Sylwetka naukowa Kazimierza Fajansa

Józef Hurwic

Sylwetka naukowa Kazimierza

Fajansa

Prace Komisji Historii Nauki Polskiej Akademii Umiejętności 2, 21-29

TO M II P R A C E K O M ISJI H ISTO R II N A U K I 2000

Józef HURW IC

SYLWETKA NAUKOWA KAZIMIERZA FAJANSA

K a z im ie rz F a ja n s był je d n y m z n a jw y b itn ie jsz y c h fiz y k o c h e m ik ó w p ie r w ­ szej p o ło w y n a s z e g o stu lecia. W 1 9 2 9 r. z o sta ł w y b ra n y na cz ło n k a cz y n n e g o W y d z ia łu M a te m a ty c z n o -P rz y ro d n ic z e g o P o lsk ie j A k a d e m ii U m ie ję tn o ści.

M im o d u ż e j ró ż n icy w iek u m ia łe m z a sz cz y t i sz cz ę ście u trz y m y w a ć z n im i je g o r o d z in ą sto su n k i p rz y ja ź n i. W 1991 r. In sty tu t H isto rii N a u k i, O św ia ty i T e c h n ik i P A N w y d a ł n a k ła d e m O sso lin e u m o p ra co w a n ą p rz e z e m n ie d ość o b s z e r n ą b io g r a fię F a ja n sa 1 d o k tó rej o d sy ła m b liż ej z a in te re so w a n y c h je g o o so b ą i d z ie łe m . W n in ie jsz y m re fe ra cie p o sta ra m się z w ię ź le p rz e d sta w ić n a jw a ż n ie js z e je g o d o k o n a n ia n au k o w e.

K a z im ie rz F a ja n s u ro d z ił się 27 m aja 1 8 8 7 r. w W a rsz a w ie w sp o lo n iz o ­ w a n ej ro d z in ie ż y d o w sk ie j b a rd z o dla P olski zasłu żo n ej. P o u k o ń czen iu w 1904 r. s z k o ły ś re d n ie j w ro d z in n y m m ie ście w y je ż d ż a na stu d ia ch e m icz n e d o L ip sk a , k tó re n a s tę p n ie k o n ty n u u je w H e id e lb e rg u . T u p od o p ie k ą G e o rg a B red ig a w y k o n u je p ra c ę d o k to rsk ą na tem at k a ta liz y s te re o sp e c y fic z n e j2. P racę o b ro n ił w 1 9 0 9 r. D o je j tem atu w ię cej nie w ró cił. B a rd z ie j z a in te re so w a ła go p ro m ie ­ n io tw ó rc z o ść . W ro k u a k a d e m ick im 1 9 1 0 -1 9 1 1 o d b y ł staż w sła w n e j p ra co w n i E rn e sta R u th e r fo rd a w M a n ch este rz e . P rz e b y w a li tam w ó w cz a s m .in .: Ja m e s C h a d w ic k , H a n s G e ig e r, G e o rg von H e v e sy , H. J. G . M o se ley , J. M . N u ttal. F ajan s z n a la z ł się w ce n tru m b a d a ń , k tó re w 1911 r. d o p ro w a d z iły R u th e rfo rd a do o d k ry c ia ją d ra a to m o w e g o na p o d sta w ie a n a liz y ro z p ra sz a n ia cz ą ste k a p rz e z c ie n k ą fo lię m e ta lo w ą 3. F ajan s był o b e cn y na h isto ry cz n y m p o sie d z e n iu M an - c h e s te r s k ie g o T o w a rz y stw a F ilo z o ficz n e g o , g d y R u th erfo rd re fe ro w a ł to e p o k o ­ w e o d k ry c ie . N a sali z n a jd o w a li się p rz e w a ż n ie m ło d z i ró w ie śn icy F a ja n sa . P o

1 J. Hurwic, Kazimierz Fajans (1887-1975). Sylwetka Uczonego, Ossolineum, Wro- cław -W arszaw a-K raków -G dańsk-Łódź 1991.

2 K. Fajans, Über die stereochemische Spezifität der Katalysatoren (Optische Aktivierung

durch asym etrische Katalyse), Dissertation, Heidelberg 1910.

3 E. Rutherford, The scatering o f a and ß particles by matter, Phil. Mag., 21 (1911), s. 669-688.

22 JÓ Z E F H U RW IC z a k o ń cz e n iu re fe ra tu p rz e w o d n icz ą cy p o sie d z e n ia zw ró cił się d o C h a rle sa D a r­ w in a, k tó ry b y ł w n u k ie m sła w n e g o o d k ry w cy teorii e w o lu cji, z z a p y ta n ie m : „C o p an o ty m są d z i? " T en o d p o w ie d z ia ł ty lk o tyle: „ B a rd z o in te re s u ją c e ". N ik t z o b e cn y ch , z R u th e rfo rd e m w łą cz n ie , n ie z d a w a ł so b ie sp ra w y z re w o lu cy jn e g o z n a cz e n ia tego o d k ry cia . N o ta b e n e, p o sie d z e n ie o d b y w a ło się w tej sam e j sali, w k tó rej w 1 8 0 3 r. Jo h n D a lto n p rz e d sta w ił sw ą h ip o te z ę o z ia rn iste j b u d o w ie m a te rii.

W tej a tm o sfe rz e in te n sy w n y ch b a d a ń i u sta w ic z n e j w y m ia n y m yśli F a ja n s, w sp ó łp ra c u ją c z M o se łey e m i M a k o w e re m , ro z p o cz y n a b a d a n ia p ro ­ m ie n io tw ó rcz o ści.

