Nejznaměnitější objevy fysikální a technické poslední doby (2/3)

0

Napsali prof. Dr. Jaroslav Jeništa a inženýr Emil Žižka.
Vydáno péčí redakce populárního technického časopisu VYNÁLEZY A POKROKY.
V Praze tiskem a nákladem F. Šimáčka 1908.

Zajistilo to sice Röntgenovi slávu a popularitu i v těch vrstvách, kde jinak o objevech fysikálních neví se pranic, ale jiná ještě vlastnost zůstala nepovšimnuta, vlastnost, která se stanoviska fysikálního má nesmírnou důležitost a která dala vznik dalšímu velmi podrobnému zkoumání. Poznalo se totiž, že Röntgenovy paprsky vybíjejí velmi rychle tělesa elektrická, na která dopadnou. Jak lze to vysvětliti? Víme, že za obyčejných poměrů je vzduch nevodičem, takže tělesa zelektrovaná podržují svůj náboj velmi dlouho. Vybijejí-li se však rychle, je to znamením, že vzduch stal se vodivým, že odvádí elektřinu, a to právě se stalo jen vlivem paprsků Röntgenových. Tento zjev nazýváme ionisací a říkáme tedy, že Röntgenovými paprsky se vzduch ionisuje. Vysvětlujeme si to tak, že působením těchto paprsků částice vzduchové se rozštěpují v části kladné a záporné, jež zoveme ionty, které se mohou s opačnou elektřinou na nějakém tělese spojiti a tak je vybíjejí.Poznali jsme tímto celou řadu velice zajímavých vlastností nových paprsků Röntgenových, i je přirozeno, že hned bylo pečlivě hledáno, zda podobných paprsků nevysílají i některé zdroje světelné. Skutečně také poznal r. 1896 japonský badatel Muraoka, že svatojanské mušky vysílají vedle světla, jež na nich vidíme a jež ta k tajemným často dojmem působí, ještě záření jiné, jež obdržíme, zachytíme-li viditelnou část lepenkou. Záření takto filtrované jeví zcela zřetelné účinky na fotografickou desku, takže je patrno, že lepenkou dobře prochází. Podobně bylo objeveno, že od kovových destiček, na které dopadly paprsky Röntgenovy, vycházejí zvláštní neviditelné paprsky, působící rovněž na fotografickou desku, které jsou jakýmsi druhotným čili sekundárním zářením Röntgenovým, podobným paprskům kathodovým. Podobných objevů bychom mohli uvésti ještě více, ale všimněme si raději hned objevu nejdůležitějšího, jejž učinil francouzský fysik Henri Becquerel r. 1896. Viděli jsme, že jak kathodové, tak i Röntgenovy paprsky jsou vždy doprovázeny fosforescencí; i připadli někteří fysikové na myšlenku, zda vůbec není nějaké souvislosti mezi fosforescencí a tajemnými těmi paprsky. Becquerel počal zkoumati soli uranové (uran je vzácný prvek chemický, který se vyskytuje jen v malém počtu přirozených sloučenin), které se vesměs vyznačují silnou fosforescencí, t. j. které samostatně v temnu světélkují, když byly před tím nějakou dobu osvětleny. Takové soli položil na fotografickou desku, zabalenou do černého papíru, a po vyvolání poznal, že po několikadenním působení deska zcela zřetelně zčernala na těch místech, kde sůl byla položena. S počátku soudil, že zjev tento úzce souvisí s viditelnou fosforescencí, ale když poznal, že paprsky tyto, jež procházejí hmotami neprůhlednými, vznikají i tehdy, když soli uranové nebyly před tím ozářeny, nýbrž třeba několik měsíců před světlem chráněny, dokázal tím základní rozdíl a objevil nové paprsky velice důležité, jež po svém objeviteli nesou název paprsků. Že fosforescence na tyto nové paprsky nemá vůbec vlivu, ukázalo se nejjasněji tím, když Becquerel užil kysličníku uranového anebo kovového uranu samého, jenž nejeví žádné fosforescence a přece jevil účinek na desku fotografickou nejenom papírem, nýbrž i tenkou destičkou aluminiovou nebo měděnou. Tuto vlastnost zoveme radioaktivitou a o hmotách příslušných říkáme, že jsou radioaktivní, což znamená, že vyzařují samovolně a trvale energii ve formě záhadné, aniž by se jim zřejmě nějaká energie odjinud přiváděla.

