CHAPTER I. RADIO-ACTIVE SUBSTANCES.

1. Introducción.

El final del siglo pasado y el principio del presente se han caracterizado por un rapidísimo incremento de nuestro conocimiento sobre ese tema tan importante, pero comparativamente poco conocido: la conexión entre la electricidad y la materia.

Ningún estudio ha resultado más fructífero en sorpresas para el investigador, tanto por la naturaleza notable de los fenómenos exhibidos como por las leyes que los gobiernan. Cuanto más se examina el tema, más compleja debemos suponer que es la constitución de la materia para poder explicar los notables efectos observados.

Si bien los resultados experimentales han llevado a la conclusión de que la constitución del átomo en sí misma es muy compleja, al mismo tiempo han confirmado la vieja teoría de la estructura discontinua o atómica de la materia. El estudio de las sustancias radiactivas y de la descarga de electricidad a través de los gases ha proporcionado pruebas experimentales muy sólidas en apoyo de las ideas fundamentales de la teoría atómica actual. Asimismo, ha indicado que el átomo en sí no es la unidad más pequeña de materia, sino una estructura complicada compuesta por una serie de cuerpos más pequeños.

Un gran impulso para el estudio de este tema fue dado inicialmente por los experimentos de Lenard sobre los rayos catódicos y por el descubrimiento de los rayos X por Röntgen. El examen de la conductividad conferida a un gas por los rayos X condujo a una visión clara del mecanismo del transporte de electricidad a través de los gases por medio de iones cargados.

Se ha demostrado que esta teoría de la ionización de los gases ofrece una explicación satisfactoria no sólo del paso de la electricidad a través de llamas y vapores, sino también de los complicados fenómenos observados cuando una descarga de electricidad atraviesa un tubo de vacío.

Al mismo tiempo, un estudio más profundo de los rayos catódicos mostró que consistían en una corriente de partículas materiales, proyectadas con gran velocidad y que poseían una masa aparente pequeña en comparación con la del átomo de hidrógeno. También se aclararon la conexión entre los rayos catódicos y los rayos Röntgen y la naturaleza de estos últimos.

Gran parte de este admirable trabajo experimental sobre la naturaleza de la descarga eléctrica ha sido realizado por el profesor J. J. Thomson y sus estudiantes en el Laboratorio Cavendish, en Cambridge.

Un examen de las sustancias naturales, para ver si emitían radiaciones oscuras similares a los rayos X, condujo al descubrimiento de los cuerpos radiactivos, que poseen la propiedad de emitir espontáneamente radiaciones invisibles al ojo, pero fácilmente detectadas por su acción sobre las placas fotográficas y su poder de descargar cuerpos electrizados.

Un estudio detallado de los cuerpos radiactivos ha revelado muchos fenómenos nuevos y sorprendentes que han arrojado mucha luz, no sólo sobre la naturaleza de las radiaciones mismas, sino también sobre los procesos que ocurren en dichas sustancias.

A pesar de la naturaleza compleja de los fenómenos, el conocimiento del tema ha avanzado con gran rapidez y en la actualidad se ha acumulado una gran cantidad de datos experimentales.

Para explicar el fenómeno de la radioactividad, Rutherford y Soddy han propuesto una teoría que considera que los átomos de los elementos radioactivos sufren una desintegración espontánea y dan lugar a una serie de sustancias radioactivas que difieren en sus propiedades químicas de los elementos de origen.

Las radiaciones acompañan a la desintegración de los átomos y proporcionan una medida comparativa de la velocidad a la que tiene lugar dicha desintegración. Se observa que esta teoría explica de manera satisfactoria todos los hechos conocidos de la radioactividad y agrupa una masa de hechos desconectados en un todo homogéneo.

Desde este punto de vista, la emisión continua de energía por parte de los cuerpos activos se deriva de la energía interna inherente al átomo y no contradice en modo alguno la ley de la conservación de la energía. Al mismo tiempo, sin embargo, indica que una enorme reserva de energía latente reside en los propios radioátomos. Esta reserva de energía no se había observado previamente, debido a la imposibilidad de descomponer en formas más simples los átomos de los elementos mediante la acción de las fuerzas químicas o físicas de las que disponemos.

Según esta teoría, estamos presenciando en los cuerpos radiactivos una verdadera transformación de la materia.

Este proceso de desintegración no se investigó mediante métodos químicos directos, sino por medio de la propiedad que poseen los cuerpos radiactivos de emitir tipos específicos de radiación.

Salvo en el caso de un elemento muy activo como el radio, el proceso de desintegración tiene lugar con tanta lentitud que se requerirían cientos, si no miles de años, antes de que la cantidad transformada entrara dentro del margen de detección de la balanza o del espectroscopio.

En el radio, sin embargo, el proceso de desintegración ocurre a un ritmo tal que debería ser posible, en un tiempo limitado, obtener pruebas químicas definitivas sobre esta cuestión.

El reciente descubrimiento de que se puede obtener helio a partir del radio añade una fuerte confirmación a la teoría; pues el helio había sido señalado como un probable producto de desintegración de los elementos radiactivos antes de que se obtuviera esta prueba experimental.

Varios productos de la transformación de los cuerpos radiactivos ya han sido examinados, y el estudio más profundo de estas sustancias promete abrir nuevos e importantes campos de investigación química.

En este libro, los hechos experimentales de la radiactividad y la conexión entre ellos se interpretan a partir de la teoría de la desintegración.

Muchos de los fenómenos observados pueden investigarse de manera cuantitativa, y se ha dado prominencia a los trabajos de este carácter, pues la concordancia de cualquier teoría con los hechos que intenta explicar debe depender en última instancia de los resultados de una medición precisa.

El valor de cualquier teoría de trabajo depende del número de hechos experimentales que sirva para correlacionar, y de su capacidad para sugerir nuevas líneas de trabajo. En estos aspectos, la teoría de la desintegración, ya sea que finalmente resulte ser correcta o no, ya ha sido justificada por sus resultados.

2. Sustancias radiactivas.

El término «radiactiva» se aplica ahora por lo general a una clase de sustancias, como el uranio, el torio, el radio y sus compuestos, que poseen la propiedad de emitir espontáneamente radiaciones capaces de atravesar placas de metal y otras sustancias opacas a la luz ordinaria.

La propiedad característica de estas radiaciones, además de su poder de penetración, es su acción sobre una placa fotográfica y su capacidad de descargar cuerpos electrizados. Además, un cuerpo fuertemente radiactivo como el radio es capaz de provocar una marcada fosforescencia y fluorescencia en algunas sustancias colocadas cerca de él. En los aspectos anteriores, las radiaciones poseen propiedades análogas a los rayos Röntgen, pero se demostrará que, para la mayor parte de las radiaciones emitidas, el parecido es meramente superficial.

La propiedad más notable de los cuerpos radiactivos es su poder de radiar energía espontánea y continuamente a un ritmo constante, sin que, hasta donde se sabe, actúe sobre ellos ninguna causa externa de excitación.

Los fenómenos a primera vista parecen estar en contradicción directa con la ley de conservación de la energía, ya que no se produce ningún cambio obvio con el tiempo en el material radiante. Los fenómenos parecen aún más notables cuando se considera que los cuerpos radiactivos deben haber estado radiando energía de manera constante desde el momento de su formación en la corteza terrestre.

Inmediatamente después del descubrimiento de Röntgen sobre la producción de rayos X, varios físicos se sintieron impulsados a examinar si algún cuerpo natural poseía la propiedad de emitir radiaciones que pudiesen penetrar metales y otras sustancias opacas a la luz.

Como la producción de rayos X parecía estar relacionada de algún modo con los rayos catódicos, que provocan fuertes efectos fluorescentes y fosforescentes en diversos cuerpos, las sustancias examinadas en primer lugar fueron aquellas que resultaban fosforescentes al ser expuestas a la luz.

