KONSTANTEN ATOM PHYSIK DER HERAUSGEGEBEN VON DR.WALTHERA.ROTH DR. KARL SCHEEL liND PROFESSOR AN DER PROFESSOR AN DER TECHNISCHEN HOCHSCHULE PHYSIK ...T ECHN. REICHSANSTALT IN BRAUNSCHWEIG IN CHARLOTTENBURG liNTER BESONDERER MITWIRKliNO VON DR. E. REGENER PROFESSOR AN DER TECHNISCHEN HOCHSCHULE IN STUTTGART BERLIN VERLAG VON JULIUS SPRINGER 1923 SONDERDRUCK AUS LANDOLT QBORNSTEIN ROTHQSCHEEL PHYSIKALISCH.CHEMISCHE TABELLEN PUNFTE AUFLAGE ISBN- 13:978-3-642-89424-4 e-ISBN-13:978-3-642-91280-1 DOI: 10.1007/978-3-642-91280-1 SOFTCOVER REPRINT OF THE HARDCOVER 1ST EDITION 1923 Berichtigung. S. 91 oberste Zeilen: Silberchlorid Agel lies alii = 5,56 statt aw = 2,78 Silberbromid AgBr " a. . = 5,78 " aw = 2,89 S. 93 oberste Zeilen: Rutil TiOg lies a = 4,52 statt a = 9.04- " C = 2,92 " C = 5,84 Zinnstein SnOIl " a = 4,67 .". a = 9,34 " C = 3,14 C = 6,29 Atomkonstanten. Inhaltsverzeichnis. Tabelle Seite Atomgewichte fUr 1923 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1. Periodisches System der Elemente . . . . . . . . . . . . . . 5 2. Isotopengemische mit in der N atur konstantem Verbindungsgewicht und Reinelemente 5 3. Radioaktive und zugehorige inaktive Isotope . . . . . . . . . . 6 4. Die radioaktiven Elemente ..•.............. 6 5· Warmewirkung radioaktiver Substanzen in Grammcalorien pro Stunde 14 6. Altersbestimmung von Mineralicn . . . . . . 14 7. Gegenseitiges Verhaltnis der verschiedcnen MaBeinhciten fUr Energie 17 8. Lichtgeschwindigkeit im Vakuum . . . . . . . . . . 17 9. Neuere Bestimmungen der Loschmidtschen Zahl N .... 18 10. Geschwindigkeit, Weglange und Dimensionen der GasmolekUle 19 II. Tabellc minimaler Schichtdicken . . • . . . . . . . . . . 24 12. Literatur, betreffend GasmolekUle und rninimalc Schichtdicken 25 13. Elektrisches Elcmentarquantum, c1ektrochemisches Aquivalent und cinigc daraus abgdcitcte Konstanten . . . . . . . . 26 q. Spezifische Ladung des Elektrons 27 IS. Plancksches Wirkungselement . . 28 16. Strahlunj5skonstantcn . . . . . 31 17. Wellenlangen und Spektralbezirkc des gesamten Spektrums 33 18. Ultrarote Wellenlangen . . . . . . . . . . ++ 19. Kompendien und Atlantcnwerke mit photographischen Spektren 45 20. Optische Scrienspektren einigcr Elcmcnte . . . . . . 46 21. Anregungs- und Ionisierungsspannungen ein- und mchratomiger Gase und Dampfe 66 22. Zahlenwerte der "Terme" von Spektralscricn 73 23. Absorption und Zerstreuung von Rontgenstrahlen 80 24. Krystallstrukturen ... . . . . . . . . . . 85 25. Beweglichkeit der Ioncn in den wichtigsten Gasen und Dampfen 95 26. Diffusionskoeffizient der Ionen in Gasen . . . . . 