Con la notación anterior, la curva de decaimiento viene dada por

y la curva de recuperación por

donde λ es la constante radiactiva de la emanación.

Esta relación es de esperar, ya que las curvas de decaimiento y recuperación de la emanación están determinadas exactamente por las mismas condiciones que las curvas de decaimiento y recuperación del Ur X y del Th X. En ambos casos hay:

(1) Un suministro de partículas radiactivas frescas producido a un ritmo constante.

(2) Una pérdida de actividad de las partículas siguiendo una ley exponencial con el tiempo.

En el caso del Ur X y del Th X, la materia activa producida manifiesta su actividad en la posición en la que se forma; en este nuevo fenómeno, una proporción de la materia activa en forma de emanación escapa hacia el gas circundante.

La actividad de la emanación, debida a un compuesto de torio mantenido en un recipiente cerrado, alcanza así un máximo cuando la velocidad de suministro de partículas de emanación frescas procedentes del compuesto se equilibra con la velocidad de cambio de las que ya están presentes.

El tiempo de recuperación de la mitad de la actividad final es de aproximadamente 1 minuto, el mismo tiempo que tarda la emanación, cuando se deja a sí misma, en perder la mitad de su actividad.

Si q₀ es el número de partículas de emanación que escapan al gas por segundo, y N₀ el número final cuando se alcanza el equilibrio radiactivo, entonces (sección 133),

Como la actividad de la emanación cae a la mitad de su valor en 1 minuto y N₀ = 87q₀, o el número de partículas de emanación presentes cuando se alcanza un estado estacionario es 87 veces el número producido por segundo.

# Emanación del radio.

144. Descubrimiento de la emanación.

Poco después del descubrimiento de la emanación del torio, Dorn⁶ replicó los resultados y, además, demostró que los compuestos de radio también emitían emanaciones radiactivas, y que la cantidad emitida aumentaba considerablemente al calentar el compuesto.

La emanación del radio difiere de la del torio en la velocidad con la que pierde su actividad. Se desintegra mucho más lentamente, pero en otros aspectos las emanaciones de torio y radio tienen propiedades muy similares.

• Ambas emanaciones ionizan el gas con el que se mezclan y afectan a una placa fotográfica.
• Ambas difunden con facilidad a través de sustancias porosas, pero son incapaces de atravesar una placa delgada de mica; ambas se comportan como un gas temporalmente radiactivo, mezclado en cantidad minúscula con el aire u otro gas en el que se transportan.

145. Disminución de la actividad de la emanación. Muy poca emanación escapa del cloruro de radio en estado sólido, pero la cantidad aumenta considerablemente al calentarlo o al disolver el compuesto en agua. Haciendo burbujear aire a través de una solución de cloruro de radio, o haciendo pasar aire sobre un compuesto de radio caliente, se puede obtener una gran cantidad de emanación que puede recolectarse, mezclada con aire, en un recipiente adecuado.

Se han realizado experimentos para determinar con precisión la velocidad de decaimiento de la actividad de la emanación por P. Curie⁷, y Rutherford y Soddy⁸.

En los experimentos de estos últimos, la emanación mezclada con aire se almacenó sobre mercurio en un gasómetro ordinario. De vez en cuando, se medían cantidades iguales de aire mezclado con la emanación mediante una pipeta de gas y se introducían en un recipiente de prueba.

Este último consistía en un cilindro de latón hermético que llevaba un electrodo central aislado. Se aplicó un voltaje de saturación al cilindro, y el electrodo interno se conectó al electrómetro con una capacidad adecuada en paralelo.

La corriente de saturación se observó inmediatamente después de la introducción del gas activo en el recipiente de prueba, y se tomó como una medida de la actividad de la emanación presente. La corriente aumentó rápidamente con el tiempo debido a la producción de actividad inducida en las paredes del recipiente contenedor. Este efecto se describe en detalle en el capítulo VIII.

Las mediciones se realizaron a intervalos adecuados durante un período de 33 días. La siguiente tabla expresa los resultados, tomando la actividad inicial como 100.

La actividad disminuye de acuerdo con una ley exponencial con el tiempo, y se reduce a la mitad en 3,71 días. Con la notación habitual

el valor medio de $\lambda$ deducido de los resultados viene dado por

P. Curie determinó la velocidad de desintegración de la actividad de la emanación por otro método. La materia activa se colocó en un extremo de un tubo sellado. Transcurrido el tiempo suficiente, se retiró la porción del tubo que contenía el compuesto de radio. La pérdida de actividad de la emanación, almacenada en la otra parte, se probó a intervalos regulares observando la corriente de ionización debida a los rayos que atravesaban las paredes del recipiente de vidrio.

El aparato de pruebas y las conexiones se muestran claramente en la Fig. 53. La corriente de ionización se observa entre los recipientes BB y CC. El tubo de vidrio A contiene la emanación.

Ahora bien, más adelante se demostrará que la emanación en sí misma emite únicamente rayos $\alpha$, y estos rayos son absorbidos por completo por la envoltura de vidrio, a menos que esta sea extremadamente delgada.

Por lo tanto, los rayos que producían la ionización en el vaso de prueba no se debían en absoluto a los rayos $\alpha$ de la emanación, sino a los rayos $\beta$ y $\gamma$ originados por la actividad inducida producida en las paredes del tubo de vidrio por la emanación en su interior.

Lo que en realidad se midió fue, por consiguiente, el decaimiento de la actividad inducida derivada de la emanación, y no el decaimiento de la actividad de la emanación en sí misma.

Dado que, sin embargo, cuando se alcanza un estado estacionario, la cantidad de actividad inducida es casi proporcional en cualquier momento a la actividad de la emanación, la velocidad de decaimiento de la actividad inducida en las paredes del vaso proporciona indirectamente una medida de la velocidad de decaimiento de la emanación misma.

Esto solo es cierto si la emanación se coloca durante cuatro o cinco horas en el tubo antes de que comiencen las observaciones, con el fin de permitir que la actividad inducida alcance un valor máximo.

Empleando este método, P. Curie obtuvo resultados similares a los obtenidos por Rutherford y Soddy mediante el método directo. La actividad decrecía según una ley exponencial con el tiempo, reduciéndose a la mitad en 3,99 días.

Los experimentos se realizaron bajo las más variadas condiciones, pero se observó que la velocidad de desintegración permanecía inalterada. La velocidad de desintegración no dependía del material del recipiente que contenía la emanación ni de la naturaleza o la presión del gas con el que esta se mezclaba. No se vio afectada por la cantidad de emanación presente, ni por el tiempo de exposición al radio, siempre que hubiera transcurrido el tiempo suficiente para permitir que la actividad inducida alcanzara un valor máximo antes de comenzar las observaciones.

P. Curie⁹ observó que la velocidad de desintegración de la actividad no se alteraba al exponer el recipiente que contenía la emanación a diferentes temperaturas, en un rango desde los +450° hasta los -180° C.

En este sentido, las emanaciones del torio y del radio son bastante análogas. La velocidad de desintegración parece no verse afectada por ningún agente físico o químico, y las emanaciones se comportan exactamente de la misma manera que los productos radiactivos Th X y Ur X, a los que ya se ha hecho referencia. La constante radiactiva $\lambda$ es, por tanto, una cantidad fija e inalterable para ambas emanaciones, aunque en un caso su valor sea unas 5000 veces mayor que en el otro.

Emanaciones del actinio.

146. Debierne¹⁰ descubrió que el actinio emite una emanación similar a la emanación del torio y del radio.

La pérdida de actividad de la emanación es aún más rápida que la de la emanación del torio, pues su actividad cae a la mitad en 3,9 segundos. Como consecuencia de la rápida descomposición de la actividad, la emanación solo es capaz de difundirse por el aire a una corta distancia de la materia activa antes de perder la mayor proporción de su actividad.

Giesel observó pronto que la sustancia radiactiva separada por él, que hemos visto (sección 18) es idéntica en sus propiedades radiactivas al actinio, desprende una gran cantidad de emanación. Fue a consecuencia de esta propiedad que le dio el nombre de «sustancia emanadora» y más tarde de «emanio». Las preparaciones impuras de esta sustancia emiten la emanación con mucha libertad y, en este aspecto, se diferencian de la mayoría de los compuestos de torio.

La emanación del actinio, al igual que las del torio y del radio, posee la propiedad de inducir actividad en cuerpos inactivos, pero aún no ha sido estudiada tan exhaustivamente como las emanaciones, mejor conocidas, del torio y del radio.

Experimentos con grandes cantidades de emanación de Radio.

147. Con especímenes de radio muy activos se puede obtener una gran cantidad de emanación, y los efectos eléctricos, fotográficos y fluorescentes son correspondientemente intensos. Debido a la pequeña actividad del torio y al rápido decaimiento de su emanación, los efectos debidos a ella son débiles, y solo pueden estudiarse durante unos minutos después de su producción. La emanación del radio, por otra parte, como consecuencia del lento decaimiento de su actividad, puede almacenarse mezclada con aire en un gasómetro ordinario, y sus acciones fotográfica y eléctrica pueden examinarse varios días o incluso semanas después, de forma totalmente independiente de las del radio del cual se obtuvo.

Es, por lo general, difícil estudiar la radiación debida a la emanación por sí sola, debido al hecho de que la emanación produce continuamente un tipo secundario de actividad en la superficie del recipiente en el que está encerrada.

Esta actividad inducida alcanza un valor máximo varias horas después de la introducción de la emanación y, mientras se mantenga en el recipiente, dicha actividad inducida en las paredes decrece a la misma velocidad que la emanación misma, es decir, cae a la mitad de su valor inicial en unos 4 días.

Sin embargo, si se extrae la emanación mediante una corriente de aire, la actividad inducida permanece en la superficie, pero pierde rápidamente su actividad en el transcurso de unas pocas horas. Al cabo de varias horas, la intensidad de la radiación residual es muy pequeña.

Estos efectos y su conexión con la emanación se analizan con más detalle en el capítulo VIII.

Giesel¹¹ ha registrado algunas observaciones interesantes sobre el efecto de la emanación del radio en una pantalla de sulfuro de cinc fosforescente.

Cuando se colocaban unos pocos centigramos de bromuro de radio húmedo sobre una pantalla, cualquier ligero movimiento del aire hacía que la luminosidad se moviera de un lado a otro sobre la pantalla. La dirección de la fosforescencia podía modificarse a voluntad mediante una lenta corriente de aire. El efecto se incrementaba aún más al colocar el material activo en un tubo y soplar aire a través de él hacia la pantalla. Una pantalla de platinocianuro de bario o de pintura de Balmain no emitía ninguna luz visible en las mismas condiciones. La luminosidad no se alteraba con un campo magnético, pero sí se veía afectada por un campo eléctrico. Si la pantalla se cargaba, la luminosidad era más notable cuando era negativa que cuando era positiva.

Giesel afirma que la luminosidad no estaba distribuida uniformemente, sino concentrada de una manera peculiar en forma de anillo sobre la superficie de la pantalla. La concentración de luminosidad en el electrodo negativo, en lugar de en el positivo, se debe probablemente a la actividad inducida, causada por la emanación, y no a la emanación misma, pues dicha actividad inducida se concentra principalmente en el electrodo negativo dentro de un campo eléctrico (véase el capítulo VIII).

En la sección 165 se describe un experimento para ilustrar la fosforescencia producida en algunas sustancias por los rayos procedentes de una gran cantidad de emanación.

148. Curie y Debierne¹² han investigado la emanación del radio y la actividad inducida producida por esta. Se realizaron algunos experimentos sobre la cantidad de emanación emitida por el radio bajo presiones muy bajas. El tubo que contenía la emanación se llevó a un buen vacío mediante una bomba de mercurio.

Se observó que del radio se desprende un gas que producía actividad inducida en las paredes de vidrio. Este gas era sumamente activo y afectaba rápidamente a una placa fotográfica a través del vidrio. Causaba fluorescencia en la superficie del vidrio y lo ennegrecía rápidamente, y aún seguía activo después de reposar diez días.

