967
SULLAE~dlSSIONEDI CARICHEELETTRICHEPER PARTEDI SALI
NON R~IOATTIVItLLI TEMPERATURAORDINARIA.
D. P A C I N I .
A1 principio del 1907 ') pubblicai una nora in cui era
messo in evidenza il fatto che talani sali non radioattivi,
scnza the intervenga nessun cambiamento di temperatura,
hanno in certe condizioni, il potere di searicare un conduttore
elettrizzato che si trovi vicino ad essi, colla partieolarit~,
sulla quale principalmente insis~evo nella nora eitata, ehe il
fenomeno ha un'iatensitk diversa a seconda iI segno della
earica.
Vi pervenni studiando l'effetto Sarasin, Tommasina e
Micheli ~) sullo sdoppiamento della curva di disattivazione
della radioattivits i n d o t t a . - Dai fili attivati passai all' esame
di un sale radioattivo - - il nitrato d'uranio - - e anch'esso
presentava una polaritk di searica nello stesso senso del filo
attivato e cio~ con preponderanza nella emissione di cariehe
negative.
I risultati ottenuti fino all'esame del nitrato d'uranio mi
eondussero a pensare c h e l a presenza delle radioattivit~ non
fosse indispensabile e passai quindi a sperimentare con sostanze inattive quali il solfato di sodio, il solfato di chinina
il solfato di magnesio, il solfato d'ammonio, il solfato di niehel,
il bieromato e l'allume di potassio.
Tutte queste sostanze quali in maggiore, quali in minor
grado, poste in u n c ~mpo che poteva variare fi'a i 300 e i 1000
volta, circa, par cm. presentavano la proprietk anzidetta. La
conducibilit~ e la polarit'~ di searica dipendevano dallo stato
di umiditk della sostanza.
l) 2~uovo Oimento, vol. XIII, 1907.
2) Gomptes Rendus, 189 pag. 917, 1904.
6r
71. Vol. VII
18
268
D. rACI~I
Le esperienze furono riprese dal prof. Campetti t), il
quale le estese al solfato di rame e al cloruro di calcio. Egli
sperimentando sulle sostanze essiccate trovb the l'aumento
nella rapiditk di dispersione' della elettricitk e il fenomeno di
polarit~ di scarica si manifestavano quando veniva a contatto
de1 sale l'aria umida.
Per una di queste s o s t a n z e - il solfato di c h i n i n a - era
not% dalle ricerche del Le Ben 2)~ che essa ha la propriet~ di
render l'aria conduttriee quando dope aver risealdato la sostanza oltre i 100 ~ la si lasei raffreddare all'aria libera~ e si
attribuiva alia variazione di idratazione cho il sale subisce
durante la variazione di temreratura.
II Le Ben dal eomportamento del solfato di ehinina, ehe
egli attribuiva a fenomeni chimiei~ aveva fatto l'ipotesi che
le azioni radioattive potessero anche esser collegate a processi
ehimici~ m a i l lavoro eseguito da Miss Gates a) dimostr5 che le
propriet~ del solfato di chinina sono sostanzialmente diverse da
quelle dei eorpi radioattivi. Difatti in questo lavoro Miss Gates
conclude che le proprietk del solfato di chinina sono visibili
soltanto quando siano aceompagnate da una forte variazione
di temperatura, dope la quale in breve tempo l'effetto cessa
interamente; cbe non vi ~ saturazione; che le radiazioni della
chinina sono in gran parte assorbite da due o tre millimetri
d'aria, o da un foglio d'alluminio di 0.003 ram. di spessore.
Aecenna infine al fatto che l'entit~ della radiazione del solfato
di ebinina dipende dalla direzione del europe.
Sappiamo al contrario che una caratteristica dei fenomeni
radioattivi ~ preeisamente quella di essere indipendenti dalle
variazioni di temperatura; che in essi b relativamente facile
ottenere la saturazione~ che emettono radiazioni ben pifi penetranti ed infine ch% costituendo tali fenomeni una propriet's
atomica~ non dipendono da trasformazioni di carattere chimico,
n~ da alcun agente fisico.
') A. Campetti, ~V. Cimento, vol. XVI, 1908.
~) Le Ben, C. R. ]900.
') F. G. Gatest Phys. Rev., pag. 135, vol. XVIH, 1904.
EMISSIONE DI CARICHE ELETTRIOHE
269
Le esperienze di Kali~hne ~), anch'esse limltate al solfato
di chinina~ mostrano che la luminescenza e insiemo il fenomeno di conducibilit~ elettrica si presentano col processo chimico di perdita e acquisto d'acqua che ha luogo durante la
variazione di temperatura. Kal~thne trova c h e l a disidratazione del solfato di c h i n i n a ha il carattere di un processo di
dissoeiazione.