M a ją c p o cz ą tk o w o p e w n e k ło p o ty z a n g ie lsk im , a e n tu z ja z m u ją c się e sp e ­ ra n te m , F a ja n s z a p y ta ł raz R u th e rfo rd a , czy w id z i on p o trz e b ę ję z y k a m ię d z y ­ n a ro d o w e g o . N a to ten b ez w a h an ia o d p o w ie d z ia ł: „ O cz y w iście , ale p o d w a r u n ­ k iem , że b ę d z ie to ję z y k a n g ie ls k i". S ło w a te, k tó re w ó w cz a s w y d a w a ły się ż a r­ tem , o k a z a ły się p ro ro cze.

N a jw a ż n ie jsz y m o d k ry ciem F a ja n sa w M a n ch e ste rz e b y ło stw ie rd z e n ie w y stę p o w a n ia ro z w id le n ia szerąg u p ro m ie n io tw ó rcz e g o . M ło d y b a d a cz w y k a ­ za ł, że w sz e re g u u ra n o w o -ra d o w y m cz ę ść a to m ó w rad u C u leg a p rz e m ia n ie (3, p rz e k sz ta łc a ją c się w rad C ', cz ę ść zaś (m n iejsza) w p rz e m ia n ie a w y tw a rz a rad C " 4. P ó ź n ie j p o z n a n o w ię cej tak ich p rz y p a d k ó w .

P o ro cz n y m p o b y cie w A n glii F a ja n s w ra z z ż o n ą , k tó rą p o ślu b ił tuż p rzed w y ja z d e m d o M a n ch e ste ru , i sy n e m , k tó ry się tam u ro d z ił, p o w ra ca d o N iem iec. C h cia ł p o je ch a ć do H e id e lb e rg u , ale ty m cz a se m B re d ig p rz e n ió sł się na P o lite c h ­ n ik ę w K a rlsru h e. T a m w ięc p o d ą ż y li F a ja n so w ie. K a z im ie rz F a ja n s z o sta ł s ta r­ sz y m a sy ste n te m . W k ró tce się h a b ilito w a ł i a w a n so w a ł na d o ce n ta. P ro w a d z ił tu o ż y w io n ą d z ia ła ln o ść d y d a k ty cz n ą i k o n ty n u o w a ł z a in icjo w a n e p od k ieru n k iem R u th erfo rd a b a d a n ia p ro m ie n io tw ó rcz o ści. W K a rlsru h e d o k o n a ł sw e g o n a jb a r­ d ziej z n a n e g o o d k ry cia . B ad ając m ia n o w icie z m ia n ę e le k tro c h e m ic z n y c h w ła ś c i­ w o ści p ie rw ia stk ó w w w y n ik u p rz e m ia n p ro m ie n io tw ó rc z y c h 5, o d k ry ł p ra w o p rz e su n ię ć p ro m ie n io tw ó rc z y c h 6, na k tó re sk ła d a ją się d w ie p ra w id ło w o ści:

1) p ie rw ia ste k p o w sta ją cy w p rz e m ia n ie a je st o d w a m iejsca co fn ię ty w u k ła d z ie o k re so w y m w sto su n k u d o p ierw ia stk a m a c ie rz y ste g o , p rz y czy m p o w sta ły n u k lid (u ż y w a ją c d zisiejszej te rm in o lo g ii) m a m asę o cz te ry je d n o stk i m n ie jsz ą ;

2) p rz e m ia n a [3 p ro w ad zi do p ie rw ia stk a p rz e su n ię te g o w u k ła d z ie o k re ­ so w y m o je d n o m iejsce n a p rz ó d , p rzy czy m liczb a m aso w a n ie u leg a zm ia n ie.

4 K. Fajans, Über die Verzweigung der Radiumzerfallsreihe, Physikal. Z., 13 (1912), s. 699-705.

5 K. Fajans, Über eine Beziehung zwischen der Art einer radioaktiven Umwandlung und

dem elektrochemischen Verhalten der betreffenden Radioelemeiite, ibidem, 14 (1913), s. 131-136.

6 K. Fajans, Die Stellung der Radioelemente im periodischen System, ibidem, 14 (1913), s. 136-142.

D zisiaj, gd y w ie m y , że ją d ro a to m o w e sk ła d a się z p ro to n ó w i n e u tro n ó w i że p rz e m ia n a a p o leg a na em isji cząstk i z ło ż o n e j z d w ó ch p ro to n ó w i d w ó ch n e u tro n ó w , zaś p rz e m ia n a ß na ty m , że je d e n z n e u tro n ó w ją d ro w y c h p rz e ­ k sz ta łca się w p ro to n i e le k tro n , k tó rem u to w a rz y sz y a n ty n e u trin o , n a w et p o ­ c z ą tk u ją c y stu d e n t z ła tw o ścią w y p ro w a d z i p ra w o p rz e su n ię ć p ro m ie n io tw ó r­ c z y ch . W te d y je d n a k nie z n a n o je sz cz e b u d o w y ją d ra . F ajan s, w ie d z io n y n ie ­ z w y k łą in tu icją , d o szed ł do tego p raw a na d ro d z e w n ik liw e j a n a liz y d a n y ch d o ś w ia d cz a ln y ch , d o ty cz ą cy ch ch e m ic z n e g o z a ch o w a n ia się p o sz cz e g ó ln y ch s u b sta n cji. O sta tn ie g o d n ia 1 9 1 2 r. w p ły n ę ły do re d ak cji „ P h y sik a lisc h e Z e it­ s c h r ift" d w ie je g o p ra ce na ten te m a t7. P ra w o F a ja n sa w p ro w a d z iło p o rz ą d e k do d ż u n g li, ja k ą sta n o w iła w ty m cz a sie w ie d z a o p ro m ie n io tw ó rcz o ści. Z n a n o o k o ło 3 0 su b sta n cji p ro m ie n io tw ó rcz y ch , k tó re u w a ż a n o za o d rę b n e p ie rw ia stk i, p o d c z a s gd y w u k ła d z ie o k re so w y m m ięd z y o ło w ie m i u ra n e m b y ło ty lk o k ilk a w o ln y c h m iejsc.