Al ser examinado espectroscópicamente, este gas no mostró ninguna línea nueva, sino por lo general las de los espectros del ácido carbónico, el hidrógeno y el mercurio. A la luz de los resultados descritos en la sección 124, el gas emitido por el radio eran probablemente los gases no activos hidrógeno y oxígeno, en los cuales la emanación activa estaba mezclada en una cantidad diminuta. Más adelante se demostrará (sección 242) que la energía irradiada por la emanación es enorme en comparación con la cantidad de materia involucrada, y que los efectos observados, en la mayoría de los casos, son producidos por una cantidad casi infinitesimal de la emanación.

En ulteriores experimentos, Curie y Debierne¹³ hallaron que muchas sustancias eran fosforescentes bajo la acción de la emanación y de la actividad inducida producida por ella. En sus experimentos, dos bombitas de vidrio A y B (Fig. 54) estaban conectadas por un tubo de vidrio. El material activo se colocaba en la bombita A y la sustancia que se iba a examinar en la otra.

Descubrieron que, en general, las sustancias que eran fosforescentes con la luz ordinaria se volvían luminosas. El sulfuro de cinc era especialmente brillante y se volvía tan luminoso como si estuviera expuesto a una luz intensa. Transcurrido el tiempo suficiente, la luminosidad alcanzaba un valor constante. La fosforescencia se debe en parte a la actividad excitada producida por la emanación en su superficie y en parte a la radiación directa de la emanación.

La fosforescencia también se produjo en el vidrio. El vidrio de Turingia mostró los efectos más marcados. Se observó que la luminosidad del vidrio era aproximadamente la misma en los dos bulbos, pero era más marcada en el tubo de conexión. El efecto en los dos bulbos era el mismo aun cuando estuvieran conectados por un tubo muy estrecho.

También se hicieron algunos experimentos con una serie de placas fosforescentes colocadas en el recipiente a distintas distancias entre sí.

Con las placas separadas 1 mm, el efecto fue muy débil, pero aumentó en proporción directa a la distancia y fue grande para una distancia de 3 cm.

Estos efectos reciben una explicación general a partir de las opiniones ya expuestas. Cuando el radio se coloca en el recipiente cerrado, la emanación se desprende a un ritmo constante y se difunde gradualmente por todo el recinto. Dado que el tiempo necesario para la difusión de la emanación a través de tubos de tamaño ordinario es pequeño en comparación con el tiempo requerido para que la actividad se reduzca de manera apreciable, la emanación, así como la actividad inducida debida a ella, se distribuirán de manera casi uniforme por todo el recipiente.

La luminosidad debida a él debería ser, por lo tanto, igual en cada extremo del tubo. Incluso con un tubo capilar que conecte los dos bulbos, el gas emitido continuamente por el radio siempre transportará la emanación consigo y provocará una distribución prácticamente uniforme.

El aumento gradual de la cantidad de emanación a lo largo del tubo vendrá dado por la ecuación

donde N_t es el número de partículas de emanación presentes en el tiempo t, N₀ el número presente cuando se alcanza el equilibrio radiactivo, y λ es la constante radiactiva de la emanación.

La acción fosforescente, que se debe en parte a las radiaciones de la emanación y en parte a la actividad excitada en las paredes, debería alcanzar así la mitad del valor máximo en cuatro días y debería alcanzar prácticamente su límite tras un intervalo de tres semanas.

La variación de la luminosidad con las diferentes distancias entre las pantallas es de esperar. La cantidad de actividad excitada depositada en los límites es proporcional a la cantidad de emanación presente.

Dado que la emanación está distribuida uniformemente, la cantidad de actividad excitada depositada en las pantallas, debido a la emanación entre ellas, varía directamente con la distancia, siempre que la distancia entre las pantallas sea pequeña en comparación con sus dimensiones.

Un resultado semejante también se produciría si la fosforescencia se debiera a la radiación de la emanación misma, siempre que la presión del gas fuera lo suficientemente baja como para evitar la absorción de la radiación de la emanación en el propio gas entre las pantallas.

# Mediciones del Poder Emanador.

149. Poder emanador.

Los compuestos de torio en estado sólido varían muy ampliamente en la cantidad de emanación que emiten en condiciones ordinarias. Es conveniente utilizar el término poder emanador para expresar la cantidad de emanación desprendida por segundo por un gramo del compuesto.

Sin embargo, dado que no disponemos de medios para determinar de forma absoluta la cantidad de emanación presente, todas las mediciones del poder emanador son necesariamente comparativas. En la mayoría de los casos, resulta conveniente tomar un peso dado de un compuesto de torio, mantenido en condiciones lo más constantes posible, y comparar la cantidad de emanación del compuesto que se va a examinar con este patrón.

De este modo, Rutherford y Soddy¹⁴ han realizado comparaciones del poder emanante de los compuestos de torio, utilizando un aparato similar al mostrado en la Fig. 51 de la página 240.

Un peso conocido de la sustancia por analizar se extendió en una cápsula poco profunda, colocada en el tubo de vidrio C. Una corriente de aire seco y libre de polvo, mantenida constante durante todos los experimentos, se hizo pasar sobre el compuesto y transportó la emanación al recipiente de prueba.

Tras un intervalo de diez minutos, la corriente debida a la emanación en el recipiente de prueba alcanzó un valor constante. A continuación, se retiró el compuesto y se sustituyó por la muestra patrón de comparación de igual peso; se observó la corriente de saturación cuando se alcanzó de nuevo un estado estacionario. La relación entre estas dos corrientes proporciona la proporción del poder de emanación de las dos muestras.

Se encontró experimentalmente que, para las velocidades de corriente de aire empleadas, la corriente de saturación en el recipiente de prueba era directamente proporcional al peso de torio, para pesos de hasta 20 gramos. Esto se explica mediante la suposición de que la emanación es eliminada por la corriente de aire de la masa del compuesto, tan rápido como se forma.

Por medio de esta relación se puede comparar la potencia emanante de compuestos que no son de igual peso.

Se observó que los compuestos de torio variaban enormemente en su poder emanador, a pesar de que el porcentaje de torio presente en el compuesto no era muy diferente. Por ejemplo, el poder emanador del hidróxido de torio era generalmente de 3 a 4 veces mayor que el de la toria ordinaria, obtenida del fabricante.

El nitrato de torio, en estado sólido, tenía solo ¹⁄₂₀₀ del poder emanador de la toria ordinaria, mientras que se encontró que las preparaciones del carbonato variaban ampliamente entre sí en su poder emanador, el cual dependía de ligeras variaciones en el método de preparación.

150. Efecto de las condiciones sobre el poder emanador.

El poder emanador de diferentes compuestos de torio y radio se ve muy afectado por la alteración de las condiciones químicas y físicas. A este respecto, el poder emanador, que es una medida de la velocidad de escape de la emanación hacia el gas circundante, no debe confundirse con la velocidad de decaimiento de la actividad de las emanaciones en sí mismas, de la cual ya se ha demostrado que no se ve afectada por las condiciones externas.

Dorn (loc. cit.) first observed that the emanating power of thorium and radium compounds was much affected by moisture.

In a fuller investigation of this point by Rutherford and Soddy, it was found that the emanating power of thoria is from two to three times greater in a moist than in a dry gas. Continued desiccation of the thoria in a glass tube, containing phosphorus pentoxide, did not reduce the emanating power much below that observed in ordinary dry air. In the same way radium chloride in the solid state gives off very little emanation when in a dry gas, but the amount is much increased in a moist gas.

La velocidad de escape de la emanación aumenta considerablemente al disolver el compuesto. Por ejemplo, el nitrato de torio, que tiene un poder emanador de solo ¹⁄₂₀₀ del de la toria en estado sólido, tiene en solución un poder emanador de 3 a 4 veces mayor que el de la toria.

P. Curie y Debierne observaron que el poder emanador del radio también aumentaba considerablemente mediante la solución.

La temperatura tiene un efecto muy marcado sobre el poder emanador.

El autor¹⁵ demostró que el poder emanador de la toria ordinaria se multiplicaba de tres a cuatro veces al calentar la sustancia hasta un rojo oscuro en un tubo de platino. Si se mantenía la temperatura constante, la emanación continuaba escapando a la velocidad incrementada, pero volvía a su valor original al enfriarse. Sin embargo, si el compuesto se calentaba al rojo blanco, el poder emanador se reducía enormemente y, al enfriarse, volvía a aproximadamente el 10% del valor original. Se dice que dicho compuesto está desemanado.

El poder emanador de los compuestos de radio varía de una manera aún más llamativa con el aumento de la temperatura. La velocidad de escape de la emanación llega a incrementarse momentáneamente hasta 10.000 veces al calentarlo a un rojo oscuro. Este efecto no es duradero, ya que el gran escape de la emanación por calentamiento se debe en realidad a la liberación de la emanación acumulada en el compuesto de radio. Al igual que la toria, una vez que el compuesto se ha calentado a una temperatura muy alta, pierde su poder emanador y no lo recupera. Sin embargo, recupera su poder de emanación tras la disolución y la nueva separación.

Un nuevo examen del efecto de la temperatura fue realizado por Rutherford y Soddy¹⁶.

El poder emanador de la thoria disminuye muy rápidamente al bajar la temperatura, y a la temperatura del ácido carbónico sólido es de sólo alrededor del 10% de su valor ordinario. Vuelve rápidamente a su valor original cuando se retira el agente refrigerante.

El aumento de temperatura desde los 80 °C hasta un calor rojo oscuro del platino incrementa así el poder de emanación unas 40 veces, y los efectos pueden repetirse una y otra vez con el mismo compuesto, siempre y cuando la temperatura no se eleve a la temperatura a la cual comienza la desemanación.

La desemanación se inicia por encima del calor rojo, y el poder de emanación disminuye entonces permanentemente, pero incluso un calentamiento prolongado a calor blanco nunca destruye por completo el poder de emanación.

151. Regeneración del poder emanante. Surge la interesante cuestión de si la desemanación del torio y del radio se debe a la eliminación o alteración de la sustancia que produce la emanación, o si la ignición intensa simplemente cambia la velocidad de escape de la emanación desde el sólido hacia la atmósfera circundante.

Es evidente que las propiedades físicas de la toria se alteran mucho por una calcinación intensa. El compuesto cambia de color, de blanco a rosa; se vuelve más denso y también mucho menos soluble en ácidos.

Para comprobar si el poder emanante podía regenerarse mediante un proceso químico cíclico, se disolvió la toria desemanada, se precipitó como hidróxido y se convirtió nuevamente en óxido. Al mismo tiempo, una muestra del óxido ordinario se sometió a un proceso exactamente paralelo. El poder emanante de ambos compuestos fue el mismo, y resultó ser de dos a tres veces mayor que el de la toria ordinaria.

Por lo tanto, la desemanación no destruye permanentemente el poder del torio de emitir una emanación, sino que simplemente produce una alteración en la cantidad de la emanación que escapa del compuesto.

152. Velocidad de producción de la emanación. El poder emananífero de los compuestos de torio es, por tanto, una cantidad muy variable, muy afectada por la humedad, el calor y la disolución. En términos generales, las temperaturas elevadas y la disolución aumentan considerablemente el poder emananífero tanto del torio como del radio.

Las grandes diferencias entre los poderes emanadores de estas sustancias en estado sólido y en solución señalaban la conclusión de que tales diferencias se debían probablemente a la velocidad de escape de la emanación hacia el gas circundante, y no a una variación en la velocidad de la reacción que daba lugar a la emanación.

Es evidente que un retraso muy leve en la velocidad de escape de la emanación de torio desde el compuesto hacia el gas producirá, debido a la rápida disminución de la actividad de la emanación, grandes cambios en el poder emanador.