Leč uran není jedinou látkou, na níž radioaktivita byla pozorována. A tu setkáváme se při této příležitosti se jmény manželů Curieových, kteří vědomosti naše o látkách aktivních neobyčejně obohatili, pracujíce po dlouhou dobu stále spolu v tomto zajímavém oboru. Když pak Dr. Curie před dvěma léty tak tragickým způsobem zahynul (byl přejet tramwayovým vozem v Paříži), věnovala se choť jeho, rozená Sklodowska, sama další práci a dosud patří k nejpilnějším badatelům o tajemných látkách radioaktivních. Manželé Curieovi vzali si podobně jako Becquerel za předmět badání rudu uranovou a zkoumali, zda i jiná látka nemá podobných vlastností jako uran. A práce jejich byla korunována zdarem, neboť nalezli látku, která se velice podobala známému kovovému prvku vismutu, ale lišila se od něho radioaktivitou mnohem ještě mohutnější, než jakou jevil sám uran. Látka tato na počest vlasti pí. Curie-Sklodowské byla nazvána polonium a považována byla s počátku za nový prvek. Ale když podrobena byla důkladnějším u zkoumání, poznalo se, že nějaký nový prvek nelze v ní najiti, což připustili pakuli sami objevitelé této látky. Netrvalo dlouho a po objevu radioaktivního vismutu následoval objev nové látky. Z téhož materiálu (rudy uranové) podařilo se manželům Curieovým vyloučiti velmi silně účinnou hmotu podobnou baryu, prvku, jenž vyskytá se v hojné míře zejména ve známém nerostu těživci. Poněvadž však baryum samo neukazuje radioaktivity, předpokládali podobně jako již dříve, že tu to vlastnost nutno přičísti novému prvku, který nazvali radium. Ovšem prvek ten nepodařilo se dosud zjednati sám o sobě, nýbrž vždy vyskytá se jako sloučenina chemická, nejčastěji jako chlorid radia. Je přirozeno, že i zde se objevily pochybnosti, zda radium jest skutečně nový prvek, či zda je to jen nějaká obměna barya, podobně jako je polonium obměna vismutu. Ale spektrální zkoumání světla, jež vydává rozežhavené radium, ukázalo celou řadu čar spektrálních u jiných prvků naprosto neznámých, takže skutečně je nutno radium považovati za samostatný prvek, což hlavně též bylo dosvědčeno později určením atomové váhy.Z uranových rud dá se též vyloučiti olovo, a tu se poznalo, že i toto se liší značně od obyčejného olova, jevíc silnou radioaktivitu. Podobně objevilo se záření i u jiných látek, podobných prvkům dříve již známým, na př. lanthanu a telluru. Aby pak výčet látek jevících nové záření byl úplný, nutno ještě zmíniti se o thoriu, jehož sloučeniny byly vyloučeny opět z rudy uranové; a tu poznána byla též velmi silná aktivita, jež hleděla se připsati novým prvkům. Ze všech uvedených látek je nejaktivnější radium. Jistě všichni čtenáři slyšeli již o obrovské ceně jeho a tázali se, co jest asi toho příčinou; vysvětleme si to. Materiálem nejlepším a skoro jediným pro dobývání radia je ruda uranová, zvaná smolinec, na kterou doluje se hlavně v Čechách v Jáchymově. Tato ruda pálí se nejprve s uhličinatem sodnatým , louží se horkou vodou a rozředěnou kyselinou sírovou, čímž se uran rozpustí a může se odliti, takže zbylá nerozpuštěná část jest úplně zbavena uranu a obsahuje jen sírany četných kovů. Tento zbytek vaří se v koncentrovaném roztoku uhličitanu sodnatého, potom se řádně vypere vodou, vaří v kyselině solné, opět vypere a vaří v uhličitanu sodnatém, načež po proprání zase se vaří v kyselině solné. V tom to stadiu zbývají skoro výhradně jen sírany barya a radia se zbytky několika málo kovů. Ty ovšem musí se též odstraniti a ta k po opětné zdlouhavé manipulaci chemické dostaneme pouhý chlorid barya s chloridem radia. Až po tu to dobu provádějí se veškeré práce v továrnách, neboť musí se vzíti veliké množství rudy uranové, aby se poměrně malé množství těchto chloridů vyrobilo. Tak na př. z 1 tuny (1000 kg) smolince vyrobí se pouze 8 kg zmíněných chloridů, tedy ani ne 1%. Byla-li již předchozí práce velmi složitá a únavná, jest následující práce, jež se musí prováděti v laboratoři, ještě mnohem únavnější. Chloridy barya a radia rozpustí se v horké vodě a zahřejí až do varu, načež se roztok nechá chladnouti. Radium je méně rozpustné a tedy krystaluje dříve, krystaly nejdříve vzniklé se proto vyjmou, znovu rozpustí a roztok zase se nechá chladnouti. První krystaly zase se vyjmou a práce uvedená opakuje se s nimi mnohokráte (při tom ovšem nechají se krystalovati i zbylé roztoky, které obsahují radia mnohem méně), až konečně se získá roztok, který obsahuje skoro čistý chlorid radia. Ale látky této zbude nesmírně málo; počalo-li se pracovati s oněmi vyrobenými chloridu barya a radia, zbudou na konec jen asi 2 decigramy čistého chloridu radia, což znamená, že v uranové rudě jest pouze asi pětimilliontý díl radia. Čisté kovové radium dosud nebylo vyrobeno, ne snad proto, že by nebyla znám a cesta k jeho výrobě, nýbrž proto, že by k tomu bylo potřebí ještě větší množství uranové rudy, což znamená ohromný náklad finanční. Vždyť 1 milligram chloridu radiového stojí nyní 50 K, tak že by 1 kg tohoto chloridu stál 5 millionů K. Za tuto cenu nemůže však radium nikdo dnes koupiti, neboť na celé zemi není vůbec takové množství hotového radia; veškerá zásoba, která je nyní k disposici, obnáší sotva několik gramů.