96 27. Koeffizient der gegenseitigen Wiedervercinigung der Ionen in verschiedenen Gasen 97 28. Entladungsspannungen in Gasen . . . . . . . . . . . . . . . 98 29. Kathodcngefalle der Glimmentladung . . . . . . . . . . . . . 110 30. Durchgang von Elektronen (Kathodenstrahlen, {I-Strahlcn) durch ;\1aterie 112 3 I. Langwellige Grenze (rotes Grenzlicht) der lichte1ektrischen Wirkung 113 32. Resonanzwcllenlangen der selektiven lichtelektrischen vVirkung . . . . . . 114 4 Atomgewichte fUr 1923. Ag Silber. 107,88 Mo Molybd1in 96,0 Al Aluminium 27,1 N Stickstoff 14,008 Ar Argon. 39,88 Na Natrium. 23,00 As Arsen 74,96 Nb Niobium 93.5 All Gold 197,2 Nd Neodym. 144,27 B Bor. 10,88 Ne Neon 20,2 Ba Barium 137,37 Ni Nickel. 58,68 o Be Beryllium 9,02 Sauerstoff 16,000 Bi Wismuth 2°9,°0 Os Osmium. 19°,9 Br Brom 79,92 P Phosphor 31,04 C Kohlenstoff 12,00 Pb Blei. 2°7,20 Ca Calcium. 40,07 Pd Palladium 106,7 Cd Cadmium 112,40 Pr Praseodym 14°,9 Ce Cerium 140,2 Pt Platin . 195,2 CI Chlor 35,46 Ra Radium 226,0 Co Kobalt 58,97 Rb Rubidium 85,44 Cr Chrom 52,0 Rh Rhodium 102,9 Cs Caesium. 132,81 Rli Ruthenium 101,7 Cli Kupfer 63,57 S Schwefel. 32,07 Dy Dysprosium 162,5 Sb Antimon. 121,77 Em Emanation. 2221) Sc Scandium 45,10 Er Erbium 167,7 Se Selen 79,2 En Europium 152,0 Si Silicium 28,3 F Fluor 19,°° Sm Samarium 15°,4 Fe I Eisen 55,8+ Sn Zinn 118,70 Ga C Gallium. 70,1 Sr Strontium 87,63 Gd Gadolinium 157,3 Ta Tantal 181,5 Ge ,I Germanium 72,5 Tb Terbium. 159,2 -' H I"Vasserstoff 1,008 Te Tellur. 127,5 He Helium 4,00 Th Thorium 232,12 Hg Quecksilber 200,6 Ti Titan 48,1 Ho I Holmium 163,5 '1'1 Thallium 2°4,39 In ,i Indium II 4,8 Tu Thulium 169,4 Ir Iridium U Uran 238,18 J Ii Jod • V , Vanadium 51,0 K Kalium 39,10 W I Wolfram. 184,° Kr Krypton. 82,9 X Xenon. La Lanthan . 139,° Y Yttrium. I Li Lithium . 6,94 Yb Ytterbium I Lu I Lutetium 175,0 Zn Zink !'\Ig Magnesium 24,32 Zr, Zirkonium Mn Mangan 54,93 I Die,e Atomgewichte sind im Juli 1921 von der deutschen Atomgewichtskommission (W. Ost wald 'lIs Vors., :VI. Bodenstein, O. Hahn, O. Hi:inigschmid, R. J. Meyer) zusammcngesteJlt. (Bel'. chem. Ges. 54, lSI; 1921.) Die vorstehcndeTabelle weist gegenuber der offiziellen insofern eine Verandcrung auf, als bei einigen Atomgewichtszahlen, die mchr odeI' minder direkt auf die mit emer Unsicherheit von 1/10000 behaftete sckundare Silberbasis bezogen sind, auch die zweite Dczimale nach emem Vorschlag von E. Moles als Subindex angegebcn wird. Es handelt sich um die E1emente: Ba, Bi, Cd, Cs, Pb, Rb, Sn, Sr, Th, U. Damit wird del' absoluten Prazision del' Bcstimmung dieser Werte Rechnung getragen. Ais Grundwerte, auf welche die anderen bezogen werden, gelten die folgenden Atom gewichte: 1,0H07 7 II 12,C00 1 14N,0 08 35C,4I5 7 II 79B,9r1 6 I 10A7,g8 8 I 39K,° 95 Ii S 1- 1) Dichtebestimmungen von Emanation mit ciner :\fikrowage und Messungcn del' Ausstri:i mungsgcschwindigkeit von Luft-Emanationsgemischen crgabcn ungefahr obigen Vlert, del' aus Ra - He abgelcitct worden ist. Hiinigschmid. 