La regeneración del poder emanador de la toria y el radio desemanados mediante solución y tratamiento químico puso de manifiesto que el poder original del torio y el radio para producir la emanación todavía persistía en un grado inalterado.

La cuestión de si la emanación se producía a la misma velocidad en los compuestos emanantes que en los no emanantes puede someterse a una rigurosa prueba cuantitativa.

Si la velocidad de producción de la emanación continúa al mismo ritmo en el compuesto sólido, donde escapa muy poca, que en la disolución, donde probablemente escapa toda, la emanación debe estar ocluida en el compuesto y, consecuentemente, debe producirse una liberación repentina de dicha emanación al disolverse el compuesto.

Debido a la muy lenta descomposición de la actividad de la emanación del radio, los efectos deberían ser mucho más acusados en dicho compuesto que en el torio.

Desde el punto de vista desarrollado en la sección 133, la ley exponencial de decaimiento de la emanación expresa el resultado de que N_t, el número de partículas que permanecen sin cambios en el tiempo t, está dado por

donde N₀ es el número inicial de partículas presentes. Cuando se alcanza un estado estacionario, la tasa de producción q₀ de partículas de emanación frescas se equilibra exactamente con la tasa de cambio de las partículas N₀ ya presentes, es decir,

N₀ en este caso representa la cantidad de emanación «ocluida» en el compuesto. Sustituyendo el valor de λ hallado para la emanación del radio en la sección 145,

Por lo tanto, la cantidad de emanación almacenada en un compuesto de radio no emanador debería ser casi 500.000 veces la cantidad producida por segundo por el compuesto. Este resultado se comprobó de la siguiente manera¹⁷.

Un peso de ·03 g de cloruro de radio de una actividad 1000 veces superior a la del uranio se colocó en un frasco de Drechsel y se introdujo una cantidad suficiente de agua para disolverlo. La emanación liberada fue arrastrada por una corriente de aire hacia un gasómetro pequeño y luego a un cilindro de prueba. La corriente de saturación inicial era proporcional a N₀.

A continuación, se hizo pasar una corriente rápida de aire a través de la disolución de radio durante algún tiempo para eliminar cualquier cantidad leve de emanación que no se hubiera eliminado inicialmente. El frasco de Drechsel se cerró herméticamente y se dejó reposar sin perturbar durante un tiempo determinado t. La emanación acumulada fue arrastrada entonces, tal como antes, hacia el recipiente de prueba. La nueva corriente de ionización representa el valor de N_t, la cantidad de emanación formada en el compuesto durante el intervalo t.

Asumiendo que no hay descomposición durante el intervalo,

Haciendo la pequeña corrección por la disminución de la actividad durante el intervalo,

Hemos demostrado previamente que a partir de la teoría

El acuerdo entre la teoría y el experimento es, por tanto, tan estrecho como cabía esperar por la naturaleza de los experimentos. Este experimento demuestra de manera concluyente que la velocidad de producción de emanación en el compuesto sólido es la misma que en la disolución.

En el primer caso está ocluida; en el segundo, escapa tan rápido como se produce.

Es notable cuán poca emanación, en comparación con la cantidad almacenada en el compuesto, se escapa del cloruro de radio sólido en una atmósfera seca.

Un experimento demostró que el poder emanador en estado sólido seco era inferior al ½% del poder emanador de la disolución. Dado que en el compuesto sólido hay almacenada una cantidad de emanación casi 500.000 veces mayor que la producida por segundo, este resultado demostró que la cantidad de emanación que se escapaba por segundo era inferior a 10^-8 de la ocluida en el compuesto.

Si un compuesto sólido de cloruro de radio se mantiene en una atmósfera húmeda, el poder emanador se vuelve comparable con la cantidad producida por segundo en la solución. En tal caso, dado que la velocidad de escape es continua, la cantidad ocluida será mucho menor que la cantidad para el material no emanador.

El fenómeno de la oclusión de la emanación del radio probablemente no esté conectado de ninguna manera con su radiactividad, aunque esta propiedad haya servido aquí para medirlo.

La oclusión de helio por parte de los minerales presenta una analogía casi completa con la oclusión de la emanación del radio. Parte del helio es liberado por la fergusonita, por ejemplo, cuando se calienta, y su totalidad cuando se disuelve el mineral.

153. Resultados similares se obtienen para el torio, pero, debido a la rápida pérdida de actividad de la emanación, la cantidad de emanación ocluida en un compuesto no emanante es muy pequeña en comparación con la observada para el radio. Si la producción de la emanación de torio transcurre a la misma velocidad bajo todas las condiciones, la disolución de un compuesto sólido no emanante debería ir acompañada de una liberación repentina de emanación mayor que la producida posteriormente. Con la misma notación que antes, tenemos para la emanación de torio,

Este resultado fue comprobado del siguiente modo: una cantidad de nitrato de torio finamente pulverizado, de poder emanador ¹⁄₂₀₀ de la toria ordinaria, se introdujo en un frasco de Drechsel con agua caliente y la emanación fue arrastrada rápidamente hacia el recipiente de prueba mediante una corriente de aire. La corriente de ionización aumentó con rapidez hasta un máximo, pero pronto volvió a descender hasta un valor constante; lo que demuestra que la cantidad de emanación liberada cuando el nitrato se disuelve es mayor que la cantidad posterior producida a partir de la solución.

La rápida pérdida de la actividad de la emanación de torio dificulta mucho una comparación cuantitativa como la del radio.

Sin embargo, alterando ligeramente las condiciones del experimento, se obtuvo una prueba definitiva de que la velocidad de producción de la emanación es la misma en el compuesto sólido que en la disolución.

Tras verter el nitrato, se hizo pasar una rápida corriente de aire a través de la disolución durante 25 segundos hacia el recipiente de prueba. Se detuvo la corriente de aire y se midió inmediatamente la corriente de ionización. A continuación, se dejó reposar la disolución sin perturbarla durante 10 minutos.

En ese tiempo, la acumulación de la emanación volvió a alcanzar un máximo práctico y representó de nuevo un estado estacionario. Se hizo pasar la corriente de aire, como antes, durante 25 segundos, se detuvo y se volvió a medir la corriente.

En ambos casos, el electrómetro registró un movimiento de 14,6 divisiones por segundo. Al hacer pasar la misma corriente de aire de forma continua a través de la disolución, la corriente final correspondió a 7,9 divisiones por segundo, es decir, aproximadamente la mitad de la observada tras la primera ráfaga.

Por lo tanto, la velocidad de producción de emanación es la misma en el nitrato sólido que en la disolución, aunque el poder emanador, es decir, la velocidad de escape de la emanación, es más de 600 veces mayor en la disolución que en el sólido.

Parece probable que la velocidad de producción de emanación por el torio, al igual que la velocidad de producción de Ur X y Th X, sea independiente de las condiciones. Los cambios en el poder emanador de los diversos compuestos por la humedad, el calor y la disolución deben atribuirse, por tanto, únicamente a una alteración en la velocidad de escape de la emanación hacia el gas circundante y no a una alteración en la velocidad de su producción en el compuesto.

Desde este punto de vista, es fácil ver que ligeros cambios en el modo de preparación de un compuesto de torio pueden producir grandes cambios en el poder emanador. Tales efectos se han observado a menudo y deben atribuirse a ligeros cambios físicos en el precipitado.

El hecho de que la velocidad de producción de la emanación sea independiente de las condiciones físicas o químicas del torio en el que se produce está, por tanto, en armonía con lo que se había observado previamente para los productos radiactivos Ur X y Th X.

# Origen de la emanación de torio.

154. A continuación se considerarán algunos experimentos de Rutherford y Soddy¹⁸, los cuales demuestran que la emanación de torio no es producida directamente por el propio torio, sino por el producto activo Th X.

Cuando el Th X, por precipitación con amoníaco, se separa de una cierta cantidad de nitrato de torio, el hidróxido de torio precipitado no posee al principio un poder emanador apreciable. Esta pérdida de poder emanador no se debe, como en el caso del óxido desemanado, a un retraso en la velocidad de escape de la emanación producida; pues el hidróxido, al ser disuelto en ácido, sigue sin desprender ninguna emanación. Por otro lado, la solución, que contiene el Th X, posee poder emanador en un grado notable.

Cuando se dejan reposar durante un tiempo el hidróxido precipitado y el Th X, se observa que el Th X disminuye en su poder emanador, mientras que el hidróxido recupera gradualmente el suyo. Al cabo de un intervalo de aproximadamente un mes, el poder emanador del hidróxido casi ha alcanzado un máximo, mientras que el del Th X casi ha desaparecido.

Se encuentra que las curvas de decaimiento y recuperación del poder emisor con el tiempo son exactamente las mismas que las curvas de decaimiento y recuperación de la actividad del Th X y del hidróxido precipitado respectivamente, mostradas en la Fig. 47.

El poder emisor del Th X, así como su actividad, cae a la mitad de su valor en cuatro días, mientras que el hidróxido recupera la mitad de su poder emisor final, así como la mitad de su actividad perdida, en el mismo intervalo.

De estos resultados se deduce que el poder emanante del Th X es directamente proporcional a su actividad, es decir, que la velocidad de producción de partículas emanantes es siempre proporcional al número de partículas $\alpha$, proyectadas por el Th X por segundo. La radiación del Th X acompaña así a la transformación del Th X en la emanación.

Dado que la emanación posee propiedades químicas distintas de las del Th X, y también una velocidad de descomposición característica, no puede considerarse como un vapor de Th X, sino que es una sustancia química distinta, producida por los cambios que ocurren en el Th X.

Según el punto de vista expuesto en la sección 136, el átomo de la emanación consiste en la parte del átomo de Th X que queda tras la expulsión de una o más partículas $\alpha$. Los átomos de la emanación son inestables y, a su vez, expulsan partículas $\alpha$. Esta proyección de partículas $\alpha$ constituye la radiación de la emanación, la cual sirve como medida de la cantidad de emanación presente. Puesto que la actividad de la emanación se reduce a la mitad en un minuto, mientras que la del Th X se reduce a la mitad en cuatro días, la emanación consta de átomos que se desintegran en intervalos casi 6000 veces más cortos que los de los átomos de Th X.

# Fuente de la Emanación del Radio y del Actinio.

155. Ninguna etapa intermedia —Radio X— entre el radio y su emanación, correspondiente al Th X para el torio, ha sido observada hasta ahora. La emanación del radio se produce probablemente de forma directa a partir de dicho elemento. A este respecto, la emanación del radio ocupa la misma posición con respecto al radio que el Th X con respecto al torio, y su producción a partir del radio puede explicarse exactamente en líneas similares. Se demostrará más adelante en el capítulo X que la emanación del actinio, al igual que la del torio, no surge directamente del elemento progenitor, sino de un producto intermedio, el actinio X, que es muy análogo en sus propiedades físicas y químicas al Th X.

Radiaciones de las Emanaciones.

156. Se necesitan métodos especiales para examinar la naturaleza de la radiación de las emanaciones, pues las radiaciones provienen del volumen del gas en el que están distribuidas las emanaciones. El autor realizó algunos experimentos para examinar las radiaciones de la emanación de torio de la siguiente manera.

Un compuesto de torio altamente emanador envuelto en papel fue colocado dentro de una caja de plomo B de aproximadamente 1 cm de profundidad, mostrada en la Fig. 55.

Se cortó una abertura en la parte superior de la caja, sobre la cual se selló con cera una hoja muy delgada de mica. La emanación se difundió rápidamente a través del papel hacia el interior del recipiente y, al cabo de diez minutos, alcanzó un estado de equilibrio radiactivo.

El poder de penetración de la radiación proveniente de la emanación que atravesó la delgada ventana de mica fue examinado por el método eléctrico de la manera habitual mediante la adición de pantallas de papel de aluminio delgado. Los resultados se expresan en la siguiente tabla:

La mayor proporción de la conductividad se debe, por tanto, a los rayos $\alpha$, al igual que en el caso de los elementos radiactivos. La cantidad de absorción de estos rayos $\alpha$ por el papel de aluminio es aproximadamente la misma que la de los rayos de los cuerpos activos.