Miss Gates ~), intraprende un secondo lavoro per studiare
se il fenomeno elettrico presentato dal solfato di chinina fosse
direttamente dovuto ad una reazione chimica, come poteva
esser quella della idratazione durante la variazione di temperatura, o se fosse invece da aseriversi ad effctto della luce
di corta lunghezza d'onda eventualmente emessa durante la
luminescenza che nel solfato di chinina apparisce sempre in
corrispondenza alle variazioni di idratazione e quindi aceompagna sempre il fenomeno della conducibilits elettrica. 0 g n i
tentativo di Miss Gates per ottenere uno degli effetti senza
l'altro riusci vano; per cui essa dovette concludere che o la conducibilit~. ~ dovuta alla luce ultravioletta ehe accompagna la
fosforeseenza~ o che ognuno di questi fenomeni b eausato dalla
idratazione indipendentemente dall'altro. Notiamo perb che
Miss Gates non 6 riuscita a scoprire la presenza della luce
ultravioletta nella fosforescenza del solfato di chinina.
I n una successiva memoria 3) Miss Gates dice c h e l a sola
sostanza capace di produrre un effetto analogo a quello del
solfato di chinina ~ il solfato di cineonina che come la ehinina
si idrata e diventa insieme fosforeseente durante il raffreddamento. Altre sostanze ha studiato Miss Gates scaldandole oltre
i 1500 ed osservando se rendevano l'aria conduttrice durante
il raffreddamento; ma nessuna di esse dette effetto paragonabile con quello the si ottiene dal solfato di chinina.
Nel 1911 in una nota dal titolo: <, Sopra alcuni effetti
di ionizzazione dei gas osservati in prescnza di eorpi non radioattivi ~, M. de Broglie ed :L. Brizard *) riprcndono 1o studio
l) A. Kalahne, Phys. Zeit., pug. 778, 1905.
s) F. G. Gates, Phys. Rev., vol. 22 pag 45, 1906.
3) F. G. Gates, Phys. Rev., vol. 94, pug. 246, 1907.
~) Le Radium, T. VIII, pug. 181, 1911.
270
D. eAci~I
della attiring e lumineseenza del solfato di chinlna. I citati
Autori si oecupaao anzitutto di vedere se altri sali presentano
le i)roi)riet~ del solfato di ehinina: riscaldano varie sostanze,
le lasciano raffreddare in ambiente seeeo e le introducono in
un eondensatore in eui ~ stabilito un cami)o elettrico, l~entre
i)er il solfato di chinina e i)er quello di cinconina in un eami)o
di 50 volta i)er cm. trovano un effetto che ~ dell' ordine di
grandezza di quello ehe i)rodurrebbe un'eguale quantit~ di
un sale d ' u r a n i o ; ottengono, al contrario, risultati negativi
con molti sali organici e con sali minerali suscettibili di perdere od assorbire acqua, quali il solfato di rame, il carbonate
d' ammonio~ il solfato di sodio, il cloruro di cobalto e il solfato
di niehel. Da queste i)rime esi)erienze gli Autori concludono
che i fenomeni i)resentati dal solfato di chinina 9 s o n o i s o l a t i 9 o che ~ si i)resentano solo notevohnente attivi un piccolo gruppo di cori)i , come il solfato di chinina e quello di
cinconina, i)er i quali si produeono simultaneamente i fenomeni di fosforescenza e di perdita, o di assorbimento d'acqua 2.
Gli Autori probabilmente non conoseevano il mio lavoro:
i)er il solfato di sodio, ad esempi% io trovai mareato il fenomeno di conducibilit~ dell'aria e i)olarit~ di scarica.
De Broglie e Brizard trovano che la conducibilith del
solfato di chinina ~ dovuta ad una ionizzazione e cresce notevolmente al diminuire della i)ressione; vedremo che in generale la diminuzione di pressione non ha semi)re lo stesso
effetto per i sali da me sperimentati.
In una sueeessiva memoria :De Broglie e Brizard ') occupandosi della eausa del fenomeno - - secondo essi limitato
ai solfati di chinina e di einconina - - hanno cereato, come
gi~ aveva fatto miss Gates~ di mettere in relazione le propriet~, elettriche di quei sali con quelle della fosforeseenza;
ma hanno dovuto escludere la presenza delle radiazioni ionizzanti ultraviolette. Del resto gi~ le esperienze da me pubblicate nel 1907 eliminavano questa possibilitk rivelando esse
l' esistenza del fenomeno per sali che non sono luminescenti.
~) Le -Radium, T. VIII, pag. 273, 1911.
]~MISSIONE DI CARICHE ELETTRICItE
~l
Do Brog|ie e Brizard fanno infine l'ipotesi~ in verit~ seducente, c h e l a brusca rottura dei cristalli di solfato di chinina
produea delle piccolo scariche elettriche a cui potrebbe esser
dovuta ]a ionizzazione clell'aria; tuttavla non riescono a mettore in evldenza il carattere elettrico delle luci osservate.
Ora le condizioni in'cui io ho osservato il fonomeno non
convalidano nommeno questa ipotesi: richiamer6 in proposlto
il caso dei cristalli di solfato d'ammonlo e di solfato di sodio
che~ tenuti nell'ambiente del laboratorlo per qualche mes%
prosentarono sempre nettamente il fenomeno~ indipendentemonte quindi da eosl rapide variazioni d' idratazione da determinaro la brusea rottura dei eristalli.