La primera observación en este sentido fue hecha por Niewenglowski¹, quien descubrió que el sulfuro de calcio expuesto a los rayos del sol emitía algunos rayos capaces de atravesar papel negro.

Poco después, H. Becquerel² registró un resultado similar para una preparación especial de sulfuro de calcio, y Troost³, para una muestra de blenda hexagonal.

Estos resultados fueron confirmados y amplificados en un artículo posterior de Arnold⁴. Hasta ahora no se ha ofrecido ninguna explicación satisfactoria de estos resultados algo dudosos, salvo bajo la hipótesis de que el papel negro era transparente a algunas de las ondas lumínicas.

Al mismo tiempo Le Bon⁵ demostró que, por la acción de la luz solar sobre ciertos cuerpos, se emitía una radiación, invisible al ojo, pero activa con respecto a una placa fotográfica.

Estos resultados han sido objeto de mucha discusión; pero parece haber pocas dudas de que los efectos se deben a ondas cortas de luz ultravioleta, capaces de atravesar ciertas sustancias opacas a la luz ordinaria. Estos efectos, aunque interesantes en sí mismos, son bastante distintos en su carácter de los mostrados por los cuerpos radiactivos que se considerarán ahora.

3. Uranio.

El primer descubrimiento importante en el tema de la radiactividad fue realizado en febrero de 1896 por M. Henri Becquerel⁶, quien descubrió que una sal de uranio, el sulfato doble de uranio y potasio, emitía ciertos rayos que impresionaban una placa fotográfica envuelta en papel negro.

Estos rayos también eran capaces de atravesar láminas delgadas de metales y otras sustancias opacas a la luz. Las impresiones en la placa no podían deberse a vapores emitidos por las sustancias, ya que se producía el mismo efecto tanto si la sal se colocaba directamente sobre el papel negro como sobre una fina placa de vidrio situada encima de este.

Becquerel descubrió más tarde que todos los compuestos de uranio, así como el propio metal, poseían la misma propiedad y, aunque la cantidad de acción variaba ligeramente para los diferentes compuestos, los efectos en todos los casos eran comparables.

Era natural al principio suponer que la emisión de estos rayos estaba relacionada de algún modo con el poder de fosforescencia, pero observaciones posteriores demostraron que no existía conexión alguna entre ellos.

• Las sales úranicas son fosforescentes, mientras que las sales uranosas no lo están.
• Las sales úranicas, cuando se exponen a la luz ultravioleta en el fosforoscopio, emiten una luz fosforescente que dura aproximadamente 0,01 segundos.
• Cuando las sales se disuelven en agua, la duración es aún menor.

La cantidad de acción sobre la placa fotográfica no depende del compuesto de uranio particular empleado, sino únicamente de la cantidad de uranio presente en el compuesto. Los compuestos no fosforescentes son tan activos como los fosforescentes.

La cantidad de radiación emitida no se altera si el cuerpo activo se mantiene continuamente en la oscuridad.

Los rayos son emitidos por soluciones y por cristales que se han depositado a partir de soluciones en la oscuridad y que nunca han sido expuestos a la luz. Esto demuestra que la radiación no puede deberse en modo alguno a la emisión gradual de energía almacenada en el cristal como consecuencia de la exposición a una fuente de luz.

4. El poder de emitir rayos penetrantes parece ser, por tanto, una propiedad específica del elemento uranio, ya que se manifiesta tanto en el metal como en todos sus compuestos. Estas radiaciones del uranio son persistentes y, hasta donde llegan las observaciones actuales, no experimentan cambios, ni en su intensidad ni en su carácter, con el transcurso del tiempo.

Becquerel ha realizado observaciones para comprobar la constancia de las radiaciones durante largos periodos de tiempo. Muestras de sales uránicas y uranosas se han conservado en una caja doble de plomo grueso, protegiendo todo el conjunto de la exposición a la luz. Mediante un sencillo dispositivo, se puede introducir una placa fotográfica en una posición determinada por encima de las sales de uranio, las cuales están cubiertas por una capa de papel negro. La placa se expone a intervalos de 48 horas y se compara la impresión obtenida en ella. No se ha observado ningún debilitamiento perceptible de la radiación a lo largo de un periodo de cuatro años. Mme Curie⁷ ha determinado la actividad del uranio durante un espacio de cinco años mediante un método eléctrico descrito más adelante, sin encontrar ninguna variación apreciable durante dicho periodo.

Como el uranio irradia así continuamente energía desde sí mismo, sin ninguna fuente conocida de excitación, surge la pregunta de si algún agente conocido es capaz de afectar la tasa de su emisión.

No se observó alteración alguna cuando el cuerpo se expuso a la luz ultravioleta, a la luz infrarroja o a los rayos X. Becquerel afirma que el doble sulfato de uranio y potasio mostró un ligero incremento de acción al ser expuesto a la luz de arco y a chispas, pero considera que el débil efecto observado fue otra acción superpuesta a la radiación constante del uranio. La intensidad de la radiación del uranio no se ve afectada por una variación de temperatura entre los 200 °C y la temperatura del aire líquido. Esta cuestión se analiza con más detalle más adelante.

5. Además de estos efectos sobre una placa fotográfica, Becquerel demostró que los rayos del uranio, al igual que los rayos Röntgen, poseen la importante propiedad de descargar cuerpos electrizados tanto positiva como negativamente. Estos resultados fueron confirmados y ampliados por Lord Kelvin, Smolan y Beattie⁸. El autor realizó una comparación detallada⁹ de la naturaleza de la descarga producida por el uranio con la producida por los rayos Röntgen, y demostró que la propiedad descargante del uranio se debe a la producción de iones cargados por la radiación en todo el volumen del gas. Esta propiedad se ha utilizado como base para un examen cualitativo y cuantitativo de las radiaciones de todos los cuerpos radiactivos, y se analiza en detalle en el capítulo II.

Las radiaciones del uranio son así análogas, en lo que respecta a sus acciones fotográficas y eléctricas, a los rayos Röntgen, pero, en comparación con los rayos de un tubo de rayos X ordinario, estas acciones son extremadamente débiles.

Mientras que con los rayos Röntgen se produce una fuerte impresión en una placa fotográfica en pocos minutos o incluso segundos, se requieren varios días de exposición a los rayos del uranio para producir una acción bien marcada, aun cuando el compuesto de uranio, envuelto en papel negro, se coloque cerca de la placa.

La acción de descarga, aunque muy fácilmente medible por métodos adecuados, también es pequeña en comparación con la producida por los rayos X de un tubo ordinario.

6. Los rayos del uranio no muestran evidencia de reflexión, refracción o polarización directa¹⁰.

Si bien no hay reflexión directa de los rayos, aparentemente se produce una reflexión difusa allí donde los rayos chocan contra un obstáculo sólido. Esto se debe en realidad a una radiación secundaria generada cuando los rayos primarios inciden sobre la materia.

La presencia de esta radiación secundaria dio lugar en un principio a la opinión errónea de que los rayos podían reflejarse y refractarse como la luz ordinaria. La ausencia de reflexión, refracción o polarización en los rayos penetrantes del uranio se deduce necesariamente a la luz de nuestro conocimiento actual de los mismos.

Ahora se sabe que los rayos del uranio, responsables principalmente de la acción fotográfica, son desviables por un campo magnético y son similares en todos los aspectos a los rayos catódicos, es decir, los rayos están compuestos por pequeñas partículas proyectadas a grandes velocidades. Por lo tanto, es de esperar la ausencia de las propiedades ordinarias de las ondas luminosas transversales.