Řekli jsme, že ze všech hmot radioaktivních radium má aktivitu největší. Jak to lze srovnávati? Za tím účelem všimněme si vlastností hmot radioaktivních. Uvedli jsme již, že Becquerelovy paprsky mají značnou podobnost s paprsky Röntgenovými v tom , že pronikají i tenkým i neprůhledným i lístky kovovými, černým papírem, dřevem, koží atd ., vzbuzují světélkování, působí na fotografickou desku, tvoříce podobné obrázky jako jsou stínokresby Röntgenovy, a kromě toho ionisují vzduch a vybíjejí elektrický náboj na různých tělesích. Pro srovnávání aktivity hodí se buď účinek na desku fotografickou anebo na nabitý elektroskop. Pomocí fotografie zkoumáme to tak , že danou hmotu zabalíme do černého papíru a položíme na fotografickou desku. Po určitém čase desku vyvoláme a tu existence radioaktivity objeví se na desce v podobě temné skvrny, jež je tím jasnější, čím je látka aktivnější. Nějaké přesné měření je zde ovšem nemožné, ale a to dá se provésti methodou druhou, pomocí vybíjení elektroskopu. Celé uspořádání je patrno z obrazce 5. Jedna deska kondensátoru A B jest odvedena k zemi, druhá pak je spojena s pozlátkovým elektroskopem. Za obyčejných poměrů je vzduch uzavřený mezi oběma deskami kondensátoru nevodičem, takže elektroskop zůstane nabit. Jakmile však na desku B položíme radioaktivní látku, stane se vzduch více nebo méně vodivým, podle aktivity oné látky, a elektřina se tedy odvede k zemi.

