LOS RADIO - ELEMENTOS DE LA LEY PERIODICA

Le estoy agradecido al Profesor Schuster por la oportunidad que ha brindado, por medio de su carta (Nature, Marzo de 1913), de discutir las amplias generalizaciones que se han venido haciendo respecto de la posición que deben ocupar los radio-elementos en la tabla periódica, como consecuencia de las sugerencias teóricas de A. S. Russell y K. Fajans. La cuestión es una en la que resulta de suma importancia el que no exista la más mínima duda sobre la naturaleza real de la evidencia que se aduce. La crítica del Profesor Schuster sobre mis opiniones apenas pueden ser más simpáticas o provechosas, y sólo podrían resultar en una perspectiva más madura sobre esta importantísima cuestión.
Concediendo, sólo por considerar el argumento, la posibilidad de que existan grupos de elementos no necesariamente de masa atómica idéntica, con idénticas propiedades químicas y espectros, la única forma directa conocida por la que la existencia de los miembros de dichos grupos pudiera ser reconocida de forma separada es basándonos en la evidencia radioactiva, en la cual un miembro se forma a partir de otro, no directamente, sino por intermedio de otros elementos, que poseen, necesariamente, según hasta hoy nos parece, propiedades químicas completamente diferentes. Por lo tanto, es natural que la primera evidencia directa se limite prácticamente al campo de la radioactividad, y depende mucho de si tal evidencia se considera como evidencia real acercándose a una prueba experimental, o si se considera como meramente negativa en su carácter.
En primer lugar, admito que cuando digo “no separable por ningún proceso conocido,” tengo en mente procesos químicos. No es usual, pero sí ilustrativo de las peculiaridades del asunto, que de los medios relativamente toscos y parciales de los análisis físicos, a los cuales el Profesor Schuster se refiere, pueda esperarse que eventualmente triunfen donde los métodos más refinados y delicados del análisis químico se espera que fallen. Pero así es, y concuerdo con el Profesor Schuster de que quizá sea posible, eventualmente, separar parcialmente por métodos puramente físicos algunos miembros de grupos químicamente idénticos por virtud de sus pequeñas diferencias en sus masas moleculares. De hecho, hace un año comencé una serie de experimentos con la intención de lograr una separación parcial de dos tipos de uranio por medio de su difusión en una solución. Este caso es excepcionalmente favorable dado que una alteración en la concentración relativa de los dos tipos de uranio, aun por sólo unos pocos puntos porcentuales, debe ser detectable sin ninguna incertidumbre por métodos radioactivos.
Aunque el término “no-separable” creo que connota la inhabilidad presente, sin implicar, necesariamente, nada respecto de lo que pueda ser posible en el futuro, creo, sin embargo, que la no separación química de los elementos que ocupan el mismo lugar en la tabla periódica se debe al carácter general de los métodos químicos y no al estado de refinamiento y delicadeza alcanzada por tales métodos en un momento particular. El análisis químico de la materia nos ha dado la tabla periódica, y no se conoce ningún caso donde dos o más elementos ordinarios reclamen el mismo lugar en la tabla periódica. Respecto de esto, el caso del grupo de elementos de las tierras raras debe ser necesariamente excluido, ya que estos elementos ciertamente no obedecen la ley sin modificación. En todas las partes de la tabla la regla es que existe sólo un elemento para cada lugar, y cada lugar significa un tipo químico diferenciado de manera regular de sus vecinos. Pero, ahora, las series radioactivas han demostrado que elementos diferentes, no necesariamente de masa atómica idéntica, ocupan el mismo lugar, y que cuando esto ocurre estos elementos poseen idéntica naturaleza química. Es, por lo tanto, una inferencia sostenida por los datos conocidos, que se obtienen de los análisis químicos, que cada lugar en la clasificación periódica representa los límites de los análisis de la materia por métodos químicos, y no el análisis último dentro de tipos homogéneos, como usualmente se implica en la opinión convencional sobre los elementos.