1 5 Periodisches System der Elemente. I I H He I 1,0,0 8 ,.,•00 Die Atomvolumina und zablreiche pbys.· Wertigkeit bzw. G,uppennu1llJller I II III IV V VI VII 0 chem. Eigenscbaften andern sieh peri· odisch in dem durab die Spaltbreite an· AtoSmymgebwoilc ht 2 6L,i9 9B,0e 10B,9 aC,o 1N4,0 106, 0 19F,0 2N0,e~ gedeulaten oder reziproken Sinn. OJdnungszaW, (KcrnL'ldung) 3 4 5 6 7 8 9 10 Nn Mg AI SI P S CI At 3 ~I3I,o 2142,3 2173,0 .81,41 3'15,0 3,26,1 3157,$ 3,9809 In na m. IVa Va Via Vna VIII Ib lIb IlIb IVb Vb Vlb VIIb 0 I{ c. So Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br I{r 4 39.1 40,1 45,1 48,1 51,0 52,0 54,9 55,8 59,0 58,7 63,6 65>4 70,1 72,S 75,0 79,2 79.9 8·,9 19 20 21 22 23 24 25 .6 ·7 .8 29 30 31 3' 33 34 35 36 Rb 5r Y Zr Jo.'b Mo Ru Rb Pd Ag Cd In Sn Sb Te J X 5 85,5 87,6 88,7 90,6 93,5 96,0 1 101, 102,9 106, 107,9 II2,4 1I4,8 118,7 121,8 127,5 ,.6,9 130,2 37 3B 39 40 4' 42 43 44 45 46 47 4B 49 50 51 5' 53 54 6 13C2s, 8 13B7a, 4 1s3e9lt,se0.D uobo tlEe.D rd 1c7n8 18T1a,5 ,8W4.0 1 19O0s,9 19I3r, 1 19P5I, 2 1A97u,2 I 2H00g,6 20T4I, 4 20P7b, 2 20I'gll, 0 2P1o0 1 E2m2. 55 56 ~7 bl. 72') 73 74 75 76 77 78 79 80 81 8. 83 84 85 86 Ra Ae Tb Pa U 7 817 22868, 0 89 23920,1 91 239B2,2 I1, 3L9a, 014C0e, 314P0r, 914N4d,33 1 ?: \1/5m0.4 1E5U2,o0I11G57d .31T5h9 ,21D6',Y51r6O3,f51~67f, U1~69I,4,11L3u,5f17;5,, " _ 9 ~ ~ ~ ~ ~ ~ M U ~ _ ~ p " 1) Das Element mit der Ordnungszahl 72 gehort nichl zu den seltenen Erden, wie flUber angenommen, sondern ist ein hoberes Homologc des Zirkon, (Gruppe IVa). VgI. Coster und v. Hevesy, Nalurw. 11,133; 1923. . 2 Isotopengemische mit in der Natur konstantem Verbindungsgewicht und Reinelemente. Nach den Melhoden der Ma"enspektroskopie aufgefunden (soweit bis Enrle Sept. 1921 fe<tgestellt). Die Mengenverbiiltnisse sind dureb die Reibenfolge der Zablen aDgedeutel; we genauere Angaben vorliegen, ist do' VerMltnis durch die eingeklammerteD Zi£fern angemerkt: vgl. Mg und Rb. Unsicbere Angaben stehen in [] Klammem. Verbindungs- Verbindungs- Isotope Lit. Isotope Lit. gewicht gewicht .. Ar Argon 39,9 40; 36 ?) Kr Krypton • 82,92 84; 86; 82; As Arsen ••• 74,96 rein [) 83; 80; 78 ?I) B Bor ••.• 1°,9° II; 10 (I) Li Lithium • 6,94 7; 6 2)(3) Be Beryllium. 9,1 rein (3) Mg Magnesium 24,32 24 (6); 25 (I); Br Brom ... 