RUSS O

\ Bruhat 0,412 »

( Russ o,33o »

Hydrogène

^ , . i Bruhat 0,077 »

Gaz carbonique. { ^

( Russ 0,073 »

Gaz sulfureux. . Russ 0,062 »

Argon Russ 0,106 »

La diffusion de l'émanation dans l'argon a été étudiée dans le but de s'assurer si la loi empirique qui relie le coefficient de diffusion et la masse moléculaire s'applique aux gaz monoatomiques. La comparaison des coefficients de diffusion de l'émanation dans l'air et dans l'argon est favorable à cette loi.

Si la loi empirique s'appliquait rigoureusement, le rapport des coefficients de diffusion d'un gaz A dans deux gaz B et C serait indépendantMu choix du gaz de comparaison A. Dans le Tableau suivant on a représenté pour différents gaz les rapports des coefficients de diffusion dans l'air et dans le gaz carbonique d'une part, dans l'air et l'hydrogène d'autre part.

(') Sydney Russ, Phil. Mag.^ mars iyo|). — Bhuiiat, Comptes rendus, mars lyofj; Le liadium^ 1909.

GAZ BADIOACTIFS OU EMANATIONS. 2DI

OçQ^ . £"11 .

Uair i^air

Elher 'S 71 3, S

Alcool métliylique (),()G 3, S

Alcool <')67 3,7

Acide fo nui que OjGj 3,9

Acide act'tiqiie 0,67 3,8

Formiale d'cthyle •^,67 8,9

Benzène 0,70 0,9

Eau "5 , 67 3,5

Gaz carboiiicfue » 3,8

Emanation de raclinium o,()8 3,7

L'émanation de l'actinium suit donc bien la règle énoncée au même degré d'approximation que les autres gaz.

Les coefficients de diffusion de l'émanation du thorium dans l'air et dans l'argon ont été déterminés par M. Russ au moyen de la même méthode. Les nombres trouvés sont

D,,i,= o,lo3, Dartroii= 0,084.

Il en résulte que la masse moléculaire de l'émanation du thorium serait plus grande que celle de l'émanation de l'actinium, le rapport évalué d'après la loi empirique étant i, 4'^«

Il était important de se rendre compte si les coefficients de diffusion des émanations radioactives variaient de la même manière que les coefficients de diffusion des gaz en fonction de la pression et de la température. Le coefficient de diffusion mutuelle de deux gaz varie en raison inverse de leur pression totale, et augmente avec la température.

Le Tableau suivant donne les résultats d'expériences faites à diverses pressions ('). La température n'ayant pas été exactement la même pour les différentes expériences, on a effectué une correction qui consiste à admettre que le coefTicient D varie proportionnellement à T-, T étant la température absolue. Des expériences faites à la température de la glace fondante ont permis de s'assurer que la petite correction ainsi apportée est suffisamment exacte.

(■ ) Bruhat, loc. cit.

Dans le Tableau on a indiqué dans la première colonne la pression de l'air p, dans la deuxième colonne la température t, dans la troisième la valeur du coefficient de diffusion D pour l'émanation de

l'actinium, dans la quatrième la valeur du produit ^ •

lo )

On voit que le coefficient de diffusion de l'émanation de l'actinium dans l'air varie très sensiblement en raison inverse de la pression de l'air, les écarts de cette loi n'ayant pas de caractère systématique.

L'ensemble des expériences effectuées sur la diffusion de l'émanation de l'actinium prouve que la diffusion des émanations est un phénomène bien régulier, en tout point analogue à la diffusion des gaz ordinaires, et cela malgré l'extrême dilution des émanations. Il n'y a d'ailleurs aucune raison théorique ou expérimentale pour supposer que les lois de diffusion puissent cesser de s'appliquer quand la concentration d'un gaz devient très faible. Le coefficient de diffusion des émanations peut donc être défini et mesuré avec précision. Les valeurs expérimentales obtenues rapprochent les émanations des gaz dont la masse moléculaire est comprise entre 70 et 100. Si l'on veut étendre aux émanations la loi empirique indiquée plus haut, on peut en conclure que les

masses moléculaires des émanations sont comprises entre ces limites.

Il est intéressant de comparer ce résultat aux prévisions qui découlent de considérations théoriques. Les corps radioactifs ont des poids atomiques élevés. MM. Rutherford et Soddy ont admis que les émanations radioactives sont des gaz à molécule monoatomique et à poids atomique également élevé. Par exemple, un atome d'émanation du radium serait formé à partir d'un atome de radium à la suite de l'expulsion par celui-ci d'une particule a dont la masse atomique est égale à |. puisqu'il a été prouvé que cette particule représente un atome d'hélium. Si donc le poids atomique du radium est égal à 226, celui de l'émanation du radium serait égal à 222. Des raisonnements analogues conduisent à penser que les émanations du thorium et de l'actinium doivent aussi avoir des poids atomiques élevés.