El Profesor Schuster admite que la propiedades químicas de estos grupos “no-separables” de radio-elementos son probablemente casi iguales en un grado mayor que aquellas de los elementos conocidos ya desde hace tiempo, pero reclama que existe un gran intervalo entre “muy similares” e “idénticas”. A mi no me gusta el término “muy similares”. Es ambiguo, y podría no significar otra cosa sino que el examen experimental no ha sido ni suficientemente hábil ni exhaustivo para mostrar las diferencias, si es que existen. A menos que este sea el caso, creo que el término “idénticas” es el que propiamente debe usarse. De otro modo, la palabra “idéntico” debería entonces ser extirpada del lenguaje científico. A menos que exista una razón para prever que otra calificación sea requerida por el progreso futuro del conocimiento, una proposición definida debe ser preferida en la ciencia por sobre una que sea ambigua, la cual gracias a su ambigüedad deberá permanecer necesariamente cierta para siempre. Las proposiciones científicas sólo pueden expresar conocimiento actual, incluyéndose en este término inferencias razonables que se extraen del campo total de ese conocimiento.
El término “químicamente idénticas” no ha sido aplicado sino después de un riguroso examen, por supuesto, no en todos los casos, pero sí en todos los casos posibles, y en número suficiente como para revelar la ley general, tan hábil y exhaustivo como el estado actual de los análisis químicos permite, y, lo que es igualmente importante, por el uso de métodos para detectar cambios relativos de concentración tan delicados como cualquiera que actualmente pueda existir. El ejemplo citado del praseodymio y del neodymio debe ser revisado de manera más cuidadosa. Estos elementos han probado ser separables tan pronto nos enteramos de los métodos ópticos que permiten revelar su existencia separada. En el caso de los radio-elementos la naturaleza radiactiva separada de cada miembro del grupo se conoce exactamente, y la proporción de cada uno en cualquier mezcla puede ser evaluada cuantitativamente. Y aun así permanecen no-separables. Que alguna mezcla pueda al día de hoy ser clasificada como un elemento homogéneo debido a que no existen métodos para la identificación separada de sus componentes, no afecta ni elimina el hecho de que algunas mezclas de elementos que pueden ser, y son, identificados separadamente, sean químicamente no-separables.
Las dificultades de los análisis químicos frecuentemente no están relacionadas con los métodos de separación precisamente, sino con los medios que se usan para determinar si se ha efectuado o no una separación, los cuales, en el caso del difícil grupo de las tierras raras, son relativamente crudos y a veces confusos.
La sugerencia, de que en los procesos de desintegración una masa igual a la de la partícula alfa previamente emitida puede ser reabsorbida, no es probable, pero aun admitiéndola, y suponiendo que el progenitor y el producto de tal desintegración tengan la misma masa, no afecta el hecho de que ambos, progenitor y producto, son dos tipos de materia absolutamente distintos, que se desintegran con rapideces diferentes y, en ciertos casos, con la expulsión de diferentes tipos de rayos. El intento de dar cuenta de este hecho haciendo uso de la suposición de que la inestabilidad particular que determina su futuro podría depender de su pasado es equivalente a admitir la diferencia esencial entre ambos tipos. Aparte de que se puede establecer definitivamente que para cada tipo de inestabilidad, o para cada tipo de cambio radioactivo, el pasado no ejerce absolutamente ninguna influencia sobre los eventos futuros. El período de vida media de un átomo no depende ni de cuánto tiempo lleva en existencia ni de ninguna otra condición conocida. Es independiente de la concentración o del ambiente en el cual el átomo se desintegra. Estas particularidades de los cambios radioactivos están en contra del punto de vista según el cual algo relacionado con la naturaleza de la síntesis atómica ocurre concurrentemente con la desintegración, y de que la desintegración está condicionada por el drenaje de energía del átomo por la radiación, como muchas veces se afirma.
