CAPÍTULO XI. PRODUCTOS DE TRANSFORMACIÓN DEL RADIO.

215. Radiactividad del radio.

A pesar de la enorme diferencia en sus actividades relativas, la radiactividad del radio presenta muchas analogías estrechas con la del torio y el actinio. Ambas sustancias dan lugar a emanaciones que a su vez producen una «actividad inducida» (excited activity) en los cuerpos situados en su vecindad.

El radio, sin embargo, no da lugar a ningún producto intermedio entre el elemento mismo y la emanación que produce; o, en otras palabras, no existe en el radio ningún producto que corresponda al Th X en el torio.

Giesel first drew attention to the fact that a radium compound gradually increased in activity after preparation, and only reached a constant value after a month’s interval.

If a radium compound is dissolved in water and boiled for some time, or a current of air drawn through the solution, on evaporation it is found that the activity has been diminished. The same result is observed if a solid radium compound is heated in the open air. This loss of activity is due to the removal of the emanation by the process of solution or heating.

Consider the case of a radium compound which has been kept for some time in solution in a shallow vessel, exposed to the open air, and then evaporated to dryness. The emanation which, in the state of solution, was removed as fast as it was formed, is now occluded, and, together with the active deposit which it produces, adds its radiations to that of the original radium. The activity will increase to a maximum value when the rate of production of fresh emanation balances the rate of change of that already produced.

Si ahora el compuesto se disuelve de nuevo o se calienta, la emanación se escapa. Dado que el depósito activo no es volátil y es insoluble en agua, no se elimina mediante el proceso de disolución o calentamiento. Como, sin embargo, la materia madre es eliminada, la actividad debida al depósito activo comenzará inmediatamente a decaer, y en el transcurso de unas pocas horas casi habrá desaparecido. La actividad del radio medida por los rayos $\alpha$ resulta ser entonces de aproximadamente el 25 por ciento de su valor original. Esta actividad residual del radio, que consiste enteramente en rayos $\alpha$, es in separable, y no ha vuelto a disminuir por medios químicos o físicos.

Rutherford y Soddy¹ examinaron el efecto de la aspiración durante largos intervalos a través de una solución de cloruro de radio. Tras las primeras horas se encontró que la actividad se reducía al 25 por ciento, y una aspiración adicional durante tres semanas no produjo ninguna disminución suplementaria. El radio fue entonces evaporado hasta la sequedad, y se determinó el aumento de su actividad con el tiempo. Los resultados se muestran en la siguiente tabla. La actividad final de la segunda columna se toma como cien. En la columna 3 se da la proporción porcentual de la actividad recuperada.

Los resultados se muestran gráficamente en la Fig. 85.

La curva de descomposición de la emanación de radio se muestra en la misma figura. La curva de recuperación de la actividad perdida de radio es así análoga a las curvas de recuperación del uranio y del torio que han sido liberados de los productos activos Ur X y Th X respectivamente. La intensidad I_t de la actividad recuperada en cualquier momento viene dada por

donde I₀ es el valor final, y λ es la constante radiactiva de la emanación. Las curvas de decaimiento y recuperación son complementarias entre sí.

Conociendo la velocidad de desintegración de la actividad de la emanación del radio, la curva de recuperación de la actividad del radio puede deducirse de este modo inmediatamente, siempre que toda la emanación formada esté oculta en el compuesto de radio.

Cuando la emanación es eliminada de un compuesto de radio por disolución o calentamiento, la actividad medida por los rayos $\beta$ cae casi a cero, pero aumenta en el transcurso de un mes hasta su valor original. La curva que muestra el incremento de los rayos $\beta$ y $\gamma$ con el tiempo es prácticamente idéntica a la curva, Fig. 85, que muestra la recuperación de la actividad perdida del radio medida por los rayos $\alpha$.

La explicación de este resultado radica en el hecho de que los rayos $\beta$ y $\gamma$ del radio provienen únicamente del depósito activo, y que la actividad no separable del radio emite solo rayos $\alpha$. Al eliminar la emanación, la actividad del depósito activo decae casi a cero y, en consecuencia, los rayos $\beta$ y $\gamma$ casi desaparecen.

Cuando se deja reposar el radio, la emanación comienza a acumularse y produce a su vez el depósito activo, el cual da lugar a los rayos $\beta$ y $\gamma$. La cantidad de rayos $\beta$ y $\gamma$ (teniendo en cuenta un período de retraso de unas pocas horas) aumentará entonces a la misma velocidad que la actividad de la emanación, la cual se produce de forma continua a partir del radio.

216. Efecto del escape de emanación.

Si el radio permite que parte de la emanación producida escape al aire, la curva de recuperación será diferente de la mostrada en la Fig. 85.

Por ejemplo, supóngase que el compuesto de radio permite que una fracción constante $\alpha$ de la cantidad de emanación, presente en el compuesto en un momento dado, escape por segundo. Si n es el número de partículas de emanación presentes en el compuesto en el tiempo t, el número de partículas de emanación que cambian en el tiempo dt es $\lambda ndt$, donde $\lambda$ es la constante de decaimiento de la actividad de la emanación. Si q es la velocidad de producción de partículas de emanación por segundo, el aumento del número dn en el tiempo dt viene dado por

Se obtiene la misma ecuación cuando no escapa emanación, con la diferencia de que la constante λ + α se sustituye por λ.

Cuando se alcanza un estado estacionario, dn/dt es cero, y el valor máximo de n es igual a q/(λ + α).

Si no se produce ningún escape, el valor máximo de n es igual a q/λ.

El escape de emanación disminuirá así la cantidad de actividad recuperada en la proporción λ/(λ + α). Si n₀ es el número final de partículas de emanación acumuladas en el compuesto, la integración de la ecuación anterior da

La curva de recuperación de la actividad tiene, por tanto, la misma forma general que la curva cuando no escapa emanación, pero la constante $\lambda$ es reemplazada por $\lambda +\alpha$.

Por ejemplo, si α = λ = ¹⁄₄₆₃₀₀₀, la ecuación de aumento de actividad viene dada por

y, en consecuencia, el aumento de la actividad hasta el máximo será mucho más rápido que en el caso de que no haya escape de emanación.

Una muy ligera fuga de emanación producirá así grandes alteraciones tanto en el máximo final como en la curva de recuperación de la actividad.

Mme Curie ha descrito una serie de experimentos en su Thèse présentée à la Faculté des Sciences de Paris sobre el efecto de la disolución y del calor en la disminución de la actividad del radio.

Los resultados obtenidos coinciden en líneas generales con la opinión anterior, a saber, que el 75 por ciento de la actividad del radio se debe a la emanación y a la actividad inducida que esta produce. Si la emanación se elimina total o parcialmente por disolución o calentamiento, la actividad del radio disminuye de manera correspondiente, pero la actividad del compuesto de radio se recupera espontáneamente debido a la producción de nueva emanación.

Se alcanza un estado de equilibrio radiactivo cuando la velocidad de producción de nueva emanación iguala a la velocidad de cambio de la emanación acumulada en el compuesto. Las diferencias observadas en la velocidad de recuperación del radio en distintas condiciones se debieron probablemente a variaciones en la velocidad de escape de la emanación.

217. Se ha demostrado en la sección 152 que la emanación se produce a la misma velocidad en el sólido que en la disolución, y todos los resultados obtenidos apuntan a la conclusión de que la emanación se produce a partir del radio a una velocidad constante, la cual es independiente de las condiciones físicas. El radio, al igual que el torio, muestra una actividad inesparable del 25 por ciento de la actividad máxima, y consiste enteramente en rayos α. Los rayos β y γ provienen únicamente del depósito activo. La emanación en sí (sección 156) emite únicamente rayos α. Estos resultados admiten así la explicación dada en el caso del torio (sección 136). Los átomos de radio se desintegran a una velocidad constante con la emisión de partículas α. El residuo del átomo de radio se convierte en el átomo de la emanación. Este, a su vez, es inestable y se desintegra con la expulsión de una partícula α. La emanación se transforma a medias en cuatro días. Hemos visto que esta emanación da lugar a un depósito activo. Los resultados obtenidos hasta esta etapa se muestran en forma de diagrama a continuación.

218. Análisis del depósito activo del radio.

Hemos visto en el capítulo VIII que la actividad inducida producida en los cuerpos por la acción de la emanación del radio se debe a una fina película de materia activa depositada sobre la superficie de los cuerpos. Este depósito activo es un producto de la descomposición de la emanación del radio, y no se debe a ninguna acción de las radiaciones sobre la superficie de la materia.

Las curvas que muestran la variación de la actividad excitada con el tiempo son muy complicadas, ya que dependen no solo del tiempo de exposición en presencia de la emanación, sino también del tipo de radiación utilizada para la medición. La mayor parte de la actividad de este depósito desaparece en el transcurso de 24 horas, pero aún queda una fracción muy pequeña, que luego cambia muy lentamente.

En este capítulo se demostrará que en el depósito activo se producen al menos seis transformaciones sucesivas. La materia producida inicialmente a partir de la emanación se denomina radio A, y los productos sucesivos, B, C, D, E, F. Las ecuaciones que expresan la cantidad de A, B, C,...... presentes en cualquier momento son muy complicadas, pero la comparación de la teoría con el experimento puede simplificarse mucho si se desprecian temporalmente algunos términos poco importantes: por ejemplo, los productos A, B, C se transforman a una velocidad muy rápida en comparación con D.

La actividad debida a D + E + F es, en la mayoría de los casos, despreciable en comparación con la de A o C, siendo habitualmente inferior a ¹⁄₁₀₀₀₀₀ de la actividad inicial observada para A o C.

El análisis del depósito activo del radio puede dividirse así convenientemente en dos etapas:

(1) Análisis del depósito de cambio rápido, que está compuesto principalmente por radio A, B y C;

(2) Análisis del depósito de cambio lento, que se compone de radio D, E y F.

219. Análisis del depósito de cambio rápido.

En los experimentos descritos a continuación, se colocó una solución de radio en un recipiente de vidrio cerrado. La emanación se acumuló entonces en el espacio de aire situado sobre la solución. La varilla, que debía volverse activa, se introdujo a través de una abertura en el tapón y se expuso en presencia de la emanación durante un intervalo determinado.

Si la desintegración iba a medirse mediante los rayos $\alpha$, la varilla se convertía en el electrodo central en un recipiente cilíndrico como el que se muestra en la Fig. 18.

Se aplicaba un voltaje de saturación y la corriente entre los cilindros se medía mediante un electrómetro. Si se ha de probar una varilla muy activa, se puede emplear un galvanómetro sensible, pero, en tal caso, se requiere un gran voltaje para producir la saturación. Una corriente lenta de aire libre de polvo se hacía circular continuamente a través del cilindro, con el fin de eliminar cualquier emanación que pudiera haber quedado adherida a la varilla.

