Expériences statiques. — Absence de saturation

Afin de décider si dans l’action chimique il ne se produirait pas en proportion notable des ions extrêmement mobiles, difficiles à discerner par une méthode de courant gazeux, nous avons entrepris des expériences statiques dont voici le résumé :

Premier dispositif. — Une auge de laiton rectangulaire (fig. 31 a) est fermée à ses extrémités par deux glaces

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Fig. 51.

de verre. On la remplit à moitié d’eau acidulée et on y place un fragment de zinc. En examinant le dégagement gazeux, on s'assure qu'il se fait par bulles fines et que la surface du liquide est bien plane. Cette surface constitue l’une des armatures d’un condensateur plan, dont l’autre armature est'un plateau de cuivre rectangulaire, convenablement protégé et relié à l’électromètre. En établissant un champ entre le liquide et le plateau, on peut recueillir les ions au moment même où ils se forment, sans qu'il soit nécessaire de les entraîner par un courant gazeux. Le dégagement d'hydrogène est extrêmement faible et ne crée pas par lui-même de courant gazeux appréciable.

Tout l’appareil est très petit. La cuve à réaction a 5°" de long et 2°" de large. Le plateau de cuivre est maintenu

à bm® de la surface liquide et à 1” environ des bords de la cuve.

Si, dans ces conditions, on trace une courbe de saturation, pour les ions positifs ou négalifs, on observe les particularités suivantes :

Les courants recueillis sont énormes, hors de toute proportion avec ce qu’on attendrait de l'intensité de la réaction. Avec un dégagement par bulles infimes, produisant à la surface du liquide des scintillations très petites, on observe aisément à l’électromètre des dévialions de toute l’échelle en à secondes, parfois en > secondes seulement. Ainsi qu'on le verra plus loin, l'entraînement des ions par courant gazeux dans les mêmes conditions donnerait des effets incomparablement plus faibles.

De plus, la courbe de saturation a une forme extrêmement différente de celle qu’on observe en courant gazeux. Laissant de côté le début de la courbe, qui offre une légère convexilé vers l’axe des abscisses, la figure 32 montre que jusqu’à 200 volts, la courbe est pratiquement rectiligne. Elle ne présente aucun indice de saturation. Il nous a été difficile avec l’appareil ci-dessus de dépasser le champ de 200 volts, à cause des aigrettes pouvant se produire entre la cuve et le plateau isolé (très rapprochés et à arêtes très vives). Un dispositif un peu différent permet d'atteindre de plus hauts voltages.

Deuxième dispositif (fig. 31 b). — L’acide est placé dans une cuve plate en verre (8° de diamètre et 3°* de hauteur) qu'il remplit à peu près entièrement. Un fil de cuivre plongeant dans le liquide sert à charger le condensateur. Le plateau de laiton relié à Pélectromètre a 11°" de diamètre; il est muni d’un cylindre de garde descendant au niveau de la cuve.

On place au centre de celle-ci un petit disque de zinc

(diamètre 24%", épaisseur 0"",5), Il convient de paraf-

TONSDOSITS er TI OS O0 T7 T2 20

finer ce disque sur sa face inférieure pour éviter que lPattaque se fasse aussi par cette face, car il se produit alors des accumulations de bulles donnant lieu tout à coup à une bulle très grosse, se dégageant avec projection de Hquide.

Le voltage maximum mis sur le condensateur est de 5 boîtes. Étant donnée la distance des armatures, il correspond à un champ effectif de 300 volts.

Voici les nombres qui ont servi à tracer la courbe de

la figure 32 b :

Courbes de saturation statique.

Divisions

Le EUR H5s du mégohm. Te Re EE 10:

! GT:

lonsenésatiis "SSI CE TS TO SO 5 OMOM0 PSE 70

La courbe est celle des ions négatifs. On s’est dispensé de tracer la courbe des ions positifs, qui, sauf dans sa partie initiale, s’identifie avec la précédente. Les mesures ont été refaites toujours avec le même résultat, dans des conditions diverses. Les courants recueillis aux potentiels les plus élevés ont varié dans le rapport de 1 à 10. L’allure rectiligne des courbes de saturation se poursuit jusqu’à 300 volts. Un autre fait important ressort de ces mesures : quel que soit l’état de la réaction, le courant négatif et le courant positif sont égaux. Cette égalité n'apparaît pas aux bas voltages, mais à partir d’un champ suffisamment intense elle est réalisée rigoureusement, à l’ordre de précision des expériences.