I due fenomeni quindi elettrico e luminoso 2ossono be~s~
esser 19rovocati dalla stessa causa ma devono conslderarsi l'u~o
indipendente dall' alt~o.
$
$r
Quosta emissione di carioho olettricho per parto di sail
non radioattivi, senza variaziono dl temperatura e in particolare la polarits di scarica, costituiscono dunquo un fonomeno
tuttora oscuro anche per il solfato di chinina, o solo qualitativamente noto per gli altri sali in cui ho potuto metterlo in
evidenza.
No ho ripreso pore,:6 lo studio e nolla presente nota
intendo riferire sulle particolarit~, del fenomeno messe in lute
da nuove esperienze, i cui risultati permettono di aserivere
quosta propriet~ di emettere cariche elettriohe, all'azione, di
natura probabilmento elettro~ehimiea, del vapor d'aequa su quosti sali.
272
D.
PACI~!
Ecco il dispositivo sperimentale adottato:
ij
- Elecr r,orn, e t p e
6att~ia-(~
O
0
t
alia
flOmp~.
A
Fig. 1.
I1 recipiente A (fig. 1) ~ an tubo di vetro chiuso alla estremit~ inferiove, reca due tubi laterali a e b su ciascuno dei quali
si innesta un altro tubo munito di rubinetto a 3 vie. I1 tubo
EI~IISSIONE DI CA.RICHE ELETTRiCHE
273
a h in ecmunicazione con un fi|tro elettrioo per l'aria e con
una serie di tubi essiecanti e il tube 5 eel manometro e colla
pompa attraverso altri essiecanti. L'appendice c porta il file di
platino che adorisce alla reticella metallica r la quale ~ destinata a sostenere la earta su cui il sale ~ cristallizzato. L a
retieella r b cilindrieg di em. 4,5 di diametro e cm. 9~5 d'altczza. Il cilindro 0 ehe ha 9 cm. di lunghezza e 3 di diametro
l'elettrodo interne che, attraverso il tappo ehe chiude a tenuta d ' a r i a la estremiti~ superiore del recipiente A, b in comunieazione coll'elettrometro. Xl file che sostiene il cilindro 0
passa attraverso il tappo essendo rivestito da un cannello di
zolfo ehe riempie l'anima d ' u n tube d' ebanite il quale a sua
volta ~ costretto in un tube metallico messo a terra. I1 tube
metallico superiormente ~ svasato e nella svasatura ~ stata
colata della eera-laeca per cui la tenuta fra l'cbanite e il tube
metallico ~ perfetta. In queste condizioni l'appareechio tiene
il vuoto fine a 5 mm. L ' e l e t t r o m e t r o ~ un Dolezalek e d~.
60 divisioni della scala per un volta.
Una condizione che sembra necessaria~ perchb si possano
osservare i fenomeni di cui ci oecupiamo b che le due armature del condensatore siano molto vicine. L a ionizzazione
ehe come vedremo ha luogo - - b confinata hello strato
vicinissimo al sale e perchb gli ioni possano venir estratti in
quantit~ da permettere misure ben definite sull'elettrodo opposto, bisogna che questo sia a piccola distanz% nel mio
case questa distanza era di circa 4 ram.
I valori che dar5 come misura della entit~ del fenomeno
di conducibilit~ rappresentano il numero di divisioni di cui si
spostata sulla scala in un minute primo, l ' i m m a g i n e di un
filamento luminoso riflessa dallo specehio dell'elegtrometro. I n dicheremo con a i l rapporto ira i humeri ehe rappresentano
la grandezza delle cariche positive e negative emesse per lo
stesso valore del campo estrattore; eosicch~ z ei d~ il valore
della Tolarit~ di scarica.
SOLFATO D~AMMONIO.
Questo sale fu essiccato in presenza di acido solforico ed
anidride fosforica per sei giorni e poi introdotto neU'appa-
274
D. P,~CI~
recchio di misura. In aria perfettamente secca - - perch~ costretta a passare lentamente attraverso acido solforic% cloture
di calcio e anidride f o s f o r i c a - non si ha conducibilits apprezzabile malgrado si applichi un campo di 480 volta.