Para los experimentos sobre los rayos $\beta$ y $\gamma$, se consideró conveniente utilizar un electroscopio, tal como se muestra en la Fig. 12, en lugar de un electrómetro.

Para las mediciones con los rayos $\gamma$, la varilla activa se colocó bajo el electroscopio y, antes de entrar en el recipiente, los rayos atravesaron una lámina de metal de suficiente espesor como para absorber todos los rayos $\alpha$.

Para las medidas con los rayos γ, el electroscopio se colocó sobre una placa de plomo de 0·6 cm de grosor, y la varilla activa se colocó debajo de la placa de plomo.

Los rayos α y β fueron completamente detenidos por el plomo, y la descarga en el electroscopio se debió entonces únicamente a los rayos γ.

El electroscopio es muy ventajoso para medidas de este carácter, y se pueden hacer observaciones precisas de manera simple y rápida.

La curva de descenso de la actividad, medida por medio de los rayos $\alpha$, para una exposición de 1 minuto en presencia de la emanación del radio, se muestra en la Fig. 86, curva BB.

La curva presenta tres etapas:—

(1) Un rápido decaimiento en el transcurso de 15 minutos a menos del 10 por ciento del valor inmediatamente después de la extracción;

(2) Un período de 30 minutos en el cual la actividad varía muy poco;

(3) Una disminución gradual hasta casi cero.

La caída inicial decrece de manera muy aproximada según una ley exponencial con el tiempo, reduciéndose a la mitad de su valor en unos 3 minutos. Tres o cuatro horas después de la extracción, la actividad vuelve a decrecer según una ley exponencial con el tiempo, reduciéndose a la mitad de su valor en unos 28 minutos. La familia de curvas obtenidas para diferentes tiempos de exposición ya ha sido mostrada en la Fig. 67.

Estos resultados indican, por tanto:—

(1) Un cambio inicial en el cual la mitad de la materia se transforma en 3 minutos;

(2) Un cambio final en el cual la mitad de la materia se transforma en 28 minutos.

Antes de considerar la explicación de la porción intermedia de la curva, se examinarán otros resultados experimentales.

La curva de decrecimiento de la actividad excitada para una exposición prolongada (24 horas) se muestra gráficamente en la fig. 86, curva AA.

Hay primero una disminución rápida durante los primeros 15 minutos hasta aproximadamente el 50 por ciento del valor inicial, luego un decrecimiento más lento y, tras un intervalo de unas 4 horas, un decrecimiento gradual casi hasta cero, según una ley exponencial con el tiempo, cayendo a la mitad de su valor en 28 minutos.

Las curvas de variación con el tiempo de la actividad excitada, cuando se miden mediante los rayos β, se muestran gráficamente en las Figs. 87 y 88.

La fig. 87 es para una exposición corta de 1 minuto. La fig. 88 muestra el decaimiento para una exposición larga de aproximadamente 24 horas.

Las curvas obtenidas para los rayos β son bastante diferentes de las obtenidas para los rayos α. Para una exposición breve, la actividad medida por los rayos β es al principio pequeña, luego pasa por un máximo unos 36 minutos después de la retirada. A continuación se produce un descenso gradual y, al cabo de varias horas, la actividad decrece según una ley exponencial, cayendo, como en los otros casos, a la mitad de su valor en 28 minutos.

La curva mostrada en la Fig. 88 para los rayos $\beta$ es muy similar en su forma a la curva correspondiente, Fig. 86, curva AA, para los rayos $\alpha$, con la excepción de que la rápida caída inicial observada en la curva de los rayos $\alpha$ está completamente ausente. Las porciones posteriores de la curva son similares en forma y, sin tener en cuenta los primeros 15 minutos posteriores a la separación, la actividad decae exactamente a la misma velocidad en ambos casos.

Las curvas obtenidas por medio de los rayos γ son idénticas a las obtenidas para los rayos β. Esto demuestra que los rayos β y γ aparecen siempre juntos y en la misma proporción.

Para un aumento del tiempo de exposición de 1 minuto a 24 horas, las curvas obtenidas tienen una forma intermedia entre las dos curvas límite representativas, figs. 87 y 88. Algunas de estas curvas ya se han mostrado en la fig. 68.

220. Explicación de las curvas. Se ha señalado que la rápida caída inicial de las curvas A y B, fig. 86, se debe a un cambio que da lugar a rayos α, en el cual la mitad de la materia se transforma en unos 3 minutos. La ausencia de la caída en las curvas correspondientes, cuando se miden mediante los rayos β, muestra que el primer cambio de 3 minutos no da lugar a rayos β; pues si diera lugar a rayos β, la actividad debería disminuir a la misma velocidad que la curva de rayos α correspondiente.

Se ha demostrado que la actividad varias horas después de la retirada disminuye en todos los casos según una ley exponencial con el tiempo, reduciéndose a la mitad de su valor en unos 28 minutos.

Este es el caso ya sea para una exposición corta o larga, o ya sea que la actividad se mida mediante los rayos $\alpha$, $\beta$ o $\gamma$. Esto indica que el cambio final de 28 minutos da origen a los tres tipos de rayos.

Se demostrará que estos resultados pueden explicarse por completo bajo la suposición de que ocurren tres cambios sucesivos en la materia depositada del siguiente carácter²:—

(1) Un cambio de la materia A inicialmente depositada en el cual la mitad se transforma en unos 3 minutos. Esto da lugar únicamente a rayos $\alpha$.

(2) Un segundo cambio "sin rayos" en el cual la mitad de la materia B se transforma en 21 minutos.

(3) Un tercer cambio en el cual la mitad de la materia C se transforma en 28 minutos. Esto da lugar a rayos $\alpha$, $\beta$ y $\gamma$.

221. Análisis de las curvas de rayos $\beta$. El análisis de los cambios se simplifica mucho si se prescinde temporalmente del primer cambio de 3 minutos. En el transcurso de 6 minutos tras su extracción, tres cuartas partes de la materia A se han transformado en B, y 20 minutos después de la extracción, todo menos el 1 por ciento se ha transformado.

La variación en la cantidad de materia B o C presente en un momento dado concuerda más estrechamente con la teoría si se prescinde por completo del primer cambio. Más adelante se incluye una discusión sobre este punto importante (sección 228).

Se considerará primero la explicación de las curvas de rayos β (véanse las figs. 87 y 88), obtenidas para diferentes tiempos de exposición.

Para una exposición muy corta, la actividad medida por los rayos β es pequeña al principio, pasa por un máximo unos 36 minutos después y luego decae de forma constante con el tiempo.

La curva que se muestra en la Fig. 87 es muy similar en su forma general a las correspondientes curvas del torio y del actinio. Es necesario, por lo tanto, suponer que el cambio de la materia B en C no da lugar a rayos $\beta$, mientras que el cambio de C en D sí lo hace. En tal caso, la actividad (medida por los rayos $\beta$) es proporcional a la cantidad de C presente. Si se prescinde del primer cambio rápido, la actividad I_t en cualquier tiempo t debe venir dada por una ecuación de la misma forma (sección 207) que para el torio y el actinio, a saber,

donde I_T es la actividad máxima observada, que se alcanza tras un intervalo T. Dado que la actividad finalmente decae según una ley exponencial (valor mitad en 28 minutos), uno de los valores de λ es igual a 4·13 × 10^-4.

Como en el caso del torio y el actinio, las curvas experimentales no nos permiten determinar si este valor de λ debe atribuirse a λ₂ o a λ₃. A partir de otros datos (véase la sección 226) se demostrará más adelante que debe referirse a λ₃. Así, λ₃ = 4·13 × 10^-4 (seg)^-1.

La curva experimental concuerda muy estrechamente con la teoría si λ₂ = 5·38 × 10^-4 (seg)^-1.

El acuerdo entre la teoría y el experimento se muestra en la tabla dada a continuación. El valor máximo I_T (que se toma como 100) se alcanza a un tiempo T = 36 minutos.

Para obtener la curva de los rayos $\beta$, se adoptó el siguiente procedimiento.

Se colocó una capa de aluminio delgado dentro de un tubo de vidrio, el cual fue evacuado a continuación. Luego se introdujo repentinamente una gran cantidad de emanación de radio abriendo una llave de paso que comunicaba con el recipiente de la emanación, el cual se encontraba a presión atmosférica. La emanación se dejó en el tubo durante 1,5 minutos y después fue barrida rápidamente por una corriente de aire.

A continuación, se extrajo el aluminio y se colocó bajo un electroscopio, tal como se muestra en la Fig. 12. Los rayos $\alpha$ del aluminio fueron bloqueados por una pantalla interpuesta de aluminio de 0,1 mm de espesor. El tiempo se contó a partir de un período de 45 segundos tras la introducción de la emanación.

Existe, por lo tanto, una buena concordancia entre los valores calculados y los observados de la actividad medida por los rayos $\beta$.

Los resultados se explican satisfactoriamente si se supone:—

(1) Que el cambio de B en C (transformado a medias en 21 minutos) no da lugar a rayos $\beta$;

(2) Que el cambio de C a D (transformado a medias en 28 minutos) da lugar a rayos β.

222. Estas conclusiones están muy sólidamente respaldadas por las observaciones de la desintegración medida por los rayos $\beta$ para una exposición prolongada.

La curva de desintegración se muestra en la Fig. 88 y en la Fig. 89, curva I.

P. Curie y Danne hicieron la importante observación de que la curva de desintegración C, correspondiente a la mostrada en la Fig. 88, para una exposición prolongada, podía expresarse con precisión mediante una ecuación empírica de la forma

donde λ₂ = 5·38 × 10^-4 (sec)^-1 y λ₃ = 4·13 × 10^-4 (sec)^-1, y

α = 4·20 es una constante numérica.

He encontrado que, dentro del límite del error experimental, esta ecuación representa el desmoronamiento de la actividad excitada del radio para una exposición prolongada, medida mediante los rayos $\beta$. La ecuación que expresa el desmoronamiento de la actividad, medido mediante los rayos $\alpha$, difiere considerablemente de esta, especialmente en la primera parte de la curva.

Varias horas después de la retirada, la actividad disminuye de acuerdo con una ley exponencial con el tiempo, reduciéndose a la mitad de su valor en 28 minutos. Esto fija el valor de ${\lambda }_3$. La constante $\alpha$ y el valor de ${\lambda }_2$ se deducen de la curva experimental por tanteo.

Ahora bien, ya hemos demostrado (sección 207) que en el caso del depósito activo del torio, donde hay dos cambios de constantes ${\lambda }_2$ y ${\lambda }_3$, en los cuales solo el segundo cambio da lugar a una radiación, la intensidad de la radiación viene dada por

para un tiempo largo de exposición (véase la ecuación 8, sección 198). Esta es una ecuación de la misma forma que la hallada experimentalmente por Curie y Danne. Al sustituir los valores λ₂, λ₃ hallados por ellos,

Así, la ecuación teórica concuerda en su forma con la deducida de la observación, y los valores de las constantes numéricas también coinciden estrechamente.

