Radium

Roku 1897 objevil francouzský chemik Becquerel, že soli uranové vydávají paprsky, obdobné paprskům Röntgenovým. Paní Sklodowská - Currieová, rozená Polka, studovala tento zjev a poznala, že ruda uranová, smolinec z Jáchymova v Čechách, jeví tuto vlastnost ve větší míře, než preparáty z ní připravené a soudila, že vlastnost ta přísluší vedle uranu jiné látce, v rudě obsažené. Podařilo se jí také isolovati z rudy uranové preparát mnohem účinnější a byla vedena konečně k tomu, že se jedná o nový prvek, jejž nazvala radium. (Vlastnost vyzařovati zvláštní paprsky nalezena u vismutu, thoria a soudila z toho na další dva prvky; polonium, aktium.) Vlastnosti preparátu Ra jsou tak podivuhodné, že vzbudily prvu všeobecnou nedůvěru fysiků a chemiků. Zesnulý český učenec prof. Zenger dokazoval, že radiace a všechny zjevy s ní související záleží pouze v elektrickém napětí, oxydaci a podobných věcech, jejichž příčinou jest vždy jen elektřina. Prof. Zenger tvrdil dále, že je možno Ra vyrobiti ze všech kovů. Jeho theorie dosud prokázána nebyla.

Jednalo se o hmoty, jež stále vyzařovaly energii bez úbytku na váze, tedy o nevysvětlitelný odpor se jsoucími principy vědeckými. Výsledek prací paní Curieové přiměl i jejího chotě, že zanechal svých vlastních prací a spojil se s ní při studiu neznámého prvku. Výsledky své práce pak uveřejnili.

Radium patří do skupiny alkalických zemin. Jeho nejpodivnější vlastností jest vyzařovati paprsky gama paprsky Röntgenovými. Paprsky Ra, působíce na sklo sodnaté, zbarví je do fialova. Rozkládají kyseliny v jejich součástky. Mění papír bílý v červený. Soli Ra činí vzduch elektricky vodivý.

Drobný prášek Ra, který by nesl člověk v olověné skříňce v kapse, dostačí, aby při vstupu do nějaké místnosti, kde třecí elektrika dává mohutné jiskry, okamžitě tyto jiskry utlumil - neboť vzduch se stane následkem přítomnosti radia vodivým a lelektřina ze stroje jím uniká. Odstranění neznámé snad příčiny musilo by se díti v úplném zatemnění místnosti a zavřenýma očima hledajícího člověka. Dle světelné záře při zavřeném oku poznal by ihned pravé místo, kde radium se nachází, neboť jak prosvítá olověnou stěnou skříňky a kapsou nositele, tak svítí skrze oční víčko do nervu zrakového. Soli Ra dovedou svoji schopnost indukovati i jiným látkám - které jsouce vystaveny paprskům radioaktivním - svítí. Tuto vlastnost sdílí i šaty i sama osoba experimentátora a vzduch laboratoře. Proto místnosti, v nichž se provádí jemná měření aktivity, musí býti výborně isolovány od místnosti, v níž se pracuje. V "École de physique et chemie", kde svoje výzkumy konala paní Curieová, je velká posluchárna, která nesouvisí s místnostmi, kde tato s radiem pracovala a také nikdy nevstoupila, aníž by také jakýkoliv předmět do ní byla přenesla. A přece po jejím odchodu, za několik roků, shledáno měřením, že je v této, paní Curieovou nepoužívané místnosti, vzduch 20krát vodivější než normální. I jiné zajímavé úkazy jeví se při Ra. Tak např. zeleň listová se rozrušuje, klíčivost semen se ruší, několik gramů Ra na lidské kůži položených způsobuje nezhojitelnou ránu. To jsou nepěkné vlastnosti Ra. Ale ono má i dobré vlastnosti. Ničí staré degenerované buňky a činí tak místo pro vzrůst nových. Mnohé bakterie nesnesou neviditelného světla Ra a hynou a radium stává se tak nejlepším prostředkem proti lupusu. Zatavená sůl radia do skleněné rourky rozpouští propouští paprsky, které pronikají sklem.