P ra w o p rz e su n ię ć p o z w o liło w sp o só b b e z sp o rn y u sta lić p o ło ż e n ie k a ż d ej z o d k ry ty c h su b sta n cji p ro m ie n io tw ó rcz y ch , tj. — w e d łu g o b e cn ej te rm in o lo g ii — k a ż d e g o ra d io n u k lid u . O k a z a ło się, że w je d n e j k latce m o ż e z n a jd o w a ć się k ilk a n u k lid ó w ró ż n ią cy ch się liczb ą m a so w ą i w ła ściw o ścia m i p ro m ie n io tw ó r­ cz y m i. Z esp ó ł n u k lid ó w , z a jm u ją cy ch w u k ła d z ie o k re so w y m to sam o m iejsce, F a ja n s n a z y w a ł p lejad ą na p o d o b ie ń stw o g ro m a d y g w iazd w a stro n o m ii. B y ło to o d k ry c ie m izo to p ii. K ilka m ie się cy p ó źn ie j F re d e rick S o d d y d o sz e d ł d o p o jęcia iz o to p ii na p o d sta w ie n ie ro z d z ie ln o ści c h e m ic z n e j8. N a z w a „ iz o to p y " p o ch o d z i z g re ck ie g o : isos — ró w n y , topos — m iejsce. O z n a cz a o n a, że iz o to p y z a jm u ją to sa m o m iejsce (w u k ła d z ie o k re so w y m ). N a w ia se m m ó w ią c, to n ie S o d d y w y n a la z ł n a z w ę „ iz o to p "; p o d su n ęła m u ją z a p rz y ja ź n io n a z n im lek ark a M a r g a re t T o d d 9.

P ra w o p rz e su n ię ć o tw o rz y ło d ro g ę do je s z c z e in n y ch o d k ry ć. F a ja n s w raz ze s w y m d o k to ra n te m , O sv a ld e m H e lm u th e m G ó h rin g ie m , w y k a z a li, iż to, co n a z y w a n o w ó w cz a s u ran em X, je st w rz e cz y w isto ści m ie sz a n in ą d w ó ch ra d io ­ n u k lid ó w : u ra n u X i, b ęd ą ce g o iz o to p e m toru z a jm u ją c e g o w u k ła d z ie o k r e s o ­ w y m m ie jsce 90 ( U X ^ ^ T h ) , i u ran u Xz, s ta n o w ią c e g o p o ch o d n ą p ie rw sz e g o w w y n ik u p rz e m ia n y ß, a n ie d o strz e ż o n e g o d o tąd z p o w o d u k ró tk o trw a ło ści. P o w in ie n to w ięc b y ć, z g o d n ie z p ra w e m p rz e su n ię ć, n ie z n a n y d o teg o czasu p ie r w ia ste k n r 9 1, k tó reg o istn ie n ie p od n a z w ą e k a ta n ta lu p rz e w id z ia ł D m itrij M e n d e le je w . O d k ry w cy w y d z ielili ten p ie rw ia ste k m e to d a m i k la sy cz n e j ch e m ii a n a lity c z n e j, o p ie ra ją c się na w ła śc iw o śc ia c h , ja k ie p o w in ie n m ieć w e d łu g m ie jsc a w u k ła d z ie o k reso w y m . O d k ry ty p ie rw ia ste k n a z w a li „ b re w iu m " od

7 Patrz przyp. 5 i 6.

8 F. Soddy, Intra-atomic charge, Nature, 92 (1913), s. 399-400.

9 A. Fleck, Frederick Soddy, Biogr. Mem. Fellow s Roy. Soc. London, 3 (1957), s. 203-216.

24 JÓ Z E F H U RW IC

brev is — k ró tk i (k ró tk o ż y c io w y )10. C z te ry lata p ó źn ie j O tto H a h n i L ise M e itn e r11

i n ie z a le ż n ie od n ich F re d e ric k S o d d y i Jo h n A rn o ld C r a n s to n 12 o d k ry li trw a l­ szy izo to p te g o p ie rw ia stk a ja k o p o p rz e d z a ją ce g o a k ty n w sz ereg u p ro m ie n io ­ tw ó rcz y m u r a n o w o -a k ty n o w y m . T o te ż n a z w a li go „ p r o to a k ty n e m " . P ó ź n ie j n a z w ę je g o sk ró c o n o d o „ p r o ta k ty n " . T a o s ta tn ia n a z w a o s ta te c z n ie się u trz y ­ m ała.

C z ło n e m k o ń co w y m , a w ię c trw a ły m , sz ereg u p ro m ie n io tw ó rc z e g o u ra n o - w o -ra d o w e g o i to ro w e g o (a tak że u ra n o w o -a k ty n o w e g o ) je st o łó w . W ie d z ą c , że k ażd y ro zp ad a z m n ie jsz a m asę a to m o w ą o 4, a p rz e m ia n a (3 jej n ie z m ie n ia , F ajan s o b licz y ł, ja k a p o w in n a b yć m asa ato m o w a o ło w iu z a m y k a ją c e g o sz e re g u r a n o w o -ra d o w y i o ło w iu na k o ń cu sz e re g u to ro w eg o . W p ie rw sz y m p rz y ­ p ad k u o trz y m a ł w a rto ść 2 0 6 ,5 , a w d ru g im 20 8 ,4 , n a to m ia st d o św ia d c z a ln ie w y ­ z n a cz o n a m asa a to m o w a z w y k łe g o o ło w iu w y n o si 207,1. N a p o d sta w ie tych ro z b ie ż n o ści u cz o n y w y su n ą ł p rz y p u sz cz e n ie , iż z w y k ły o łó w je s t m ie sz a n in ą trw a ły ch iz o to p ó w o ło w iu ró ż n e g o p o ch o d z e n ia p ro m ie n io tw ó rc z e g o 13. By sp ra w d z ić to p rz y p u sz c z e n ie , z a p ro p o n o w a ł p rz e p ro w a d z e n ie d o k ła d n y ch p o m ia ró w m a sy a to m o w e j o ło w iu w y o d rę b n io n e g o z m in e ra łó w u ra n o w y ch w o ln y ch od to ru i z m in e ra łó w to ro w y ch w o ln y ch od u ranu . M a x E rn st L e m b e rt, d o k to ra n t F a ja n sa , w y k o n a w sz y w p ra co w n i T h e o d o re 'a W illia m a R ich a rd sa w U n iw e rsy te cie H a rv a rd a w C a m b rid g e (U S A ) b a rd z o p re cy z y jn e p o m ia ry , w y k a z a ł, że o łów p o ch o d z ą cy z u ran u m a isto tn ie m n ie jsz ą m asę a to m o w ą niż z w y k ły o łó w 14. P ó źn iej w y k a z a n o , ż e , ró w n ież z g o d n ie z p rz e p o w ie d n ią F a ja n sa , m asa a to m o w a o ło w iu p o c h o d z ą c e g o z toru je st w ię k sz a od m a sy a to m o w e j z w y k łe g o o ło w iu 15. W ten sp o só b F ajan s p ie rw sz y ro z cią g n ą ł p o ję cie iz o to p ii ró w n ież na n u k lid y trw ałe.