Si tanto el primer como el segundo cambio dieran lugar a una radiación, la ecuación sería de la misma forma general, pero el valor de las constantes numéricas sería diferente, y dichos valores dependerían de la relación de la ionización en el primero y el segundo cambios.

Si, por ejemplo, se supone que ambos cambios emiten rayos β en cantidades iguales, puede calcularse fácilmente que la ecuación de decaimiento sería

Tomando los valores de ${\lambda }_2$ y ${\lambda }_3$ hallados por Curie, el factor numérico

se convierte en 2·15 en lugar de 4·3 y en 1·15 en lugar de 3·3.

La curva teórica de desintegración en este caso se distinguiría fácilmente de la curva de desintegración observada. El hecho de que la ecuación de desintegración hallada por Curie y Danne implique la necesidad de un cambio inicial sin rayos puede demostrarse de la siguiente manera:—

La curva I (Fig. 89) muestra la curva experimental. En el momento de retirar el cuerpo de la emanación (prescindiendo del rápido cambio inicial), la materia debe constar tanto de B como de C.

Consideremos la materia que existía en forma de C en el momento de la extracción. Se transformará según una ley exponencial, disminuyendo la actividad a la mitad en 28 minutos. Esto se muestra en la curva II.

La curva III representa la diferencia entre las ordenadas de las curvas I y II. Se verá que es idéntica en forma a la curva (Fig. 87) que muestra la variación de la actividad para una exposición breve, medida por los rayos β. Pasa por un máximo al mismo tiempo (alrededor de 36 minutos).

La explicación de dicha curva sólo es posible bajo el supuesto de que el primer cambio carece de radiación. Las ordenadas de la curva III expresan la actividad añadida como consecuencia de la transformación de la materia B, presente tras la extracción, en la materia C. La materia B presente se transforma gradualmente en C y esta, en su paso a D, da lugar a la radiación observada.

Dado que se considera únicamente la materia B, la variación de la actividad con el tiempo debida a sus cambios posteriores, mostrada por la curva III, debe coincidir con la curva obtenida para una exposición breve (véase la Fig. 87) y esto, como hemos visto, es así.

El acuerdo entre la teoría y el experimento se muestra en la siguiente tabla. La primera columna da la curva teórica de decaimiento para una exposición larga deducida de la ecuación

tomando el valor de λ₂ = 5·38 × 10^-4 y λ₃ = 4·13 × 10^-4.

La segunda columna da la actividad observada (medida por medio de un electroscopio) para una exposición larga de 24 horas en presencia de la emanación.

En los casos en que se hace pasar una corriente constante de aire sobre el cuerpo activo, los valores observados son ligeramente inferiores a los teóricos.

Esto se debe probablemente a una ligera volatilidad del producto radio B a temperaturas ordinarias.

223. Análisis de las curvas de los rayos α.

A continuación se discutirá el análisis de las curvas de decaimiento de la actividad inducida del radio, medida mediante los rayos α. La tabla siguiente muestra la variación de la intensidad de la radiación tras una exposición prolongada en presencia de la emanación del radio.

Se activó una lámina de platino mediante exposición durante varios días en un tubo de vidrio que contenía una gran cantidad de emanación. El platino activo, una vez extraído, se colocó sobre la inferior de dos placas de plomo paralelas e aisladas, y se aplicó una fuerza electromotriz de saturación de 600 voltios. La corriente de ionización era lo suficientemente grande como para ser medida mediante un galvanómetro sensible de alta resistencia, y las lecturas se tomaron lo más rápidamente posible tras la extracción del platino del recipiente de emanación.

El valor inicial de la corriente (tomado como 100) se dedujo prolongando las curvas hacia atrás para que cortaran el eje vertical (véase la Fig. 90), y se encontró que era de 3 × 10^-8 amperios.

Estos resultados se muestran gráficamente en la curva superior de la Fig. 90.

El rápido descenso inicial se debe a la descomposición de la actividad de la materia A. Si la pendiente de la curva se prolonga hacia atrás desde un tiempo de 20 minutos después de la extracción, corta el eje vertical en aproximadamente 50.

La diferencia entre las ordenadas de las curvas A + B + C y LL en cualquier momento se muestra en la curva AA. La curva AA representa la actividad en cualquier momento aportada por el cambio del radio A.

La curva LL que parte del eje vertical es idéntica a la curva ya considerada, que representa la descomposición de la actividad medida por los rayos β para una exposición prolongada (véase la Fig. 88).

Esto lo demuestra la concordancia de los números de la tabla anterior. La primera columna de la tabla anterior da los valores teóricos de la actividad deducidos de la ecuación

para los valores de λ₂, λ₃ empleados previamente. La segunda columna da los valores observados de la actividad deducida de la curva de decaimiento LL.

El estrecho acuerdo de la curva LL con la curva teórica deducida bajo el supuesto de que hay dos cambios, el primero de los cuales no emite rayos, muestra que el paso del radio B al C no emite rayos α. De manera similar, al igual que en la curva I, Fig. 89, la curva LL puede descomponerse en sus dos componentes representados por las dos curvas CC y BB. La curva CC representa la actividad aportada por la materia C presente en el momento de la separación. La curva BB representa la actividad resultante de la transformación de B en C y es idéntica a la curva correspondiente de la Fig. 89. Utilizando la misma línea de razonamiento que antes, podemos concluir así que el paso de B a C no va acompañado de rayos α. Ya se ha demostrado que no da lugar a rayos β, y la identidad de las curvas de rayos β y γ muestra que no da lugar a rayos γ. La transformación de B en C es, por tanto, un cambio «sin rayos», mientras que el paso de C a D da lugar a los tres tipos de rayos.

Un análisis de la descomposición de la actividad excitada del radio muestra así que ocurren tres cambios rápidos distintos en la materia depositada, a saber:—

(1) La materia A, derivada del cambio en la emanación, se transforma a la mitad en 3 minutos y está acompañada únicamente por rayos α;

(2) La materia B se transforma a la mitad en 21 minutos y no da lugar a rayos ionizantes;

(3) La sustancia C se transforma a la mitad en 28 minutos y va acompañada de rayos α, β y γ;

(4) Más adelante se hablará de un cuarto cambio muy lento.

224. Ecuaciones que representan las curvas de actividad.

Las ecuaciones que representan la variación de la actividad con el tiempo se reúnen por conveniencia a continuación, donde λ₁ = 3·8 × 10^-3, λ₂ = 5·38 × 10^-4, λ₃ = 4·13 × 10^-4:—

(1) Exposición corta: actividad medida por rayos β,

donde I_T es el valor máximo de la actividad;

(2) Larga exposición: actividad medida por rayos $\beta$,

donde I₀ es el valor inicial;

(3) Cualquier tiempo de exposición T: actividad medida por los rayos β,

¿Dónde

• (4) Actividad medida por rayos $\alpha$: largo tiempo de exposición,

Las ecuaciones para los rayos $\alpha$ para cualquier tiempo de exposición se pueden deducir fácilmente, pero las expresiones son algo complicadas.

225. Ecuaciones del aumento de la actividad inducida.

Las curvas que expresan el aumento gradual hasta un máximo de la actividad inducida producida en un cuerpo expuesto en presencia de una cantidad constante de emanación son complementarias a las curvas de decaimiento para una exposición prolongada. La suma de las ordenadas de las curvas de aumento y de decaimiento es en cualquier momento una constante. Esto se deduce necesariamente de la teoría y también puede deducirse simplemente a partir de consideraciones à priori. (Véase la sección 200).

Las curvas de crecimiento y decaimiento de la actividad excitada tanto para los rayos $\alpha$ como $\beta$ se muestran gráficamente en la Fig. 91. Las curvas de trazo grueso corresponden a los rayos $\alpha$. En la figura se pone claramente de manifiesto la diferencia entre las formas de las curvas de decaimiento cuando se miden mediante los rayos $\alpha$ o $\beta$. Las ecuaciones que representan el crecimiento de la actividad hasta un máximo se dan a continuación.

Para los rayos $\beta$ y $\gamma$,

Para los rayos $\alpha$,

226. Efecto de la temperatura. Hasta ahora no hemos considerado la evidencia en la que se supone que ocurre el cambio de 28 minutos en lugar del de 21 minutos en la materia C. Esta evidencia ha sido aportada por unos recientes e importantes experimentos de P. Curie y Danne³ sobre la volatilización de la materia activa depositada por la emanación. La señorita Gates⁴ demostró que esta materia activa se volatilizaba a partir de un hilo de platino por encima del rojo al rojo y se depositaba en la superficie de un cilindro frío que rodeaba al hilo.

Curie y Danne ampliaron estos resultados sometiendo un hilo de platino activo durante poco tiempo a la acción de temperaturas que variaban entre 15 °C y 1350 °C, y examinando después a temperatura ambiente las curvas de decrecimiento no solo de la materia activa que quedaba en el hilo, sino también de la parte volatilizada. Encontraron que la actividad de la parte destilada siempre aumentaba después de su retirada, pasaba por un máximo y finalmente decrecía según una ley exponencial hasta alcanzar la mitad de su valor en 28 minutos.

A una temperatura de unos 630° C, la materia activa retenida en el hilo decaía instantáneamente según una ley exponencial, reduciéndose a la mitad de su valor en 28 minutos. P. Curie y Danne demostraron que la materia B es mucho más volátil que la C. La primera se volatiliza por completo a unos 600° C, mientras que la segunda no se volatiliza por completo ni siquiera a una temperatura de 1300° C.

El hecho de que la materia C, retenida cuando B se volatiliza por completo, decaiga instantáneamente a la mitad de su valor en 28 minutos demuestra que es la materia C en sí, y no B, la que se transforma a la mitad en 28 minutos.

Curie y Danne también descubrieron que la velocidad de desintegración de la materia activa variaba con la temperatura a la que se había sometido el hilo de platino.

A 630° C. la velocidad de desintegración era normal, a 1100° C. la actividad descendía a la mitad en unos 20 minutos, mientras que a 1300° C. descendía a la mitad en unos 25 minutos.

He repetido los experimentos de Curie y Danne y he obtenido resultados muy similares. Se consideró la posibilidad de que la velocidad de desintegración medida tras el calentamiento pudiera deberse a un aumento permanente en la velocidad de volatilización del C a temperaturas ordinarias. Sin embargo, esta explicación no es sostenible, ya que se comprobó que la actividad disminuía a la misma velocidad tanto si la actividad del hilo se probaba en un tubo cerrado como al aire libre con una corriente de aire pasando sobre él.