79,92 79; 81 ~I) 26.(1) (4~ C Kohlenstoff . 12,00 rein I) N Stickstoff . 14,008 rem g) Ca Calcium 40,07 40; [39; 41] (3) Na Natrium 23,00 rein CI Chlor •• 35,46 35; 37 (I) Ne Neon ••.•. 20,2 20; 22; [21] g~ Cs Caesium 132,8 rein I) Ni Nickel 58,68 58; 60 F Fluor .• 19,00 rein I) 0 Sauerstoff . 16,000 rem (I) H Wasserstoff 1,008 rein I) P Phosphor. 31,04 rein ~I) He Helium •. 4,00 rein (g Rb Rubidium. 85,5 85 (3); 87 (I) I) Hg Quecksilber 200,6 [197-200]; S Schwefel 32,07 rein (?) (I) 202; 204 ([) Si Silicium. 28,3 28; 29; [30] (I) J Jod ••• 126,92 rein ~I) X Xenon. [30,2 129; I3I; 132; K Kalium •• 39,10 39; 41 I) [34;136;[ [28; [30] ([) Literatur: I. F. W. As t on, Nat. 104, 334, 393; 1919; 105, 8, 547, 617; [920; 106,468; 1920; 107, 72, 334, 520; 1921. Phil. Mag. (6) 38, 707; 1919; 39, 449, 611; 1920; 40, 628; 1920; 42, 14°,436; I9zI. 2. F. W. Aston u. O. P. Thomson, Nat. 106,827; 1921. 3. O. P. Thomson, Nat. 107, 395; 1921; Phil Mag. (6) 42,857; [921. 4. A. J. De m P 8 t e r, Pbys. Rev. (2) 17, 427; 1921. Proc. Amer. Acad. 7, 45; 1921. St. Meyer. 6 3 Radioaktive und zugehorige inaktive Isotope. 1m Glcichgewicht sind die Mengenverhaltnisse proportional der mittleren Lebensdauer (vgl. Tab. 4). Die Verbindungsgewichte schwanken mit dem Mischungsverhaltnis z. B. bei "Pb" (RaG - ThD) zwischen 206 und 208. Beigefiigt ist die Art der Strahlung; IX-Verwandlung (Atomgewichts- = = verlust 4) bedingt Verschiebung in die zweitnicdrigere Gruppe; ,8-Verwandlung (A. G. konst.) in die nachsthohere. Die A. G. der Pa-Ac-Familie sind innerhalb der Klammergrenzen unsicher. G rup p e n-N ummer n. I I A.G. (I b) (II b) (III b) I (IV b) (Vb) (VI b) I(VII b) (VIII) A.G. - 204 - - TI - - - - 204 206 - - - RaG - - - - 206 207,2 - - - Ph - - - - 207,2 (206-208) - - ,8 Ace" AcD - - - - (206-208) 208 - - ,8 The" ThD - - - - 208 220109 -- -- ,8 R-ae" ,8R-aD ,8 RBaEi IX Ra-F(Po) --- -- 220109 (210-212) - - - ,8 AcB IX,8 Ace IX Ace' - - (210-212) 212 - - - ,8ThB IX,8 The IX The' - - 212 214 - - - pRaB IXP Rae IX Rae' - - 214 (214-216) - - - - - IXAcA - - (214-216) 216 - - - - - IXThA - - 216 218 - - - - - IX RaA - (0) 218 (218-220) - - - - - - - IX AcEm (218-220) 220 (I a) (II a) (III a) (IVa) (Va) (VIa) (VIla) IX ThEm 220 222 - - - - - - - IX RaEm 222 (222-224) - tXAcX - - - - - - (222-224) 224 - tXThX - - - - - - 224 226 - IX Ra - - - - - - 226 (226-227) - -- ,8 Ac IX RdAc - I - - - (226-227) 223280 -- (J M-sThl (J M-sTh2 IIXX 1R0d Th -- III -- -- -- 223280 (~30-231) - - - PUy IX Pa - - - (230- 231) 232,1 - - - IX Th - - - - 232,1 (222333484 ,2- 235) --- --- --- ,8 U--X1 PpUU-ZX- 2 IIXX UU-rn --- I --- (222333484, 