C o się ty czy R ich a rd sa , to c h cia łb y m z w ró cić u w ag ę, iż b ył on p ie rw sz y m i p rz e z d łu g ie lata je d y n y m a m e ry k a ń sk im la u re a te m n a g ro d y N o b la z ch e m ii.

W 1 9 1 9 r. F ran cis W illia m A sto n za p o m o cą sp e k tro g ra fu m a so w e g o o d ­ krył in n y , poza o ło w ie m , p rz y p a d e k w y stę p o w an ia iz o to p ó w trw ały ch w n e o n ie 16.

10 K. Fajans und O. Göhring, Über die Uran Xi — das neue Element der Uranreihe, Physikal. Z., 14 (1913), s. 877-884.

11 O. Hahn und L. Meitner, Die M uttersubstanz des Aktiniums, ein neues radioaktives

Element von langer Lebensdauer, ibidem, 19 (1918), s. 208-218.

12 F. Soddy and J. A. Cranston, The parent o f actinium, Proc. Roy Soc. London, A 94 (1918), s. 384-404.

13 K. Fajans, Über die Endprodukte radioaktiver Zerfallsreihen, Z. Elektrochem ., 20 (1914), s. 319, 4 4 9 ^ 5 2 .

14 T. W. Richards and E. M. Lembert, The atomic weight o f lead o f radioactive origin, J. Am. Chem. Soc., 36 (1914), s. 1329-1344.

15 O. Hönigschm id, Neue A tom gewichtsbestim m ungen, Z. Elektrochem ., 25 (1919), s. 91-96.

16 F. A. Lindemann and F. W. Aston, The possibility o f separating isotopes, Phil. Mag., 37 (1919), s. 523-534.

P ra w o p rzesu n ięć p ro m ien io tw ó rczy ch n azy w a się cz ę sto p ra w em F ajan sa i S o d d y 'e g o lub naw et w o d w rotn ej k olejn ości n azw isk , S o d d y 'e g o i F ajan sa. N a ­ su w a się w ięc p y tan ie, jaki był u d ział u czo n e g o b ry ty jsk ie g o w o d k ry ciu tego p raw a. S o d d y w m o n og rafii z 1911 r., p o św ię co n e j p ie rw ia stk o m p ro m ie n io ­ tw ó rcz y m , w y m ien ia w p raw d zie kilka p rz y p a d k ó w co fn ię cia się p ierw iastk a o d w ie gru p y w u k ład zie o k reso w y m w w y n ik u ro z p a d u a , n ie u w ażał je d n a k teg o za p raw o og ó ln e, nie w sp o m n iał zaś o ż a d n y ch p rz e su n ię cia ch p o w o ­ d o w a n y ch p rzez p rzem ian ę ß 17. P raw o p rz e su n ię ć sfo rm u ło w a ł d o p iero p ó źn iej, w p u b lik a c ji18, która u k azała się po p racy F ajan sa na ten tem at, i to z p o w o ła n iem się na nią. P ierw szeń stw o Fajan sa nie u lega w ą tp liw o ści. P ra w e m p rze su n ię ć z a jm o w a li się ró w n ież G eo rg von H ev esy i A le x a n d e r S m ith R ü ssel, ale ich sfo r­ m u ło w a n ia nie b y ły kom p letn e, a d ru g ie g o z n ich n aw et b łęd n e.

Fajan s badał także zw iązki m ięd zy trw ało ścią ró ż n y ch rad io izo to p ó w d a n e ­ go p ierw ia stk a a ich liczbą m asow ą, jeśli u ży jem y d zisiejszej te rm in o lo g ii19. S tw ie r­ dził, że trw ało ść (o kres p o ło w iczn eg o zan ik u ) iz o to p ó w a -p ro m ie n io tw ó rc z y c h ro śn ie w raz z ich liczbą m asow ą, zaś ß -p ro m ien io tw o rcz y ch m aleje w raz z jej w z ro ste m . W od ró żn ien iu od p raw a p rzesu n ięć, istn ieją p e w n e w y jątk i od p o ­ w y ż sz y ch zależn o ści.

