SZÍNKÉPVIZSGÁLATOK
SZÍNKÉPVIZSGÁLATOK
Mint mindenki, aki Bunsen és Kirchoff személyes hatása alatt volt, különös érdeklődéssel fordult Lengyel Béla is az analitika már akkor kiemelt szerepű módszere, a színképelemzés felé. Érdeklődéssel figyelte a különböző külföldi közleményeket, főleg a közöttük levő lényeges eltérések okára volt kíváncsi.
Különösen a hidrogén spektrumának vizsgálata vetett fel sok tisztázatlan kérdést. Elég sokan foglalkoztak a kérdéssel, az ismertebb tudósok közül pl. Ĺngström, Plücker és Hitorf, de mindenki – eltekintve a hidrogénnel kapott színkép mindig megjelenő három vonalától a vörös, (zöld és kék tartományban) – igen eltérő spektrumot figyelhetett meg, s aszerint is mutatkozott eltérés, hogy milyen nyomás és milyen feszültség volt a kisülési csőben.
Uralkodóvá vált az a felfogás, hogy a hidrogénnek négy különféle színképe van, és a körülménye szabják meg azt, hogy melyik alakul ki.
Felmerült ugyan a gyanú, hogy az egyes kutatók megfigyelései, valamint a különböző körülmények között kapott kísérleti eredmények eltérése valamilyen idegen anyagtól ered; ellentmondott azonban ennek, hogy a szerzők mind tőlük telhetően gondosan megtisztították az általuk vizsgált hidrogéngázt. Lengyel véleménye az volt, hogy ezek a tisztítási eljárások mégsem olyan hatékonyak, mint az a színképvizsgálatban megköveteltetik, és addig a spektroszkópiával foglalkozók, mivel túlnyomórészt fizikusok voltak, nem ismerték az itt szükséges nagyfokú tisztítás különleges módjait, márpedig „olyan fertőzmények, amelyek a legtöbb vegyi kísérletben észre nem vehetők, a színképelemzésben zavart okozhatnak”.
Lengyelhez hasonlóan mások is a szennyezésekben keresték a zavarok okát. Volt, aki az elektródok anyagában vélte megtalálni az idegen anyagot. Lengyel felfigyelt egy német spektroszkópos (Wüllner) közleményére, amely arra mutatott rá, hogy az általa és több más kutató által előállított hidrogénszínképben a három jellegzetes vonal mellett ugyanaz a spektrum is megtalálható, amit a francia M. Berthelot az acetilén színképeként írt le. A problémát az jelentette, hogy el sem tudták képzelni, hogy a tiszta hidrogén acetilénnel lenne szennyezve.
Lengyel Béla 1876-ban befejezett kísérletsorozatában a reá jellemző alapossággal minden hibalehetőség kiküszöbölésére törekedett. Már a hidrogént is különleges gonddal állította elő. Igen szépen kristályosodott máramarosi konyhasó háromszoros átkristályosításával kapott vegytiszta nátriumkloridot, később ehelyett a még jobban kristályosodó bárium-kloridot használta. Ezt oldotta desztillált víz középső frakciójában, majd elektrolizálta. A pozitív sarkon kiváló klórt cinkamalgámmal reagáltatva kötötte meg. E célból a legtisztább kereskedésbeli cinket először sósavban feloldotta, majd besűrítés után elektrolizissel újra kiválasztotta úgy, hogy a keletkező cink azonnal oldódjon a higanyban.
Más esetben kénsavval savanyított víz elektrolizisével fejlesztett hidrogént, s azt palládiummal nyelette el, majd ezt melegítve szabadította fel a most már tovább tisztított hidrogént.
Igen fáradságos és sok időt rabló mérések után sem jutott előbbre, már-már ő is kezdte elhinni, hogy valóban többféle színképe van a hidrogénnek.
Különféle más gázok színképét is vizsgálva felfigyelt azonban arra, hogy a kihevített zsír a szénhidrogénekével azonos színképet ad, s ezek a vonalak, mint említettük, megegyeznek a hidrogén színképében hol erősebben, hol gyengébben jelentkező zavaró színképrésszel. Megfigyelte, hogy ezek a vonalak csak a hidrogéntartalmú gázok vizsgálata közben jelentkeznek, de a hidrogénmentes gázokban nem. Feltételezte tehát, hogy a csapok kenésére használt zsiradékból keletkezik több-kevesebb szénhidrogén, amely oxidáló gázban vízzé ég el, így nem zavar, hidrogéngázban azonban bántatlanul megmarad.