No se puede hacer una comparación directa, pues los rayos $\alpha$ de la emanación muestran la propiedad característica de una mayor velocidad de absorción con el grosor de la materia atravesada. Antes de realizar la prueba, los rayos han sido absorbidos en gran medida por la ventana de mica y, en consecuencia, el poder de penetración ha disminuido.

No se observó ninguna alteración en la radiación de la emanación al colocar un hilo aislado dentro del recipiente de la emanación y cargarlo a un potencial alto, positivo o negativo.

Cuando una corriente de aire a través del recipiente arrastraba la emanación tan rápido como se producía, la intensidad de la radiación descendía a una pequeña fracción de su valor anterior.

En estos experimentos no se encontró evidencia alguna de rayos β en las radiaciones, a pesar de que se habría detectado un efecto muy pequeño.

Sin embargo, tras transcurrir algunas horas, comenzaron a aparecer rayos β. Estos se debían a la actividad inducida depositada en las paredes del recipiente por la emanación, y no directamente a la emanación en sí.

La emanación de radio, al igual que la del torio, solo da lugar a rayos $\alpha$. Esto se comprobó de la siguiente manera¹⁹:

Una gran cantidad de emanación fue introducida en un cilindro hecho de lámina de cobre de ·005 cm de espesor, la cual absorbía todos los rayos α pero permitía que los rayos β y γ, de estar presentes, pasaran a través con muy poca pérdida. La radiación externa procedente del cilindro se determinó a intervalos, comenzando unos dos minutos después de la introducción de la emanación.

La cantidad observada al principio era sumamente pequeña, pero aumentó con rapidez y prácticamente alcanzó un máximo en tres o cuatro horas. Por lo tanto, la emanación del radio solo emite rayos α; los rayos β aparecen a medida que la actividad inducida se produce en las paredes del recipiente.

Al barrer la emanación mediante una corriente de aire, no hubo una disminución inmediatamente apreciable de la radiación. Esta es otra prueba de que la emanación no emite ningún rayo β. De manera similar se puede demostrar que la emanación no emite rayos γ; estos rayos siempre hacen su aparición al mismo tiempo que los rayos β.

El método de examen de las radiaciones de las emanaciones se ha expuesto con cierto detalle, ya que los resultados son de considerable importancia para la discusión, que se presentará más adelante en los capítulos X y XI, sobre la conexión entre los cambios que ocurren en los productos radiactivos y las radiaciones que emiten.

No hay duda de que las emanaciones, aparte de la actividad inducida a la que dan lugar, solo emiten rayos $\alpha$, que consisten muy probablemente en cuerpos cargados positivamente proyectados con gran velocidad.

# Efecto de la presión en la velocidad de producción de la emanación.

157. Ya se ha mencionado que la conductividad debida a la emanación del torio es proporcional a la presión del gas, lo que apunta a la conclusión de que la velocidad de producción de la emanación es independiente de la presión, así como de la naturaleza del gas circundante.

Este resultado se confirmó directamente con el aparato de la Fig. 55. Cuando la presión del gas bajo el recipiente se reducía lentamente, la radiación, probada fuera de la ventana, aumentaba hasta un límite y luego permanecía constante en un amplio intervalo de presiones.

Este aumento, que era mucho más acusado en el aire que en el hidrógeno, se debe a que los rayos $\alpha$ de la emanación eran parcialmente absorbidos por el gas dentro del recipiente cuando este se encontraba a presión atmosférica. A presiones del orden de 1 milímetro de mercurio, la radiación externa disminuía, pero el experimento demostró que esto debía achacarse a la extracción de la emanación por la bomba, y no a un cambio en la velocidad de producción.

Los compuestos de torio absorben muy fácilmente el vapor de agua, que se desprende lentamente a bajas presiones y, en consecuencia, parte de la emanación es arrastrada fuera del recipiente junto con el vapor de agua.

Curie y Debierne²⁰ descubrieron que tanto la cantidad de actividad excitada producida en un recipiente cerrado que contenía muestras activas de radio, como el tiempo necesario para alcanzar un valor máximo, eran independientes de la presión y de la naturaleza del gas. Esto se cumplía en el caso de una solución hasta la presión del vapor saturado, y en el caso de sales sólidas hasta presiones muy bajas. Cuando se mantenía la bomba funcionando a presiones del orden de ·001 mm de mercurio, la cantidad de actividad excitada disminuía considerablemente.

Esto probablemente no se debía a ninguna alteración en la velocidad de escape de la emanación, sino a la eliminación de la emanación por la acción de la bomba tan pronto como se formaba.

Como la cantidad de actividad inducida, cuando se encuentra en un estado de equilibrio radiactivo, es una medida de la cantidad de emanación que la produce, estos resultados muestran que la cantidad de emanación presente cuando la velocidad de producción equilibra la velocidad de decaimiento es independiente de la presión y de la naturaleza del gas.

También se encontró que el tiempo necesario para alcanzar el punto de equilibrio radiactivo era independiente del tamaño del recipiente o de la cantidad de materia activa presente. Esto demuestra que el estado de equilibrio no puede atribuirse en modo alguno a que la emanación posea una presión de vapor apreciable; pues de ser así, el tiempo necesario para alcanzar el valor de equilibrio debería depender del tamaño del recipiente y de la cantidad de materia activa presente.

Sin embargo, los resultados coinciden con la idea de que la emanación está presente en el tubo en una cantidad diminuta, y que el equilibrio está gobernado puramente por la constante radiactiva $\lambda$, la constante de decaimiento de la actividad de la emanación. Se ha observado que esta es la misma bajo todas las condiciones de concentración, presión y temperatura y, siempre que no cambie la velocidad de suministro de la emanación a partir del compuesto activo, la tasa temporal de aumento de la actividad hasta el valor de equilibrio será siempre la misma, cualesquiera que sean el tamaño del recipiente o la naturaleza y la presión del gas circundante.

# Naturaleza química de las emanaciones.

158. Pasaremos ahora a considerar algunos experimentos sobre las propiedades físicas y químicas de las emanaciones mismas, sin hacer referencia a la materia que las produce, con el fin de ver si poseen alguna propiedad que las relacione con algún tipo de materia conocida.

Pronto se observó que la emanación de torio atravesaba sin alteraciones las soluciones ácidas, y más tarde se demostró que el mismo resultado era válido para ambas emanaciones con cada uno de los reactivos probados.

Las observaciones preliminares²¹ mostraron que la emanación de torio, obtenida de la manera habitual haciendo pasar aire sobre óxido de torio, atravesaba sin cambios en su cantidad un tubo de platino calentado eléctricamente a la temperatura más alta posible. A continuación, se llenó el tubo con negro de platino y se hizo pasar la emanación a través de él en frío, y con temperaturas gradualmente crecientes hasta alcanzar el límite.

En otro experimento, la emanación se hizo pasar a través de una capa de cromato de plomo al rojo vivo en un tubo de vidrio. La corriente de aire fue reemplazada por una corriente de hidrógeno, y la emanación se hizo pasar a través de polvo de magnesio al rojo vivo y negro de paladio al rojo vivo y, utilizando una corriente de dióxido de carbono, a través de polvo de cinc al rojo vivo.

En todos los casos, la emanación pasó a través sin cambios perceptibles en la cantidad. En todo caso, se produjo un ligero aumento debido a que el tiempo que tardaba la corriente de gas en atravesar los tubos cuando estaban calientes era ligeramente menor que cuando estaban fríos, por lo que la desintegración en el trayecto era consecuentemente menor.

Los únicos gases conocidos capaces de pasar en una cantidad invariable a través de todos los reactivos empleados son los miembros recientemente descubiertos de la familia del argón.

Pero podría darse otra interpretación posible a los resultados. Si la emanación fuera la manifestación de un tipo de radiactividad inducida en la atmósfera circundante, entonces, dado que por la naturaleza de los experimentos era necesario emplear en cada caso como atmósfera un gas sobre el cual no actuara el reactivo empleado, cabía esperar el resultado obtenido. El magnesio al rojo vivo no retendría una emanación consistente en hidrógeno radiactivo, ni el polvo de zinc al rojo vivo una emanación consistente en dióxido de carbono radiactivo.

La incorrección de esta explicación se demostró del siguiente modo. Se hizo pasar dióxido de carbono sobre toria y luego a través de un tubo en T, donde una corriente de aire se encontraba y se mezclaba con él, pasando ambos hacia el cilindro de prueba. Pero entre este y el tubo en T se introdujo un tubo grande de cal sodada, y de este modo la corriente de gas quedó libre de su dióxido de carbono mezclado, antes de ser analizada en el cilindro en busca de la emanación.

La cantidad de emanación encontrada no varió en absoluto, ya fuera que se hiciera pasar dióxido de carbono sobre la toria de la manera descrita, o bien que, manteniendo los demás dispositivos como antes, se sustituyera por una corriente de aire igualmente rápida. Queda así excluida la teoría de que la emanación sea un efecto de la actividad inducida sobre el medio circundante.

Experimentos de naturaleza similar con la emanación del radio se realizaron más tarde. Se hizo pasar una corriente constante de gas a través de una solución de cloruro de radio y luego a través del reactivo que se iba a emplear, hacia un recipiente de prueba de pequeño volumen, de modo que cualquier cambio en la cantidad de emanación que pasaba pudiera detectarse fácilmente.

La emanación del radio, al igual que la del torio, pasó sin alteración en su cantidad a través de cada reactivo utilizado.

En experimentos posteriores realizados por Sir William Ramsay y el Sr. Soddy²², la emanación del radio fue sometida a un tratamiento aún más drástico.

La emanación en un tubo de vidrio se sometió a chispas durante varias horas con oxígeno sobre álcali. A continuación, el oxígeno se eliminó mediante fósforo encendido y no quedó ningún residuo visible.

Sin embargo, cuando se introdujo otro gas, mezclado con la cantidad minúscula de emanación en el tubo y se retiró, se comprobó que la actividad de la emanación no se había alterado.

En otro experimento, la emanación se introdujo en un tubo de cal y magnesio, que se calentó durante tres horas al rojo vivo. La emanación fue extraída y probada posteriormente, pero no se observó ninguna disminución en su poder de descarga.

Las emanaciones del torio y del radio resisten así el tratamiento químico de una manera hasta ahora no observada, excepto en los gases de la familia del argón.

159. Ramsay y Soddy (loc. cit.) registran un experimento interesante para ilustrar la naturaleza gaseosa de la emanación.

Una gran cantidad de la emanación de radio fue recolectada en un pequeño tubo de vidrio. Este tubo fosforescía intensamente bajo la influencia de los rayos de la emanación. El paso de la emanación de un punto a otro se observó en una habitación oscura mediante la luminosidad excitada en el vidrio. Al abrir la llave de paso conectada a la bomba Töpler, se observó el flujo lento a través del tubo capilar, el rápido paso a lo largo de los tubos más anchos, el retraso al pasar a través de un tapón de pentóxido de fósforo y la rápida expansión hacia el depósito de la bomba.

Al comprimirla, la luminosidad de la emanación aumentó y se volvió muy brillante a medida que la pequeña burbuja que contenía la emanación era expulsada a través del tubo capilar fino.

Difusión de las emanaciones.

160. Se ha demostrado que las emanaciones del torio y del radio se comportan como gases radiactivos, distribuidos en cantidad diminuta en el aire u otro gas en el que se prueben. Con las pequeñas cantidades de material activo investigadas hasta ahora, las emanaciones aún no se han recolectado en cantidad suficiente para determinar su densidad. Aunque el peso molecular de las emanaciones todavía no se puede obtener mediante métodos químicos directos, se puede hacer una estimación indirecta del mismo determinando la velocidad de su interdifusión en el aire u otros gases.