7. Los rayos del uranio son de naturaleza compleja y, además de los rayos penetrantes desviables, también se emite una radiación que es absorbida muy fácilmente al atravesar finas capas de papel de aluminio, o al recorrer unos pocos centímetros de aire. La acción fotográfica debida a estos rayos es muy débil en comparación con la de los rayos penetrantes, aunque la descarga de los cuerpos electrizados es causada principalmente por ellos. Además de estos dos tipos de rayos, se emiten algunos rayos de carácter extremadamente penetrante y que no son desviados por un campo magnético. Estos rayos son difíciles de detectar fotográficamente, pero pueden examinarse fácilmente mediante el método eléctrico.

8. De forma natural surgió la cuestión de si la propiedad de emitir espontáneamente radiaciones penetrantes se limitaba al uranio y a sus compuestos, o si también la presentaban en un grado apreciable otras sustancias.

Por el método eléctrico, con un electrómetro de sensibilidad ordinaria, puede detectarse cualquier cuerpo que posea una actividad del orden de ¹⁄₁₀₀ de la del uranio. Con un electroscopio de construcción especial, tal como el diseñado por C. T. R. Wilson para sus experimentos sobre la ionización natural del aire, puede detectarse una sustancia de actividad ¹⁄₁₀₀₀₀ y probablemente ¹⁄₁₀₀₀₀₀ de la del uranio.

Si un cuerpo activo como el uranio se mezcla con un cuerpo inactivo, la actividad resultante en la mezcla es generalmente considerablemente menor que la debida a la sustancia activa por sí sola. Esto se debe a la absorción de la radiación por la materia inactiva presente. La cantidad de disminución depende en gran medida del grosor de la capa a partir de la cual se determina la actividad.

Mme Curie made a detailed examination by the electrical method of the great majority of known substances, including the very rare elements, to see if they possessed any activity. In cases where it was possible, several compounds of the elements were examined. With the exception of thorium and phosphorus, none of the other substances possessed an activity even of the order of ¹⁄₁₀₀ of uranium.

La ionización del gas por el fósforo no parece deberse, sin embargo, a una radiación penetrante como la que se encuentra en el caso del uranio, sino más bien a una acción química que tiene lugar en su superficie. Los compuestos de fósforo no muestran ninguna actividad y, en este aspecto, difieren del uranio y de los otros cuerpos activos.

Le Bon¹¹ ha observado también que el sulfato de quinina, si se calienta y luego se deja enfriar, posee durante un corto periodo de tiempo la propiedad de descargar cuerpos electrizados tanto positiva como negativamente. Es necesario, sin embargo, trazar una clara línea de distinción entre los fenómenos de este tipo y los exhibidos por los cuerpos naturalmente radiactivos.

Si bien ambos, bajo condiciones especiales, poseen la propiedad de ionizar el gas, las leyes que rigen los fenómenos son muy distintas en los dos casos. Por ejemplo, solo un compuesto de quinina muestra la propiedad, y dicho compuesto solo cuando ha sido sometido a un calentamiento previo. La acción del fósforo depende de la naturaleza del gas y varía con la temperatura. Por otra parte, la actividad de los cuerpos naturalmente radiactivos es espontánea y permanente. Es exhibida por todos los compuestos y no se altera, hasta donde se sabe, por un cambio en las condiciones químicas o físicas.

9. La acción de descarga y fotográfica por sí sola no puede tomarse como criterio para determinar si una sustancia es radiactiva o no. Es necesario, además, examinar las radiaciones y comprobar si dichas acciones se producen a través de espesores apreciables de todo tipo de materia opaca a la luz ordinaria.

Por ejemplo, un cuerpo que emite ondas cortas de luz ultravioleta puede hacerse comportar en muchos aspectos como un cuerpo radiactivo. Como Lenard¹² ha demostrado, las ondas cortas de luz ultravioleta ionizarán el gas en su trayectoria y serán absorbidas rápidamente en él.

Producirán una fuerte acción fotográfica y pueden atravesar algunas sustancias opacas a la luz ordinaria. La similitud con un cuerpo radiactivo es así bastante completa en lo que respecta a estas propiedades.

Por otra parte, la emisión de estas ondas luminosas, a diferencia de la de las radiaciones de un cuerpo activo, dependerá en gran medida del estado molecular del compuesto, o de la temperatura y otras condiciones físicas.

Pero el gran punto de distinción radica en la naturaleza de las radiaciones de los cuerpos en cuestión. En un caso, las radiaciones se comportan como ondas transversales, obedeciendo las leyes habituales de las ondas luminosas, mientras que en el caso de un cuerpo naturalmente activo, consisten en su mayor parte en un flujo continuo de partículas materiales proyectadas desde la sustancia con gran velocidad.

Antes de que pueda calificarse a cualquier sustancia de «radiactiva» en el sentido en que se emplea el término para describir las propiedades de los elementos radiactivos naturales, es por tanto necesario realizar un examen exhaustivo de su radiación; pues no es aconsejable hacer extensivo el uso del término «radiactivo» a sustancias que no posean las propiedades radiantes características de los elementos radiactivos que hemos descrito, y de los productos activos que de ellos se pueden obtener.

Algunos de los cuerpos pseudoactivos serán, sin embargo, considerados más adelante en el capítulo IX.

10. Torio. En el curso de un examen de un gran número de sustancias, Schmidt¹³ descubrió que el torio, sus compuestos y los minerales que contienen torio poseían propiedades similares a las del uranio. El mismo descubrimiento fue realizado de forma independiente por Mme. Curie¹⁴. Los rayos de los compuestos de torio, al igual que los del uranio, poseen las propiedades de descargar cuerpos electrizados y actuar sobre una placa fotográfica. En las mismas condiciones, la acción descargante de los rayos es aproximadamente igual en magnitud a la del uranio, pero el efecto fotográfico es claramente más débil.

Las radiaciones del torio son más complicadas que las del uranio. Varios experimentadores observaron tempranamente que la radiación de los compuestos de torio, especialmente el óxido, al ser probada por el método electrizado, era muy variable e incierta.

Una investigación detallada de las radiaciones del torio bajo diversas condiciones fue realizada por Owens¹⁵. Él demostró que el óxido de torio, especialmente en capas gruesas, era capaz de producir conductividad en el gas cuando estaba cubierto con un gran grosor de papel, y que la cantidad de esta conductividad podía variar en gran medida al hacer pasar una corriente de aire sobre el gas.

En el transcurso de un examen¹⁶ de esta acción de la corriente de aire, el autor demostró que los compuestos de torio emitían una emanación material compuesta de partículas muy pequeñas radiactivas en sí mismas. La emanación se comporta como un gas radiactivo; se difunde rápidamente a través de sustancias porosas como el papel, y es arrastrada por una corriente de aire. La evidencia de la existencia de la emanación y sus propiedades se considera en detalle más adelante en el capítulo VIII.

Además de emitir una emanación, el torio se comporta como el uranio al emitir tres tipos de radiación, cada uno de los cuales es similar en sus propiedades a la radiación correspondiente del uranio.

11. Minerales radiactivos.

Mme. Curie ha examinado la radiactividad de un gran número de minerales que contienen uranio y torio. Se utilizó el método eléctrico, y la corriente se midió entre dos placas paralelas de 8 cm de diámetro y 3 cm de distancia entre sí, cuando una placa estaba cubierta con una capa uniforme de la materia activa. Los siguientes números indican el orden de la corriente de saturación obtenida en amperios.

Cierta actividad es de esperar en estos minerales, ya que todos contienen torio, uranio o una mezcla de ambos. Un examen de la acción de los compuestos de uranio con el mismo aparato y bajo las mismas condiciones condujo a los siguientes resultados:

El punto interesante en relación con estos resultados es que algunos especímenes de pechblenda tienen cuatro veces la actividad del metal uranio; la calcolita, el fosfato cristalizado de cobre y uranio, es dos veces más activa que el uranio; y la autunita, un fosfato de calcio y uranio, es tan activa como el uranio.

A partir de las consideraciones anteriores, ninguna de las sustancias debería haber mostrado tanta actividad como el uranio o el torio.