Dle Crooké rozlišujeme tři druhy emanace Ra, které se označují jako paprsky a, b, c. Zachytíme-li tyto emanace do vzduchoprázdné skleněné rourky, dává pro sebe zvláštní spektrum. Necháme-li čtyři dny státi a opět zkoušíme spektrum, tu se objeví čáry helia. Helium nazývá se prvek dle boha slunce Helia, poněvadž byl nejprve na slunci objeven. Z toho vidno, že nemůžeme se alchymistům diviti, když chtěli prvky vzájemně přeměniti (Fe v Au, Pb v Ag). (Byl učiněn i návrh, aby několik tun leštěnce olovnatého, obsahujícího též něco stříbra, bylo ponecháno a že svým tlakem a vlastní vahou se Pb v Ag změní.) Mimo to se myslilo, že helium má jen slunce a byla otázka, zda mají planety tytéž prvky jao země a naopak. Myslelo se, že jen země jest nositelem svých prvků. Teprve objev spektrální analyse zjistil pravdu. Jak bylo již uvedeno, rozlišujeme tři druhy emanace radia.

První druh paprsků a skládá se z paprsků kathodových, volných to elektronů. Jsou to velice malé částice a s tím souvisí, že pronikají hmotou. Jsou vlastními nositeli elektřiny. Vybíjí se na vzdálenost 3 metrů od elektroskopu. Odchylují se magnetem a lnou ke hmotám kladně elektrickým. Bequerel vypočetl, že 1 cm² povrchu radioaktivního by vyzářil 1 g hmoty za 1 bilion roků.

Druhý druh paprsků b, jež tvoří vlastní hmotu zářící, jsou kladné elektrické ionty, pohybující se rychlostí řádu světla; t. j. asi 300 000 kilometrů v 1 vteřině. Jsou u porovnání s elektrony nesmírně veliké a proto nemohou tak snadno pronikati hmotou, jíž jsou téměř úplně držány. Jen velmi silným magnetem dají se vychýliti (dle Ruteforda v opačném smyslu než elektrony). Energie těchto iontů je 1000krát větší než energie elektronů; ony činí vzduch vodičem a silně působí na desku fotografickou.

Třetí druh paprsků c, na něž však eúčinkuje magnetismus, ale hmotou velmi snadno proniknou jako elektrony, jsou paprsky Röntgenovy, které vznikají jako úkaz podružný, při náhlém zmenšení rychlosti elektronů při pronikání hmotou tuhou, způsobujíce řadu Stokesových nárazů čili explosivních vln éterových. Vědeckou prací manželů Curie a Laborde bylo zjištěno, že sůl radiová vyvinuje nepřetržité teplo. Dle jejich měření vyvinuje 1 g čisté soli radiové za 1 hodinu 100 tepelných kalorií. Tato zajímavá vlastnost přivedla Wilsona na myšlenku, že radium je příčinou slunečního tepla a vypočetl, že v každém krychlovém metru sluneční hmoty jsou 3,6 g radia - což by byl ovšem značný rozdíl oproti zemi, kde na 1 km připadne 0,9.

Spektrální analysí dokázán na slunci prvek helium (na zemi velmi vzácný). Poněvadž na zemi nalézáme Ra vždy s uranem s mnoha podstatami radiově činnými, můžeme i na slunci tušiti blízkost Ra.