Estos resultados son de gran importancia, pues indican que la velocidad de cambio del producto C no es una constante, sino que está afectada por las diferencias de temperatura.

Este es el primer caso en el que se ha demostrado que la temperatura ejerce una influencia apreciable sobre la velocidad de cambio de cualquier producto radiactivo.

227. Volatilidad del radio B a temperatura ordinaria.

La señorita Brooks⁵ ha observado que un cuerpo, activado por exposición a la emanación del radio, posee la propiedad de excitar una actividad secundaria en las paredes del recipiente en el que se coloca. Esta actividad era por lo general de aproximadamente ¹⁄₁₀₀₀ del total, pero la cantidad aumentaba a cerca de ¹⁄₂₀₀ si el hilo activo se lavaba en agua y se secaba sobre la llama de un mechero de gas —método adoptado a menudo para librar al hilo de cualquier rastro de la emanación del radio—. Este efecto de producción de actividad era sumamente marcado inmediatamente después de retirar el hilo de la emanación, y resultaba casi inapreciable diez minutos más tarde.

El efecto era particularmente notable en algunos experimentos con una placa de cobre, la cual se volvía activa dejándola durante un breve tiempo en una solución del depósito activo procedente del radio. Esta solución activa se obtenía colocando un hilo de platino activo en ácido clorhídrico diluido. Al colocar la placa de cobre en un recipiente de prueba durante unos minutos, y retirarla después, se observaba actividad en las paredes del recipiente que ascendía a aproximadamente un uno por ciento de la actividad de la placa de cobre.

Se halló que este efecto no se debía a la emisión de una emanación del cuerpo activo, sino que debía atribuirse a una ligera volatilidad del radio B a temperaturas ordinarias. Esto se probó mediante observaciones sobre la variación de la actividad de la materia depositada en las paredes del recipiente.

La actividad era pequeña al principio, pero aumentaba hasta un máximo al cabo de unos 30 minutos y luego decaía con el tiempo. La curva de aumento era muy similar a la mostrada en la Fig. 87, y demuestra que la materia inactiva radio B era transportada a las paredes y allí se transformaba en C, lo cual originaba la radiación observada.

El producto B solo escapa del cuerpo durante un breve período tras su extracción. Esto es un fuerte indicio de que su volatilidad aparente está relacionada con la presencia del producto radio A, que cambia rápidamente. Dado que el A se desintegra con la expulsión de una partícula $\alpha$, algunos de los átomos residuales que constituyen el radio B pueden adquirir la velocidad suficiente para escapar al gas y, a continuación, ser transportados por difusión hasta las paredes del recipiente.

La señorita Brooks observó que la actividad no se concentraba en el electrodo negativo de un campo eléctrico, sino que se difundía uniformemente por las paredes del vaso. Esta observación es de importancia al considerar la explicación de los efectos anómalos presentados por el depósito activo del radio, que se discutirá en la sección siguiente.

228. Efecto del primer cambio rápido.

Hemos visto que la ley de decaimiento de la actividad, medida por los rayos $\beta$ o $\gamma$, puede explicarse de manera muy satisfactoria si se prescinde del primer cambio de 3 minutos. El examen teórico completo de la cuestión expuesto en las secciones 197 y 198 y las curvas de las Figs. 72 y 73 muestran, sin embargo, que la presencia del primer cambio debería ejercer un efecto de magnitud suficiente como para ser detectado en las mediciones de la actividad debida a los cambios sucesivos.

La cuestión es de gran interés, pues entraña el importante punto teórico de si las sustancias A y B se producen independientemente una de la otra, o si A es el progenitor de B. En este último caso, la materia A presente se transforma en B y, en consecuencia, la cantidad de B presente después de que A se transforma debería ser algo mayor que si B se produjera de forma independiente. Dado que el cambio de A es bastante rápido, el efecto debería ser más marcado en la primera parte de la curva.

Para examinar este punto experimentalmente, se determinó la curva de aumento de la actividad, medida mediante los rayos β, inmediatamente después de la introducción de una gran cantidad de la emanación de radio en un recipiente cerrado.

La curva de decaimiento de la actividad en un cuerpo para una exposición prolongada tras la retirada de la emanación, y el aumento de la actividad tras la introducción de la emanación, son en todos los casos complementarias entre sí. Sin embargo, mientras que es difícil medir con certeza si la actividad ha descendido en un tiempo dado, por ejemplo, de 100 a 99 o 98,5, es fácil estar seguro de si el aumento correspondiente de la actividad en el experimento inverso es del 1 o del 1,5 por ciento de la cantidad final.

La Fig. 92, curva I, muestra el aumento de la actividad (medida por los rayos β) obtenido durante un intervalo de 20 minutos tras la introducción de la emanación. Las ordenadas representan la cantidad porcentual de la actividad final recuperada en un momento dado.

La curva III muestra la curva teórica obtenida bajo el supuesto de que A es un progenitor de B. Esta curva se calcula a partir de la ecuación (9) analizada en la sección 198, y ${\lambda }_1$, ${\lambda }_2$, ${\lambda }_3$ son los valores hallados anteriormente.

La curva II da la actividad teórica en cualquier momento bajo la suposición de que las sustancias A y B surgen de forma independiente.

Esto se calcula a partir de una ecuación de la misma forma que la (8), sección 198.

Se observa que los resultados experimentales coinciden mejor con la opinión de que A y B surgen de manera independiente. Dicha conclusión, sin embargo, es de demasiada importancia como para ser aceptada antes de examinar detenidamente si las condiciones teóricas se cumplen en los experimentos.

En primer lugar, se supone que los portadores que dan lugar a la actividad inducida se depositan en la superficie del cuerpo, para activarse inmediatamente después de su formación.

Sin embargo, existen ciertos indicios de que algunos de estos portadores existen durante un intervalo considerable en el gas antes de su depósito en el cuerpo.

Por ejemplo, se observa que si se introduce un cuerpo durante un intervalo breve, de aproximadamente 1 minuto, en un recipiente que contiene la emanación de radio, la cual ha permanecido sin perturbarse durante varias horas, la actividad después del rápido decaimiento inicial (véase la fig. 86, curva B) es en una proporción mucho mayor que si hubiera estado actuando un campo eléctrico previamente durante algún tiempo.

Este resultado indica que los portadores de B y C se acumulan en el gas y son arrastrados hacia el electrodo cuando se aplica un campo eléctrico.

También he observado que si la emanación de radio, que ha permanecido sin perturbarse durante algún tiempo, se barre hacia un vaso de ensayo, la curva de aumento no es complementaria a la curva de descomposición, sino que indica que una gran cantidad de radio B y C estaba presente junto con la emanación.

Los experimentos de la señorita Brooks, mencionados anteriormente, indican que el radio B no adquiere carga y, por lo tanto, permanecerá en el gas. El doctor Bronson, que trabaja en el laboratorio del autor, ha obtenido pruebas de que una gran cantidad de radio D permanece en el gas incluso en un campo eléctrico intenso.

Si la materia B existe hasta cierto punto en el gas, se explicaría la diferencia entre las curvas teóricas para tres cambios sucesivos; pues, al transferir la emanación a otro recipiente, la materia B mezclada con ella comenzaría inmediatamente a cambiar en C y daría lugar a una parte de la radiación observada.

La división equitativa de la actividad entre los productos A y C (véase la fig. 90) apoya la opinión de que C es un producto de A, pues cuando se alcanza el equilibrio radiactivo, el número de partículas de A que se desintegran por segundo es igual al número de partículas de B o C que se desintegran por segundo. Si cada átomo de A y C expulsa una partícula $\alpha$ de la misma masa y con la misma velocidad media, la actividad debida a la materia A debería ser igual a la debida a la materia C; y esto, como hemos visto, es así.

Aunque es un asunto de gran dificultad ofrecer una prueba experimental definitiva de que el radio A y el B son productos consecutivos, creo que hay pocas dudas de su exactitud. Las determinaciones precisas de las curvas de aumento y decaimiento pueden arrojar más luz sobre los complicados procesos que sin duda ocurren entre la desintegración de los átomos de la emanación y la aparición del depósito activo en los electrodos.

229. Actividad relativa suministrada por los productos de rayos $\alpha$ del radio. Hay cuatro productos en el radio que emiten rayos $\alpha$, a saber: el propio radio, la emanación, el radio A y el C. Si estos productos se encuentran en equilibrio radiactivo, se transforma el mismo número de partículas de cada producto por segundo y, si cada átomo se desintegra con la emisión de una partícula $\alpha$, el número de partículas $\alpha$ expulsadas por segundo debería ser el mismo para cada producto.

Since, however, the α particles from the different products are not projected with the same velocity, the activity, measured by the ionization current in the usual manner, will not be the same for all products.

The activity, when measured by the saturation current between parallel plates at sufficient distance apart to absorb all the α rays in the gas, is proportional to the energy of the α particles escaping into the gas.

Se ha demostrado que la actividad mínima del radio después de la eliminación de la emanación, medida por los rayos $\alpha$, es del 25 por ciento del valor máximo. El 75 por ciento restante se debe a las partículas $\alpha$ de los otros productos.

Ahora bien, la actividad aportada por el radio A y C es casi la misma (sección 228). Si la emanación se introduce en un recipiente cilíndrico de unos 5 cm de diámetro, la actividad aumenta a casi el doble de su valor inicial debido al depósito de radio A y C en la superficie del recipiente.

Esto demuestra que la actividad de la emanación es de aproximadamente la misma magnitud que la aportada por el radio A o C, pero una comparación precisa presenta dificultades, ya que la emanación está distribuida por todo el gas, mientras que el radio A y C se depositan en las paredes del recipiente. Además, no se conoce la absorción relativa de la emanación en comparación con la del radio A y C.

El autor ha realizado algunos experimentos sobre la disminución de la actividad del radio inmediatamente después de calentarlo a una temperatura suficiente para expulsar la emanación. Los resultados obtenidos por este método se complican debido a la alteración de la superficie radiante como consecuencia del calentamiento, pero indican que la emanación aporta alrededor del 70 por ciento de la actividad del radio A o C.

Esto apunta a la conclusión de que las partículas $\alpha$ de la emanación son proyectadas con menor velocidad que las del radio C.

La tabla siguiente muestra aproximadamente la actividad suministrada por los diferentes productos del radio en equilibrio radiactivo.

Los productos del radio y su radiación se muestran gráficamente más adelante en la Fig. 95.

230. Depósito activo de radio de transformación lenta.

Se ha señalado (sección 183) que un cuerpo, expuesto en presencia de la emanación de radio, no pierde toda su actividad durante mucho tiempo después de su extracción; siempre se observa una pequeña actividad residual. La magnitud de esta actividad residual depende no solo de la cantidad de emanación empleada, sino también del tiempo de exposición del cuerpo en presencia de la emanación. Para una exposición de varias horas en presencia de la emanación, la actividad residual es inferior a una millonésima parte de la actividad inmediatamente posterior a la extracción.