Lasciato per qualche era sotto una campana in presenza
d'acqua, la emissione di cariehe, si manifesta in un campo
di - t - o - 240 v. con distinta polarits
Campo di volta
-I-a
240
div. 110
div. 40
2.7
Se in queste eondizioni si fa passare sul sale una corrcnte
d ' a r i a secca si ottiene poi:
volta
-i-
240
28
--
13
a
2.1
Questa prima esperienza conferma ehe il s
avviene quando sul sale seeco agisee il vapor d'aequa e tende a
scomparire essieeandosi l'aria. Un secondo campione di solfato
d ' a m m o n i o costituito da cristallini pifi grandi di quelli del
preeedente campione fu - - come il primo - - ottenuto da soluzione aequosa ed essiccato per 6 giorni. • ragione della grandezza dei cristallini per sperimentare con questo sale~ si adopcrb come elettrodo interne un cilindro d i c m . 2.55 di diamet,'o. Dope l'essiecamento e la prova negativa circa l' esistenza del fenomeno in qaelle condizioni, questo campione di
solfato d ' a m m o n i o venne tenure per alcuni giorni sotto
una c ampana destinata a preservare i sail dalla polvere;
ma senza essiccamento, cosicch~ esso rimase esposto alia umidit~ dell'aria deWambiente ordinario:
I1 sale allora sperimentato dava:
EMISSIOME D[ CARICHE ELETTRICtIE
volta
-4-
400
81
480
170
--
33
67
o
2.4
2.5
275
E dope che stette per 24 ore in presenza d ' a c q u a :
volta
+
400
90
z
4.5
20
480
290
40
7.2
In eorrente d' aria seeea la condueibilit~ si abbassa subito
ai seguenti valori:
volta
-4--
400
40
480
95
--
10
20
a
4.0
4.5
Osserviamo the se per il solfato d'ammonio il fenomeno
fosse dovuto soltanto al processo di idratazione o disidratazione, qui avendosi ii ease del sale ehe b state per lunge
tempo in ambiente saturo di vapor d'aequa, quaado essieo
l'aria interna, diminuendo la tensione del vapore nell' atmosfera
ehe eirconda il sale, la disidratazione di esso verrebbe attivata
e quindi in prinoipio finchb il sale non si essiea dovrebbe aversi
un aumento nella intensitk della emissione. Dobbiamo perb pensare che il solfato d'ammonio non eristallizza con aequa e non
b igroseopieo; tuttavia in esso a eausa della idrolisi avvengono
in presenza d' acciua dello vere azioni ehimiehe ehe tutte probabilmente influiseono sull'effetto osservato la cui natura in
questo sale b forse pi~k oomplessa ehe in altri. Dope mezz'ora
da ehe sul sale umido si era fatta passare per breve tempo
dell'aria seeea, il fenomeno rioomparve celia intensitk primitiva
senza l'intervento di altre azioni dall'esterno:
276
D. PACINI
Campo di volta
-t--
350
38
9
4.2
400
120
17
7.0
480
300
40
7.5
Influenza delia p r e s s i o n e .
Per questo sale la diminuzione della pressione determina in
generale una diminuzione della conducibilith. Tuttavia in principle talvolta l'effetto ~ poco netto, ma eontinuando a sperimentare a bassa pressione appare tosto l'indebolimento del
fenomeno.
l~iprendiamo il primo campione di solfato d'ammoni 9
helle condizioni in cui lo abbiamo laseiato colin esperienza
sopraeitata per 1' effetto dell'aria seeca.
A pressione ordinaria
Campo di 240 v.
q28
13
r
2.1
Alla pressione H = - 3 era.
volta 240
-t29
13
a
2.1
-
-
La diminuzione della pressione non ha avuto effetto sensibile; per5 il sale era ridotto quasi inattivo.
L'esperienza che segue ~ stats fatta alla pressione di 3
era. e dicm. 0,5 eseguendo per ogni segno della carica 3 letture
consecutive coll'intervallo di 2' l' una dull'ultra; da essa si vede
bene la diminuzione dell' effett% nazi si pub giungere a che il
fenomeno scompaia del tutto:
Campo di 250 v.
l-l- ordinaria
-t-69
49
1.4
H -= cm. 3.0
61--25--20
45 - 2 8 ~ 2 1
54--15--10
3 8 - - 14 -- 7
[ H : era. 0.5
0
0
I humeri non sono sovrapposti e la polarit{~ non h stata
calcolata perchb i due segni del campo non si alternano per
1,~MISSIO~NE D[ CARICHE ELETTRICHE
2~
ogni lettura e a bassa pressione il valore delle cariche emesse
dipendc anche dal tempo.
L'influeaza di minori variazioai di pressione ~ hello
stesso sense :
300 volta
--t--
H ~ 7 5 cm.
110
17
6.5
H : 6 0 cm.
95
13
7.3
H : 4 0 cm.
92
13
7.0
I1 secondo campione di solfato d'ammonio costituito da
cristallini pik grossi dette il scguentc risultato:
volta
-ta
H ordinaria
300
400
30
100
16
33
1.9
3.0
]-]"--CEll. 2
480
190
60
3.2
volta
-4-
300
11
350
20
--
8
9
400
30
13
a
1.4
2.2
2.3
Lo stesso campione dope 24 ore ehe ~ state ia presenza
d' acqua dk:
H ordinaria
volta
400
480
--~
90
290
20
40
a
4.5
7.2
Effetto
H ~---cm. 46
volta
400
480
-t65
280
-13
25
a
5.0
11.2
del
campo.