Los coeficientes de interdifusión de varios gases se conocen desde hace tiempo, y los resultados muestran que el coeficiente de difusión de un gas en otro es, para los gases más simples, aproximadamente inversamente proporcional a la raíz cuadrada del producto de sus pesos moleculares. Si, por lo tanto, se encuentra que el coeficiente de difusión de la emanación en el aire tiene un valor comprendido entre el de dos gases conocidos A y B, es probable que el peso molecular de la emanación se encuentre entre el de A y B.

Aunque el volumen de la emanación desprendida por el radio es muy pequeño, la conductividad eléctrica producida por la emanación en el gas con el que está mezclada es a menudo muy grande y ofrece un medio sencillo de medir la emanación presente.

Se han realizado algunos experimentos por la señorita Brooks y el autor²³ para determinar la velocidad de la difusión de la emanación de radio en el aire, mediante un método similar al empleado por Loschmidt²⁴ en 1871 en sus investigaciones sobre el coeficiente de interdifusión de gases.

La Fig. 56 muestra la disposición general. Un cilindro largo de latón AB, de 73 cm de longitud y 6 cm de diámetro, fue dividido en dos partes iguales por una corredera metálica móvil S. Los extremos del cilindro se cerraron con tapones de ebonita. Dos varillas de latón aisladas, a y b, cada una de la mitad de la longitud del tubo, atravesaban los tapones de ebonita y se sostenían céntricamente en el interior del tubo. El cilindro estaba aislado y conectado a un polo de una batería de 300 voltios, cuyo otro polo estaba conectado a tierra. Las varillas centrales podían conectarse a un electrómetro de cuadrantes sensible. El cilindro estaba cubierto con una gruesa capa de fieltro y colocado dentro de una caja metálica rellena de lana de algodón con el fin de mantener las condiciones de temperatura lo más estables posible.

Para transmitir una cantidad suficiente de emanación al semicilindro A, fue necesario calentar ligeramente el radio.

La corredera S se cerró y los tubos laterales se abrieron. Se hizo pasar una corriente lenta de aire seco procedente de un gasómetro a través de un tubo de platino, en el cual se colocó una pequeña cantidad de compuesto de radio.

La emanación fue arrastrada con el aire hacia el cilindro A. Cuando se hubo introducido una cantidad suficiente, se detuvo la corriente de aire. Los tubos laterales se cerraron mediante tubos capilares finos.

Estos impidieron cualquier pérdida apreciable de gas debido a la difusión, pero sirvieron para mantener la presión del gas dentro de A a la presión del aire exterior. Los tres tubos de entrada al cilindro, que se muestran en la figura, tenían el propósito de mezclar inicialmente la emanación y el gas de la manera más uniforme posible.

Después de permanecer varias horas para estabilizar las condiciones de temperatura, se abrió la corredera y la emanación comenzó a difundirse en el tubo B. La corriente a través de los tubos A y B se midió a intervalos regulares mediante un electrómetro, con una capacidad adecuada en paralelo.

Inicialmente no hay corriente en B, pero tras la apertura de la corredera, la cantidad en A disminuyó y la cantidad en B aumentó de manera constante. Al cabo de varias horas, la cantidad en cada mitad es casi la misma, lo que muestra que la emanación se ha difundido de forma casi uniforme por todo el cilindro.

Se puede demostrar fácilmente²⁵ que si entonces

Ahora los valores de S₁ y S₂ son proporcionales a las corrientes de ionización de saturación debidas a las emanaciones en las dos mitades del cilindro. A partir de esta ecuación se puede determinar K, si se observan los valores relativos de S₁ y S₂ después de que la difusión ha estado transcurriendo durante un intervalo definido t.

La determinación de S₁ y S₂ se complica por la actividad inducida producida en las paredes del recipiente. La ionización debida a esta debe restarse de la ionización total observada en cada mitad del cilindro, ya que la actividad inducida se produce a partir del material que compone la emanación y es transportada a los electrodos en un campo eléctrico. La relación entre la corriente debida a la actividad inducida y la corriente debida a la emanación depende del tiempo de exposición a la emanación, y solo es proporcional a este para exposiciones de varias horas.

El método generalmente adoptado en los experimentos consistía en abrir la tablilla durante un intervalo determinado, que en los experimentos oscilaba entre 15 y 120 minutos. A continuación, se cerraba la tablilla y se determinaban inmediatamente las corrientes en cada mitad. Las varillas centrales, que se habían mantenido cargadas negativamente durante los experimentos, tenían la mayor parte de la actividad inducida concentrada en sus superficies. Estas se extraían, se sustituían por varillas nuevas y se determinaba la corriente de inmediato. La relación entre las corrientes en los semicilindros bajo estas condiciones era proporcional a S₁ y S₂, las cantidades de emanación presentes en las dos mitades del cilindro.

Los valores de K, deducidos a partir de diferentes valores de t, mostraron una buena concordancia.

En los experimentos anteriores se observó que los valores de K variaban entre ·08 y ·12. En algunos experimentos posteriores, en los que se puso sumo cuidado para garantizar que las condiciones de temperatura fuesen muy constantes, se encontró que los valores de K variaban entre ·07 y ·09.

El valor inferior de ·07 es muy probable que esté más cerca del valor real, ya que las perturbaciones de la temperatura tienden a dar un valor de K demasiado elevado.

No se observaron diferencias seguras en el valor de K, ya fuera que el aire estuviera seco o húmedo, o que actuara o no un campo eléctrico.

161. Algunos experimentos sobre la velocidad de difusión de la emanación del radio en el aire fueron realizados en una fecha posterior por P. Curie y Danne²⁶.

Si la emanación está contenida en un recipiente cerrado, se ha demostrado que su actividad, que es una medida de la cantidad de emanación presente, disminuye según una ley exponencial con el tiempo.

Si el recipiente se pone en comunicación con el aire exterior a través de un tubo capilar, la emanación se difunde lentamente hacia afuera, y se observa que la cantidad de emanación en el recipiente disminuye según la misma ley que antes, pero a una velocidad mayor. Utilizando tubos de diferentes longitudes y diámetros, se encontró que la velocidad de difusión obedecía a las mismas leyes que un gas. Se halló que el valor de K era 0·100. Este es un valor de K ligeramente mayor que el valor más bajo, 0·07, encontrado por Rutherford y la señorita Brooks. Curie y Danne no mencionan haber tomado precauciones especiales contra las perturbaciones de temperatura, y esto puede explicar el mayor valor de K obtenido por ellos.

También descubrieron que la emanación, al igual que un gas, se dividía siempre entre dos recipientes, puestos en comunicación el uno con el otro, en proporción a sus volúmenes.

En un experimento, un recipiente se mantuvo a una temperatura de 10 °C y el otro a 350 °C. La emanación se dividió entre los dos recipientes en la misma proporción que lo haría un gas bajo las mismas condiciones.

162. Con el propósito de comparación, algunos de los coeficientes de interdifusión de gases, recopilados de las tablas de Landolt y Bernstein, se dan a continuación.

Las tablas, aunque no muy satisfactorias con el propósito de comparación, muestran que el coeficiente de interdifusión sigue el orden inverso de los pesos moleculares. El valor de K para la emanación de radio es ligeramente inferior al del vapor de éter, cuyo peso molecular es 74. Podemos concluir, por tanto, que la emanación tiene un peso molecular superior a 74. Parece probable que la emanación posea un peso molecular situado en torno a 100, y probablemente mayor que este, pues los vapores de éter y alcohol tienen coeficientes de difusión más elevados en comparación con el ácido carbónico de lo que la teoría nos llevaría a anticipar.

Al comparar los coeficientes de difusión de la emanación y del ácido carbónico en el aire, el valor del peso molecular de la emanación debería ser de aproximadamente 176 si el resultado observado para los gases simples —es decir, que el coeficiente de difusión es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de los pesos moleculares— se cumple en el presente caso.

Bumstead y Wheeler²⁷ compararon las velocidades de difusión de la emanación de radio y del dióxido de carbono a través de una placa porosa, y concluyeron que el peso molecular de la emanación era de aproximadamente 180.

Según la teoría de la desintegración, el átomo de la emanación se deriva del átomo de radio por la expulsión de una partícula α. Por lo tanto, es de esperar que su peso molecular supere los 200.

Es de interés comparar el valor de K = 0,07 con el valor de K determinado por Townsend (sección 37) para los iones gaseosos producidos en el aire a presión y temperatura ordinarias, mediante rayos Röntgen o por las radiaciones de sustancias activas.

Townsend halló que el valor de K en aire seco era 0,028 para los iones positivos y 0,043 para los iones negativos. La emanación del radio difunde así más rápidamente que los iones producidos por su radiación en el gas, y se comporta como si su masa fuera menor que la de los iones producidos en el aire, pero considerablemente mayor que la de las moléculas de aire con las que está mezclada.

No es posible considerar la emanación como una condición temporalmente modificada del gas que estuvo originalmente en contacto con el cuerpo activo. Bajo tales condiciones se esperaría un valor mucho mayor de K. La evidencia derivada de los experimentos sobre difusión apoya firmemente la opinión de que la emanación es un gas de elevado peso molecular.

Makower²⁸ ha abordado recientemente la cuestión del peso molecular de la emanación del radio mediante otro método. Se comparó la velocidad de difusión de la emanación a través de un tapón poroso de escayola con la de los gases oxígeno, dióxido de carbono y dióxido de azufre. Se halló que la ley de Graham, es decir, que el coeficiente de difusión K es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su peso molecular M, no era estrictamente aplicable. No se encontró que el valor de K √M fuera constante para estos gases, sino que disminuía al aumentar el peso molecular del gas.

Si, sin embargo, se trazaba una curva con K √M como ordenada y K como abscisa, se encontraba que los puntos correspondientes a los valores de O, CO₂ y SO₂ se hallaban sobre una línea recta.

Mediante extrapolación lineal, se estimó el peso molecular de la emanación. El valor obtenido a partir de experimentos en tres tapones porosos diferentes fue de 85,5, 97 y 99, respectivamente.

Este método indica que el peso molecular de la emanación de radio es de aproximadamente 100; pero en todos los experimentos sobre difusión, debe recordarse que la emanación, cuya velocidad de interdifusión está siendo examinada, existe en cantidad minúscula mezclada con el gas, y se compara con la velocidad de interdifusión de gases que están presentes en gran cantidad.

Por esta razón, las deducciones del peso molecular de la emanación pueden estar sujetas a errores comparativamente grandes, respecto de los cuales es difícil hacer correcciones.

# Difusión de la emanación de torio.

163. A causa de la rápida descomposición de la actividad de la emanación de torio, no es posible determinar el valor de K, su coeficiente de difusión en el aire, por los métodos empleados para la emanación de radio. El valor de K ha sido determinado por el autor de la siguiente manera. Una placa C, fig. 57, cubierta con hidróxido de torio, se colocó horizontalmente cerca de la base de un cilindro vertical largo de latón P. La emanación liberada del compuesto de torio se difunde hacia arriba en el cilindro.

Sea p la presión parcial de la emanación a una distancia x de la fuente C. Esta será aproximadamente uniforme en la sección transversal del cilindro. A partir de los principios generales de la difusión obtenemos la ecuación

La emanación se desintegra continuamente y expulsa partículas $\alpha$. El residuo de la emanación adquiere una carga positiva y, en un campo eléctrico, es retirado inmediatamente del gas hacia el electrodo negativo.

Como la actividad de la emanación en cualquier momento es siempre proporcional al número de partículas que no se han desintegrado, y como la actividad decrece con el tiempo según una ley exponencial,

donde * p₁ es el valor de p cuando t = 0 * y λ es la constante radiactiva de la emanación.

Así

Dado que p = 0 cuando x = ∞, B = 0. Si p = p₀ cuando x = 0, A = p₀.