Se dará cuenta ahora de algunas investigaciones hechas por el autor⁶ sobre la naturaleza de esta actividad residual y las propiedades químicas de la materia activa en sí.

Es ante todo necesario demostrar que la actividad residual surge como consecuencia de un depósito de materia radiactiva, y no se debe a alguna acción de las intensas radiaciones a las que ha estado sujeto el cuerpo activado.

El interior de un largo tubo de vidrio estaba cubierto con áreas iguales de metal delgado, incluidos aluminio, hierro, cobre, plata, plomo y platino. Se introdujo una gran cantidad de emanación de radio en el tubo y este se cerró. Transcurridos siete días, se retiraron las placas metálicas y, tras dejar pasar dos días para que desapareciera la actividad inducida ordinaria, se comprobó la actividad residual de las placas mediante un electrómetro.

Se encontró que la actividad de las placas era desigual, siendo mayor para el cobre y la plata, y menor para el aluminio. La actividad del cobre era dos veces mayor que la del aluminio.

Tras reposar durante otra semana, se volvió a comprobar la actividad de las placas. La actividad de cada una había disminuido en el intervalo hasta cierto punto, pero las diferencias iniciales observadas habían desaparecido en gran medida.

Tras alcanzar un valor mínimo, la actividad de cada placa aumentó lenta pero constantemente al mismo ritmo. Tras un intervalo de un mes, la actividad de cada una de las placas era casi la misma, y más de tres veces superior al valor mínimo.

Las irregularidades iniciales en las curvas de desintegración de los diferentes metales se deben, con toda probabilidad, a grados leves pero diferentes de absorción de la emanación del radio por parte de las láminas metálicas; dicha absorción es mayor en el cobre y la plata, y menor en el aluminio. A medida que la emanación ocluida se liberaba lentamente o perdía su actividad, la actividad del metal descendía hasta un valor límite.

La absorción de la emanación del radio por el plomo, la parafina y el caucho ha sido observada por Curie y Danne (sección 182).

La actividad residual en las placas comprendía tanto rayos $\alpha$ como $\beta$, estando estos últimos presentes, en todos los casos, en una proporción muy inusual.

La igualdad de la actividad y la identidad de la radiación emitida por cada placa muestran que la actividad residual se debe a cambios en alguna forma de materia depositada sobre las placas, y que no puede atribuirse a una acción de las intensas radiaciones; pues de ser así, cabría esperar que la actividad producida en las diferentes placas variara no solo en cantidad, sino también en calidad.

Este resultado se ve confirmado por la observación de que la materia activa puede eliminarse de una placa de platino mediante disolución en ácido sulfúrico, y posee otras propiedades químicas y físicas distintivas.

Se considerará primero la variación con el tiempo de la actividad residual medida por los rayos α.

Una placa de platino fue expuesta en presencia de la emanación de radio durante siete días. La cantidad de emanación presente inicialmente equivalía a la obtenida a partir de unos 3 miligramos de bromuro de radio puro. Inmediatamente después de su extracción, la placa dio una corriente de saturación, medida entre placas paralelas mediante un galvanómetro, de 1,5 × 10^-7 amperios.

Unas horas después de la extracción, la actividad decayó según una ley exponencial con el tiempo, disminuyendo a la mitad de su valor en 28 minutos.

Tres días después de la extracción, la placa activa dio una corriente de saturación, medida mediante un electrómetro, de 5 × 10^-13 amperios; es decir, ¹⁄₃₀0.000 de la actividad inicial. Se observó que la actividad aumentaba de forma constante con el tiempo. Los resultados se muestran en la Fig. 93, donde el tiempo se cuenta a partir de la mitad del tiempo de exposición a la emanación.

La curva es inicialmente casi una línea recta que pasa por el origen. La actividad aumenta con el tiempo durante el intervalo de ocho meses en que se han prolongado las observaciones. Las porciones posteriores de la curva, sin embargo, caen por debajo de la tangente a la curva trazada desde el origen, lo que muestra que la actividad no aumenta proporcionalmente con el tiempo.

El depósito activo, obtenido de un modo diferente, ha sido examinado durante un período aún más largo. La emanación procedente de 30 miligramos de bromuro de radio fue condensada en un tubo de vidrio y luego sellada. Tras un intervalo de un mes, se abrió el tubo y se introdujo ácido sulfúrico diluido. El ácido disolvió el depósito activo del tubo y, al evaporar el ácido mediante calor, se obtuvo un residuo radiactivo. La actividad de este residuo, medida mediante los rayos $\alpha$, aumentó de forma constante durante un período de 18 meses, pero la curva de variación de la actividad con el tiempo, representada en la Fig. 93, tiende a volverse más plana y se acerca evidentemente a un valor máximo.

La explicación de esta curva se considerará más adelante en la sección 236.

231. Variación de la actividad de los rayos β.

La actividad residual consiste tanto en rayos α como β, estando estos últimos presentes inicialmente en una proporción inusualmente grande. La proporción de rayos α respecto a los β procedentes de la lámina de platino, un mes después de su retirada, era como mucho de una quincuagésima parte de la de una película delgada de bromuro de radio en equilibrio radiactivo.

A diferencia de la actividad de los rayos α, la actividad medida por los rayos β permanece constante transcurrido aproximadamente un mes desde el depósito activo y, en consecuencia, la proporción de rayos α respecto a los β aumenta de manera constante con el tiempo. Los experimentos demostraron que la intensidad de los rayos β no variaba mucho, o apenas lo hacía, durante un período posterior de dieciocho meses.

La falta de proporcionalidad entre los rayos α y β muestra que los dos tipos de rayos provienen de productos diferentes. Esta conclusión se ve confirmada por experimentos, que se describirán más adelante, los cuales demuestran que los productos que originan los rayos α y β pueden separarse temporalmente unos de otros por medios físicos y químicos.

Si las observaciones del depósito activo se inician poco después de su formación, se encuentra que la actividad, medida por los rayos β, es pequeña al principio, pero aumenta con el tiempo, alcanzando un máximo práctico unos 40 días después.

Se hicieron experimentos en una placa de platino, que fue expuesta durante 3,75 días en un vaso que contenía la emanación de radio. Las observaciones de la actividad de los rayos β comenzaron 24 horas después de la retirada. Los resultados se muestran en la Fig. 94, donde el tiempo se midió desde la mitad del tiempo de exposición a la emanación.

Se obtuvieron resultados similares para un hilo cargado negativamente expuesto a la emanación. La curva, si se prolonga hacia el origen, se ve que es muy similar a las curvas de recuperación del Ur X y otros productos activos, y puede expresarse mediante la ecuación

donde I₀ es la actividad máxima. La actividad alcanza la mitad de su valor final en unos seis días, y el valor de λ es igual a ·115 (día)^-1. Hemos demostrado en la sección 203 que una curva ascendente de este carácter indica que la actividad de los rayos β proviene de un producto que es suministrado a un ritmo constante desde una fuente primaria. Antes de discutir en detalle la explicación de estas curvas, que muestran el aumento con el tiempo de la actividad de los rayos α y β, se considerarán otros resultados experimentales.

232. Efecto de la temperatura sobre la actividad.

Una placa de platino, activada de la manera descrita, se expuso a diferentes temperaturas en un horno eléctrico, y se probó su actividad a temperatura atmosférica después de la exposición.

Una exposición de cuatro minutos en el horno, primero a 430 °C y después a 800 °C, tuvo poco o ningún efecto sobre la actividad. Tras cuatro minutos a unos 1000 °C, la actividad disminuyó alrededor de un 20 por ciento, y una exposición adicional de ocho minutos a una temperatura de unos 1050 °C eliminó casi por completo la actividad de los rayos α.

Por otro lado, la actividad de los rayos β, al medirse inmediatamente después de la extracción, no se vio alterada por el calentamiento, pero la exposición a una temperatura aún mayor hizo que disminuyera.

Estos resultados muestran que la materia activa consta de dos tipos. La parte que emite rayos β no es volátil a 1000 °C, pero la otra parte, que emite rayos α, se volatiliza casi por completo a dicha temperatura.

Se encontró, sin embargo, que la actividad de los rayos β después de calentar a unos 1000° no era permanente, sino que decaía según una ley exponencial con el tiempo, disminuyendo la actividad a la mitad de su valor en unos 4,5 días.

A partir de la curva de recuperación de la actividad de los rayos β ya considerada, era de esperar que la actividad decayera a la mitad de su valor en seis días. Esta diferencia en los períodos se debe posiblemente a un efecto de la alta temperatura al alterar la velocidad de desintegración del radio E. El período de seis días es más probable que sea el correcto.

Los resultados obtenidos sobre el aumento y el decaimiento de los rayos β, considerados en conjunto, muestran que:—

(1) Que el producto emisor de rayos $\beta$ se suministra a un ritmo constante a partir de cierta materia progenitora de velocidad de cambio muy lenta.

(2) Que esta materia matriz se volatiliza a 1000 °C o a una temperatura inferior, y el producto de rayos β queda atrás. Dado que la materia matriz se elimina, el producto comienza inmediatamente a perder su actividad a su velocidad característica, es decir, la actividad se reduce a la mitad en unos seis días.

233. Separación de los constituyentes por medio de una lámina de bismuto. La materia activa de descomposición lenta se obtuvo en solución introduciendo ácido sulfúrico diluido en un tubo de vidrio en el cual se había almacenado durante un mes la emanación de 30 miligramos de bromuro de radio. La solución mostró una fuerte actividad y emitía rayos tanto $\alpha$ como $\beta$, estando estos últimos presentes, como en otros casos, en una proporción inusualmente grande.

Cuando un disco de bismuto pulido se mantuvo durante algunas horas en la solución, se volvió fuertemente activo. La materia activa depositada sobre el bismuto emitió rayos $\alpha$, pero ni rastro de rayos $\beta$.

Después de que varios discos de bismuto se hubieran dejado sucesivamente en la solución, la materia activa, que emite rayos $\alpha$, se eliminó casi por completo. Esto se demostró evaporando la solución después del tratamiento. La actividad de los rayos $\beta$ permaneció inalterada, pero la de los rayos $\alpha$ se había reducido a aproximadamente el 10 por ciento de su valor original.

Tres discos de bismuto, activados de este modo, se reservaron y su actividad se midió a intervalos regulares. La actividad decayó según una ley exponencial con el tiempo durante los 200 días transcurridos desde su extracción, mientras que la de cada uno se redujo a la mitad en un promedio de unos 143 días.