Para asegurarse de que la gran actividad no se debía a la combinación química particular, Mme. Curie preparó calcolita artificialmente, partiendo de productos puros. Esta calcolita artificial tenía la actividad que cabía esperar de su composición, es decir, aproximadamente 0,4 de la actividad del uranio. El mineral natural de calcolita es, por lo tanto, cinco veces más activo que el mineral artificial.

Parecía, por tanto, probable que la gran actividad de algunos de estos minerales, en comparación con el uranio y el torio, se debiera a la presencia de pequeñas cantidades de alguna sustancia muy activa, diferente de los cuerpos conocidos torio y uranio.

Esta suposición fue completamente verificada por el trabajo del Sr. y la Sra. Curie, quienes pudieron separar de la pechblenda, mediante métodos puramente químicos, dos cuerpos activos, uno de los cuales, en estado puro, es más de un millón de veces más activo que el metal uranio.

Esta importante iniciativa se debió enteramente a la propiedad de radiactividad que poseían los nuevos cuerpos. La única guía en su separación fue la actividad de los productos obtenidos. A este respecto, el descubrimiento de estos cuerpos es bastante análogo al descubrimiento de elementos raros por los métodos del análisis espectral.

El método empleado en la separación consistió en examinar la actividad relativa de los productos tras el tratamiento químico. De este modo se comprobaba si la radiactividad se limitaba a uno u otro de los productos, o se dividía entre ambos, y en qué proporción se producía dicha división.

La actividad de los especímenes sirvió así de base para un análisis cualitativo y cuantitativo aproximado, análogo en ciertos aspectos a la indicación del espectroscopio.

Para obtener datos comparativos era necesario probar todos los productos en estado seco. La principal dificultad residía en el hecho de que la pechblenda es un mineral muy complejo y contiene en cantidades variables casi todos los metales conocidos.

12. Radio. El análisis de la pechblenda por métodos químicos, utilizando el procedimiento esbozado anteriormente, condujo al descubrimiento de dos cuerpos muy activos, el polonio y el radio. El nombre de polonio se dio a la primera sustancia descubierta por Mme. Curie en honor a su país de nacimiento. El nombre de radio fue una inspiración muy afortunada de los descubridores, ya que esta sustancia en estado puro posee la propiedad de la radiactividad en un grado asombroso.

El radio se extrae de la pecblenda mediante el proceso empleado para separar el bario, al cual el radio está muy estrechamente emparentado en sus propiedades químicas¹⁷.

Tras la eliminación de otras sustancias, el radio permanece mezclado con el bario. Sin embargo, puede separarse parcialmente de este último mediante la diferencia de solubilidad de los cloruros en agua, alcohol o ácido clorhídrico. El cloruro de radio es menos soluble que el de bario, y puede separarse de este mediante el método de cristalización fraccionada. Tras un gran número de precipitaciones, el radio puede liberarse casi por completo del bario.

Tanto el polonio como el radio existen en cantidades infinitesimales en la pecblenda. Para obtener unos pocos decigramos de radio muy activo, es necesario utilizar varias toneladas de pecblenda, o los residuos obtenidos del tratamiento de los minerales de uranio. Es evidente, por tanto, que el gasto y la labor que implica la preparación de una cantidad minúscula de radio son muy grandes.

M. y Mme Curie debieron su primer material de trabajo al gobierno austriaco, que les obsequió generosamente con una tonelada del residuo tratado de materiales de uranio procedente de la manufactura estatal de Joachimsthal en Bohemia.

Con la asistencia de la Academia de Ciencias y otras sociedades de Francia, se otorgaron fondos para llevar a cabo el laborioso trabajo de separación.

Más tarde, a los Curie se les obsequió con una tonelada de residuos procedentes del tratamiento de la pecblenda por parte de la Société Centrale de Produits Chimiques de París.

La generosa asistencia brindada en este importante trabajo es una muestra bienvenida del activo interés que se toma en estos países en la promoción de la investigación puramente científica.

La concentración preliminar y la separación de los residuos se realizaron en la fábrica de productos químicos, y a continuación hubo una gran cantidad de trabajo de depuración y concentración.

De este modo, los Curie pudieron obtener una pequeña cantidad de radio que era enormemente activo en comparación con el uranio. Aún no se han ofrecido resultados definitivos sobre la actividad del radio puro, pero los Curie estiman que es aproximadamente un millón de veces superior a la del uranio, y posiblemente aún mayor.

La dificultad de realizar una estimación numérica para un cuerpo tan intensamente activo es muy grande. En el método eléctrico, las actividades se comparan observando la intensidad relativa de la corriente máxima o de saturación entre dos placas paralelas, sobre una de las cuales se extiende la sustancia activa.

Debido a la intensa ionización del gas entre las placas, no es posible alcanzar la corriente de saturación a menos que se apliquen voltajes muy elevados. Se pueden realizar comparaciones aproximadas mediante el uso de mamparas metálicas para reducir la intensidad de las radiaciones, siempre que la proporción de la radiación transmitida por dicha mampara se haya determinado mediante un experimento directo con material impuro de actividad fácilmente medible.

Sin embargo, el valor de la actividad del radio en comparación con la del uranio variará hasta cierto punto según cuál de los tres tipos de rayos se tome como base de comparación.

Por consiguiente, resulta difícil controlar las etapas finales de la purificación del radio basándose únicamente en mediciones de su actividad. Además, la actividad del radio inmediatamente después de su preparación es de solo aproximadamente una cuarta parte de su valor final; aumenta gradualmente hasta alcanzar un máximo transcurrido aproximadamente un mes desde que la sal de radio se ha mantenido en estado seco.

Para los experimentos de control en la purificación, es aconsejable medir la actividad inicial en lugar de la final.

Mme Curie has utilized the coloration of the crystals of radiferous barium as a means of controlling the final process of purification.

The crystals of salts of radium and barium deposited from acid solutions are indistinguishable by the eye. The crystals of radiferous barium are at first colourless, but, in the course of a few hours, become yellow, passing to orange and sometimes to a beautiful rose colour.

The rapidity of this coloration depends on the amount of barium present. Pure radium crystals do not colour, or at any rate not as rapidly as those containing barium. The coloration is a maximum for a definite proportion of radium, and this fact can be utilized as a means of testing the amount of barium present.

When the crystals are dissolved in water the coloration disappears.

Giesel¹⁸ ha observado que el bromuro de radio puro confiere un hermoso color carmín a la llama del mechero Bunsen. Si el bario está presente en alguna cantidad, solo se observa el color verde debido al bario, y un examen espectroscópico muestra únicamente las líneas del bario. Esta coloración carmín de la llama Bunsen es un buen indicador de la pureza del radio.

Desde el anuncio preliminar del descubrimiento del radio, Giesel¹⁹ ha dedicado gran atención a la separación del radio, el polonium y otros cuerpos activos a partir de la pechblenda.

Estaba en deuda por su material de trabajo con la firma P. de Haen, de Hanover, que le regaló una tonelada de residuos de pechblenda. Utilizando el método de cristalización fraccionada del bromuro en lugar del cloruro, ha podido preparar cantidades considerables de radio puro. Mediante este medio se ha reducido mucho la labor de purificación final del radio. Afirma que seis u ocho cristalizaciones con el bromuro son suficientes para liberar al radio casi por completo del bario.

13. Espectro del radio.

Era de gran importancia determinar tan pronto como fuera posible si el radio era en realidad bario modificado o un nuevo elemento con un espectro definido. Con este fin, los Curies prepararon algunas muestras de cloruro de radio y las remitieron para el examen de su espectro a Demarçay, una autoridad en la materia.

La primera muestra de cloruro de radio examinada por Demarçay²⁰ no era muy activa, pero mostraba, además de las líneas debidas al bario, una nueva línea muy intensa en el ultravioleta. En otra muestra de mayor actividad, la línea era aún más intensa y también aparecieron otras, mientras que la intensidad de las nuevas líneas era comparable a las presentes debidas al bario.