Abychom pak mohli aktivitu srovnávati, stačí, když měříme rychlost, s jakou při stejném uspořádání klesnou lístky elektroskopu; čím je ta to rychlost větší, tím je větší i aktivita.Jiná vlastnost látek radioaktivních je ta, že samy světélkují a také ve hmotách fosforescence schopných světélkování způsobují. Tak na př. chlorid radiový světélkuje jako svatojanská muška; leč nesvítí jen látka tato sama, nýbrž i bavlna, kterou jsme skleněnou trubičku s chloridem obalili. Přiblížíme-li radiový praeparát zabalený v neprůhledný papír v čiré tmě k spánku nebo k odpočatém u oku, máme pocit, jakoby celé oko bylo naplněno světlem; snad je příčinou toho fosforescence sklovité hmoty v oku, vzbuzená radiem. Také fosforescenční stínítka nebo i jiné látky uvedou se paprsky radiovými v živé světélkování. Fosforescence, vzbuzené vlivem paprsků Becquerelových, dá se použiti též k rozeznání diamantů pravých od napodobených; kdežto totiž pravý diamant intensivně zasvitne, dopadnou-li naň ony paprsky, diamant nepravý nezasvitne vůbec anebo jen v míře velice nepatrné.

Překrásně dá se pozorovati záření hmoty fosforescenční vlivem paprsků radiových v přístroji od Crookesa sestrojeném a zvaném spithariskop.

Kousek soli radiové je tu připevněn na konci kovového drátu a jest umístěn jen několik desetin millimetru před stínítkem ze sirníku zinečnatého. Díváme-li se ve tmě silnou lupou na stínítko, jež je k radiu obráceno, vidíme, že je pokryto velkým množstvím stkvoucích bodů malinkých, jež zdají se pohybovati. Vypadá to, jako bychom se dívali na zčeřenou hladinu jezera, v níž zrcadlí se nebe, pokryté třpytícím i se hvězdami. Je-li stinítko vzdálenější od radia, vidíme na jeho povrchu jen několik světelných skvrn; proto je tedy celý přístroj upraven tak, že ta to vzdálenost dá se v určitém rozmezí regulovati. Crookes vykládá ten to zjev tak, že každý světlý bod představuje skutečný náraz na stínítko; je to tedy tak, jako by od radia byly vysílány malé projektily, které stínítko stále bombardují.

Již z uvedených dosud příkladů je patrno, že radium vydává stále jakousi energii; ještě lépe jeto však viděti na účincích tepelných, jimiž se dá vzniklá energie dokonce i měřiti. Mějme nádobu úplně chráněnou od venkovských vlivů tepelných. Do nádoby této vložme trubičku a, obsahující trochu soli radiové, a teploměr. Když se teplota ustálí, vidíme, že teploměr ukazuje stále o několik stupňů více než jiný teploměr podobně umístěný, u něhož však trubička je naplněna nějakou hmotou neúčinnou. Měřiti pak dá se vzniklá energie způsobem znázorněným. Trubice, dobře uzavřená a obklopená tepelným isolátorem, obsahuje v sobě trochu tekutého vodíku a je spojena odváděči trubkou se zkumavkou naplněnou vodou. Trubice i její isolátor jsou ponořeny do tekutého vodíku (teplota -252 ºC), aby byly naprosto chráněny od tepelného vlivu okolí. Je-li vše takto upraveno, neuniká vůbec žádný plyn trubicí, ale jakmile do vložíme nádobku s nějakou solí radiovou, počne se ihned vlivem vysílaného tepla proměňovati kapalný vodík v plyn, jenž v bublinkách vychází a jímá se ve zkumavce.