Al mismo tiempo se observó que la disolución, de la cual se había eliminado la actividad de los rayos α, recuperaba gradualmente su actividad, lo que demostraba que la sustancia activa que emitía rayos α se producía de forma continua a partir de la materia que había quedado en la disolución.

234. Explicación de los resultados.

Hemos visto que un examen detallado del depósito activo de cambio lento ha revelado,

(1) la presencia de un producto emisor de rayos β que pierde la mitad de su actividad en unos seis días;

(2) la presencia de un producto de rayos α, que se deposita sobre el bismuto y se volatiliza a 1000 °C. Este producto pierde la mitad de su actividad en 143 días;

(3) la presencia de una sustancia madre, que produce el producto de rayos $\beta$ a un ritmo constante.

Este producto generador debe transformarse muy lentamente, ya que el producto de rayos β que surge de él alcanza pronto un valor de equilibrio que no cambia apreciablemente en un período de más de un año.

La evidencia experimental apunta a la conclusión de que el producto generador no da lugar a rayos β, sino que los rayos β provienen en su totalidad del siguiente producto. Este producto generador no puede dar lugar a rayos α, pues hemos visto que la actividad inicial de los rayos α es al principio extremadamente pequeña, pero aumenta de forma constante con el tiempo durante un período de al menos dieciocho meses.

Por lo tanto, el producto generador no da lugar ni a rayos α ni a rayos β, y debe ser un producto «sin rayos».

Los primeros tres productos de transición de la emanación del radio, a saber, el radio A, B y C, ya han sido analizados y se ha demostrado que son consecutivos. Por lo tanto, parece probable que el depósito activo de cambio lento deba originarse a partir de las transformaciones sucesivas del último producto, el radio C.

Los resultados ya obtenidos pueden explicarse por completo si se supone que tres productos de transición, a saber, el radio D, E y F, están presentes en el depósito activo de baja velocidad de cambio. Las propiedades de estos productos se resumen a continuación.

Radium D es un producto sin radiación de muy lenta velocidad de cambio.

Más adelante se demostrará que se transforma a medias en unos 40 años. Es volátil por debajo de 1000 °C y es soluble en ácidos fuertes.

Radium E se produce a partir del radio D. Al desintegrarse, emite rayos β (y probablemente γ), pero no rayos a. Se transforma a la mitad en unos 6 días y no es tan volátil como el radio D y el F.

Radium F se produce a partir del radio E. Emite únicamente rayos α y se transforma a la mitad en 143 días. Esta sustancia en solución se fija al bismuto. Es volátil a unos 1000° C.

Aparte de su valor e interés para mostrar las etapas de transformación del átomo de radio, los resultados de este análisis tienen una importancia decisiva en el origen de algunas de las conocidas sustancias radiactivas separadas de la pecblenda; pues se demostrará más adelante que el producto radio F es la sustancia radiactiva presente en el radioteluro y probablemente también en el polonio.

Además, existen indicios muy claros de que el plomo radiactivo obtenido por Hofmann contiene los tres productos radio D, E y F a la vez.

Los cambios del radio, hasta donde se conocen en la actualidad, se muestran en forma de diagrama en la Fig. 95.

Es posible que investigaciones ulteriores demuestren que la transformación no termina con el radio F.

Si bien hemos demostrado que el radio D es el progenitor del E, no hemos aportado ninguna prueba concluyente de que el E sea el progenitor del F. Sin embargo, esta evidencia se aporta mediante el siguiente experimento.

Una placa de platino, activada de la manera ya descrita, se colocó en un horno eléctrico y se calentó durante cuatro minutos a unos 1000 °C. La mayor parte de los productos D y F se volatilizaron, pero el E quedó retenido. Puesto que la materia progenitora D fue eliminada, el E comenzó inmediatamente a perder su actividad de rayos β. Al mismo tiempo se observó que la pequeña actividad de rayos α, que había quedado en la placa de platino, aumentaba rápidamente al principio y luego más lentamente, a medida que la actividad del E se hacía cada vez menor. Este experimento demuestra de manera concluyente que el E era el progenitor del F, el producto de rayos α.

235. Velocidad de transformación del radio D. Se ha observado experimentalmente que cada uno de los productos del radio que emiten rayos $\alpha$ aporta una proporción aproximadamente igual de la actividad del radio cuando se encuentra en equilibrio radiactivo. Dado que, al alcanzar el equilibrio, debe desintegrarse por segundo el mismo número de partículas de cada uno de los productos sucesivos, esto es una expresión del hecho de que cada átomo de cada producto se desintegra con la expulsión de un número igual (probablemente uno) de partículas $\alpha$.

Ahora bien, el radio D deriva directamente del radio C y, dado que la velocidad de cambio de D es muy lenta en comparación con la de C, el número de partículas de D presentes inicialmente debe ser muy casi igual al número de partículas de radio C que se desintegran durante el tiempo en que se está formando el radio D.

Ahora bien, D no emite rayos por sí mismo, pero sí lo hace el producto sucesivo E. Los productos D y E se encuentran prácticamente en equilibrio radiactivo un mes después de que se aparta D, y la variación de la actividad de rayos β de E sirve entonces como medida de la variación del producto progenitor D.

Supóngase que un recipiente se llena con una gran cantidad de emanación de radio. Al cabo de varias horas, el producto radio C, que emite rayos $\beta$, alcanza un valor máximo y luego disminuye a la misma velocidad con que la emanación pierde su actividad, es decir, reduce su valor a la mitad en 3·8 días. Si N₁ es el número de partículas $\beta$ expelidas por el radio C en su valor máximo, el número total Q₁ de partículas $\beta$ expelidas durante la vida de la emanación viene dado aproximadamente por

donde ${\lambda }_1$ es la constante de cambio de la emanación.

Después de que la emanación ha desaparecido y los productos finales D + E se encuentran en equilibrio radiactivo, supóngase que se determina el número de partículas β N₂ expulsadas por segundo por el radio E.

Si Q₂ es el número total de partículas expulsadas durante la vida de D + E, entonces Q₂, como antes, viene dado aproximadamente por Q₂ = N₂/λ₂, donde λ₂ es la constante de cambio del radio D. Ahora bien, hemos visto que si cada partícula de C y de E da lugar a una partícula β, es de esperar que

El cociente N₂/N₁ se determinó midiendo la actividad debida a los rayos β de C y E en el mismo recipiente de prueba. Luego, dado que N₂/N₁ es conocido, al igual que el valor de λ₁, se obtiene el valor de la constante de cambio, λ₂, del radio D. De este modo se calculó que el D se transforma a la mitad en unos 40 años.

En los cálculos anteriores se supone, como primera aproximación, que los rayos $\beta$ de C y E tienen la misma velocidad media. Probablemente este no sea exactamente el caso, pero la cifra anterior ciertamente sirve para fijar el orden de magnitud del periodo del producto D. Este cálculo se ve confirmado por las observaciones que se darán más adelante sobre la cantidad de D y E en el radio antiguo.

Puede ser de interés mencionar que la autora calculó el periodo del radio F mediante un método similar, antes de que su valor fuera determinado experimentalmente, y halló que el F debía transformarse a la mitad en aproximadamente un año.

Esto no difiere mucho del valor experimental de 143 días hallado posteriormente. Además, en el cálculo se asumió que las partículas $\alpha$ del C y del F eran emitidas con la misma velocidad y, en consecuencia, producían la misma cantidad de ionización.

En la práctica, sin embargo, se observa que la partícula $\alpha$ del F es absorbida en aproximadamente la mitad de la distancia de las partículas $\alpha$ del C y, en consecuencia, produce solo alrededor de la mitad de la ionización de estas últimas. Si se hiciera esta corrección, el periodo calculado para la transformación de la mitad sería de seis meses en lugar de un año.

A continuación se presenta una tabla de los productos de transformación del radio, junto con algunas de sus propiedades físicas y químicas.

236. Variación de la actividad durante largos períodos de tiempo.

Nos encontramos ahora en condiciones de calcular la variación de la actividad de los rayos $\alpha$ y $\beta$ del depósito activo durante largos períodos de tiempo. Si se supone que la materia depositada inicialmente consiste únicamente en D, las cantidades P, Q y R de radio D, E y e F existentes en cualquier tiempo posterior vienen dadas por las ecuaciones 3, 4, 5, sección 197.

Como, sin embargo, el producto intermedio E tiene una velocidad de cambio mucho más rápida que D o F, las ecuaciones pueden simplificarse, sin mucha pérdida de exactitud, despreciando el cambio de E, y suponiendo que D emite rayos $\beta$ y se transforma directamente en el producto de rayos $\alpha$ F.

Sean λ₁, λ₂ las constantes de cambio de D y F respectivamente. Sea n₀ el número de partículas de D presentes inicialmente. Entonces, usando la notación de la sección 197, la cantidad P de radio D en cualquier tiempo t está dada por

La cantidad Q de radio F está dada por

El número de partículas β emitidas por D + E por segundo, algunos meses después, es

y el número de partículas $\alpha$ emitidas por el radio F es

Los resultados se representan gráficamente en la Fig. 96, mediante las curvas EE y FF, en las que las ordenadas representan el número de partículas $\beta$ y $\alpha$ expulsadas por segundo por los productos D y F, respectivamente.

El cálculo completo para tres cambios muestra que el número de partículas $\beta$ alcanza pronto un máximo práctico y luego decae casi exponencialmente con el tiempo, reduciéndose a la mitad en 40 años.

El número de partículas $\alpha$ expulsadas por segundo aumenta durante varios años, pero alcanza un máximo al cabo de 2,6 años y luego disminuye, decayendo finalmente de forma exponencial con el tiempo hasta reducirse a la mitad en 40 años.

La curva experimental de aumento de la actividad de los rayos $\alpha$, mostrada en la Fig. 93, hasta donde se ha determinado, se sitúa exactamente sobre esta curva, si el máximo se calcula a partir de la teoría anterior. La actividad observada después de un período de 250 días está señalada por el punto X en la curva.

237. Experimentos con radio antiguo.

Dado que la sustancia radio D se produce a partir del radio a un ritmo constante, la cantidad presente mezclada con el radio aumentará con su antigüedad. El autor tenía en su poder una pequeña cantidad de cloruro de radio impuro, amablemente cedido por los profesores Elster y Geitel cuatro años antes.

La cantidad de radio D presente en ella se determinó de la siguiente manera:—La sustancia se disolvió en agua y se mantuvo hirviendo continuamente durante un período de unas seis horas. Bajo estas condiciones, la emanación se elimina tan rápidamente como se forma, y los rayos β del radio, debidos al producto radio C, prácticamente desaparecen. Una muestra de bromuro de radio recién preparada bajo estas condiciones conserva solo una fracción del 1 por ciento de su radiación β original. El radio antiguo, sin embargo, mostró (inmediatamente después de este tratamiento) una actividad medida por los rayos β de aproximadamente el 8 por ciento de su cantidad original. La actividad no pudo reducirse aún más mediante una mayor ebullición o aspiración de aire a través de la solución.