Con una muestra todavía más activa que probablemente estaba casi pura, solo aparecieron tres líneas intensas de bario, mientras que el nuevo espectro era muy brillante. La siguiente tabla muestra la longitud de onda de las nuevas líneas observadas para el radio. Las longitudes de onda se expresan en unidades Ångström y la intensidad de cada rayo se denota mediante un número, siendo el rayo de máxima intensidad el 16.

Las líneas están todas netamente definidas, y tres o cuatro de ellas poseen una intensidad comparable con la de cualquier línea conocida de otras sustancias. También están presentes en el espectro dos fuertes bandas nebulosas.

En la parte visible del espectro, que no ha sido fotografiada, el único rayo notable tiene una longitud de onda de 5665, la cual es, sin embargo, muy débil en comparación con la de la longitud de onda 4826,3.

El aspecto general del espectro es similar al de los alcalinotérreos; se sabe que estos metales tienen líneas fuertes acompañadas de bandas nebulosas.

La línea principal debida al radio puede distinguirse en radio impuro de una actividad 50 veces superior a la del uranio. Mediante el método eléctrico es fácil distinguir la presencia de radio en un cuerpo que tiene una actividad de solo ¹⁄₁₀₀ de la del uranio. Con un electrómetro más sensible se podría observar ¹⁄₁₀₀₀₀ de la actividad del uranio. Para la detección del radio, el examen de la radioactividad es, por tanto, un procedimiento casi un millón de veces más sensible que el análisis espectral.

Posteriores observaciones sobre el espectro del radio han sido realizadas por Runge²¹, Exner y Haschek²², con muestras de radio preparadas por Giesel. Crookes²³ ha fotografiado el espectro del radio en el ultravioleta, mientras que Runge y Precht²⁴, utilizando una muestra de radio altamente purificada, observaron una serie de líneas nuevas en el espectro de chispa.

Ya se ha mencionado que el bromuro de radio imparte una coloración rojo carmín puro característica a la llama del Bunsen. El espectro de llama muestra dos bandas brillantes y anchas en el rojo anaranjado, no observadas en el espectro de Demarçay. Además, hay una línea en el verde azulado y dos líneas débiles en el violeta.

14. Peso atómico del radio.

Mme. Curie ha realizado determinaciones sucesivas del peso atómico del nuevo elemento con muestras de pureza crecientes de manera constante. En la primera observación, el radio estaba mezclado en gran medida con bario, y el peso atómico obtenido fue el mismo que el del bario, 137,5. En observaciones sucesivas con muestras de pureza creciente, los pesos atómicos de la mezcla fueron 146 y 175. El valor final obtenido recientemente fue 225, el cual puede tomarse como el peso atómico del radio bajo el supuesto de que es divalente.

En estos experimentos se obtuvieron unos 0,1 gramos de cloruro de radio puro mediante fraccionamientos sucesivos. La dificultad que entraña preparar una cantidad de cloruro de radio puro lo suficientemente grande como para determinar el peso atómico puede apreciarse por el hecho de que solo unos pocos centigramos de radio bastante puro, o unos pocos decigramos de material menos concentrado, se obtienen a partir del tratamiento de cerca de 2 toneladas del mineral del que se deriva.

Runge y Precht²⁵ han examinado el espectro del radio en un campo magnético, y han demostrado la existencia de series análogas a las observadas para el calcio, el bario y el estroncio. Estas series están relacionadas con los pesos atómicos de los elementos en cuestión, y Runge y Precht han calculado por estos medios que el peso atómico del radio debería ser 258, un número considerablemente mayor que el número 225 obtenido por Mme. Curie mediante análisis químico.

Marshall Watts²⁶, por otra parte, utilizando otra relación entre las líneas del espectro, dedujo el valor obtenido por Mme. Curie. Runge²⁷ ha criticado el método de deducción empleado por Marshall Watts basándose en que las líneas utilizadas para la comparación en los diferentes espectros no eran homólogas.

Considerando que el número hallado por Mme. Curie coincide con el requerido por el sistema periódico, es prudente en el estado actual de nuestros conocimientos aceptar el número experimental en lugar del deducido por Runge y Precht a partir de pruebas espectroscópicas.

No hay duda de que el radio es un nuevo elemento que posee propiedades físicas notables. La detección y separación de esta sustancia, presente en proporciones tan minúsculas en la pechblenda, se ha debido enteramente a la propiedad característica que estamos considerando, y es el primer triunfo notable del estudio de la radiactividad.

Como veremos más adelante, la propiedad de la radiactividad puede utilizarse, no sólo como un medio de investigación química, sino también como un método extraordinariamente delicado para detectar cambios químicos de un tipo muy especial.

15. Radiaciones del radio.

Debido a su enorme actividad, las radiaciones del radio son muy intensas: una pantalla de sulfuro de zinc, acercada a unos pocos centigramos de bromuro de radio, se ilumina con bastante brillo en una habitación oscura, mientras que se produce una fluorescencia brillante en una pantalla de cianuro de platino y bario.

Un electróscopo acercado a la sal de radio se descarga casi al instante, mientras que una placa fotográfica resulta afectada de inmediato. A una distancia de un metro, la exposición de un día a los rayos del radio produciría una fuerte impresión.

Las radiaciones del radio son análogas a las del uranio y constan de tres tipos de rayos:

• fácilmente absorbibles,
• penetrantes,
• y muy penetrantes.

El radio también da lugar a una emanación similar a la del torio, pero con una velocidad de desintegración mucho menor. La emanación del radio conserva su actividad durante varias semanas, mientras que la del torio dura solo unos minutos. La emanación obtenida a partir de unos pocos centigramos de radio ilumina una pantalla de sulfuro de zinc con gran brillo. Los rayos muy penetrantes del radio son capaces de iluminar una pantalla de rayos X en una habitación oscura, tras atravesar varios centímetros de plomo y varias pulgadas de hierro.

Como en el caso del uranio o del torio, la acción fotográfica se debe principalmente a los rayos penetrantes o catódicos. Las radiografías obtenidas con radio son muy similares a las obtenidas con rayos X, pero carecen de la nitidez y el detalle de estos últimos.

Los rayos son absorbidos desigualmente por los distintos tipos de materia, y la absorción varía aproximadamente según la densidad. En las fotografías de la mano, los huesos no destacan como en las fotografías de rayos X.

Curie y Laborde han demostrado que los compuestos del radio poseen la propiedad notable de mantener siempre su temperatura varios grados por encima de la temperatura del aire circundante.

Cada gramo de radio irradia una cantidad de energía equivalente a 100 calorías-gramo por hora. Esta y otras propiedades del radio se analizan en detalle en los capítulos V y XII.

16. Compuestos de radio.

Cuando se preparan por primera vez en estado sólido, todas las sales de radio —el cloruro, el bromuro, el acetato, el sulfato y el carbonato— son muy similares en apariencia a las sales correspondientes de bario, pero con el tiempo adquieren color gradualmente.

En sus propiedades químicas, las sales de radio son prácticamente iguales a las del bario, con la excepción de que el cloruro y el bromuro de radio son menos solubles en agua que las sales correspondientes de bario.

Todas las sales de radio son naturalmente fosforescentes. La fosforescencia de las preparaciones de radio impuras es en algunos casos muy marcada.

Todas las sales de radio poseen la propiedad de provocar coloraciones rápidas en el recipiente de vidrio que las contiene.

Para material débilmente activo el color suele ser violeta, para material más activo un marrón amarillento y, finalmente, negro.

17. Actinio. El descubrimiento del radio en la pechblenda dio un gran impulso al examen químico de los residuos de uranio, y una búsqueda sistemática condujo pronto a la detección de varios cuerpos radiactivos nuevos. Aunque estos muestran propiedades radiactivas distintivas, hasta ahora ninguno de ellos ha sido purificado lo suficiente como para dar un espectro definido como en el caso del radio.