2- 235) I Llteratllr: Vgl. K. Fajans, Radioaktivitat, Sammlung Vieweg, Heft 45. I 4 Die radioaktiven Elemente. In den folgenden Tabellen bedellten J. die ZerfalIswahrscheinlicbkeit (Zerfallskonstante) ge ° maB N = Noe-I.t (Nound N die Anzahl der zur Zeit und t vorhandenen Atome); 1: die mittlerc Lebensdauer = 1/1..; T die Halbienmgszeit (Halbwertszeit) (T = log. nat. 2/1.. = 0,693 147 1927/J.; (a = Jahre, d = Tage, 11 = Stllnden, m = Minuten, s = Sekunden); v die Anfangsgcschwindig keiten der Korpuskeln, wobei fiir die p-Strahlen nur die Extreme angcgcben sind; Ro die Reichweite bei 0° und 760 mm in Luft; k dic Anzahl der von einem <X-Tcilchen erzeugten Ionenpaarc; fl den Ab sorptionskoeffizicnten in Aluminium bzw. Blei (J = 10 e-,((d; I, 10 Strahlungsintensitat vor und nach Durchgang durch cine Schichtdicke d)j D die Halbierungsdicke CD =0,69314719271,11). i'-Strahlung muB zwar zu allen Korpuskularstrahlen vorhanden sein, ist jedoch nur angefiihrt, wo derzeit daWr Konstante angebbar sind. Es gilt weiter: Das Verhliltnis Radium: Uran im Gleichgewicht = 3,33' 10-' bzw. 3,4'10-'; die von I g Radium sekundlich ausgeschleuderte Anzahl von tX-Teilchen Z = 3,72 • 1010; die Reichweite bei IS°, 18°, 20° R1.5 = 1,055 Roi RI8 = 1,066 Roj R20 = 1,073 Ro; die Beziehungen: v3 = ao Roj ao = 1,07576' 1027; ao'/' = 1,02464' lOuj k = ko Ro'!,; ko = 6,735' 104 wenn man die Daten fiir Rae der Berechnung zugrunde legt. St. Meyer. I>i* ~ -.l ht e II II m Gleichgewievorhandene Gewiehtsmeng 1,00 1,4'10-11 4,8, 16 10- 4' 10-ca, 4 14 2' 10- 4' 18 10- I D in em 1,5·~0-3AI 2,9 • 10 0,99 Al 2; 3,8 • Al 10 -2 4,95 Al 2,3' 10-AI ca, 3 4,10-1,2' 10-2Al 8 It n cm-1 60Al 44; 0,7 Al 18 Al 0,14 Al Al a, 300 70-58 Al des "Uran". 1---1 .I Ro 10 -in em k. 5 iLuft I _ ___ ~ I I I I --2,53 1,25 -=-I~-I 1-I I 1 I I °1 21 1 'I: 0 1 , -12'91 1,37 II I --'I -1--- I c 1 e Konstanten ~e: . q v I In em sec, '" P ~_I_ 1,40' 109 IX 1_ :-11,44-1,77'101(J )' ~ I - :1 ~ 2,46-2,88. 10(J 1: )' : --1--~~~~-'-:;1):--1 :! : I I -: f1.1 I ---f1 Radioaktiv ~~ 1 1 ~o ::lS~ ~ ~ I § Substanz J. r T o;ll ~:Il 0' 1'01 e:$ L ()~~ I I Ir-~--I 4,5' 1011,54' 1O-a-6,5' 10a a 9 109 1 ! "'," ,,,, ... n. ,'" ... -a ,-, "o,· .. n. U= 1 I---I~~I _I __ 1 ___ -I d 1 UX!2,90'1O-2d-l 23,8d 34,4'I UranX234: 2,06'108,37'10-5-2,97'371 106s S I 1I 0 9 UX:---:~15m--1 m-0,60 1,66m X 1 U 'I' ra~ 234 695 0,010 100 2) 1 (B S S -reVlum 1 I " 91~-:-II'--~a. 106-~-II-ca.-;-' 1O-7a~1 ~ I 2' ca. 3 f----,-106 a Uran II 234 " 6· 8, 1013 u1 S S 1013,,1O-S-" "--1i : 92 2~,-6 35,5--II-u-ra-n-y--I--U-y-'j ,82' 10-11-2111 2 s r 6 230 1 8,86 '10' 7,81 '10-1,28' 10° I S 1 :'1 (M Proz.) I ~7' -1 I 0,'0" u,=z 6,7' r r (ca. 2,5 Pro-I 2,41 ' 10' 2,87' 10 -3,48 . 