Delle numerose esloerienze cseguite sui due eampioni di
solfato cl'ammoni% tutte fra lore concordanti, riporter5 qui
le serie delle misure fatto col 2.o campione. La prima serie fu
ottenuta quando il campioae dope essere state essicoato~ era
rimasto per aleuni giorni - - come abbiamo detto - - s o t t o la
campana senza essiccamento: alia tabella the segue riporto
direttamente i dati dell'esperienza eseguita alternando sempre
il "segno per ogni valore del campo:
278
D.
volta 350
-t35
-15
a
2.3
400
86
34
2.5
450
120
50
2.4
480
165
63
2.6
~ACINt400
76
30
2.5
350
45
20
2.2
300
22
12
1.8
400
81
34
2.4
480 300
175 25
71
13
2.5 1.9
Quest'ultra tabella contiene i valori medi:
volta
-t-
300
23
12
1.9
r
350
40
18
2.2
400
81
33
2.4
450
120
50
2.4
480
170
67
2.5
Eceo iuveee i numeri ehe esprimono l'an~amento del fenomeno al variare del campo, quando si eimenti il sale dopo
the h stato per 24 ore in ambiente saturo di vapor d'acqua.
volta
A-
350
28
400
90
450
480
--
8
20
165
32
275
40
o
3.5
4.5
5.1
6.9
Nella fig. 2 le coppie di curve I.~ e I[. a rappresentano
grafieamentc l'andamento del fenomeno per le cariehe positive
e negative nei due casi studiati. La III. ~ eoppia di curve 6
stata ottenuta riportando sul grafico i valori della polarita
relativi alle due serie di misurc.
Dal loro esame si vede the non vi 6 csnno di saturazione
fino ai potenziale di 480 volta: si ha dunque un'azione diretta
del eampo elettrostatico sul fenomeno, almeno per quanto riguarda la estrazione delle earlobe accumulate alia superfieie
del sale.
La potarlt~, cli scariea cresce al crescere del campo: a
paritk di eampo essa b notevolmente pik forte quando il sale
stato in presenza d'acqua.
Una particolarit~ che non si pub far a meno di rilevare
osservando le due eerie di valori ottenuti col sale pilk o meno
umido b che, al creseero del campo, il fenomeno b eomparso
prima quando il sale era meno umido; cosl ci son v o h t i
EMISSION~ DI CARICHE ELETTRICHE
279
350 V. per avere valori distinti nel 22 caso; mentre nel primo
si ~ avuta una netta conducibilits con 300 volta. Ma col crescere del campo quando il sale era umido le eariche positive
sono andate crescendo pih rapidamente che nel caso precedente; mentre le negative sot~o restate sensibilmente al disotto
dei valori prima raggiunti.
Effetto della t e m p e r a t u r a .
Un debole risealdamento aumenta fortemente la emissione
delle eariehe; ma aumentando aneora la temperatura si ha in
questo sale sviluppo di ammoniaea o le eose si complicano a
tal segno per eui l'esperienza non d~ pilz nulla di definito;
essa riesce assai meglio pel solfato di sodio.
SOLFATO DI SODIO.
I1 solfato di sodio cristallizzato sulla solita earta fu essieeato in presenza di aeido solforieo avendosi perb cura di non
spingere l'essiccamento fino alia rottura dei cristallini, i quali
furono introdotti nell'appareechio che presentavano la loro
forma ancora ben definita. In queste condizioni il solfato di
sodio dette :
Campo di v.
-4--
o
300
0
400
114
0
8
--
14
L a prevalenza delle cariche positive 6 considerevole e la
polarits si mantiene sempre alta. Dopo mezz'ora ehc il sale
laseiato nell'appareeehio con aria ambiente si ha:
volta
-F-
400
145
--
12
a
12
280
i). rACISI
Se si fa passare aria umida l'effetto aumenta in prineipio;
ma poi torna rapidamente al valore primitivo:
volta
-4-
400
160
47
3.4
- -
a
400
140
11
12.7
E rarefacendo l'aria, alla pressione d i c m . 1,0 si ottiene:
volta
A- -
400
130
13
10
]~ sta{o notato che in taluni casi una forte
della pressione b dapprincipio accompagnata da
nelle emissioni delle cariche; ma permanendo il
successive misure si vede subito che l'effetto va
Cosl per esempio:
Alia pressione atmosferiea
volta
480
-~110
14
a
7.8
diminuzione
un aumento
vuot% nelle
diminuendo.
Alla pressione di 1 em.
volta 480
-4- 170
90
65
20
20
o 4.8
3.6
3.2
- -
3 5
Quando si faeeia passare sul sale una corrente d'aria
secca si osserva una diminuzione della conducibilitK.
L a pola~'it~ diminuisce al diminuire della pressione.
Le esperienze istituite con campioni diversi haano dato
gli stossi risultati.
L a tabella the segue ci mostra come varia il fenomeno
al variare del campo per il solfato di sodio.
Campo di volta
q- -
480
125
17
7.3
400
40
10
4.0
350
18
0
--
480
110
14
7.8
E~:ISSIONE
DI
CARICHE
281
ELETTRICHE
L'effetto del campo ~ in questo caso come in quello del
solfato d'ammonio. Non vi g tendenza ilia saturazione e nei
..
s o ~ ~....- - ~
i
.... ~
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'#'..~:.~.~ "~'"
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1
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L
BOO ~.
aSO
ValoH
~oo
~le/ c , ~r,p~
~so
z~80
.Fig. ~.
limiti dell'esperienza la polarith cresce eolla differenza di potcnziale. Nella figttra 2 la IV. ~ coppia di curve ci rappresenta
l'andamento del fenomeno.