Así

No se consideró conveniente en los experimentos determinar la actividad de la emanación a lo largo del cilindro, sino que se empleó un método equivalente que depende de medir la distribución de la «actividad excitada», producida a lo largo de una varilla central AB, la cual se carga negativamente.

Más adelante se demostrará (sección 177) que la magnitud de la actividad excitada en cualquier punto es siempre proporcional a la magnitud de la emanación en dicho punto.

La distribución de la «actividad excitada» a lo largo de la varilla central desde la placa C hacia arriba proporciona así la variación de p para la emanación a lo largo del tubo.

En los experimentos, el cilindro se llenó con aire seco a presión atmosférica y se mantuvo a temperatura constante.

La varilla central se cargó negativamente y se expuso de uno a dos días en presencia de la emanación. A continuación, se retiró la varilla y se determinó mediante el método eléctrico la distribución de la actividad inducida a lo largo de la misma. Se encontró que la cantidad de actividad inducida disminuía con la distancia x según una ley exponencial, reduciéndose a la mitad en aproximadamente 1,9 cm. Esto concuerda con la teoría anterior.

Como la actividad de la emanación cae a la mitad de su valor en 1 minuto, λ = 0,0115. El valor K = 0,09 se dedujo del promedio de varios experimentos. Este es un valor ligeramente mayor que K = 0,07, obtenido para la emanación del radio, pero los resultados muestran que las dos emanaciones no difieren mucho entre sí en peso molecular.

Makower (loc. cit.) comparó las velocidades de difusión de las emanaciones de torio y radio a través de una placa porosa, y concluyó que ambas emanaciones tenían aproximadamente el mismo peso molecular, confirmando así los resultados obtenidos por el método anterior.

# Difusión de la emanación en líquidos.

164. Wallstabe²⁹ ha realizado experimentos sobre el coeficiente de difusión de la emanación del radio en varios líquidos.

Se dejó que la emanación del radio se difundiera en un recipiente cerrado que contenía un cilindro del líquido bajo observación. El cilindro estaba provisto de un tubo y una llave de paso que se extendían más allá del vaso cerrado, de modo que se pudieran extraer diferentes capas del líquido.

El líquido se colocó entonces en un recipiente de prueba cerrado, en el cual se observó que la corriente de ionización debida al escape de la emanación del líquido aumentaba hasta un valor máximo al cabo de varias horas, para luego decaer. Este valor máximo de la corriente se tomó como medida de la cantidad de emanación absorbida en el líquido.

El coeficiente de difusión K de la emanación en el líquido se puede obtener de la misma ecuación utilizada para determinar la difusión de la emanación de torio en el aire,

donde λ es la constante de desintegración de la actividad de la emanación de radio y x la profundidad de la capa de agua desde la superficie.

Poniendo

se descubrió que

El valor de $\lambda$ expresado en función de un día como unidad de tiempo es aproximadamente de 0,17.

Así el valor de K para la difusión de la emanación del radio en el agua = 0,066 cm.² / día.

El valor de K hallado por Stefan³⁰ para la difusión del dióxido de carbono en agua fue de 1·36 cm.²/día.

Estos resultados concuerdan así con la conclusión extraída de la difusión de la emanación del radio en el aire, y muestran que la emanación del radio se comporta como un gas de elevado peso molecular.

# Condensación de las Emanaciones.

165. Condensación de las emanaciones. Durante una investigación sobre el efecto de los agentes físicos y químicos en la emanación del torio, Rutherford y Soddy³¹ descubrieron que la emanación pasaba sin alteración en su cantidad a través de un tubo de platino al rojo blanco y a través de un tubo enfriado a la temperatura del dióxido de carbono sólido. En experimentos posteriores se examinaron los efectos de temperaturas aún más bajas, y se halló entonces que a la temperatura del aire líquido ambas emanaciones se condensaban³².

Si alguna de las emanaciones es arrastrada por una corriente lenta de hidrógeno, oxígeno o aire a través de un serpentín metálico sumergido en aire líquido y conectado a un vaso de ensayo como en la Fig. 51, no escapa ni rastro de emanación en el gas saliente.

Cuando se retira el aire líquido y el serpentín se sumerge en algodón hidrófilo, transcurren varios minutos antes de observar cualquier desviación de la aguja del electrómetro, y entonces la emanación condensada se volatiliza rápidamente, y el movimiento de la aguja del electrómetro es muy repentino, especialmente en el caso del radio.

Con una cantidad bastante grande de emanación de radio, bajo las condiciones mencionadas, transcurren unos pocos segundos después del primer signo de movimiento antes de que la aguja del electrómetro indique una desviación de varios cientos de divisiones por segundo.

No es necesario en ninguno de los casos que el compuesto emisor sea retenido en la corriente de gas. Después de que la emanación se condensa en el serpentín, el compuesto de torio o radio puede retirarse y la corriente de gas enviarse directamente al serpentín.

Pero en el caso del torio, bajo estas condiciones, los efectos observados son naturalmente pequeños debido a la rápida pérdida de actividad de la emanación con el tiempo, la cual transcurre a la misma velocidad a la temperatura del aire líquido que a las temperaturas ordinarias.

Si una gran cantidad de emanación de radio se condensa en un tubo en U de vidrio, el progreso de la condensación puede seguirse visualmente, mediante la fosforescencia que las radiaciones excitan en el vidrio. Si los extremos del tubo se sellan y se permite que la temperatura suba, el brillo se difunde uniformemente por todo el tubo y puede concentrarse en cualquier punto hasta cierto punto mediante el enfriamiento local del tubo con aire líquido.

166. Dispositivos experimentales.

Un dispositivo experimental sencillo para ilustrar la condensación y volatilización de la emanación y algunas de sus propiedades características se muestra en la Fig. 58. La emanación obtenida a partir de unos pocos miligramos de bromuro de radio por disolución o calentamiento se condensa en el tubo en U de vidrio T sumergido en aire líquido.

Este tubo en U se pone entonces en comunicación con un tubo de vidrio más grande V, en cuya parte superior se coloca un trozo de pantalla de sulfuro de zinc Z, y en la parte inferior del tubo un trozo del mineral willemita. La llave de paso A se cierra y el tubo en U y el recipiente V se vacían parcialmente mediante una bomba a través de la llave de paso B. Esta disminución de la presión provoca una difusión más rápida de la emanación al ser liberada. La emanación no se escapa si el tubo T se mantiene sumergido en aire líquido. La llave de paso B se cierra entonces y se retira el aire líquido. No se observa ninguna luminiscencia en la pantalla ni en la willemita del tubo V durante varios minutos, hasta que la temperatura de T asciende por encima del punto de volatilización de la emanación.

La emanación es conducida entonces rápidamente hacia el recipiente V, en parte por la expansión del gas en el tubo T al elevarse la temperatura, y en parte por el proceso de difusión. La pantalla Z y la willemita W se hacen fosforescer brillantemente bajo la influencia de los rayos de la emanación que las rodea.

Si el extremo del vaso V se sumerge entonces en aire líquido, la emanación se condensa de nuevo en el extremo inferior del tubo, y la willemita fosforece con mucha más brillantez que antes. Esto no se debe a un aumento de la fosforescencia de la willemita a la temperatura del aire líquido, sino al efecto de los rayos de la emanación condensada a su alrededor. Al mismo tiempo, la luminosidad del sulfuro de zinc disminuye gradualmente, y prácticamente desaparece al cabo de varias horas si el extremo del tubo se mantiene en el aire líquido.

Si se retira el tubo del aire líquido, la emanación se vuelve a volatilizar e ilumina la pantalla Z. La luminosidad de la willemita regresa a su valor original transcurridas varias horas. Este cambio lento en la luminosidad de la pantalla de sulfuro de zinc y de la willemita se debe a la decaimiento gradual de la «actividad excitada» producida por la emanación en la superficie de todos los cuerpos expuestos a su acción (capítulo VIII).

La luminosidad de la pantalla se debe así, en parte, a la radiación de la emanación y, en parte, a la radiación excitada causada por esta. Tan pronto como la emanación se traslada de la parte superior a la parte inferior del tubo, la radiación «excitada» disminuye gradualmente en la parte superior y aumenta en la parte inferior del tubo.

La luminosidad de la pantalla disminuye gradualmente con el tiempo a medida que la emanación encerrada pierde su actividad, pero aún es apreciable después de un intervalo de varias semanas.

Un aparato de un carácter similar para ilustrar la condensación de la emanación del radio ha sido descrito por P. Curie³³.

167. Determinación de la temperatura de condensación.

Rutherford y Soddy (loc. cit.) realizaron una investigación detallada de las temperaturas a las que comenzaban la condensación y la volatilización para las dos emanaciones. La disposición experimental del primer método se muestra claramente en la Fig. 59.

Una corriente de gas lenta y constante, que entraba por A, se hacía pasar a través de un serpentín de cobre S, de más de 3 metros de longitud, sumergido en un baño de etileno líquido. El serpentín de cobre se hizo actuar como su propio termómetro mediante la determinación de su resistencia eléctrica. La curva de resistencia-temperatura se obtuvo mediante la observación de las resistencias a 0°, el punto de ebullición del etileno líquido -103·5°, el punto de solidificación del etileno -169° y en aire líquido. La temperatura del aire líquido se dedujo a partir de las tablas dadas por Baly para el punto de ebullición del aire líquido para diferentes porcentajes de oxígeno. Se halló que la curva de resistencia-temperatura, para el serpentín particular empleado, era casi una línea recta entre 0° y -192°C, cortando el eje de temperaturas, si se prolongaba, casi en el cero absoluto. La resistencia del serpentín, deducida a partir de lecturas en un milivoltímetro Weston calibrado con precisión, con una corriente constante a través del serpentín, era así muy aproximadamente proporcional a la temperatura absoluta. El etileno líquido se mantuvo vigorosamente agitado mediante un motor eléctrico y se enfrió a cualquier temperatura deseada rodeando el recipiente con aire líquido.

El método general empleado para la emanación del radio consistía en hacer pasar una cantidad adecuada de emanación, mezclada con el gas que se iba a utilizar, desde el gasómetro B al serpentín, enfriado por debajo de la temperatura de condensación. Después de que la emanación se condensaba en el serpentín, se hacía pasar a través de este una corriente de hidrógeno o de oxígeno electrolítico. Se permitía que la temperatura subiera gradualmente y se anotaba en el instante en que se observaba una deflexión del electrómetro, debida a la presencia de la emanación en el recipiente de ensayo T.

La resistencia, sujeta a una ligera corrección debida al tiempo necesario para que la emanación fuera transportada al recipiente de ensayo, proporcionaba la temperatura a la cual una parte de la emanación comenzaba a volatilizarse. La corriente de ionización en el recipiente de ensayo aumentaba rápidamente hasta alcanzar un valor máximo, lo que demostraba que, para un pequeño incremento de temperatura, la totalidad de la emanación del radio se volatilizaba.

La tabla siguiente ofrece una ilustración de los resultados obtenidos para una corriente de hidrógeno de 1,38 centímetros cúbicos por segundo.

La siguiente tabla muestra los resultados obtenidos para diferentes corrientes de hidrógeno y oxígeno.

La temperatura T₁ de la tabla anterior da la temperatura de volatilización inicial, y T₂ la temperatura a la cual se ha liberado la mitad de la emanación condensada. Para corrientes lentas de hidrógeno y oxígeno, los valores de T₁ y T₂ concuerdan bien.

Para una corriente de gas tan rápida como 2,3 centímetros cúbicos por segundo, el valor de T₁ es mucho más bajo. Tal resultado es de esperar; pues, en una corriente demasiado rápida, el gas no se enfría a la temperatura de la espiral y, en consecuencia, la superficie interior de la espiral está por encima de la temperatura media, y parte de la emanación se escapa a una temperatura aparentemente mucho más baja. En el caso del oxígeno, este efecto aparece para una corriente de gas de 0,58 centímetros cúbicos por segundo.

En los experimentos sobre la emanación del torio, debido a la rápida pérdida de actividad, fue necesario un método ligeramente diferente.