8 1 10' S S I mille) 91 I fUl 8 4b Radioaktive Konstanten der Ionium-Radium-Familie. I I ! I I <:: Symbol, I I ::.'a". v Substanz AOtrodmnugnegwsizcahhtl, T I }. I T II e.bn m em/sec I II iI I al 9' 104 a 7,7'10-6a-1 1,3'105 <X Ionium 2,8' 1012 $ 2,4' 10-13 $-1 4,1' ro12 s: - J' ----------I~----------~ -~-- Radium Radium- Emanation ! I I 3,°5111 ' 0,2.2.7111- 1 1 4,40111 Radium A I83s 13,78'IO-arll 264s -~ .. -~--~- --,-_____ m-11-;;';m- -1---- RaB 26,8 m .--12,59' 10 -2 Radium B i 2.14 161'103S 431'10-4$-1"32.'103 $ (J 1,08-2,22' 1010 82 ! ' I ' ,-' y ---- I --- --_.-----.- - '---·--1------------1 ! Rae 19,5111 (1,57' 109) e ~Radium 214 1,17'ro3$ 2,4-2,94' 1010 83 !-- -- -~------_. ----~ ,--I I Radium e' Rae' I: ex I 214 ca. 10-6 S ca, ro6 s 'ca. ro-6$: - ! (99,96 Proz.) 84 - -- (R0,a0d4i uPmro ez,") R2a1e0 " ii 17,932,211$1 8,07,'521O51-/31-s1- 1 11,9I051s/1 I~ ___ (JJ I 81 --I I I' I 2;-:--1 - :------ ~~~- -I-~~ al~,33' ro-2 a-I i RadiumD (Radioblei) 210 15,05'ro8s II,37'10-~$-1 7,3'ro8$ fJ 9,9'ro9; 1,17'1010 82 I Y I 0,143d-1 7,od RadiumE 1,66' IO-6s-1 6,05' rossi (J I --- Y i -- ! RaF(Po) 136,5 d I~'OS ' 10=-~ d-1: 197 d IX! Radium F , I 2.10 I I,IS ' 107 $ 'J~' 8S'IO-8s-1:[1 ,7 0'I07S - (Polonium) 84 )' :--- - - ~~-- RaG Radium G 206,0 - stabil (Uranblei) I 82 St. Meyer. 4c 9 Radioaktive Konstanten der Ionium-Radium-Familie. 1m Gleich inL Rueofm t '"SI in fle m inD e m J~ihl geGhweaiwncdhiceth nvteos -r- Substanz menge = ~ I I 58 Ionium I 1088; ZZ,7; 0,408 Al 0,64'10-3; 3,05'~0-~69 All_y_ _____________ _ -----I----:-------~- I - i IX ., I 312 Al 2 ZZ • 10 - 3 All P I 1 00 Radium 354; 16,3; 0,27 " 1,96, 10-3/4,25 '10-2; 2,55" y , ' I -------; --- 11------,------------- --l---R--a-di-u-m-_-JI - 6,56. TO-6 Emanation 1 - +'_ ____- ____J_I 1_ __' __ I I I 4,48 1,83 IX I I - 3,54' 10-0 Radium A ----1----- --- --- -""----- ,---- -, ------- 77~I3,1 P 890; Al :8'10-4; 9' 10-=-3; 5,3' 10-2 All 3,05' 10-81 Radium B - 230;40;0,51" '3'10-3;1,73'10-2;1,36 " ~--I----- - ---------- ---------- - -----1--+- I (3~?) -50; 13,5 Al Radium C 0,23; 0,127 " 1;':'--'-2.-:-'- L I-I ! P I 6. 10-13 Radium C" ; (0,04 Proz.) y ,-- ; 1 ----- --,-- 1--------- 5500 Al 1,1.6'10-4 AI , ~ ,',4" "~--3I1 (RRa'ddiiuombl dDl 45; 0,99 " 1,54' 10 -2; 0,70 " ----, -----,- - ~ 43 Al 1,6' 10-2 Al 17,77' 10-8) Radium E ___ _ J 45; 0,99 " 1,54' 10-2; 0,70 " - ----- --'--------1'.. ---,- --'----"----, , \ 1,61. I IX = = I - 2,19' 10-4'I (RPoaldoinuimum F) ,' I I 'Y I ---------- --- ----I ---- -1---_1 - I - I Radium G I I (Uranblei) I St. Meyer.