282
D. rAcx~i
G u a r d a n d o la precedento tabella vien fatto di notarc come
i valori della condueibilitK osservati in ultimo per lo stesso
valore del eampo (480 v . ) s o n o inferiori a quelli eorrispondenfi al prineipio della serie di misure.
Questo fatto osservato anche altre volte mi ha fatto pensare alia esistenza di una fatica del fenomeno in istudio ed
he tentato in proposito lunghe serie di osservazioni sul sale
sempre chiuso nell'apparecchio, ma 1' esito definitive di queste
osservazioni non permette di concludere per l'esistenza di una
fatica. D'altronde il fenomeno ~ evidentemente eomplesso ed
b dimcile mantenersi per un eerto tempo rigorosamente nelle
stesse eondizioni.
Risealdando l'appareeehio di qualehe decina di gradi la
conducibilit~ aumenta, ma sopratutto crcsce la emissione dellc
cariche positive, cosi per esempio: il campione the senza riscaldamento dava in un minute primo 80 divisioni delia scala
quando era carico a - 4 - 4 0 0 v. e 20 divisioni quando lo era
a - 400, eel risealdamento dk a - 4 - 4 0 0 v., 40 divisioni in un
secondo; mentre a - 400 v., d~ 35 divisioni in un primo.
Misura della corrente.
Servendosi di un condensatore di cui b note il eoefficiente
di influenza di una a r m a t u r a sull'altra i) e di un eampione di
forza elcttromotrice normale Weston, ~ facile determinare la
quantith di elettricith ehe corrisponde ad una data deviazione
dell' ago dell' elettrometro; nel mio case ad una divisione della
scala corrispondeva una carica di 2, 13 X 10 -Is coulomb.
Gr. 13.5 di solfato d' ammonio al potenziale d i - 4 - 4 8 0 v.
e per una distanza di 4 ram. f r a i l sale e l'altra a r m a t u r a
del condensatore, hanno date la deviazione di 290 divisioni in
1" il che corrisponde ad una correntc massima di:
0.76 X 10 - ~ ampere per gr. di solfato d' ammonio; e
quando il sale era earico a - - 4 8 0 v. si ebbero :
0.10 X 10 -~* amp6re
1) F. Harms. Phys. Zelt, pag. 47, 1904.
283
EMISSIONE DI CARICHE ELETTRICHE
P e r il solfato di sodio i valori corrispondenti furono:
1.07 X 10 -'~ ampere per gr. al potenziale di -4- 480 v.
e di:
0.14 X 10 -l~ amp@e al potenziale di --- 480 v.
NITRAT0 D~'AMMONIO E BROMURO I)I POTASSIO.
I1 nitrato d ' a m m o n i o dg laogo ad una emissione di cariche d ' a m b o i segni anehe a potenziali non molto elevati,
presenta perb debole polaritg.
II bromuro di potassio quando venga inv stito dal vapor
d'aequa, emette si delle eariehe, ma in misura assai debole e
con poca polaritk. Anehe questi dae sali mostrano la prevalenza delle cariche positive.
NITRATO
I l l a r i a seeca
volta
+
--
250
27
20
1.1
n
330
70
62
1.1
I)'AMMONIO.
In aria del lab.
250
130
90
Alla pressione di 1 era.
250
330
35
80
35
80
1.4
1.0
Aria del laboratorio [Alla pressione di I em.
volta
250
250
q130
I
45
-110
40
1.1
1.1
1.0
Nell'aria seeea
250
45
42
1.0
AI diminuire della pressione, anche qui diminuisce il fenomeno~ produeendo effetto analogo a quello dell'aria seeca.
BROMURO I)I eOTASSlO
Perfettamente secco in aria secca non dg nulla in un
campo dl 480 volta su 4 ram. Introducendo nell' appareeehio
aria umida :
Campo di volta
+
z
~e, ie l'[.
Vol.
rlI
200
0
300
40
350
76
0
40
75
--
1
1
400
160
140
1.1
19
284
D. PAci~i
Dopo 4 ore ehe il sale ~ nell'appareechio in eui si feee
entrare aria umida:
volta
+
- -
o
300
150
300
150
50
3.0
300
145
50
2.9
volta
-4--
300
36
17
2.1
6O
2.5
media :
300
148
53
2.8
e alia pressione di 1 em.
- -
Faeendo entrare aria secca alla pressione o r d i n a r i a :
volta
+
- -
z
480
33
12
2.7
I1 fenomeno rimane debolissimo come nel caso del solfato di sodio e restando il sale a eontatto d e l l ' a r i a seeea introdotta, senza rinnovarla, dopo un' ora 1' intensitk del fenomeno
aneora diminuita :
volta
+
- -
S O L F A T O DI P O T A S S I 0 E
480
17
10
1.7
SOLFATO DI BARIO.
I1 primo di questi sali emette forse u n a debolissima carica nell'atto in cui, essendo seeeo, viene a contatto col v a p o r
d ' a c q u a ; il fenomeno t u t t a v i a non ~ netto.
Nessun accenno alla presenza di cariche si g potuto osservare quando nell'appareeehio fu introdotto il solfato di
bario.