Fajan s zw ierzał się, że na m yśl o p ra w id ło w o ści p rz e su n ię ć p ro m ie n io ­ tw ó rcz y ch w p adł, słu ch ając 23 listo p ad a 191 2 r. o p ery W ag n e ra T ristan i Izolda. In n a o p era, C ar i cieśla L o rtzin g a, sk ie ro w ała w 1913 r. m yśl u cz o n e g o na z a ­ g a d n ie n ia trw ało ści ró żn y ch izo to p ó w w za leż n o ści od ich m asy ato m o w ej. W iele lat p ó ź n ie j, b ęd ąc ju ż p ro feso rem na u n iw ersy te cie w M o n a ch iu m , o p o w ie d ział sw e m u k oled ze A rn o ld o w i S o m m erfe ld o w i, p ro fe so ro w i fizyki teo re ty czn e j, o o k o licz n o ścia ch , w ja k ich d oszed ł do o d k ry cia p raw a p rze su n ię ć i do reg u ły trw ało ści izo to p ó w . S o m m erfe ld , który ró w n ież był m e lo m a n e m , od rzek ł: „R eg u ła trw ało ści jest, oczy w iście, m niej w ażn a niż p raw o p rz e su n ię ć, g d y ż C ar i cieśla nie jest tak w y b itn y m d ziełem m u z y cz n y m ja k T ristan i Izolda."

G d y p e w n e g o razu w m o n ach ijsk im m iesz k a n iu F ajan sa p rz y P rin z- re g en ten stra sse 54 rozległ się d z w o n ek i g o sp o d arz o tw o rz y ł d rzw i, na p ro g u stał p o licjan t. D la p o trzeb a d m in istra cy jn y ch p o trzeb o w ał d a n y ch p e rso n a ln y ch w ła ś­ cicie la m ieszk an ia. N a p ytan ie o zaw ó d F ajan s o d p o w ied z ia ł: „ P ro fe so r fü r p h y sik a lisch e C h e m ie " („p ro feso r ch em ii fiz y cz n e j"). P o licjan t, który p ra w d o ­ p o d o b n ie nie w ied ział o istn ien iu takiej sp e cjaln o ści i n ied o k ła d n ie u sły szał o d ­ p o w ie d ź u czo n eg o , zan otow ał: „P ro fe so r fü r m u sik a lisch e C h e m ie " („p ro feso r ch e m ii m u z y cz n e j") i głośno sw ój zap is od czytał. N ie b a rd z o się zre sztą p o m ylił.

H isto ria n au ki p rzy tacza liczne p rzy p ad k i, gd y m u zy k a p o b u d zała m yśl

17 F. Soddy, The Chemistry o f the Radio-elements, Longm ans, Green and Co., London 1911.

18 F. Soddy, The radio-elements and the periodic law, Chem. News, 107 (1913), s. 97-99. 19 K. Fajans, Das Verzweigungsverhältnis und das Atomgewicht der C\-Glider der drei

26 JÓ Z E F H U RW IC b ad aw czą. W ielu u czo n y ch b yło m u zy k am i, tw órcam i lub o d tw ó rcam i. P o w sz e c h ­ nie w ia d o m o o z a m iło w an iu E in stein a do gry na sk rzy p cach . N ie k ażd y n a to m ia st w ie, że A le k sa n d e r B o ro d in , tw órca o p ery K niaź Igor, był w y b itn y m c h e m ik ie m , a m u zy k ą z a jm o w a ł się na m arg in esie sw ej d ziałaln ości b a d a w cz ej i d y d a k ty cz n ej. W sp o m n ę je sz cz e , iż k rak o w sk i b io ch em ik B o lesław S k arży ń sk i grał w o rk ie strze .

B ad an ia p ro m ien io tw ó rczo ści w y m ag ały o p raco w an ia m eto d o d d z ie la n ia i o czy szczan ia su b stan cji p ro m ien io tw ó rcz y ch w y stę p u ją cy ch w b a rd z o m a ły ch stężen iach . Z asto so w a n o w sp ó łstrącan ie z ro ztw o ru m ik ro sk ła d n ik a p ro m ie n io ­ tw ó rczeg o z d o d a n y m o d p o w ied n im n iep ro m ie n io tw ó rczy m m a k ro sk ła d n ik ie m b ąd ź ad so rp cję tego m ik ro sk ład n ik a na istn iejącej ju ż p rz e d te m fazie stałej m a- k ro sk ład n ik a.

K a z im ierz F ajan s20 i n iezależn ie od n ieg o Fritz P a n eth 21 b a d a li w a ru n k i strącan ia i ad so rp cji su b stan cji p ro m ien io tw ó rczy ch . U zy sk an e p rzez n ic h w y n ik i u zu p ełn ił O tto H a h n 22. W y p ły w ająca z tych p rac regu ła F ajan sa, H a h n a i P a n eth a , u w z g lę d n ia ją ca ro zp u szczaln o ść p o w stający ch zw iązk ów i ła d u n e k p o w ie rz ch n i ad so rb u jącej, od g ry w a d u żą rolę w rad ioch em ii.

W 1 9 1 7 r. F ajan s zo stał p o w o łan y ja k o p ro fe so r n a d z w y cz a jn y na K ated rę C h em ii F izy czn ej U n iw ersy tetu M o n ach ijsk ieg o . K ilka lat p ó źn iej zo sta ł p ro fe so ­ re m zw y cz a jn y m , a gdy w 1 932 r. p o w stał w M o n ach iu m , d zięk i d o tacji F u n d acji R o ck efellera, w ielki In stytu t C h em ii Fizyczn ej, Fajan s objął je g o d y rek cję. M o n a ­ ch iu m b y ło w o w y m czasie je d n y m z n ajw y b itn ie jszy ch na św iecie o śro d k ó w b a ­ d ań w z a k re sie fizyki i chem ii. W y starczy p rzy p o m n ieć, że p ro fe so ra m i ta m tej­ szeg o u n iw ersy te tu b y li w ted y m .in. fizycy: W ilh e lm C o n rad R o e n tg e n i A rn o ld S o m m erfe ld oraz ch em icy : O tto H ó n ig sch m id i R ich ard W illstätter.

W M o n a ch iu m F ajan s rozw ijał n o w y nu rt b ad aw czy : d o św ia d cz a ln e i te o re ­ tyczn e b a d a n ia b u d o w y cząste czek i k ry ształó w m etod am i te rm o ch em icz n y m i i refrak to m e try czn y m i.