Una de las sustancias más interesantes e importantes de entre estas fue descubierta por Debierne²⁸ mientras procesaba los residuos de uranio, obtenidos por el Sr. y la Sra. Curie del gobierno austriaco, y fue llamada por él actinio. Esta sustancia activa es precipitada con el grupo del hierro, y parece estar muy estrechamente emparentada en sus propiedades químicas con el torio, aunque es muchos miles de veces más activa. Es muy difícil de separar del torio y de las tierras raras. Debierne ha utilizado los siguientes métodos para su separación parcial:

(1) Precipitación en soluciones calientes, ligeramente aciduladas con ácido clorhídrico, mediante un exceso de hiposulfito de sosa. La materia activa se encuentra presente casi en su totalidad en el precipitado.

(2) Acción del ácido fluorhídrico sobre los hidratos recién precipitados y mantenidos en suspensión en agua. La porción disuelta es solo ligeramente activa. Por este método se puede separar el titanio.

(3) Precipitación de soluciones de nitratos neutros por agua oxigenada. El precipitado arrastra consigo el cuerpo activo.

(4) Precipitación de sulfatos insolubles. Si el sulfato de bario, por ejemplo, se precipita en la solución que contiene la sustancia activa, el bario arrastra consigo la materia activa. El torio y el actinio se separan del bario convirtiendo el sulfato en cloruro y mediante precipitación con amoníaco.

De este modo, Debierne ha obtenido una sustancia comparable en actividad con el radio. La separación, que es difícil y laboriosa, aún no se ha llevado lo suficientemente lejos como para hacer aparecer nuevas líneas en el espectro.

18. Tras el anuncio inicial del descubrimiento del actinio, transcurrieron varios años antes de que Debierne publicara resultados definidos sobre él. Entretanto, Giesel²⁹ había obtenido de forma independiente una sustancia radiactiva a partir de la pecblenda que parecía similar en muchos aspectos al actinio de Debierne.

La sustancia activa pertenece al grupo de las tierras de cerio y precipita con ellas. Mediante una sucesión de operaciones químicas, la sustancia activa se separa mezclada con lantano. Aunque es intensamente activa en comparación con el torio, la nueva sustancia activa se le asemeja mucho en sus propiedades radiactivas, a pesar de que, por el método de separación, el torio no puede estar presente salvo en cantidades diminutas.

Giesel observó pronto que la sustancia emitía una emanación radiactiva. Debido a la intensidad de la emanación que emite, la denominó «sustancia emanante». Recientemente este nombre se ha cambiado por el de «emanio», y bajo este título se han comercializado preparaciones de la sustancia activa preparadas por Giesel.

Giesel encontró que la actividad de esta sustancia era permanente y parecía aumentar durante el intervalo de seis meses posterior a su separación.

A este respecto es similar a los compuestos de radio, pues la actividad del radio, medida por el método eléctrico, aumenta en el transcurso de un intervalo de un mes hasta cuatro veces su valor inicial en el momento de la separación.

No puede caber duda de que el «actinio» de Debierne y el «emanio» de Giesel contienen el mismo componente radiactivo, pues trabajos recientes³⁰ han demostrado que presentan propiedades radiactivas idénticas.

Cada uno emite rayos fácilmente absorbibles y penetrantes, y despide una emanación característica cuya velocidad de desintegración es la misma para ambas sustancias. La velocidad de desintegración de la emanación es el método más sencillo de distinguir el actinio del torio, al que se parece tanto en sus propiedades radiactivas como químicas.

La emanación del actinio pierde su poder radiante con mucha más rapidez que la del torio; el tiempo necesario para que la actividad disminuya a la mitad es, en ambos casos, de 3,7 segundos y 52 segundos, respectivamente.

La emisión rápida y continua de esta emanación de corta vida es la propiedad radiactiva más llamativa que posee el actinio.

En aire tranquilo, los efectos radiactivos de esta emanación se limitan a una distancia de pocos centímetros del material activo, ya que solo es capaz de difundirse a poca distancia a través del aire antes de perder su poder radiante.

Con preparaciones muy activas de actinio, el material parece estar rodeado por una bruma luminosa producida por la emanación. Las radiaciones producen una fuerte luminosidad en algunas sustancias, por ejemplo, sulfuro de cinc, willemita y platinocianuro de bario. La luminosidad es especialmente notable en pantallas de sulfuro de cinc.

Gran parte de este efecto se debe a la emanación, ya que, al soplar suavemente una corriente de aire sobre la sustancia, la luminosidad se desplaza inmediatamente en la dirección de la corriente. Con una pantalla de sulfuro de cinc, el actinio muestra los fenómenos de «centelleos» en un grado aún más marcado que el propio radio.

Los preparados de emanio son en algunos casos luminosos, y un examen espectroscópico de esta luz ha mostrado una serie de líneas brillantes³¹.

El carácter distintivo de la emanación del actinio, así como de los otros productos radiactivos a los que da lugar, junto con la permanencia de su actividad, hace muy probable que el actinio resulte ser un nuevo elemento radiactivo de muy alta actividad.

Aunque se han obtenido preparaciones de actinio muy activas, todavía no ha sido posible liberarlo de impurezas. En consecuencia, no se han realizado observaciones definitivas sobre sus propiedades químicas, ni se ha observado ninguna línea espectral nueva.

Una discusión más completa de las propiedades radiactivas y de otro tipo del actinio se ofrece en capítulos posteriores.

19. Polonio.

El polonio fue la primera de las sustancias activas obtenidas de la pechblenda. Ha sido investigado en detalle por su descubridora, Mme. Curie³².

La pechblenda se disolvió en ácido y se añadió sulfuro de hidrógeno. Los sulfuros precipitados contenían una sustancia activa que, tras la separación de las impurezas, se halló asociada al bismuto. Esta sustancia activa, que ha sido denominada polonio, se halla tan estrechamente emparentada en sus propiedades químicas con el bismuto que hasta el momento ha resultado imposible lograr una separación completa.

Puede realizarse una separación parcial del polonio mediante fraccionamientos sucesivos basados en uno de los siguientes procedimientos:

(1) Sublimación en el vacío. El sulfuro activo es más volátil que el del bismuto. Se deposita como una sustancia negra en aquellas partes del tubo donde la temperatura está entre 250 y 300 °C. De este modo se obtuvo polonio con una actividad 700 veces superior a la del uranio.

(2) Precipitación de soluciones de ácido nítrico por medio de agua. El subnitrato precipitado es mucho más activo que la parte que permanece en solución.

(3) Precipitación por medio de sulfuro de hidrógeno en una solución de ácido clorhídrico muy ácida. Los sulfuros precipitados son mucho más activos que la sal que permanece en solución.

Para la concentración de la sustancia activa, Mme Curie³³ ha utilizado el método (2). El proceso es, sin embargo, muy lento y tedioso, y se complica aún más debido a la tendencia a formar precipitados insolubles tanto en ácidos fuertes como débiles.

Tras un gran número de fraccionamientos, se obtuvo una pequeña cantidad de materia, enormemente activa en comparación con el uranio. Al examinar la sustancia espectroscópicamente, solo se observaron las líneas del bismuto.

Un examen espectroscópico del bismuto activo realizado por Demarçay y por Runge y Exner no ha llevado al descubrimiento de ninguna línea nueva. Por otra parte, Sir William Crookes³⁴ afirma haber encontrado una nueva línea en el ultravioleta, mientras que Berndt³⁵, trabajando con polonio de actividad 300, observó un gran número de nuevas líneas en el ultravioleta. Estos resultados están a la espera de una mayor confirmación.

El polonio preparado por Mme Curie difiere de los otros cuerpos radiactivos en varios particulares.