Tak na př. nalezli manželé Curieovi, že 7 decigramů bromidu radia vytvořilo za minutu 73 cm3 plynného vodíku; z toho pak bylo vypočteno, že asi 8 kg radia mohlo by býti stálým motorem pro stroj, vyžadující k pohonu 1 koňské síly. Byla by to ovšem velmi drahá hybná síla, jak je patrno z toho, co již dříve bylo uvedeno, ale měla by tu výhodu, že bychom se o ní vůbec nemusili starati, a že by přece sama práci konala. Dostáváme tedy snad zde práci z ničeho? Nikoliv, neboť ta energie, kterou radium vydává, má svůj původ ve vnitřní jeho přeměně, jak ještě později bude vyloženo.

Jiné zajímavé účinky paprsků Becquerelových jsou účinky chemické. Tak např. bílý fosfor, je-li jimi ozářen po delší dobu, mění se v červený. Některé látky fosforescenční působením paprsků Becquerelových zkrystalují a nejeví pak již fosforescence. Kyslík lze proměniti v ozon, podobně jako se děje při výboji elektrickém. Účinkem radia nabývá sklo barvy fialové, hnědé, ba i černé, kteréž zabarvení zůstává, i když vzdálíme sůl radiovou. Roztok nějaké soli radiové ve vodě rozkládá tu to vodu v prvky, z nichž je složena, totiž ve vodík a kyslík. K chemickým účinkům patří též působení radiových paprsků na desku fotografickou, o čemž již dříve bylo promluveno. Zvláštní účinky jsou ty, že zelené barvivo listové, zvané chlorofyl, působením těchto paprsků se ničí. Některá semena — jako na př. hořčičná — po delším ozáření pozbývají klíčivosti.

Některé paprsky, vycházející ze solí radiových, překážejí i vývoji bakterií, čímž přicházíme k účinkům fysiologickým, které podobným způsobem jeví i paprsky fialové i Röntgenovy. Fysiologické účinky ukázaly se nejprve velmi nepříjemným způsobem. Becquerel nosil několik decigramů nečistého radia v lahvičce uzavřené a zaobalené ještě do lepenkového pouzdra asi šest hodin v kapse u vesty; po deseti dnech povstal proti tomuto místu na kůži tak silný zánět, že jeho léčení trvalo asi 7 týdnů. Podobně jiný badatel upevnil si kousek radia ve dvojnásobném celluloidovém obalu na vnitřní straně záloktí a nosil jej asi dvě hodiny. Po odejmutí radia vznikl tam silný zánět a puchýř, jenž se vyléčil též teprve za delší dobu. Pí. Curieové objevily se rovněž při častém zacházení s radiem bolestivé záněty na koncích prstů, s nichž i kůže se sloupala. Paprsky ty to působí dále mohutně i na míchu a mozek. Byla-li zvířata některá vystavena po delší dobu jejich účinku, byla stižena ochrnutím a zhynula v několika dnech. Můžeme tedy plně věřiti prof. Curieovi, jenž pravil, že by se neodvážil vstoupiti do místnosti, ve které by byl kilogram čistého radia, poněvadž by to znamenalo určitou, neodvratnou smrt. Ale když poznány byly tyto škodlivé účinky, je přirazeno, že bylo zkoumáno, zda by se právě těchto účinků nedalo též použiti k účelům lékařským. A tu se poznalo, že při opatrném zacházení s nimi lze jich skutečně k některým operacím lékařským použiti. Tak na př. možno trvale odstraniti chloupky z kůže, jež několikráte po krátkou dobu byla vysazena účinkům paprsků radiových. Důležitější však jsou výsledky, jichž se dosáhlo při léčení leckterých kožních chorob a hlavně při léčení rakoviny. Podle některých pokusů bylo vysloveno přesvědčení, že v látkách radioaktivních konečně je nalezen neomylný prostředek hlavně proti rakovině, ale zdá se, že jásot byl předčasný, neboť dosavadní pozorovací materiál nestačí ještě k tomu, aby se dal již vysloviti konečný, rozhodný úsudek.