Pod k o n iec 1919 r. w tym sa m y m n u m e rze „ V erh an d lu n g en d er D eu tsch en P h y sik alisch e n G e se llsch a ft" u k azały się, w w y n ik u u p rze d n ie g o p o ro z u m ie n ia a u to ró w , trzy n ie z a le ż n e a rty k u ły — M ax a B o rn a 23, K a z im ie rz a F a ja n sa 24 i F ritz a H a b era 25, p ro w ad zące d o tych sa m y ch w y n ik ó w d o ty cz ą cy ch e n erg ii sieci k ry staliczn ej jo n o w ej. D o d ając stro n am i o d p o w ied n ie ró w n an ia te rm o ch e m icz n e

20 K. Fajans und P. Beer, Das Verhalten der Radio-elemente bei Fällungsreaktionen, Ber., 46 (1913), s. 3486-3497.

21 K. Horovitz und F. Paneth, Über Adsorptionsversuche mit Radioelementen, Z. Physi- kal. Chem., 89 (1915), s. 513-528.

22 O. Hahn, Gesetzmässigkeiten bei der Fällung und Adsorption kleiner Substanzmengen

und ihre Beziehung zur radioaktiven Fällungsregel, Ber., 59 (1926), s. 2014-2025.

23 M. Born, Die Elektronenaffinität der Halogenatome, Verh. Deut. Physikal. Ges., 21 (1919), s. 679-685.

24 K. Fajans, Die Elektronenaffinität der H alogenatom e und die lonisierungsarbeit der

H alogenw asserstoffe, ibidem, 21 (1919), s. 714-722.

Fajan s ustalił k orelację m ięd zy en erg ią sieci k ry staliczn ej, ciep łe m tw o rzen ia, cie ­ p łem su b lim acji, ciep łe m d y socjacji, en erg ią jo n iz a cji i p o w in o w a ctw e m e le k tro ­ now ym . K o relacja B orn a, Fajan sa i H ab era jest je d n ą z p o d sta w o w y ch z ależn o ści term o ch em iczn y ch .

N ie w n ik ając w szczeg ó ły , p o d am , że z u zy sk a n y ch p rzez sieb ie i w sp ó ł­ p raco w n ik ó w d an y ch d o św iad czaln y ch te rm o ch em icz n y ch , ja k ciep ło su b lim acji i ciep ło h y d ratacji, oraz re frak to m e try czn y ch , ja k refrak cja m o lo w a, F ajan s w y ­ ciąg n ął w ażn e w n ioski o siłach w iązan ia ch e m icz n e g o o raz d efo rm acji jo n ó w i cząsteczek . W y jaśn ił m .in., iż w zajem n a p o lary zacja jo n ó w w cz ą ste cz k a ch i k ry ­ ształach jo n o w y ch p o w o d u je o d ch y len ia o b jęto ści jo n ó w i od leg ło ści m ięd zy - ją d ro w y ch od a d d y ty w n o ści, ja k a istn iałab y , g d y b y jo n y b y ły ku liste i szty w n e, i w rezu ltacie w p ły w a na ró żn e w łaściw o ści su b sta n cji26. D o d am , że w ok resie m o n a ch ijsk im F ajan s w raz ze sw y m w sp ó łp ra co w n ik iem , N o rw e g ie m O d d e m H asselem , w y n alazł b arw n e w sk aźn ik i ad so rp cy jn e w a rg e n to m etrii27.

K o rzy stam z okazji, by p rzy p o m n ieć z a b a w n e w y d arzen ie. W 1 9 2 7 r. na zje źd zie B u n sen g esellsch aft fü r p h y sik a lisch e C h e m ie w D re ź n ie E rich L a n g e, ó w cz e sn y a sy ste n t F a ja n sa , m iał z re fe ro w a ć sw o je b a d a n ia ciep ła ro z cie ń cz a n ia m o cn y ch e le k tro litó w . N a ten sa m te m a t m iał ró w n ie ż w y g ło sić o d cz y t w ie lk i u c z o n y W a lte r N erst. T o też z a p ro p o n o w a ł on F a ja n so w i, b y je g o w s p ó łp ra ­ co w n ik w y co fa ł sw ó j k o m u n ik a t, a on je g o w y n ik i p rz e d sta w i w sw o im re fe ­ racie. F a ja n s o d m ó w ił. N a stę p n e g o d n ia N e rst w sw o im re fe ra cie p o w ied z ia ł m .in .: „ Z b u d o w a liśm y k a lo ry m e tr tak cz u ły , że w y k o n u ją c p o m ia ry w te m p e ­ ra tu rz e 2 5 °C , m u sie liśm y tęż te m p e ra tu rę u trz y m y w a ć ró w n ie ż w p o k o ju ". N a ­ stę p n y m p re le g e n te m był L an ge. P o w ie d z ia ł o n m .in .: „ Z b u d o w a liśm y k a lo ry ­ m etr b ard zo czu ły , który był p rzy tym tak d o b rze izo lo w an y , iż m o g liśm y b ez tru d n ości p ro w ad zić p o m iary w 25°C , gd y w p o koju p an o w ała inna te m p e ra tu ra ". Po tych re fe ratach N erst n aleg ał, żeb y L an g e nie o p u b lik o w a ł sw y ch w y n ik ó w , w p rz e ciw n y m b o w ie m razie m u siałb y w y su n ąć w ą tp liw o ści co do techniki je g o p o m iaró w . N a to o b ecn y p o d czas tej ro z m o w y Fajan s: „A le w ted y , p an ie G e h e im ra t (tajny rad ca — tytu ł, k tó ry p rzy słu g iw ał N e rn sto w i), L an g e w y k a z a ł­ b y , że je g o p o m iary są d o k ład n iejsze niż p a ń sk ie ". O d p o w ie d ź u n ie sio n eg o g n ie ­ w e m N ersta brzm iała: „ M u sicie je d n a k p rzy zn ać, że ja się z n a m na p o m iarach lep iej niż w y obaj razem w zięci; czy ż nie b y łe m p re z e se m P h y sik a lisch -T ech n isch e R e ich sa n sta lt?" 1 w ielcy uczeni n ie są p o zb aw ien i p e w n y ch słab ości.