:EMISSIONE
DI
CARICHE
285
ELETTRICtIE
Le c a r i e h e raeeolte sono p o r t a t e da ioni.
Una questione importante da risolvere era quella della
n a t u r a delle cariche osservate: il loro trasporto cio~ sull'elettrodo centrale ~ fatto direttamente da una speciale radiazione
che ha uu determinato potere penetrante, ovvero la conducibilitg osservata ~ ' d o v u t a a dei veri e propri ioni?
:Nello studio della ionizzazione prodotta dal solfato di chinina~ :De Broglie e Brizard sono riusciti a svelare la esistenza
di una debole conducibilit~, quando il sale era posto fuori del
condensatore.
Ho istituito u n ' e s p e r i e n z a simile per il solfato d'ammonio,
interponendo f r a i l sale e l'elettrodo interno - - che ~ in eomunicazione c o l l ' e l e t t r o m e t r o - un cilindro di fete metallica,
anch'esso al potenziale del sale, ed ho notato ehe dopo qualehe
minuto e con potenziali elevatl si riesce ad osservare ancora
delle cariche sensibili. I1 diametro della retieella su eui aderisce la carta col sale era di mm. 45~ la rete interposta ha
35 ram. di diametro e l'elettrodo centrale ne ha 25.5. Notiamo
c h e l a distanza s la rete interna e la superficie dei cristallini
di circa un millimetro.
Il primo campione di solfato d'ammonio dette in 3':
Campo di volta
-t-
300
0
400
17
0
--
480
73
42
1.7
I1 secondo campione, ha dato:
volta
-P
--
400
33
480
65
10
26
3.3
2.5
Anche per osservare queste deviazioni sono necessari 3
minuti. I1 rlsultato di questa esperienza si spiega abbastanza
bene colla ipotesi che le cariche le quali raggiungono r elettrodo centrale siano portate da aleuni ioni che dalla superficie
286
D.
PAC~m
del sale riescano a diffondersi nel piccolo spazio comprcso fra
esso e la f e t e ; non g aneora escluso t u t t a v i a che si possa
t r a t t a r e di u n a radiazione diretta.
:Per accertarmi se in realtb~ si ha a chc fare con deg.li
ioni~ ho tentato di vederc se fosse possibile spostare la conducibilitb~ ricorrendo ad una corrente d'aria. L ' e s p e r i e n z a
resa diffieile dal fatto che il campo necessario alia estrazione
dcgli ioni, fa precipitare sull'elcttrodo opposto al sale la maggioranza di quelli che si liberano. Malgrado cib la seguente
esperienza dette risultati positivi.
Un grosso tubo di vetro (fig. 3) contiene un rettangolo di
rete metallica a bordi rialzati a, sostenuto e isolato da due pczzi
d' ebanite e. Su questa rote si a d a t t a la carta da filtro, sopra la
quale sono dcposti i cristallini del sale. A t t r a v e r s o l'appcndice A
del tubo ii sale g posto in comunicazione colla batteria di accumulatori. A t t r a v e r s o l'appendice B, l'elettrodo b b collegato
colla t e r r a ; r b una retieella metallica isolata, unita con uno
dei poll di una b a t t c r i a di pile ad a c q u a ; l ' e l e t t r o d o centrale
M N per mezzo del tubo D vien collegato all'elettrometro di
Dolezalek. I1 filo che conduce ali'elettrometro e cosl quclli che
vanno alle batteric passano a t t r a v e r s o lo zolfo contenuto in
un tubo d'ebanite, il quale a sua volta ~ circondato da un
tubo metallic% messo al suolo. L ' a r i a aspirata mediante u n a
p o m p a ad acqua e n t r a dal tubo S schiacciato" nel senso orizzontale, ed esce dal tubo R. :La reticella a vienc caricata a
+ , o - - 480 v. e la reticella r corrispondentemente a + , o - - 3 0 0 .
Regolando convenientemente la distanza f r a i l sale e l'elettrodo
C mi ~ riuseito di osservare distintamcnte la ionizzazione, trasportata dalla eorrente d' aria sull' elettrodo 1~ N.
I n t r o d u c i a m o infatti, il solfato d ' a m m o n i o , nelle migliori
condizioni per osservare il fcnomeno precedcntemente descritto
ed a v r e m o i seguenti risultati:
sale carieo a 480 v.
segno degli ioni: +
divisioni della scala: 15
--
+
--
3
8
0
EMISSI0~E
287
DI CARICHE ELETTRICHE
S
T
~
/
/)
T
~:'
2-
~:
2~
Fig. ~.
288
~.
vAc::~:
Ogni osservazione dura 5 minuti durante i quali si ha
una continua e costante aspirazione di aria accuratamente illtrata attraverso a n tube di 60 cm. di lunghezza 7 ripieno di
cotone. I1 trasporto della carica sull' elettrodo ~ :N ~ danque
evidente e la ipotesi dell'esistenza degli ioni ~ confermata. Si
vede che col tempo la ionizzazione osservata in M :N va diminuendo per l'azione della corrente d'aria sul sale. II carattere unipolare, e nel sense volut% si vede conservato anche
in qaesto case.