En primer lugar, las radiaciones incluyen únicamente rayos muy fácilmente absorbibles. Los dos tipos de radiación penetrante emitidos por el uranio, el torio y el radio están ausentes.

En segundo lugar, la actividad no permanece constante, sino que disminuye continuamente con el tiempo. Mme Curie afirma que diferentes preparaciones de polonio tenían tasas de decaimiento algo diferentes. En algunos casos, la actividad disminuyó a la mitad en aproximadamente seis meses, y en otros, a la mitad en unos once meses.

20. La disminución gradual de la actividad del polonio con el tiempo pareció a primera vista diferenciarlo de sustancias tales como el uranio y el radio, cuya actividad parecía bastante permanente. Esta diferencia de comportamiento es, sin embargo, más de grado que de clase.

Más adelante mostraremos que en la pecblenda hay presentes varias sustancias radiactivas, cuya actividad no es permanente. El tiempo que tardan estos cuerpos en perder la mitad de su actividad varía en diferentes casos desde unos pocos segundos hasta varios cientos de años.

De hecho, esta pérdida gradual de actividad es un rasgo esencial de nuestra teoría respecto a los fenómenos de la radiactividad. Ninguna sustancia radiactiva, dejada a sí misma, puede continuar irradiando indefinidamente; debe perder su actividad en última instancia.

En el caso de cuerpos como el uranio y el radio, la pérdida de actividad es tan lenta que no se ha observado ninguna alteración perceptible a lo largo de un período de varios años, pero puede deducirse teóricamente que la actividad del radio disminuirá eventualmente a su valor medio en un período de unos 1000 años, mientras que en el caso de una sustancia débilmente radiactiva como el uranio, deben transcurrir más de 100 millones de años antes de que la disminución de la actividad sea apreciable.

Puede ser de interés en este punto considerar brevemente las sugerencias propuestas en diversos momentos para explicar el carácter temporal de la actividad del polonio.

Su asociación con el bismuto condujo a la opinión de que el polonio no era una nueva sustancia activa, sino meramente bismuto radiactivo, es decir, bismuto que de algún modo se había vuelto activo por mezcla con cuerpos radiactivos.

Se sabía que un cuerpo colocado en las proximidades de torio o radio se volvía activo temporalmente. Se suponía que la misma acción tenía lugar cuando la materia inactiva estaba en solución con materia activa. Se suponía que la materia no activa adquiría actividad por «inducción», como se le llamaba, como consecuencia de su contacto íntimo con el material activo.

No hay pruebas, sin embargo, de que tal sea el caso. Las evidencias apuntan más bien a la conclusión de que la actividad se debe, no a una alteración del cuerpo inactivo en sí, sino a una mezcla con él de una cantidad muy pequeña de materia intensamente activa. Esta materia activa está presente en la pechblenda y se separa junto con el bismuto, pero difiere de este en sus propiedades químicas.

El asunto no puede considerarse con ventaja en esta fase, pero será tratado más adelante en detalle en el capítulo XI. Se demostrará allí que el polonio, es decir, el componente radiactivo mezclado con el bismuto, es una sustancia química distinta, emparentada en sus propiedades químicas con el bismuto, pero que posee algunas propiedades analíticas distintas que permiten su separación parcial de este.

El polonio, si se obtiene en estado puro, debería ser inicialmente varios cientos de veces más activo que el radio puro. Esta actividad, sin embargo, no es permanente; decae con el tiempo, reduciéndose a la mitad en unos seis meses.

La ausencia de nuevas líneas en el espectro del bismuto radiactivo es de esperar, pues, incluso en el bismuto más activo preparado, la materia activa existe en una proporción muy pequeña.

21. La discusión sobre la naturaleza del polonio se reavivó con el descubrimiento de Marckwald³⁶ de que se puede separar de la pecblenda una sustancia similar al polonio; la actividad de esta sustancia, afirmó, no disminuía de forma apreciable con el tiempo. El método de separación a partir de la solución de cloruro de bismuto, obtenida de los residuos de uranio, era muy sencillo.

Una barra de bismuto o antimonio, sumergida en la solución activa, se cubría rápidamente con un depósito negro que era intensamente activo. Este proceso se continuaba hasta eliminar por completo la actividad de la solución. El depósito activo emitía únicamente rayos fáciles de absorber y, en ese aspecto, se parecía al polonio de Mme. Curie.

Se halló que la sustancia activa consistía principalmente en telurio, y por esta razón Marckwald le dio el nombre de radiotelurio.

En trabajos posteriores, sin embargo, Marckwald³⁷ ha demostrado que el componente activo no tiene relación con el telurio, sino que siempre puede separarse completamente de este mediante un sencillo proceso químico.

Para obtener una gran cantidad de la sustancia activa, se procesaron 2000 kilos de pechblenda. Esto rindió 6 kilos de oxicloruro de bismuto, y a partir de este se separaron 1,5 gramos de radiotelurio.

El telurio presente fue precipitado a partir de una solución de ácido clorhídrico mediante clorhidrato de hidracina. El telurio precipitado aún mostraba cierta actividad, pero esta fue eliminada repitiendo el proceso.

La materia activa permaneció entonces en el filtrado y, tras la evaporación, la adición de unas pocas gotas de cloruro estannoso provocó una pequeña cantidad de un precipitado oscuro que era intensamente activo. Este fue recolectado en un filtro y pesó solo 4 miligramos.

Cuando se sumergían láminas de cobre, estaño o bismuto en una solución de ácido clorhídrico de esta sustancia activa, se observaba que las placas quedaban cubiertas por un depósito muy finamente dividido. Estas láminas eran intensamente activas y producían una marcada acción fotográfica y fosforescente. Como ilustración de la enorme actividad de este depósito, Marckwald afirmó que un precipitado de ¹⁄₁₀₀ de miligramo sobre una placa de cobre, de 4 centímetros cuadrados de superficie, iluminaba una pantalla de sulfuro de zinc con tanta intensidad que podía ser vista por un público de varios cientos de personas.

La sustancia activa de Marckwald está muy estrechamente relacionada en sus propiedades químicas y radiactivas con el polonio de Mme. Curie.

Ambas sustancias activas se separan con bismuto y ambas emiten únicamente rayos fácilmente absorbibles. Los rayos penetrantes, como los emitidos por el uranio, el radio o el torio, están completamente ausentes.

Ha habido una cantidad considerable de discusión sobre si la sustancia activa obtenida por Marckwald es idéntica a la presente en el polonio de Mme. Curie.

Marckwald afirmó que su sustancia activa no disminuía sensiblemente en actividad en el transcurso de seis meses, pero es dudoso que el método de medición empleado fuera lo suficientemente preciso.

El autor ha observado que el radiotelurio de actividad moderada, preparado según el método de Marckwald y comercializado por el Dr. Sthamer de Hamburgo, pierde indudablemente su actividad con el tiempo. El radiotelurio se obtiene en forma de un fino depósito radiactivo sobre una varilla o placa de bismuto pulida.

Se observó que una varilla de bismuto había perdido la mitad de su actividad en unos 150 días, y otros observadores han registrado un resultado similar.

Las dos sustancias son, por tanto, similares tanto en sus propiedades radiactivas como químicas, y no puede caber duda razonable de que el componente activo presente en cada caso es el mismo. La evidencia se discute en detalle en el capítulo XI y allí se mostrará que la sustancia activa presente en el radiotelurio de Marckwald es un producto de transformación lenta del radio.

22. Plomo radiactivo.

Varios observadores notaron al principio que el plomo separado de la pechblenda mostraba fuertes propiedades radiactivas, pero se expresó una considerable diferencia de opiniones con respecto a la permanencia de su actividad. Elster y Geitel³⁸ hallaron que el sulfato de plomo obtenido de la pechblenda era muy activo, pero consideraron que la actividad se debía probablemente a una mezcla de radio o polonio con el plomo y, mediante un tratamiento químico adecuado, el sulfato de plomo se obtuvo en un estado inactivo. Giesel³⁹ también separó algo de plomo radiactivo, pero descubrió que su actividad disminuía con el tiempo.