N a lata d w u d zieste i p o czątek trz y d z iesty ch p rzy p ad a szczy t sław y i k a ­ riery Fajan sa. Je d en za d ru g im sp ad ają na n ieg o liczn e za sz cz y ty , m .in. c z ło n ­ k o stw o ró żn y ch ak ad em ii, w tym , ja k ju ż w sp o m n ia łe m , i P A U . Je g o im ię n o szą

26 K. Fajans, Struktur und Deformation der Elektronenhüllen in ihrer Bedeutung fü r die

chemischen und optischen Eigenschaften anorganischer Verbindungen, Naturwiss., 11 (1923),

s. 165-172.

27 K. Fajans und O. Hassel, Eine neue M ethode zur Titration von Silber- und Halogen­

28 JÓ Z E F H U RW IC p e w n e p raw a i reguły: p raw o F ajan sa (i S o d d y 'eg o ) o p rz e su n ię cia ch p ro m ie n io ­ tw ó rczy ch , reg u ły rad io ch e m iczn e Fajan sa, H ah n a i P an eth a, k o relacja term o - ch e m icz n a B orn a, F ajan sa i H ab era, w sk aźn ik i a d so rp cy jn e F ajan sa i H assela. Z asłu g i n a u k o w e S o d d y 'e g o , H ah n a, B orn a, H ab era i H assela z o stały u w ie ń czo n e n a g ro d ą N o b la. T rzeb a je d n a k stw ierd zić, iż, z w y ją tk iem S o d d y 'e g o , za inne o siąg n ięcia.

W e d łu g statu tu F u n d acji N o b la, w n io sk o d a w ca nie p o w in ie n ro z g ła sz a ć sw ej p ro p o zy cji (co nie zaw sze je st p rzestrzeg an e) ani in fo rm o w a ć o niej k a n d y ­ d ata. O b ra d y k o m ite tó w n agró d są tajne i w p rzy p ad k u ro z b ieżn o ści op in ii fakt ten nie m o że b y ć u jaw n io n y w sp raw o zd an iu (tajn ym ) ani w ż ad en in n y sp o só b . Po 50 la ta ch tajem n ica, jak ą ok ry te są z g ło szen ia k a n d y d atu r, je st u ch y lo n a. K o rzy stając z tego, u d ało m i się u stalić, że w 1924 r. ro zp atry w an a b yła k a n d y d a tu ra F ajan sa d o n ag ro d y N o b la z ch em ii (a także z fizyki). P rz eb ieg u o b rad nie z n a m y , ale p ew n e p rzeciek i in fo rm acji się zd arzają. Je d e n z c z o ło w y ch d z ie n n ik ó w szto k h o lm sk ich , „S v en sk a D a g b la d e t", m iał w id o cz n ie u zasad n io n e p o w o d y p rz y p u sz cz a ć, że Fajan s n ag ro d ę d o stan ie, sk o ro k ró tk o p rzed te rm in e m o g ło sz e n ia d ecyzji zw ró cił się do u czo n eg o z p ro śbą o p rzy słan ie fo to g rafii, b y m ó c ją za m ieścić o b o k w iad o m o ści o p rzy zn an iu n agro d y. T ak ą sam ą p ro śb ę sk ie ro ­ w ała do F aja n sa p ew n a n iem ieck a ag en cja fo to g raficzn a. W p rz e d d z ie ń o g ło sz e n ia n a z w isk lau re ató w d o b rze na ogó ł p o in fo rm o w an a p rasa szw e d zk a p o d ała, iż n a g ro d ę z ch em ii o trzy m a K azim ierz Fajan s, z fizy k i zaś je d e n z u cz o n y ch sz w e d z ­ kich, b ez p o d an ia je d n a k nazw isk a. N astęp n eg o dnia o k azało się, że z n ie z n a n y ch p rz y cz y n n ik o g o w ogó le nie n ag ro d zo n o : ani z fizyki, ani z ch em ii. P rz y p u sz ­ czam , że ch cia n o w ten sp o só b „ u k a ra ć"' p rasę za n ied y sk recję. Je śli ch o d zi o fi­ zy k ę, to w n a stę p n y m ro k u n ag ro d ę za ro k 1924 istotn ie o trzy m ał S z w e d , K arl M an e S ieg b a h n , za b ad an ia w z ak resie sp e k tro sk o p ii ren tg e n o w sk ie j. N a g ro d y N o b la z ch e m ii za ro k 1924 n ig d y n ie p rzy zn an o.

W n iosk i o p rzy zn an ie Fajan so w i n a g ro d y N ob la zg ło sz o n o n astę p n ie w la­ tach 1928 i 1934. Z jaw iło się je d n a k w ielu n o w y ch w y b itn y ch k an d y d ató w . Po w o jn ie zaś szan se Fajan sa całk o w icie sp ad ły z p rzy czy n , k tó re w y jaśn ię p ó źn iej, o m a w ia ją c teorię k w an tyku ł.

Je sz cz e trzy lata w okresie h itle ro w sk im Fajan s p o zo staw ał na stan o w isk u d y rek to ra In sty tu tu C h em ii Fizyczn ej. W 1935 r. p rz e n iesio n o go w stan sp o ­ czy n k u . W tym czasie zm arł S tan isław T o łło czk o , p ro feso r ch em ii n ieo rg an iczn ej na U n iw ersy te cie Jan a K azim ierza w e L w o w ie. R ad a W y d ziału M a tem a ty cz n o - P rz y ro d n icz e g o zap ro siła F ajan sa na w ak u jącą k ated rę. W o b ec je d n a k p rzy k rej k am p an ii an ty se m ick ie j m u siał on z tego z ap ro szen ia z re zy g n o w ać. R ad a W y ­ d ziału p o sta n o w iła w ted y p o d zielić kated rę na d w ie, z k tó ry ch je d n a za ch o w a ła n azw ę K ate d ry C h em ii N ieo rg an iczn ej, d ru gą zaś n a z w a n o K ated rą C h em ii F izy czn ej. N a tę d ru gą od razu p o w o łan o doc. W ik to ra K em u lę. N a K ate d rę zaś C h em ii N ieo rg a n icz n ej p o w o łan o kilka lat p ó źn iej doc. W ło d z im ie rz a T rz e b ia ­ to w sk ieg o.

p ro feso ra ch em ii na U n iw ersy tecie S tan u M ich ig a n w A n n A rbor. T a m p o został do k o ń ca życia.