Teplota zemské kůry se zvětšuje as o 1^o na 35 m hloubky. Toto ubývání tepla směrem od vnitřku k povrchu zemskému jest následkem ztrát tepla zemského povrchu, vyzářeného do prostoru. Tyto tepelné ztráty odhadují se na 1 kalorii na 1 m² za minutu. Tento úkaz vysvětlován jest prostou přítomností žhavého nitra zemského, zbytku to původní žhavé massy, z níž ochlazením vznikla země. Rutheford a Loddy bádali, zda tento stálý přírůstek tepla možno vysvětliti přítomností radioaktivních prvků v půdě. Bylo totiž pozorováno, hlavně v tunelu Simplonském, že v jistých pásmech, neobvykle bohatých na Ra, stoupala teplota abnormální měrou. Počet pak dokazuje, že již tři stotisíciny mg Ra na tunu stačí, aby byla původcem thermického efektu. Kdežti země má 1,7 tisícin mg Ra na tunu, musíme mimo to přičíst k radiu účinnost thoria. Je-li v hloubi země obsah radioaktivních látek týž, jako v kůře zemské, pak by vyplývalo, že se země nejen neochladí, ale že se i pozvolna rozehřejě. poněvadž teplo dávané látkami radioaktivními zemi by bylo větší než úbytek jeho, ztracený na povrchu. Tento výsledek rozumování jest však v naprostém odporu s nejlepšími potvrzenými údaji geologie a s našimi nejlogičtějšími theoriemi kosmologickými, takže musíme předpokládati, že radioaktivní prvky jsou jenom v zemské kůře, anebo že spíše vysoký tlak ústředního ohniska zemského usnadňuje atomická spojení, která vyrovnávají desintegraci a štěpení, které se děje na povrchu. Nejmoudřejší je však doznati, že o tom, co se děje v nitru zemském nevíme celkem nic. Uvažme pro zajímavost 1 mg čistého radia. Je to hmota sotva viditelná a čítá atomů 1 1/2 miliardy miliard. Každou vteřinu vybuchuje 15 milionů těchto atomů a dává vznik nové hmotě radioaktivní, tzv. emanaci radiové. Rychlost tato jest stálá. Alespoň nedovedeme ji ani zrychliti, ani zpomaliti. Bude tedy hmota Ra se zmenšovati, až po 2000 letech (nepřesně, může býti zrovna tak 10krát více jako 10krát méně) bude zmenšena na 1/2. Tento čas nazýváme "periodou" též i střední dobou života radiové desintegrace a je velmi různá u prvků radioaktivních, např. uranu 60 milionů století (?), Ra 2000 let, thormia 300 milionů století. Aktionová emanace 3,9 vteřiny. Na základě této hypothese není třeba měniti již zákony, na kterých vlastně celá fysika se zakládá. Je to totiž ta domněnka (vyslovená fysikem Ruthefordem a manželi Curieovými), že radioaktivní atom je komplexním systémem ve vratké rovnováze. Účinkem sil (nám neznámých) asi vnitřní radioaktivní hmoty atom se tříští a zanechá po sobě proměněně buď nový prvek radioaktivní, který pracuje dále svým způsobem a desintegruje se dle sobě vlastních zákonů nebo na atom neaktivní, t. j. stálý, v kterémž případě se proměna zastavuje. Učenci tvrdí, že mohou Ra všude dokázati. V zahradní litině své laboratoře, v písku, štěrku, nerostech. A přece je Ra tak drahé, neboť se sice vyskytuje, ale v množství velice malém.

V eruptivních horninách, tvořících nejspodnější podklad vrstvy zemské kůry, nalézá se průměrně 1,7 tisíciny mg Ra na 1 tunu zeminy. Obsahuje tedy země v tomto poměru 110 milionů tun radia.

Výroba radia je velmi komplikovaná. Abychom si učinili pojem o výrobě Ra, všimneme si, jak pracovala paní Curieová. Jáchymovský smolinec je převážně množství kysličníku uranu v táhlých, málo kdy 4 cm silných žilách. původní práce pí. Curieové byla provedena s tímto materiálem, kteréhož jí bývalá rakouská vláda, kdysi majetnice jáchymovských dolů, poskytla několik tun. Vlastně ne přímo smolince, ale zbytků, které zůstaly po vyrobení uranu. Dříve se tento zbytek vyhazoval, až teprve potom se poznalo, že má vlastně větší cenu než uranová surovina ze smolince samého. V posledních dobách, kdy byl vývoz bývalou rakouskou vládou zakázán, musili francouzští a němečtí továrníci používati materiálu chudého na Ra, pocházejícího až z Tokinu, Madagaskaru a zvláště z Portugalska.

Nejprve se materiál rozemele a podrobí první operaci, při které se vyloučí devět desetin jaloviny. Druhou operací osamostatní se Ra s Ba. Tím se zmenší hmota k zpracování na 1 - 2 kg ze 300 kg, kteréžto množství se béře k zpracování. Pak se postupně odstraňuje barninserie (methodicky) překrystalizací, až konečně zbude malinký zbytek chloridu neb bromidu neobyčejně aktivního. A nejpodivnější ze všech při tom podivuhodností je, že jsme na ně tak dlouho čekali a že jsme dříve ani netušili oněch vlastností, které plní vesmír a o nich můžeme se přesvědčiti jednoduchými přístroji fysikálními.