Soddy Frederick

fot. The Nobel Foundation

Soddy

[sọdi]

Frederick , ur. 2 IX 1877, Eastbourne, zm. 22 IX 1956, Brighton,

brytyjski chemik i fizyk.

Urodził się 2 IX 1877 w Eastbourne. Swoją pierwszą pracę naukową opublikował jako siedemnastolatek (1894) wspólnie ze swym nauczycielem chemii. W latach 1895–97 studiował w Oksfordzie, a później przez dwa lata pracował na tamtejszym uniwersytecie. Starał się o posadę profesora w uniwersytecie w Toronto. Nie uzyskawszy jej, wyjechał do Ameryki i Kanady prywatnie w poszukiwaniu odpowiedniego dla siebie stanowiska. W Kanadzie otrzymał propozycję pracy jako demonstrator doświadczeń chemicznych na Uniwersytecie McGill w Montrealu; posadę przyjął. Profesorem tego uniwersytetu był Ernest Rutherford, który zaproponował Soddy’emu współpracę. Współpraca z Rutherfordem okazała się bardzo owocna. W 1902 Soddy powrócił do Londynu i nawiązał współpracę m.in. z Williamem Ramsay’em. W 1904 wyjechał z wykładami do Australii. W latach 1914–19 był profesorem uniwersytetu w Aberdeen, 1919–36 — uniwersytetu w Oksfordzie. W 1910 został członkiem Towarzystwa Królewskiego w Londynie.

Za wkład do chemii pierwiastków promieniotwórczych oraz badania nad izotopami 1921 otrzymał Nagrodę Nobla. Wcześnie przeszedł na emeryturę — 1936, wkrótce po śmierci żony. Zmarł 22 IX 1956 w Brighton.

Aktywność promieniotwórcza zanika wykładniczo

W 1896 Antoine Henri Becquerel odkrył zjawisko promieniotwórczości (odkrycie „promieni uranowych”). Maria Skłodowska-Curie podczas badania związków uranu, stwierdziła, że w większości tych związków promieniowanie jest proporcjonalne do zawartości w nich uranu, natomiast blenda smolista (uraninit) i chalkolit wykazują promieniowanie znacznie większe. Wysunęła hipotezę, że w tych minerałach muszą występować nieznane pierwiastki o silnej promieniotwórczości. W 1898 małżonkowie Curie odkryli dwa nowe pierwiastki: polon i rad. Uczeni ci przypuszczali (1900), że promieniotwórczości towarzyszy przemiana atomów, później (1902) wycofali się z tego stanowiska. W tym czasie prace nad promieniotwórczością prowadził także m.in. Rutherford, który do współpracy nad tym zagadnieniem zaprosił Soddy’ego. Projektując proste doświadczenie uczeni wykryli, że preparaty toru wydzielają promieniotwórczy gaz oraz stwierdzili, że aktywność promieniotwórcza tego gazu zanika wykładniczo. Soddy zbadał, że wydzielający się gaz, nazwany emanacją toru, jest bierny chemicznie. Potem stwierdzili, że tor wydziela także inne substancje promieniotwórcze (nazwane: tor I, tor II, tor X), których aktywność promieniotwórcza zanika z różną szybkością. Wykazali także, że uran i rad ulegają samorzutnemu przekształceniu, a przebieg tych przekształceń w czasie jest wykładniczy. Soddy i Rutherford wprowadzili pojęcie „czasu połowicznego rozpadu” pierwiastków promieniotwórczych. Wnioski z tych badań uczeni sformułowali 1903 — ogłosili pierwszą teorię rozpadu promieniotwórczego. W tym samym roku Frederick Soddy i William Ramsay stwierdzili, że hel jest produktem rozpadu radu. Soddy i Rutherford uznali, że istnieją łańcuchy genetycznie powiązanych rozpadów promieniotwórczych i podali takie (jeszcze niepełne) dla toru, radu i uranu — są to szeregi promieniotwórcze.

W 1913 Kazimierz Fajans i Soddy, pracując niezależnie, ustalili prawa przesunięć pierwiastków w układzie okresowym w wyniku przemian promieniotwórczych. Soddy przedstawił prawo przesunięć w pracy, która wpłynęła 18 II 1913 do redakcji czasopisma „The Chemical News”. Było to już po publikacji artykułu Fajansa na ten temat, który ukazał się w „Physikalische Zeitschrift” z 15 II 1913. Zatem pierwszeństwo odkrycia należy się Fajansowi, choć reguła znana jest pod nazwiskiem obu badaczy (reguła przesunięć Soddy’ego i Fajansa).

Odkrycie izotopii

Postępy prac nad promieniotwórczością zaowocowały odkryciem wielu substancji promieniotwórczych. Niektóre z nich wykazywały takie same właściwości chemiczne, ale miały różne właściwości promieniotwórcze. Dla tych substancji Soddy wprowadził nazwę „izotopy”. Istnienie różnych jąder atomowych tego samego pierwiastka chemicznego (jądra zawierają jednakową liczbę protonów, lecz różne liczby neutronów; izotopy różnią się zatem masą atomową) nazywa się izotopią. Nowo odkryte substancje promieniotwórcze okazały się nie nowymi pierwiastkami chemicznymi, ale odmianami — izotopami — znanych już pierwiastków. Soddy przewidział także końcowe produkty rozpadu szeregu uranowego i torowego (są to izotopy ołowiu o masach atomowych 206 i 208).

W 1917 odkrył izotop protaktynu ²³¹Pa (niezależnie od Soddy’ego odkryli go także O. Hahn i L. Meitner).

Diagram ilustrujący prawo przesunięć oraz występowanie izotopów