La enorme cantidad de evidencia ya acumulada en el sentido de que elementos diferentes poseen idéntica naturaleza química no puede ser correctamente descrita como puramente negativa en carácter. La proposición de que “A” es no separable de “B” es negativa sólo en su forma. Contiene explícitamente un número infinito de proposiciones positivas de que “A” es separable de “C” o “D”, o de algún otro de los cien o más elementos conocidos, o de cualquier mezcla concebible de ellos, por métodos químicos, las cuales son exactamente indicadas por la proposición. No es necesario que “A” y “B” deban coexistir en todo caso, aunque en ciertos casos -los dos uranios proveen un buen ejemplo- nunca han podido ser obtenidos aparte. Mesotorio-II ordinariamente existe libre de actinio, y el ponerle ésta última substancia es un medio experimental voluntario para mostrar que, una vez mezclados, estos dos elementos son químicamente no-separables. La naturaleza química completa de cualquiera de ellos, o de cualesquiera otro de los radio-elementos, puede ser descrita ab initio, pero la forma negativa es breve y completa.
Yo no creo que haya cierta debilidad en esta parte del argumento. Ha sido un desarrollo teórico de crecimiento lento, y yo reclamo que es algo que se acerca a ser probado definitivamente de forma experimental.
Respecto de la opinión de que los grupos de elementos químicamente idénticos tienen el mismo espectro, la admito en un sólo caso, el del ionio y el torio. Este descansa enteramente sobre la validez y generalidad de las reglas de los cambios α y β, pero, si éstas son correctas, ionio debe ser un producto directo del uranio-II; su período no puede ser menor de 100,000 años, y su proporción en los preparados que se han examinado espectroscópicamente menos de 16 porciento y 10 por ciento, respectivamente. Cualquier otra visión requeriría suponer que un, o quizá más de uno, rayo α, y más del doble de los cambios β observados, todavía estén por ser descubiertos en tales series, y puede decirse con cierto grado de certeza que ningún cambio semejante permanece desconocido.
Francamente, no creo que el Profesor Schuster, o ninguno otro, acepte una opinión de este tipo, la cual ha sido sugerida aferrándose a sólo un hilo de evidencia. El valor de tales opiniones se reduce meramente a sugerir nuevas líneas definidas de investigación, difíciles y costosas, pero todavía experimentalmente asequibles.
El Profesor Schuster recalca que los miembros del grupo del talio, por ejemplo, deben mostrar el espectro del talio en ausencia de talio en el material. Esta última condición es fácil asegurarla. Pero, el caso no es favorable desde el lado radioactivo, ya que torio-D, el mejor ejemplo para ser seleccionado del grupo , tiene un período de vida media de sólo 4 o 5 minutos. El caso, sin embargo, está dentro de las posibilidades y recursos de algún instituto donde se investigue el radio.
Ya que el Profesor Schuster ha hecho la sugerencia, he ido sobre la posibilidad experimental de obtener evidencia de este tipo, y he decidido concentrarme en el caso del torio-X, cuyo espectro debe ser idéntico al del radio. Este es un caso particularmente crucial. La reacción espectral del radio es excesivamente delicada, y la cantidad de este elemento puede fácilmente ser evaluada aun en cantidades miles de veces más pequeñas de las que pueden detectarse espectroscópicamente. El trabajo químico es complicado, pero real y excepcionalmente favorable, además de elegante.
Mesotorio-I es no-separable del radio, y radiotorio del ionio, el progenitor del radio, de modo que si se crece el radiotorio a partir de mesotorio libre de ionio éste puede ser purificado del radio hasta donde queramos y podemos dejar que produzca torio-X. Naturalmente, sin embargo, el trabajo requerirá algunos años, pero debe estar dentro de las posibilidades y recursos de un investigador individual. Al mismo tiempo, sería posible tratar durante el curso del trabajo, un gran número de casos similares, si es que puede obtenerse un abastecimiento suficiente del material primario (mesotorio-I). Esta inferencia sobre los espectros es una opinión puramente personal, y debe ser tomada sólo como una sugerencia hasta que surja evidencia adicional. Pero, no la haría si la pensara inconsistente con alguna evidencia conocida.