La corriente continua de gas se hacía pasar sobre el compuesto de torio, y se observaba la temperatura en el instante en que aparecía un movimiento apreciable del electrómetro. Esto daba la temperatura a la cual una pequeña fracción de la emanación de torio escapaba a la condensación, y no el valor T₁ observado para la emanación del radio, que daba la temperatura para la cual se volatilizaba una pequeña fracción de la emanación previamente condensada.

La siguiente tabla ilustra los resultados obtenidos.

Al comparar estos resultados con los valores obtenidos para la emanación del radio, se observará que con corrientes de gas iguales las temperaturas son casi las mismas.

Un examen más detallado de la emanación de torio demostró, sin embargo, que esta coincidencia aparente era meramente accidental y que existía, en realidad, una diferencia muy pronunciada en el efecto de la temperatura sobre ambas emanaciones. Se comprobó experimentalmente que la emanación de radio se condensaba muy cerca de la temperatura a la que comenzaba la volatilización, y que los puntos de condensación y volatilización estaban definidos con bastante nitidez.

Por otra parte, la emanación de torio requirió un intervalo de más de 30° C. después de que hubiera comenzado la condensación para asegurar una condensación completa.

La fig. 60 es un ejemplo de los resultados obtenidos con una corriente de gas constante de 1,38 c. c. por seg. de oxígeno. Las ordenadas representan la proporción porcentual de la emanación sin condensar a diferentes temperaturas. Se observará que la condensación comienza alrededor de -120° y que muy poca cantidad de la emanación escapa a la condensación a -155° C.

Para investigar esta diferencia de comportamiento en las dos emanaciones, se empleó un método estático que permitió realizar un examen de ambas emanaciones en condiciones comparables.

La emanación, mezclada con una pequeña cantidad del gas que se iba a utilizar, se introdujo en el serpentín frío, que había sido previamente vaciado mediante una bomba de mercurio. La cantidad de emanación que quedaba sin condensar tras intervalos definidos se extraía rápidamente por medio de la bomba y se transportaba, junto con una corriente auxiliar constante de gas, al recipiente de prueba.

Probado de este modo, se halló que el punto de volatilización de la emanación de radio era muy próximo al obtenido por el método de soplado, a saber, -150° C. Con el torio, en cambio, la condensación comenzaba a unos -120° C. y, al igual que en el método de soplado, continuaba en un intervalo de unos 30° C. Se encontró que la proporción de la emanación condensada a cualquier temperatura dependía de una variedad de condiciones, aunque el punto en el que comenzaba la condensación, es decir, -120° C., era aproximadamente el mismo en cada caso. Dependía de la presión y naturaleza del gas, de la concentración de la emanación y del tiempo durante el cual se la dejaba en el espiral. Para una temperatura dada, una mayor proporción de la emanación se condensaba cuanto menor era la presión y mayor el tiempo que se la dejaba en el espiral. Bajo las mismas condiciones, la emanación se condensaba más rápidamente en hidrógeno que en oxígeno.

168. Así pues, no cabe duda de que la emanación de torio comienza a condensarse a una temperatura superior a aquella a la que se condensa la emanación de radio. La explicación del extraño comportamiento de la emanación de torio resulta clara cuando se toma en consideración el pequeño número de partículas de emanación presentes en el gas. Se ha demostrado que ambas emanaciones emiten únicamente rayos $\alpha$. Es probable que las partículas $\alpha$ de las dos emanaciones sean de carácter similar y produzcan aproximadamente el mismo número de iones en su paso a través del gas. El número de iones producido por cada partícula $\alpha$ antes de que se disipe su energía es probablemente de unos 70.000. (Véase la sección 252.)

Ahora bien, en el experimento, el electrómetro midió fácilmente una corriente de 10^-3 unidades electrostáticas. Tomando la carga de un ion como 3,4 × 10^-10 unidades electrostáticas, esto corresponde a una producción en el vaso de prueba de unos 3 × 10⁶ iones por segundo, los cuales serían producidos por unas 40 partículas $\alpha$ expelidas por segundo. Cada partícula radiante no puede expeler menos de una partícula $\alpha$ y puede expeler más, pero es probable que el número expelido por un átomo de la emanación de torio no difiera mucho del expelido por un átomo de la emanación de radio.

En la sección 133 se ha demostrado que, según la ley de desintegración, λN partículas cambian por segundo cuando hay N presentes. Por lo tanto, para producir 40 partículas α, λN no puede ser mayor que 40. Dado que para la emanación de torio λ es ¹⁄₈₇, se deduce que N no puede ser mayor que 3500. El electrómetro detectó así la presencia de 3500 partículas de la emanación de torio y, dado que en el método estático el volumen de la espiral de condensación era de unos 15 c.c., esto correspondía a una concentración de unas 230 partículas por c.c.

Un gas ordinario a presión y temperatura atmosféricas contiene probablemente unos

3·6 × 10¹⁹

moléculas por c.c. Por lo tanto, la emanación se habría detectado en la espiral si hubiera poseído una presión parcial inferior a

10^-17

de una atmósfera.

No es sorprendente, por tanto, que el punto de condensación de la emanación de torio no esté claramente definido. Más bien es digno de mención que la condensación se produzca con tanta facilidad con una distribución tan escasa de partículas de emanación en el gas; pues, para que pueda tener lugar la condensación, es probable que las partículas deban acercarse dentro de la esfera de influencia mutua.

Ahora bien, en el caso de la emanación del radio, la velocidad de desintegración es unas 5000 veces menor que la de la emanación del torio y, en consecuencia, el número real de partículas que debe estar presente para producir la misma ionización por segundo en ambos casos debe ser unas 5000 veces mayor en el caso del radio que en el del torio.

Esta conclusión implica únicamente el supuesto de que en cada caso una partícula de emanación produce el mismo número de rayos, y que las partículas expulsadas producen a su paso a través del gas el mismo número de iones.

El número de partículas presentes, para poder ser detectado por el electrómetro en este experimento, debió de ser, por lo tanto, de unas 5000 × 3500, es decir, unas 2 × 10⁷.

La diferencia de comportamiento en los dos casos se explica bien mediante la hipótesis de que, para efectos eléctricos iguales, el número de partículas de emanación de radio debe ser mucho mayor que el número de partículas de emanación de torio.

La probabilidad de que las partículas entren en la esfera de influencia de las otras aumentará muy rápidamente a medida que aumente la concentración de las partículas y, en el caso de la emanación de radio, una vez alcanzada la temperatura de condensación, todas las partículas presentes, salvo una pequeña proporción, se condensarán en un tiempo muy corto.

Sin embargo, en el caso de la emanación de torio, la temperatura podría estar muy por debajo de la de condensación y, aun así, una parte considerable permanecer sin condensar durante intervalos comparativamente largos. Bajo este punto de vista, cabría esperar razonablemente los resultados experimentales obtenidos.

Una mayor proporción de emanación se condensa cuanto mayor es el tiempo que se permite para la condensación bajo las mismas condiciones. La condensación ocurre más rápidamente en hidrógeno que en oxígeno, ya que la difusión es mayor en el primer gas. Por la misma razón, la condensación ocurre más rápido cuanto menor es la presión del gas presente. Finalmente, cuando la emanación es transportada por una corriente constante de gas, una proporción menor se condensa en comparación con los otros casos, debido a que la concentración de partículas de emanación por unidad de volumen de gas es menor bajo estas condiciones.

Es posible que la condensación de las emanaciones no se produzca en el gas mismo, sino en la superficie del recipiente que lo contiene.

Las observaciones precisas de la temperatura de condensación solo se han realizado hasta ahora en un espiral de cobre, pero la condensación ciertamente se produce en tubos de plomo o vidrio a una temperatura aproximadamente igual a la de los tubos de cobre.

169. In experimentos realizados por el método estático con una cantidad muy grande de emanación de radio, se observó una ligera fuga de la emanación condensada varios grados por debajo de la temperatura a la que se liberaba la mayor parte de la emanación.

Esto es de esperar, ya que, bajo tales condiciones, el electrometro es capaz de detectar una proporción muy minúscula de toda la cantidad de emanación condensada.

Experimentos especiales, con una gran cantidad de emanación, que se hicieron con el espiral sumergido en un baño de óxido nítrico en rápida ebullición, mostraron este efecto muy claramente.

Por ejemplo, la emanación condensada comenzó a volatilizarse a -155 °C. En 4 minutos la temperatura había subido a -153,5 ° y la cantidad volatilizada era cuatro veces mayor que a -155 °. En los siguientes 5 minutos y medio, la temperatura había aumentado a -152,3 ° y prácticamente la cantidad entera, que era al menos cincuenta veces la cantidad a la temperatura de -153,5 °, se había volatilizado.

Parece, por tanto, probable que, si la temperatura se mantuviera constante en el punto en el que se observó por primera vez la volatilización, y la emanación liberada se retirara a intervalos, la totalidad de la emanación se liberaría con el tiempo a dicha temperatura.

Curie, Dewar y Ramsay han observado que la emanación condensada en un tubo en U, sumergido en aire líquido, escapa lentamente si la bomba se mantiene funcionando de manera constante. Estos resultados apuntan a la probabilidad de que la emanación condensada posea una presión de vapor verdadera, pero serían necesarias grandes mejoras en los métodos experimentales antes de poder establecer tal conclusión de manera definitiva.

La verdadera temperatura de condensación de la emanación del torio es probablemente de unos -120 °C, y la del radio de unos -150 °C. Por lo tanto, no cabe duda de que ambas emanaciones son bien distintas entre sí en este aspecto, y también con respecto a su radiactividad, a pesar de que ambas poseen la propiedad de la inercia química.

Estos resultados sobre las temperaturas de condensación no nos permiten hacer ninguna comparación de los puntos de condensación de las emanaciones con los de los gases conocidos, ya que el descenso de los puntos de condensación de los gases con la disminución de la presión no ha sido estudiado a presiones tan extremadamente minúsculas.

170. Se ha encontrado³⁴ que la actividad de la emanación de torio, al condensarse en el espiral a la temperatura del aire líquido, disminuyó a la misma velocidad que a temperaturas ordinarias. Esto está de acuerdo con los resultados de tipo similar obtenidos por P. Curie para la emanación de radio (sección 145), y muestra que el valor de la constante radiactiva no se ve afectado por amplias variaciones de temperatura.

# Cantidad de emanación de radio y torio.

171. Se ha demostrado en la sección 93 a partir de datos experimentales que 1 gramo de bromuro de radio en su actividad mínima emite alrededor de 3,6 × 10¹⁰ partículas α por segundo.

Dado que la actividad debida a la emanación acumulada en el radio, cuando se encuentra en un estado de equilibrio radiactivo, es de aproximadamente una cuarta parte del total y casi igual a la actividad mínima, el número de partículas α proyectadas por segundo por la emanación de 1 gramo de bromuro de radio es de alrededor de 3,6 × 10¹⁰.

Se ha demostrado en la sección 152 que 463.000 veces la cantidad de emanación producida por segundo se acumula en el radio. Pero, en un estado de equilibrio radiactivo, el número de partículas de emanación que se desintegran por segundo es igual al número producido por segundo. Suponiendo que cada partícula de emanación al desintegrarse expulsa una partícula $\alpha$, se deduce que el número de partículas de emanación presentes en 1 gramo de bromuro de radio en equilibrio radiactivo es $463.000\times 3,6\times {10}^{10}$, es decir, $1,7\times {10}^{16}$.

Tomando el número de moléculas de hidrógeno en 1 c.c. de gas a presión y temperatura atmosféricas como 3,6 × 10¹⁹ (sección 39), el volumen de la emanación de 1 gramo de bromuro de radio es de 4,6 × 10^-4 centímetros cúbicos a presión y temperatura atmosféricas. Suponiendo que la composición del bromuro de radio es RaBr₂, la cantidad procedente de 1 gramo de radio en equilibrio radiactivo es de 0,82 milímetros cúbicos.