Por otra parte, Hofmann y Strauss⁴⁰ obtuvieron plomo de la pechblenda cuya actividad parecía bastante permanente. Afirman que el plomo radiactivo se parecía al plomo ordinario en la mayoría de sus reacciones, pero mostraba diferencias en el comportamiento del sulfuro y del sulfato. Se encontró que el sulfato era fuertemente fosforescente. Estos resultados de Hofmann y Strauss fueron objeto de considerables críticas en el momento de su publicación, y no cabe duda de que el plomo en sí no es radiactivo, sino que contiene una pequeña cantidad de materia radiactiva que se separa junto con él. En trabajos posteriores⁴¹, se ha demostrado que el radioplomo contiene varios componentes radiactivos que pueden eliminarse temporalmente de él mediante métodos químicos adecuados.

No puede caber duda de que el plomo separado de la pechblenda por ciertos métodos muestra una actividad considerable y que dicha actividad es bastante permanente.

Los cambios radiactivos que ocurren en el radioplomo son complicados y no pueden discutirse con provecho en esta etapa, pero se examinarán en detalle en el capítulo XI. Allí se demostrará que el constituyente primario presente en el plomo es un producto de transformación lenta del radio. Esta sustancia se transforma luego lentamente en el constituyente activo presente en el polonio, el cual emite únicamente rayos fácilmente absorbidos.

Este polonio puede separarse temporalmente del plomo mediante métodos químicos adecuados, pero el radioplomo sigue produciendo polonio, de modo que se puede obtener de él una nueva provisión, siempre que se deje transcurrir un intervalo de varios meses.

Más tarde se calcularía que, con toda probabilidad, el radio-plomo perdería la mitad de su actividad en un intervalo de 40 años.

El elemento constituyente presente en el radio-plomo aún no ha sido separado, pero se demostrará que, en estado puro, debería poseer una actividad considerablemente mayor que la del propio radio.

Aún no se ha prestado la atención suficiente a esta sustancia, pues, una vez separada en estado puro, debería ser tan útil científicamente como el radio.

Además, dado que es el progenitor del polonio, debería ser posible obtener de ella en cualquier momento un suministro de polonio muy activo, del mismo modo que se puede obtener a intervalos un suministro de emanación de radio a partir del radio.

Hofmann y Strauss han observado una acción peculiar de los rayos catódicos sobre el sulfato de plomo activo separado por ellos. Afirman que la actividad disminuye con el tiempo, pero se recupera mediante la exposición del plomo durante un breve periodo a la acción de los rayos catódicos.

El sulfuro de plomo activo no muestra tal acción. Este efecto se debe muy probablemente a la acción de los rayos catódicos al provocar una fuerte fosforescencia del sulfato de plomo y no tiene relación con la radiactividad propiamente dicha de la sustancia.

23. Is thorium a radio-active element?

The similarity of the chemical properties of actinium and thorium has led to the suggestion at different times that the activity of thorium is not due to thorium itself, but to the presence of a slight trace of actinium. In view of the difference in the rate of decay of the emanations of thorium and actinium, this position is not tenable.

If the activity of thorium were due to actinium, the two emanations, as well as the other products obtained from these substances, should have identical rates of decay. Since there is not the slightest evidence that the rate of decay of activity of the various products can be altered by chemical or physical agencies, we may conclude with confidence that whatever radio-active substance is responsible for the activity of thorium, it certainly is not actinium.

This difference in the rate of decay of the active products is of far more weight in deciding the question whether two bodies contain the same radio-active constituent than differences in chemical behaviour, for it is quite probable that the active material in each case may exist only in minute quantity in the matter under examination, and, under such conditions, a direct chemical examination in the first place is of little value.

Los trabajos recientes de Hofmann y Zerban, así como los de Baskerville, tienden ciertamente a demostrar que el elemento torio no es radioactivo por sí mismo, y que la radioactividad observada en los compuestos ordinarios de torio se debe a la mezcla en estos de un elemento radioactivo desconocido.

Hofmann y Zerban⁴² realizaron un examen sistemático de la radioactividad del torio obtenido de diferentes fuentes minerales. Descubrieron en general que el torio obtenido de minerales que contenían un gran porcentaje de uranio era más activo que el obtenido de minerales prácticamente libres de uranio. Esto indica que la radioactividad observada en el torio puede deberse posiblemente a un producto de transformación del uranio que está estrechamente emparentado químicamente con el torio y se separa siempre junto con él.

Hofmann descubrió que una pequeña cantidad de torio obtenida del mineral gadolinita era casi inactiva, ya fuera analizada por el método eléctrico o por el fotográfico. Más tarde, Baskerville y Zerban⁴³ descubrieron que el torio obtenido de un mineral brasileño carecía prácticamente de actividad.

En este sentido, el reciente trabajo de Baskerville sobre la complejidad del torio ordinario es de interés. Mediante métodos químicos especiales, logró separar dos sustancias nuevas y distintas del torio, a las que ha llamado carolinio y berzelio. Ambas sustancias son fuertemente radiactivas, por lo que parece probable que el componente activo observado en el torio ordinario pueda deberse a uno de estos elementos.

Si, como hemos sugerido, el torio en sí no es activo, resulta ciertamente sorprendente que el torio comercial ordinario y las preparaciones químicas más puras muestren casi la misma actividad.

Tal resultado indica que los métodos de purificación no han eliminado ninguno de los componentes radiactivos presentes originalmente.

Sea cual fuere el constituyente radiactivo del torio en último término, indudablemente no es radio ni actinio ni ninguna de las sustancias radiactivas conocidas.

En los capítulos siguientes, la radiactividad del torio se discutirá, por simplicidad, bajo el supuesto de que el torio es en sí mismo un elemento radiactivo.

El análisis de los cambios que ocurren no se referirá, por tanto, al torio en sí, sino a la sustancia radiactiva primaria que normalmente se encuentra asociada con él.

Las conclusiones que deben extraerse de un examen de los procesos radiactivos son, en su mayor parte, independientes de si el torio es radiactivo por sí mismo o de si la radiactividad se debe a un elemento desconocido.

Si el torio no es radiactivo en sí mismo, no es posible extraer ninguna conclusión sobre la cuestión de la duración de la radiactividad primaria asociada con él. Dicha deducción no podrá hacerse hasta que se haya determinado definitivamente la cantidad del elemento radiactivo presente en el torio.

24. Si existen elementos más pesados que el uranio, es probable que sean radiactivos. La extrema delicadeza de la radiactividad como medio de análisis químico permitiría reconocer dichos elementos incluso si estuvieran presentes en cantidades infinitesimales. Es probable que existan en cantidad minúscula considerablemente más que los tres o cuatro radioelementos reconocidos actualmente, y que el número conocido en la actualidad aumente en el futuro.

En la primera etapa de la búsqueda, un examen puramente químico es de poco valor, pues no es probable que el nuevo elemento exista en cantidad suficiente como para ser detectado por análisis químico o espectroscópico. Los principales criterios de importancia son la existencia o ausencia de radiaciones o emanaciones distintivas, y la permanencia de la radiactividad. El descubrimiento de una emanación radiactiva con una tasa de desintegración diferente de las ya conocidas proporcionaría una sólida evidencia de que estaba presente un nuevo cuerpo radiactivo.

La presencia de torio o radio en la materia puede detectarse muy fácilmente observando la tasa de desintegración de las emanaciones emitidas por ellos. Una vez inferida la existencia de un nuevo radioelemento mediante un examen de sus propiedades radiactivas, se pueden idear métodos químicos de separación, utilizando la propiedad radiante o emanadora como guía en el análisis cualitativo y cuantitativo.