Troisième dispositif. — Afin d’avoir des champs électriques plus intenses et en même temps plus uniformes, on a répété les expériences qui précèdent avec le dispositif de la figure 31 c.

Le plateau métallique qui recueille les ions est un disque soigneusement plané de 20°" de diamètre environ. Il est

porté par un trépied à vis calantes permellant un bon réglage d’horizontalité. La cuve a 26°" de diamètre, et l’on s'arrange de façon que le plateau en regard vienne à une distance du liquide égale à 2" ou 3"" seulement.

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0 1 CES 4 M TN RIEO 1240

Fig. 32. — Courbes de saturation statique.

a, premier dispositif, ions négalifs; d, deuxième dispositif, ions positifs; c, troisième dispositif, ions positifs.

Le disque de zinc qui sert à l’attaque n’a pas plus de 25"® de diamètre. Il est placé au centre de la cuve dans l'acide très dilué. Les bulles très fines qui se dégagent viennent éclater dans un champ électrique très intense et bien uniforme. Les courbes obtenues avec ce montage correspondent à un champ maximum supérieur à 1000 volts. On ne peut aller beaucoup plus loin sans être gêné par les effets d’aigrettes.

Voici à Uitre d'exemple une série de nombres obtenus pour les ions positifs :

Voltage : 475 volts. — Distance des armatures : 4m", Divisions œ si Le RS) / =5 5 S ( 10 du mégohm. RD a ae, Le LOU 8. DE Toi

Tons positifs... 984 47082002 CIS QUA TS MMOG: 0 Or

La courbe correspondante est portée sur la figure (fig. 32 c).

Lorsque les courants sont trop intenses pour permettre des lectures précises, on shunte l’électromètre avec la capacité réglable décrite précédemment. On s'assure ainsi qu'aux champs les plus intenses réalisés dans ces mesures, la courbe de saturation demeure rectiligne. En même temps, on vérifie de nouveau l'égalité très approchée du courant positif et du courant négalif.

Interprétation. — Des courbes analogues à celles qui viennent d’être construites ont élé trouvées par Miss Gates dans l’ionisation par Le sulfate de quinine (). On a signalé des particularités analogues dans l’ionisation par le phosphore quand on opère sans courant gazeux en présence du phosphore lui-même. Avec les substances radioactives très intenses, la saturation est pratiquement impossible à obtenir. Dans l’action de la lumière ultraviolette sur le zinc, les courbes de saturation sont tou- Jours ascendantes et ne présentent pas de palier horizontal (2).

Lorsque les courbes de saturation ont une forme de ce genre, diverses explications sont possibles. Ou bien les petits ions se forment en quantité très abondante dans une couche superficielle où la diffusion est intense (effet photoélectrique, substances radioactives, ete.), où bien il se forme surtout de gros ions, de mobilité extrêmement faible, pour lesquels il est impossible d'atteindre le coude de la courbe de saturation sans arriver aux voltages explosifs (sulfate de quinine, phosphore).

Aucune de ces deux hypothèses ne convient au cas qui

(1) Voir Miss Gates, Phys. Review, t. XVII, p. 146 : « Aucune indication de saturation n’a été obtenue pour des potentiels atteignant 900 volts (distance des armatures : 2"") ».

(2) Cf. E. Bcocn, Le Radium, 1910.

nous occupe. S'il se produisait de petits ions en abondance, un courant gazeux très rapide les entraînerait sans perte importante dans le condensateur de mesure. Nous avons vu et nous vérifierons encore que les ions produits dans les réactions chimiques n’ont pas la grande mobilité des ions des rayons Rünigen. D'autre part, comme nous l'avons déjà indiqué, l'intensité des effets statiques est beaucoup plus grande que celle des effets observés en courant gazeux : on ne Cconcevrait pas que des ions peu mobiles disparaissent presque tous avant d’atteindre les appareils de mesure. On est donc amené à penser que les courants recueillis par la méthode statique ne sont pas des courants d'ionisation. Les véhicules de l'électricité n’y sont autre chose que les poussières liquides formées par barbotage.