:Non pub sorger dubbio che il fenomeno sia lo stesso di
qaello prima studiato; difatti nessuna carica si rivela all'elettrometro quando, non essendoci il sale, si attiva nel tube la
stessa corrente d'aria per 10 minuti; nb si pub obbiettare che
vi sin trasporto di particelle saline, chb in tal case il trasporto
avverrebbe colla stessa intensitk qnalunqae fosse il segno della
carica del sale, questo poi non ~ in polvere; ma in eristallini
bert definiti e adereuti alia carta su cui sono deposti.
Per il solfato di sodio l'esperienza b pi~t delicata, ma tuttavia riesce ben distlnta quando il sale ~ in via di idratazione.
QuaRto alla origine della ionizzazione, essa potrebbe esser
dovuta ad una radiazione ionizzante; ma se pure una speeiale
radiazione esiste, essa deve essere es~remamente assorbibile perch~ s'arresta allo strafe immediatamente prossimo alia saperfieie
del sale. I risultati ottenuti sono in questo sense concordi per tutti
i sali cimentati. Abbiamo gik veduto come non si possa sostehere la ipotesi tanto vagheggiata the il fenomeno elettrico sia
una conseguenza della fosforeseenza o della tribolumineseenza;
possiamo anehe escladero un eventuale effetto Hertz-Hallwachs
perchb he constatato che l'emissione di cariche avviene indifferentemente alla lace e nella oseurit'~.
I lavori di Reboul i) e di Haber e Just *) hanno mostrato
che helle reazioni chimicho si possono eoastatare fenomeni
elettrici anehe indipendentemente da alterazioni speciali di
carattere fisie% qnali la incandescenza, il gorgoglio, la rott a r a di superficie ecc.
i) G. Reboul, Le Radium, T. VIII, pug. 376, 1911.
'~) F. Haber und G. Just, Ann. d. Phys, vol. 30, pug. 411, 1909.
EMISSIONE D1 CARICHE E L E T T R I C H E
~89
Nel processo che ha luogo al momento della reazione chimica alcuni elettroni potranno esser proiettati fuori dell'orbita
d'attrazione molecolare. H a b e r e Just ') hanno di pifi mostrato
la natura elettronica della radiazione emessa nella reazione
chimica che avviene quando i vapori di fosgene investono
una massa brillante di potassio e sodio. E se alla lega di sodio
e potassio si sostituiscono le amalgame di cesio, potassio o
litio si ha solo emissione di ioni negativi che possono essere
estratti mediante l'azione di un debolissimo campo elettrico.
Nelle reazioni ohimiche sui metalli sperimentati da H a b e r
e Just l'effetto elettrico ha sempre unipolarittt negativa.
Nel fenomeno che io ho studiato gli ioni si liberano in
quantiti~ misurabile dai punti immediatamente vicini alla superficie, solo in presenza di a n forte campo elettrico e la prevalenza, spesso notevole, delle cariche positive si mantiene anche alla prcssione di 1 cm. I1 fenomeno stesso b dovuto all'azione del vapor d ' a c q u a su questi sali e le esperienze mostrano t h e questa azione si ha non solo pc1: sali che hanno
nella molecola acqua di cristallizzazione, ma anche per quelli
nei quali non avviene un vero processo chimico di idratazione,
o disidratazione; come ad esempio i] solfato d'ammonio, il
bromuro di potassio e il bicromato. Quindi la emissione delle
cariche pub generarsi nel proccsso di assorbimcnto ed emissione di acqua, come nolle altre eventuali azioai elettro-chimiche che naseono al contatto dell'acqua col sale.
Abbiamo veduto nel corso di questo lavoro che fino a
campi dell'ordine di 1000 volta per cm. non si ha cenno alla
saturazione, il che dimostra che il fenomeno in esame non
indipendente dal campo. I1 fatto che anche in puati che distano circa 4 ram. dalla superficie del sale non vi ha traceia
di earlobe elettriche quando sul sale seceo si faecia agire il
vapor d ' a c q u a senza applicarc un forte camp% piuttosto che
alla emissione di elettroni dotati di una certa velocit~ iniziale,
fa pensare si tratti solo di ioni che dai punti prossimi alla superficie del sale possono essere estratti in quantit{t misurabile
eoll'azione del campo elettrico.
l) F. Haber und G. Just, Ann. d. Phys, vol, 36, pag. 308, 191].
290
D. PACI~
Si ~ anche osservato che un debole innalzamento della
temperatura aumenta fortemente la produzione degli ioni e
cib non appare coneiliabile colla ipotesi di una alterazione atomica. Questi risultati permettono forse di formular% tuttavia
con ogni riserva, la ipotesi che si possa essere in presenza di
un fenomeno di dissoeiazione molecolare. In questa ipotesi il
nucleo degli ioni positivi, di eui si ha prevalenza, sarebbe costituito da un atomo del metallo o pid probabilmente di idrogeno, generato dalla dissociazione del vapor d'acqua.
Roma, Istituto di Fisica della R. a Universith.