N a kró tk o p o w ró cił tu d o sw ej m ło d zie ń cze j tem aty k i b ad a w cz ej, tj. p ro ­ m ien io tw ó rczo ści. M ając d ostęp d o cy k lo tro n u , w raz z n o w y m i d o k to ran tam i o trzy m ał różne n ow e rad io izo to p y kilku cię ż k ich p ierw iastk ó w . W k ró tce je d n a k p o d jął k o n ty n u ację tem atyki m o n ach ijsk iej, a w szczeg ó ln o ści zajął się b a d a n ie m b u d o w y cząste czek , w n o w y m je d n a k u jęciu . R o zw ażan ia na ten tem at d o p ro w a ­ d ziły go do o p raco w an ia w raz z je g o d o k to ran te m , T h e o d o re m B erlin em , teorii k w a n ty k u ł28. P o raz p ierw sz y u żył F a ja n s te rm in u „ k w a n ty k u ła " w k w ie tn iu 1943 r. na zjeźd zie A m ery k a ń sk ie g o T o w a rz y stw a C h em iczn eg o . K w an ty k u łam i n azw ał w y ró ż n io n e w czą ste cz k a ch gru p y e le k tro n ó w , o p ew n ej w e w n ętrzn ej sp ójni. W e d łu g teorii Fajan sa cząsteczk a stan o w i zesp ół k w an ty k u ł i zrę b ó w a to m o w y ch (w szczeg ó ln y m p rzy p ad k u g o ły ch jąd er) d ziałający ch na sieb ie siłam i ele k tro sta ty cz n y m i i p o lary zu jący ch się w zajem n ie. T e o ria ta, b ez ż a d n e g o ap aratu m a te m a ty cz n eg o , z z a d ziw iającą p ro stotą tłu m aczy w iele fak tó w stru k tu raln y ch , tru d n y ch d o w y jaśn ien ia w inny sp o só b , np. p e w n e w łaściw o ści b o ro w o d o ró w czy zn a cz n e ró żn ice w zach o w an iu się cząste czk i flu o ru F2 i a n a lo g icz n y ch cz ą ste ­ cz e k in n y ch ch lo ro w có w . K w an ty k u ło w a teoria w iązan ia ch e m icz n eg o , o o g ra n i­ cz o n y ch w p ra w d z ie m o żliw o ściach p rz e w id y w a n ia , jest p o p raw n a i w e w n ętrz n ie sp ó jn a. W o d ró żn ien iu je d n a k od in n y ch p rac Fajan sa, nie zn alazła u zn an ia w śro d o w isk u n au k o w y m . Z ostała b o w ie m sfo rm u ło w a n a o o k o ło 20 lat za p óźno, gd y m e ch an ik a k w an to w a ju ż się z ak o rzen iła w ch em ii. G d y b y p o w stała p rzed m ech a n ik ą k w an to w ą, w eszłab y ch y b a d o w sz y stk ich p o d rę cz n ik ó w ch em ii i b y ­ łab y d o d ziś, o b o k ch em ii k w an to w ej, p o w sz ech n ie n au czan a, ja k nie p o rz u co n o d otąd w n au czan iu m o d elu ato m u o p ra co w a n eg o p rzez B oh ra w 1 913 r. czy o p ra ­ c o w a n e j w 1916 r. teorii d u b letó w i ok tetó w .

D zieje k w an ty k u ło w ej teorii w iązan ia ch e m icz n e g o są n iez m ie rn ie in te re ­ su jące z p u n ktu w id zen ia ep iste m o lo g ii i p sy ch o lo g ii tw órczo ści n au k o w ej. Fajan s u w ażał tę teorię za sw e n ajw ięk sze d o k o n an ie , w ięk sze n aw et niż je g o o d k ry cia w d z ie d z in ie p ro m ien io tw ó rczo ści. W ięk sz o ść zaś ch em ik ó w p o trak to w ała je g o teorię ja k o n iep o trzeb n ą p ró bę co fn ięcia ro zw o ju nau ki. B y ło to p ra w d z iw ą trag ed ią uczon ego. P od o b n ie ja k E in stein p rzez o statn ie 35 lat sw e g o ży cia p ró b o ­ w ał o p ra co w a ć jed n o litą teorię pola, nie sp o ty k a ją c się z ap ro b atą ze stro n y fiz y k ó w , F ajan s p rzez m niej w ięcej tyleż lat ro zw ijał teorię k w an ty k u ł, której c h e m icy , z n ieliczn y m i w y jątk am i, nie przyjęli.

1 8 m aja 1975 r. K azim ierz Fajan s, cierp ią cy na tru d n ości w o d d y ch a n iu , ale w p ełn i sił u m y sło w y ch , z ak o ń czy ł w szp italu u n iw ersy te ck im w A n n A rb o r sw e p ra co w ite i o w o cn e życie.

28 K. Fajans and T. Berlin, Quantization o f molecules, inter- and intramolecular forces, Phys. Rev., 63 (1943), s. 309-312; Errata, 399; K. Fajans, Quantikel-Theorie der chemischen

Bindung, Chimia, 13 (1959), s. 349-366; K. Fajans, Kwantykulowa teoria wiązania chemicznego.