Independientemente de cualquier método de cálculo, pronto resultó evidente que el volumen de la emanación era muy pequeño, ya que todos los primeros intentos realizados para detectar su presencia por su volumen no tuvieron éxito. Se verá, sin embargo, que cuando se dispuso de mayores cantidades de radio para la experimentación, la emanación se pudo recolectar en un volumen lo suficientemente grande como para medirlo.

En el caso del torio, la cantidad máxima de emanación que se puede obtener de 1 gramo del sólido es muy diminuta, tanto debido a la pequeña actividad del torio como a la rápida desintegración de la emanación tras su producción. Dado que la cantidad de emanación, almacenada en un compuesto de torio no emanante, es de solo 87 veces la tasa de producción, mientras que en el radio es de 463.000 veces, y la tasa de producción de la emanación por el radio es aproximadamente 1 millón de veces más rápida que por el torio, se deduce que la cantidad de emanación que se puede obtener de 1 gramo de torio no es mayor que ${10}^{-10}$ de la cantidad procedente de un peso igual de radio, es decir, su volumen no es superior a ${10}^{-13}$ c.c. a la presión y temperatura ordinarias. Incluso con grandes cantidades de torio, la cantidad de emanación es demasiado pequeña para ser detectada jamás por su volumen.

172. Volumen de la emanación del radio. Las pruebas ya consideradas apuntan con mucha fuerza a la conclusión de que la emanación posee todas las propiedades de un gas químicamente inerte de elevado peso molecular.

Como la emanación se descompone continuamente y se transforma en un tipo de materia sólida que se deposita sobre la superficie de los cuerpos, el volumen de la emanación, cuando se separa del radio, debe contraerse al mismo ritmo que pierde su actividad, es decir, debe reducirse a la mitad de su valor en unos cuatro días.

La cantidad de emanación que se ha de obtener a partir de una cantidad dada de radio alcanza un máximo cuando la velocidad de producción de la nueva emanación iguala su velocidad de cambio. Esta condición se alcanza prácticamente cuando se ha dejado que la emanación se acumule durante un intervalo de un mes.

El volumen probable de la emanación que se obtendría a partir de 1 gramo de radio se calculó tempranamente sobre ciertas suposiciones, y a partir de los datos disponibles en ese momento el autor³⁵ dedujo que el volumen de la emanación de 1 gramo de radio se encontraba entre 0,06 y 0,6 milímetros cúbicos a presión y temperatura atmosféricas, y probablemente era más cercano a este último valor. El volumen que cabe esperar según los datos más recientes se ha analizado en la sección precedente y se ha demostrado que es de aproximadamente 0,82 mm cúbicos.

El volumen de la emanación es, por tanto, muy pequeño, pero no demasiado pequeño como para no poder ser detectado si se dispone de varios centigramos de radio. Esto ha demostrado ser así gracias a Ramsay y Soddy³⁶, quienes, mediante un experimento muy cuidadoso, finalmente lograron aislar una pequeña cantidad de la emanación y determinar su volumen.

A continuación se describirá brevemente el método experimental empleado por ellos.

La emanación procedente de 60 miligramos de bromuro de radio en solución se dejó acumular durante 8 días y luego se extrajo a través del sifón invertido E (fig. 61) hacia la bureta de explosión F. Este gas consistía en su mayor parte en hidrógeno y oxígeno, producidos por la acción de las radiaciones sobre el agua de la solución.

Después de la explosión, el exceso de hidrógeno mezclado con la emanación se dejó algún tiempo en contacto con sosa cáustica, colocada en la parte superior de la bureta, con el fin de eliminar todo rastro de dióxido de carbono.

Mientras tanto, la parte superior del aparato se había vaciado por completo. Se cerró la conexión C a la bomba y se permitió que el hidrógeno y la emanación entraran en el aparato, pasando a través de un tubo de pentóxido de fósforo D.

La emanación se condensó en la parte inferior del tubo capilar A, rodeándolo con el tubo B lleno de aire líquido. El proceso de condensación se hizo manifiesto por la brillante luminosidad de la parte inferior del tubo.

A continuación, se dejó correr el mercurio de la bureta hasta G y el aparato se volvió a vaciar por completo. Se cerró de nuevo la conexión de la bomba, se retiró el aire líquido y la emanación volatilizada se introdujo a la fuerza en el tubo capilar fino A.

Luego se hicieron observaciones, de día en día, del volumen de la emanación. Los resultados se dan en la tabla siguiente.

El volumen se contrajo con el tiempo, y era muy pequeño al cabo de un mes, pero la diminuta burbuja de la emanación conservó su luminosidad hasta el final. El tubo adquirió un color púrpura intenso, lo que dificultaba las lecturas excepto con luz fuerte. Hubo una disminución repentina en el primer día, que pudo deberse a que el mercurio se quedó adherido en el tubo capilar.

Los experimentos se repitieron con otro tubo capilar y el volumen de gas observado a presión normal fue de 0,0254 mm³. Se encontró que el gas obtenido obedecía la ley de Boyle dentro del límite de error experimental en un intervalo considerable de presión.

Pero, a diferencia del primer experimento, el gas no se contrajo, sino que se expandió rápidamente durante las primeras horas, y luego más lentamente, alcanzando finalmente un volumen al cabo de 23 días de 0,262 mm³, es decir, aproximadamente 10 veces el volumen inicial. Las mediciones se vieron complicadas por la aparición de burbujas de gas en la parte superior de la columna de mercurio.

Las diferencias observadas en estos dos experimentos son difíciles de explicar. Veremos, más adelante, que la emanación siempre produce helio y, en el primer experimento, la disminución del volumen a cero indica que el helio quedó sepultado o absorbido en las paredes del tubo. En el segundo caso, probablemente debido a alguna diferencia en el vidrio del tubo capilar, el helio pudo haber sido liberado. Esta sugerencia se ve confirmada por la observación de que el volumen de gas, una vez finalizado el experimento, dio un espectro brillante de helio.

Veremos más adelante que existen pruebas considerables de que las partículas $\alpha$ expulsadas por sustancias radiactivas consisten en átomos de helio.

Como las partículas son proyectadas con gran velocidad, primero quedarán incrustadas en las paredes del tubo y luego podrán difundirse gradualmente de nuevo hacia el gas, en condiciones que probablemente dependan del tipo de vidrio empleado.

Dado que las partículas $\alpha$ se proyectan desde la emanación y también desde dos de los productos de cambio rápido que surgen de ella, el volumen de helio debería, según este punto de vista, ser tres veces el volumen inicial de la emanación.

Si el helio producido escapara de las paredes del tubo hacia el gas, el volumen aparente del gas en el capilar debería aumentar a tres veces el volumen inicial en el intervalo de un mes, pues durante ese tiempo la emanación misma se ha transformado en un tipo de materia sólida depositada en las paredes del tubo.

Ramsay y Soddy concluyeron a partir de sus experimentos que el volumen máximo de emanación que se podía obtener de 1 gramo de radio era de aproximadamente 1 milímetro cúbico a presión y temperatura estándar, y que la emanación se producía a partir de 1 gramo de radio a una tasa de 3 × 10^-6 mm. cúb. por segundo. Esta cantidad concuerda muy bien con el valor calculado, y es un fuerte indicio de la corrección general de la teoría en la que se basan los cálculos.

173. Espectro de la emanación. Tras la separación de la emanación y la determinación de su volumen, Ramsay y Soddy realizaron numerosos intentos para obtener su espectro. En algunos de los primeros experimentos se observaron varias líneas brillantes durante poco tiempo, pero estas líneas pronto quedaron ocultas por la aparición de las líneas del hidrógeno. En experimentos posteriores, Ramsay y Collie³⁷ lograron obtener un espectro de la emanación, el cual persistió durante un breve periodo, tiempo durante el cual se realizó una rápida determinación de las longitudes de onda. Afirman que el espectro era muy brillante, compuesto por líneas muy luminosas, mientras que los espacios entre ellas permanecían completamente oscuros. El espectro guardaba un parecido sorprendente, en su carácter general, con el espectro de los gases de la familia del argón.

El espectro pronto se desvaneció, y el espectro del hidrógeno comenzó a aparecer. La tabla siguiente muestra la longitud de onda de las líneas observadas en el espectro. El grado de coincidencia de las líneas de longitudes de onda conocidas muestra que el error es probablemente menor de cinco unidades Ångström.

Los experimentos se repitieron con un nuevo suministro de emanación, y algunas de las líneas más intensas se observaron de nuevo, mientras que hicieron su aparición algunas líneas nuevas. Ramsay y Collie sugieren que la línea intensa 5595 puede ser idéntica a una línea que fue observada por Pickering³⁸ en el espectro del relámpago, y que no fue identificada con el espectro de ningún gas conocido.

Hasta que se disponga de grandes cantidades de radio para el experimentador, parecería difícil cerciorarse de cuántas de estas líneas deben atribuirse al espectro de la emanación o medir las longitudes de onda con exactitud.

Los resultados son de gran interés, ya que muestran que la emanación posee un espectro definido y nuevo del mismo carácter general que el grupo de gases del argón al cual, como hemos visto, está químicamente emparentada.

# Resumen de Resultados.

174. Las investigaciones sobre la naturaleza de las emanaciones radiactivas han conducido, por tanto, a las siguientes conclusiones:—Los radioelementos torio, radio y actinio producen continuamente a partir de sí mismos emanaciones radiactivas a un ritmo que es constante en todas las condiciones. En algunos casos, las emanaciones se difunden continuamente desde los compuestos radiactivos hacia el gas circundante; en otros casos, las emanaciones no pueden escapar del material en el que se producen, sino que quedan ocluidas y solo pueden liberarse mediante disolución o por la acción del calor.

Las emanaciones poseen todas las propiedades de los gases radiactivos.

Se difunden a través de gases, líquidos y sustancias porosas, y pueden quedar ocluidas en algunos sólidos. Bajo condiciones variables de presión, volumen y temperatura, las emanaciones se distribuyen de la misma manera y según las mismas leyes que lo hace un gas.

Las emanaciones poseen la importante propiedad de condensarse bajo la influencia del frío extremo y, por ese medio, pueden separarse de los gases con los que están mezcladas.

La radiación de la emanación es de naturaleza material y consiste en una corriente de partículas cargadas positivamente proyectadas a gran velocidad.

Las emanaciones poseen la propiedad de la inercia química y, en este aspecto, se asemejan a los gases de la familia del argón.

Las emanaciones se producen en cantidades diminutas; pero se ha obtenido una cantidad suficiente de la emanación de radio para determinar su volumen y su espectro.

Con respecto a sus velocidades de difusión, las emanaciones tanto del torio como del radio se comportan como gases de elevado peso molecular.

Estas emanaciones han sido detectadas y sus propiedades investigadas mediante la propiedad que poseen de emitir radiaciones de un carácter especial. Estas radiaciones consisten enteramente en rayos $\alpha$, es decir, partículas proyectadas con gran velocidad, que llevan una carga positiva y tienen una masa aproximadamente el doble que la del átomo de hidrógeno.

Las emanaciones no poseen la propiedad de radiar permanentemente, sino que la intensidad de las radiaciones disminuye según una ley exponencial con el tiempo, cayendo a la mitad de su valor —provenientes del actinio en 4 segundos, del torio en un minuto y del radio en unos cuatro días—. La ley de decaimiento de la actividad no parece estar influenciada por ningún agente físico o químico.

Las partículas de la emanación se desintegran gradualmente; cada partícula, al desintegrarse, expulsa un cuerpo cargado. La emanación, después de haber irradiado, deja de existir como tal, pero se transforma en un nuevo tipo de materia que se deposita sobre la superficie de los cuerpos y da lugar a los fenómenos de actividad inducida. Esta última propiedad, y la conexión de la emanación con ella, se discuten en detalle en el capítulo siguiente.