Esta actividad de rayos $\beta$ residual se debía al producto radio E acumulado en el radio. La actividad de rayos $\beta$ debida al radio E era, por tanto, de aproximadamente el 9 por ciento de la debida al radio C.

No teniéndose en cuenta las diferencias en la absorción de los rayos $\beta$, cuando la actividad del producto E en el radio alcanza un valor máximo, la actividad de rayos $\beta$ debida a este debe ser la misma que la debida al C.

Puesto que el producto progenitor D se transforma a medias en cuarenta años, la cantidad presente en el radio al cabo de cuatro años debería ser de aproximadamente el 7 por ciento de la cantidad máxima; es decir, debería mostrar una actividad de rayos $\beta$ de aproximadamente el 7 por ciento de la debida al radio C.

Los valores observado y calculado (7 y 9 por ciento respectivamente) son, por tanto, del mismo orden de magnitud. La cantidad de rayos $\beta$ del radio E presentes en bromuro de radio puro de aproximadamente un año de antigüedad era de alrededor del 2 por ciento del total.

La cantidad de radio F presente en radio antiguo se midió mediante observaciones de la actividad impartida a un disco de bismuto dejado durante varios días en la solución, y se encontró que era del mismo orden que el valor teórico.

El radio F no se deposita en una medida apreciable sobre el bismuto a partir de una solución acuosa de bromuro de radio. Si, sin embargo, se añade una traza de ácido sulfúrico a la solución, el radio F se deposita fácilmente sobre el bismuto.

La adición de ácido sulfúrico a la solución de radio efectuó prácticamente una separación del radio D, E y efe del radio propiamente dicho; ya que este último precipitó como sulfato y los productos D, E y F permanecieron en solución. Después de filtrar, la solución contenía la mayor proporción de los productos D, E y F y muy poco radio.

238. Variación de la actividad del radio con el tiempo.

Se ha demostrado que la actividad del radio recién preparado aumenta al principio con el tiempo y alcanza prácticamente un valor máximo transcurrido un intervalo de aproximadamente un mes. Los resultados ya considerados muestran que hay un aumento posterior aún más lento de la actividad con el tiempo. Este es el caso tanto si la actividad se mide mediante los rayos $\alpha$ como $\beta$.

Se demostrará más adelante que el radio probablemente se desintegra a la mitad en unos 1000 años. A partir de esto se puede calcular fácilmente que, transcurrido un período de unos 200 años, la cantidad de los productos radio D, E y efe habrá alcanzado un valor máximo. El mismo número de átomos de cada uno de los productos C y E se desintegrará entonces por segundo. Si cada átomo de estos productos al desintegrarse expulsa un número igual (probablemente uno) de partículas $\beta$, el número de partículas $\beta$ expulsadas por segundo será dos veces mayor que el del radio de pocos meses de antigüedad. El número aumentará al principio a un ritmo de aproximadamente un 2 por ciento al año.

Consideraciones similares son aplicables a la actividad de los rayos $\alpha$. Sin embargo, dado que hay otros cuatro productos del radio además del propio radio que expulsan partículas $\alpha$, el número de partículas $\alpha$ emitidas por segundo a partir de radio antiguo no será superior en un 25 por ciento al número procedente de radio de pocos meses de antigüedad.

La actividad medida por los rayos $\alpha$ no aumentará, por tanto, más de un 25 por ciento, y probablemente aún menos, ya que las partículas $\alpha$ del radio F producen menor ionización que las partículas $\alpha$ expulsadas por los demás productos del radio.

En consecuencia, la actividad del radio aumentará hasta un máximo al cabo de 200 años y luego disminuirá lentamente con el tiempo.

239. Presencia de estos productos en la pecblenda.

Los productos radio D, E y efe deben estar presentes en la pecblenda en cantidades proporcionales a la cantidad de radio presente, y deberían ser capaces de separarse del mineral mediante métodos químicos adecuados. Las propiedades radioactivas de estas sustancias, si se obtienen en estado puro, se resumen a continuación.

Radium D, cuando se aísla por primera vez, debe emitir muy poca radiación $\alpha$ o $\beta$. La actividad de los rayos $\beta$ aumentará rápidamente, alcanzando la mitad de su valor máximo en 6 días. La actividad de los rayos $\alpha$ aumentará al principio casi de forma proporcional al tiempo, y alcanzará un valor máximo tras un intervalo de unos 3 años. La actividad de los rayos $\alpha$ y $\beta$, tras alcanzar un máximo, decaerá finalmente, y la actividad descenderá a la mitad de su valor en unos 40 años. Dado que el radio D se transforma a la mitad en 40 años, y el radio en 1200 años, la actividad máxima de rayos $\beta$ del radio D, peso a peso, será unas 300 veces mayor que la del radio.

La actividad del rayo $\alpha$, en cualquier momento, será eliminada colocando un disco de bismuto en la solución.

Radium F, después de su separación, emitirá únicamente rayos α. Su actividad, tras la separación, disminuirá de acuerdo con una ley exponencial, reduciéndose a la mitad en 143 días. Puesto que el radio en equilibrio radiactivo contiene cuatro productos que emiten rayos α, el número de partículas α expulsadas por segundo por el radio F será, peso a peso, unas 800 veces mayor que el de un radio nuevo en equilibrio radiactivo. Dado que las partículas α del radio F producen solo aproximadamente la mitad de ionización que las partículas α de los otros productos del radio, la actividad del radio F, medida por el método eléctrico, será unas 400 veces la del radio.

240. Origen del radiotelurio y del polonio. Ahora es necesario considerar si estos productos del radio han sido separados previamente de la pechblenda y conocidos con otros nombres.

Consideraremos primero el producto de los rayos $\alpha$, el radio F. El radiotelurio de Marckwald y el polonio de Mme. Curie se asemejan al radio F tanto en la emisión exclusiva de rayos $\alpha$ como en su depósito sobre un disco de bismuto a partir de una solución. Si el componente activo presente en el radiotelurio es el mismo que el radio F, su actividad debería decaer a la misma velocidad que la de este último.

El autor⁷ ha comparado cuidadosamente las velocidades de decaimiento de la actividad del radio F y del radiotelurio de Marckwald, y ha hallado que son iguales dentro de los límites del error experimental. Ambos pierden la mitad de su actividad en unos 143 días⁸. Meyer y Schweidler⁹ han obtenido un valor similar para la velocidad de decaimiento del radiotelurio.

Los experimentos sobre el radioteluro se realizaron con las placas de bismuto activo suministradas por el Dr. Sthamer de Hamburgo, las cuales fueron preparadas bajo la dirección de Marckwald.

Una prueba adicional¹⁰ de la identidad de estos dos productos se obtuvo mediante la comparación de la absorción de los rayos α por papel de aluminio. Los rayos α de diferentes productos son proyectados con diferentes velocidades y, en consecuencia, son absorbidos desigualmente por la materia.

La absorción de los rayos de los dos productos por el papel de aluminio coincidió muy estrechamente, lo que indica la probable identidad de las sustancias de las cuales fueron emitidos.

No puede caber duda, por tanto, de que el constituyente activo presente en el radiotelurio de Marckwald es idéntico al producto radio F.

Este es un resultado muy interesante y muestra cómo el examen minucioso de las transformaciones sucesivas de los cuerpos radiactivos puede arrojar luz sobre el origen de las diversas sustancias que se encuentran en la pecblenda.

Ya hemos visto (sección 21) que Marckwald, mediante métodos químicos especiales, pudo obtener unos pocos miligramos de sustancia muy activa trabajando con más de 2 toneladas de pechblenda. Ya hemos visto (sección 239) que esta sustancia, si se obtuviera en estado puro, debería ser unas 400 veces más activa que el radio.

Las mediciones comparativas de la actividad de esta sustancia con el radio indicarán así la cantidad de impureza presente en la primera. Este método debería ser de utilidad para purificar el radio F con el fin de determinar su espectro, que aún no ha sido observado.

241. Polonio.

Desde la separación de la sustancia activa por Marckwald, llamada por él radiotelurio, ha habido cierta discusión sobre si el constituyente activo es el mismo que el presente en el polonio de Mme. Curie. Ambas sustancias tienen propiedades radiactivas y químicas similares, pero la principal objeción a la opinión de que los constituyentes activos eran idénticos se ha basado en una afirmación inicial de Marckwald de que la actividad de uno de sus preparados muy activos no decayó de forma apreciable en el transcurso de seis meses. Esta objeción ya ha desaparecido, pues hemos visto que la actividad del radiotelurio sí decae con bastante rapidez.

Se reconoció tempranamente que la actividad del polonio, separado de la pecblenda por los métodos de Mme. Curie, no era permanente, sino que decayó con el tiempo.

Las observaciones sobre la velocidad de decaimiento no han sido muy precisas, pero Mme. Curie afirma que algunas de sus preparaciones perdieron la mitad de su actividad en unos seis meses, aunque en otras la velocidad de decaimiento fue algo menor. Es posible que las diferencias iniciales observadas en las velocidades de decaimiento de diferentes muestras de polonio puedan deberse a la presencia de algo de radio D junto con el polonio.

El polonio en mi poder perdió su actividad con bastante rapidez, y se redujo a una pequeña fracción de su valor en el transcurso de unos cuatro años.

Las observaciones aproximadas de su actividad, realizadas de vez en cuando, mostraron que esta disminuía a la mitad en unos seis meses.

Si es idéntico al radiotelurio, la actividad debería decaer a la mitad en 143 días, y creo que hay pocas dudas de que una medición más precisa demostrará que este es el caso.

Aunque la prueba de la identidad del constituyente activo en el polonio no es tan definitiva como para el radiotelurio, creo que no puede haber duda razonable de que ambas sustancias contienen la misma sustancia activa, que es el séptimo producto de transformación del radio.

Marckwald ha observado algunas diferencias químicas en el comportamiento del polonio y del radiotelurio, pero se le puede dar poca importancia a tales observaciones, pues debe recordarse que el constituyente activo en ambos casos está presente en una cantidad diminuta en el material bajo examen, y que las propiedades químicas aparentes de la sustancia activa están muy influenciadas por la presencia de impurezas.

La prueba más importante y fidedigna se basa en la identidad de las radiaciones y el periodo de desintegración.

241 A. Origen del plomo radiactivo. A continuación se discutirán algunos experimentos que muestran que el plomo radiactivo separado por primera vez de la pechblenda por Hofmann (sección 22) contiene los productos radio D, E y F. Hofmann ha observado que la actividad de esta sustancia no disminuyó apreciablemente en el transcurso de varios años.