Sok ellenőrző, hasonló gondossággal végzett kísérlete alapján bebizonyosodott, hogy a hidrogénnek csak egyfajta színképe van, amely az ismeretes három vonalból áll; kis nyomás alatt e mellett a színkép mellett megjelenik a szennyezésként jelen levő szénhidrogének esetleg a szén-dioxid spektruma is.
Részletes vizsgálatokat folytatott néhány gázkeverék színképével kapcsolatban, így hidrogén és oxigén; hidrogén és nitrogén; nitrogén és oxigén elegyét vizsgálta különböző „feszélyen” (nyomáson). Megállapította, hogy a nyomásnak nagy befolyása van arra, minő színkép mutatkozik, de nem minden gáznál egyforma a spektrumnak a nyomás változására történő erősödése (vonalakban sokasodása) vagy gyengülése; elérhető, hogy csak az egyik gáz színképe jelentkezzék, a másiké nem. E vizsgálatait joggal tekintette olyan jelentőseknek, hogy akadémiai székfoglalójául választhatta.
Utóvilágítás. A spektroszkópiai vizsgálatok „melléktermékeként” gondos vizsgálatokat végzett a Geissler-féle csövekben első ízben Becquerel által 1859-ben megfigyelt s azután többek által leírt azzal a jelenséggel kapcsolatban, hogy a ritkított gáz bizonyos esetekben az áram kikapcsolása után is világít.
Vizsgálatsorozatában megállapította, hogy egészen tiszta oxigén vagy nitrogén esetében utánvilágítás nincs, levegőnél van, a legszebb foszforenciát pedig levegő és oxigén keverékével kapta (60% oxigén és 40% nitrogén).
Felmerült az a kérdés, nem az esetleg képződő nitrogén-oxidok adják-e az utánvilágítást. Mindenféle nitrogén-oxiddal is kísérletezett, megállapította, hogy friss gázzal egyik esetben sem észlelt foszforeszcenciát, ha viszont a kisülési csövön hosszabb ideig bocsátott át áramot – valószínűleg a nitrogénoxidnak nitrogénné és oxigénné való szétesése folytán – megjelenik a világítás.
Amikor azonban szén-dioxid és oxigén elegyével dolgozott, ugyancsak észlelt foszforeszcenciát, ezért annak okát csakis az oxigénben kereshette. Feltételezte, hogy a Geissler-csövekben is ugyanaz a folyamat játszódik le, mint a foszfor lassú égésekor, amikor – mint vélte – ózon is keletkezik, s ez hozza létre az utánvilágítást. Ezt a véleményét látta abban a megfigyelésben megerősítve, hogy könnyen oxidálható anyagok pl. terpentinolaj, amelyik az ózonnal igen könnyen reagál, az utóvilágítást leállítja.
Légritkítás. A spektroszkópiai kutatásokhoz szükséges, igen alacsony légnyomás előállításával sokat próbálkozott. 1882-ben egy vízlégszivattyúval kombinált higany-légszivattyú szerkezetével jelentkezett. Ezzel az 1881-ben az Akadémián bemutatott berendezésével egy 3 liter űrtartalmú csőben fél óra múlva olyan légritkítást kapott, hogy azt Geissler-csőként lehetett alkalmazni. Később azonban megtudta, hogy az angol Boltwood 1897-ben olyan módszert tett közzé, amely az előbbihez viszonyítva még tökéletesebb volt, nem kellett „a vízlégszivattyúval közlekedő csapokat folytonosan megfelelően állítani”. Boltwood módszerét tökéletesítette 1898-ban úgy, hogy olyan Röntgen-csövet készíthetett házilag, amely sokkal tartósabb és jobb volt, mint a kereskedésbeli.
Vákuum-kísérletei során felvetette a kérdést, hogy előállítható-e olyan tér, melyben nincs anyag. Egyrészt leszögezte, hogy jelenleg az anyagot bizonyos térből teljesen kiüríteni technikailag képtelenek vagyunk, vagyis a „semmit” nem tudjuk előállítani, de valószínűleg nem is fog sikerülni.
Analitikai röntgenvizsgálatok. Lengyel Béla az általa készített röntgencsövekbe antikatódként különböző anyagokat, így márványt és egyéb kőzeteket is helyezett. Kutatásaival meg akarta állapítani, hogy az antikatód anyagának változtatása révén mennyiben változnak meg a röntgensugarak. Ennek alapján világviszonylatban is őt tekinthetjük a röntgen anyagszerkezeti kutatások egyik előfutárának.