Radioaktivní látky nevysílají však paprsků pouze jediného druhu, nýbrž záření jejich je dosti složité. Podrobným i pokusy se ukázalo, že u radia nutno rozeznávati troje paprsky, jež svými účinky se liší a jež označujeme počátečními písmenami řecké abecedy α, β, γ paprsky (čti: alfa, béta a gama). Nejlépe dají se rozeznati podle toho, jak se chovají vůči silnému magnetu. Za obyčejných poměrů vycházejí totiž všechny paprsky z radioaktivních látek stejným směrem , dáme-li však radiový praeparát k silnému magnetu, dá se stanovití, že jeden druh paprsků nerušeně jde týmž směrem jako dříve, druhý uchyluje se velmi značně v jednu stranu a třetí konečně jen velmi málo se odklonuje na stranu opačnou. První druh zde uvedený, jenž magnetem se vůbec neuchyluje, jsou γ paprsky. Jsou velice podobny paprskům Röntgenovým, jež také magnetem se nedají odchýliti, a jako ty to prostupují i v silných vrstvách látky neprůhledné. O prostupnosti jejich nejlépe svědčí to, že deska ocelová 1 cm tlustá není pro ně vůbec překážkou, ba že se dá jejich účinek poznati ještě skrze desku železnou 20 cm tlustou. Paprsků těchto vychází z radia poměrně velice málo, ale přece jejich existence je dokázána zcela určitě. Druhé paprsky, jež se magnetem velmi značně uchylují, nesou s sebou záporný elektrický náboj; nazývají se β paprsky a jsou velmi podobny paprskům kathodovým . Všechny nejsou odchylovány stejně, takže je patrno, že toto β záření není zářením stejnorodým , a podle toho, jak jsou odchylovány, jsou více nebo méně pohlcovány vzduchem nebo jiným i látkami. Dají se tedy právě jimi provésti velmi pěkné radiografie (tak zoveme fotografie provedené zářením látek radioaktivních). Paprsky tyto z celého záření radiového jsou nejznámější, poněvadž jejich účinky se dají nejsnadněji pozorovati, avšak nijak nejsou největší částí tohoto záření, neboť přes 98% celé energie, vysílané radiem, spočívá v posledním druhu paprsků, jež nazýváme α paprsky. Tyto paprsky odchylují se magnetem velmi nepatrně v opačnou stranu než paprsky kathodové, což zdá se nasvědčovati tom u, že nesou s sebou elektrický náboj kladný, čímž by byly velmi podobny dříve již uvedeným paprskům kanálovým. Paprsky tyto jsou velmi silně pohlcovány, tak že již i trochu větší vrstva vzduchová je pro ně neprostupná. Zdá se, že právě ty to paprsky vzbuzují onen krásný zjev, jejž lze pozorovati v Crookesově spinthariskopu a jejž jsme popsali.

Click here for reuse options!
Copyright 2017 Magazin Abeceda
    Kdo jsem: Duchovní dědic strakonických Pánů erbu střely, který si přivlastnil další jméno v pořadí, tedy Bavor ze Strakonic toho jména pátý (Bawor de Straconicz eius nomine quintus) Erb rodu: střela ve zlatém poli Osobní zvíře: jezevec Profese: stavař, momentálně SVČ, podle Politically correct zvaný "prase" - pracující senior Záliby: historie, architektura a obojí dohromady Spolubydlící: manželka, pes, kočka a dva kocouři
    Reklama