En algunos experimentos recientes, Hofmann, Gonder y Wölfl¹¹ han realizado un examen químico detallado del plomo radiactivo y han demostrado la presencia de dos constituyentes radiactivos, que probablemente son idénticos a los productos radio E y e F. Las mediciones radiactivas no fueron, por desgracia, muy precisas, y los períodos de cambio de los productos separados no se han examinado con mucha atención.

Se hicieron experimentos sobre el efecto de añadir sustancias a una solución de radio-plomo y eliminarlas después mediante precipitación.

Se dejaron pequeñas cantidades de iridio, rodio, paladio y platino, en forma de cloruros, en la solución durante tres semanas, y luego se precipitaron con formalina o hidroxilamina. Se observó que todas estas sustancias emitían rayos $\alpha$ y $\beta$, siendo la actividad mayor para el rodio y menor para el platino. Una gran proporción de la actividad de los rayos $\beta$ desapareció en el transcurso de seis semanas, y la de los rayos $\alpha$ en un año.

Es probable que los dos productos, radio E y F, fueran eliminados en parte con los metales del radio-plomo. Hemos visto que el radio E emite rayos $\beta$ y pierde la mitad de su actividad en unos seis días, mientras que el radio F emite únicamente rayos $\alpha$ y su actividad se reduce a la mitad en 143 días.

Esta conclusión se ve además confirmada por los experimentos sobre el efecto del calor en la actividad de estas sustancias. Al calentarlas hasta el rojo vivo, la actividad de los rayos $\alpha$ se perdió en pocos segundos. Esto coincide con los resultados (sección 232) en los que hemos visto que el radio F se volatiliza a unos 1000 °C y el radio E queda como residuo.

Se encontró que las sales de oro, plata y mercurio añadidas al radio-plomo mostraban únicamente actividad de rayos $\alpha$ al ser retiradas. Esto concuerda con la opinión de que solo el radio F es extraído con estas sustancias.

Las sales de bismuto, por otra parte, mostraban inicialmente actividad de rayos $\alpha$ y $\beta$, pero esta última decaía rápidamente. La presencia de rayos $\beta$ en el polonio recién preparado fue observada tempranamente por Mme. Curie.

La actividad de rayos $\alpha$ y $\beta$ del radio-plomo se reduce considerablemente mediante la precipitación de bismuto añadido a la solución. Sin embargo, la actividad de rayos $\alpha$ y $\beta$ del radio-plomo se recupera de nuevo. Este resultado es exactamente el que cabe esperar si el radio-plomo contiene radio D, E y F. El radio E y el F son eliminados con el bismuto, pero la sustancia madre, el radio D, se queda atrás y, en consecuencia, se produce un nuevo suministro de radio E y F.

Si bien se requieren más experimentos para determinar definitivamente si los productos separados del radio-plomo son idénticos al radio E y al radio F, hay pocas dudas de que tal sea el caso.

Esta conclusión se ve reforzada por algunos experimentos que he realizado en una muestra de radio-plomo, la cual me fue amablemente enviada por el Sr. Boltwood, de New Haven. Este plomo activo emitía rayos $\alpha$ y $\beta$, encontrándose estos últimos en una proporción inusualmente grande. El plomo activo tenía cuatro meses de edad cuando fue analizado por primera vez. La actividad de los rayos $\beta$ en los seis meses siguientes ha permanecido sensiblemente constante, pero la actividad de los rayos $\alpha$ ha aumentado de manera continua.

Estos resultados son de esperar si el radio-plomo contiene radio D. El radio E alcanzará un máximo práctico unos 40 días después de la separación del producto radio D junto con el plomo. La actividad de los rayos $\alpha$ debida al radio F debería aumentar hasta un máximo en unos 2,6 años (véase la sección 236).

Se requieren más experimentos para determinar si el plomo inmediatamente después de su separación de la pechblenda contiene únicamente radio D, o si también aparece con él el radio E.

Parece probable, sin embargo, que el bismuto, que está presente inicialmente en solución en el momento de la separación del plomo, retendrá tanto el radio E como el F, y que la presencia de estos productos en el radioplomo se debe a su producción, tras la separación, por parte de la sustancia madre, el radio D.

Tendría valor científico separar el radio D de la pecblenda y obtenerlo en estado puro, ya que, un mes después de su extracción, la actividad de los rayos β de este elemento sería unas 300 veces mayor que la de un peso igual de radio.

Colocando una lámina de bismuto en una disolución de esta sustancia, se debería separar el radio F (polonio) y, siempre que se deje transcurrir un intervalo suficiente, se podrá obtener en cualquier momento un nuevo suministro de radio F.

La velocidad de transformación del radio D (semitransformado en 40 años) es lo suficientemente lenta como para no interferir seriamente con su utilidad en la mayoría de los experimentos.

Los resultados de la comparación de los productos del radio con los contenidos en el polonio, radiotelurio y radioplomo se resumen a continuación.

Radio D = producto en nuevo plomo de radio, sin rayos. Mitad transformado en 40 años.

El radio E emite rayos β, separados con bismuto, iridio y platino. La mitad se transforma en 6 días.

Radio F = producto del polonio y el radio-telurio. Emite únicamente rayos α. Mitad transformado en 143 días.

242. Actividad temporal de materia inactiva separada de sustancias radiactivas.

Hemos visto en la sección anterior que los metales del platino y el bismuto adquieren actividad temporal al mezclarse con una disolución de radioplomo, y que estos efectos se explican de manera muy satisfactoria bajo la hipótesis de que algunos de los productos de cambio del radioplomo se eliminan con las sustancias inactivas.

Pegram y von Lerch (sección 186) han observado efectos muy similares cuando se añadieron sustancias inactivas a disoluciones de torio y del depósito activo de torio. Estos resultados también se deben, casi con toda seguridad, a la eliminación de uno o más de los productos del torio junto con la materia inactiva.

Los ejemplos de este carácter pueden multiplicarse fácilmente, y algunos de los más interesantes e importantes de estos se discutirán brevemente más adelante.

Ha habido dos puntos de vista generales con respecto al carácter de esta actividad que es adquirida temporalmente por la materia inactiva.

Algunas personas han supuesto que las moléculas inactivas de la sustancia, mezcladas con la solución, adquieren actividad temporal por «inducción radiactiva», siendo la idea subyacente que la estrecha mezcla de una sustancia inactiva y una activa ha comunicado la propiedad de radiar a algunas de las moléculas de la primera.

De acuerdo con la teoría de la desintegración de la radiactividad, por otra parte, la actividad temporal de la materia originalmente inactiva no se debe a ninguna alteración de la sustancia inactiva en sí, sino a una mezcla con ella de uno o más de los numerosos productos radiactivos. La idea de «inducción radiactiva» no tiene evidencia experimental definitiva que la respalde, mientras que existe mucha evidencia indirecta en su contra.

Examinaremos ahora cómo se interpretan estos hechos de acuerdo con la teoría de la desintegración.

En una muestra de radio viejo, por ejemplo, están presentes, además del propio radio, los siete productos sucesivos que se originan a partir de él. Cada uno de estos difiere de los demás en sus propiedades químicas y físicas.

Si ahora, por ejemplo, se introduce una varilla de bismuto en la disolución, uno o más de estos productos se depositan sobre el bismuto. Esta acción es muy probablemente de naturaleza electrolítica y dependerá del comportamiento electroquímico del bismuto en comparación con el de los productos en disolución.

Una sustancia electronegativa tenderá a eliminar el producto o productos que sean fuertemente electropositivos. Este punto de vista sirve para explicar por qué diferentes metales se vuelven activos en diferentes grados, dependiendo de su posición en la serie electroquímica.

Parece probable que la actividad comunicada a la materia inactiva por precipitación a partir de una solución activa ocurra únicamente durante la precipitación. La veracidad de este punto de vista podría comprobarse fácilmente observando si el tiempo que la sustancia inactiva permanece en solución tiene algún efecto sobre la magnitud de la actividad que se le confiere.

Cuando se recuerda que en la pechblenda están presentes los elementos radiactivos uranio, torio, radio y actinio y su numerosa familia de productos, no es sorprendente que muchas de las sustancias inactivas separadas de ella puedan mostrar una actividad muy considerable debido a la mezcla de productos que pueden eliminarse con ellas.

Al llevar a cabo experimentos sobre la separación del radio de la pechblenda, el Sr. y la Sra. Curie observaron que la separación de la sustancia activa es bastante completa si la etapa de purificación no está muy avanzada. El cobre, el antimonio y el arsénico se pueden separar con una actividad muy escasa, pero otras sustancias como el plomo y el hierro muestran siempre actividad.

Cuando la etapa de precipitación está más avanzada, cada sustancia separada de la solución activa muestra actividad.

Una de las primeras observaciones en esta dirección fue hecha por Debierne, quien descubrió que el bario podía volverse activo mediante su disolución con actinio. El bario activo separado del actinio conservaba aún su actividad después del tratamiento químico y, de este modo, se obtuvo cloruro de bario cuya actividad era 6000 veces la del uranio.

Aunque la actividad del cloruro de bario podía concentrarse del mismo modo que la actividad del cloruro de bario radífero, no mostraba ninguna de las líneas espectroscópicas del radio, y no podía deberse a la mezcla de dicho elemento con el bario.

La actividad del bario no era permanente, y Debierne afirma que la actividad disminuyó hasta aproximadamente un tercio de su valor en tres meses. Parece probable que el bario precipitado arrastrase consigo el producto actinio X, y también algo del propio actinio, y que la descomposición observada se debiera a la transformación del actinio X.

Es interesante señalar que el bario es capaz de arrastrar un gran número de productos de los diferentes elementos radiactivos. Este efecto está probablemente relacionado con su posición en la serie electroquímica, ya que el bario es altamente electropositivo.

Giesel demostró en 1900 que el bismuto podía volverse activo al colocarlo en una solución de radio, y consideró que el polonio era en realidad bismuto activado por el proceso de inducción. En experimentos posteriores, descubrió que la placa de bismuto emitía únicamente rayos α, y que la actividad del bismuto no podía atribuirse al radio, ya que no había presencia de rayos β. Hemos visto que esta actividad del bismuto se debe al producto radio F depositado en su superficie.

Mme. Curie también descubrió que el bismuto se volvía activo mediante la solución con un compuesto de radio, y logró fraccionar dicho bismuto del mismo modo que el polonio. De este modo se obtuvo un bismuto 2000 veces más activo que el uranio, pero la actividad, al igual que la del polonio separado de la pecblenda, disminuía con el tiempo.

A la luz de los experimentos sobre los productos de transformación del radio, se observa que estos primeros experimentos de Mme. Curie añaden una confirmación adicional a la idea de que el producto (radio F) separado del radio mismo es idéntico al polonio obtenido directamente de la pecblenda.