Les expériences de diffusion ne semblent pas confirmer ces prévisions. Il importe cependant de remarquer que la théorie cinétique ne prévoit aucune relation simple entre le coefficient de diffusion de deux gaz l'un dans l'autre et leurs masses moléculaires. Dans l'hypothèse de chocs élastiques entre molécules, le coefficient de diffusion doit dépendre non seulement des masses des molécules, mais aussi de leurs dimensions.

Une méthode plus sûre pour la détermination des masses moléculaires consiste à utiliser le phénomène d'effusion ou écoulement d'un gaz au travers d'une petite ouverture. La vitesse d'effusion, toutes conditions égales d'ailleurs^ est exactement en raison inverse de la racine carrée de la masse moléculaire.

63. Absorption de rémanation du radium par les liquides. Solubilité. Diffusion dans les liquides. — Au cours de leurs recherches sur la production de la radioactivité induite en présence de sels de radium, P. Curie et M. Debierne ont constaté que l'activité peut être communiquée aux liquides et, en particulier, à l'eau distillée (').

L'eau peut être rendue radioactive par divers procédés. On peut, par exemple, séparer^ par distillation en vase complètement clos, l'eau d'une dissolution de chlorure de baryum radifère faite

(') Curie et Debierne. Comptes rendus, 1901.

depuis quelques jours; l'eau distillée ainsi obtenue est fortement radioactive. Un second procédé, encore plus simple, consiste à mettre dans une enceinte parfaitement close deux cristallisoirs renfermant, l'un une dissolution de sel radifère, l'autre de l'eau distillée; au bout d'un temps suffisant l'eau distillée est devenue active, la communication de la radioactivité se faisant par l'intermédiaire des gaz de l'enceinte. On peut encore enfermer une solution de sel radifère dans une capsule de celluloïd complètement fermée, que l'on fabrique avec de la feuille de celluloïd^ dont les bords se soudent quand ils ont été humectés d'un peu d'acétone. Le celluloïd joue le rôle d'une membrane semi-perméable parfaite, et aucune trace de sel ne traverse les parois, tandis que l'activité de la dissolution se communique très bien à l'eau extérieure.

Quand deux ballons A et B, dont l'un A contient une solution aqueuse de sel radifère, et l'autre B de l'eau distillée, sont mis en communication, l'activité de la solution se communique à l'ean distillée^ et un état de régime s'établit au bout de quelque temps. Quand ce régime est atteint, et quand les deux ballons ont même volume et contiennent une même quantité de liquide, leur rayonnement extérieur a la même valeur. Si toutefois on sépare les deux ballons et qu'on les conserve fermés, l'activité du ballon A qui contient la solution radifère se trouvera augmentée après quelque temps, tandis que l'activité du ballon B contenant l'eau distillée active disparaît lentement avec le temps et finit par s'évanouir.

Les deux ballons étant en équilibre comme précédemment, et ayant le même rayonnement extérieur, on peut les ouvrir et les laisser quelque temps en communication avec l'air libre. On constate que les deux ballons perdent alors presque complètement leur rayonnement extérieur; mais si on les referme, le ballon B reste inactif, tandis que l'activité du ballon A se régénère et reprend peu à peu sa valeur primitive.

Un sel radifère solide laissé à l'air libre ne se désactive pas d'une manière sensible. Mais un tel sel n'est pas non plus capable de produire dans son voisinage une activation aussi intense que celle que l'on peut obtenir avec la solution du même sel utilisée dans les mômes conditions.

Toutes ces expériences peuvent s'expliquer par les propriétés de

l'émanation du radium qui se comporte comme un gaz soluble dans l'eau. Ce gaz produit par le radium s'accumule dans les grains du sel solide ; mais si le sel est en solution, l'émanation se dissout elle-même et peut s'échapper dans l'air par l'intermédiaire du liquide. Quand l'air chargé d'émanation se trouve au contact de l'eau, celle-ci s'active en absorbant l'émanation. Si cette eau est ensuite enfermée, de manière que l'émanation ne puisse pas s'échapper, la désactivation se produit lentement à mesure que l'émanation se détruit.

De nombreuses recherches ont démontré la présence de l'émanation du radium dans l'eau de diverses sources, dans l'eau de mer et dans les sources de pétrole; l'émanation du radium est plus facilement absorbée par le pétrole que par l'eau.

Les expériences de P. Curie et de M. Debierne relatives à l'absorption de l'émanation du radium par l'eau ne pourraient être répétées avec les émanations du thorium et de l'actinium dont la destruction est trop rapide.

L'émanation du radium se dissout dans l'eau dans une proportion déterminée. Les premières expériences à ce sujet sont dues à M. V. Traubenberg qui a étudié l'émanation contenue dans l'eau des sources de Fribourg^ et a montré que les lois de solubilité des gaz dans les liquides s'appliquent à cette émanation ( ' ). La présence d'une émanation radioactive dans les eaux de source venait d'être constatée par M. Himstedt et M. J.-J. Thomson.

M. V. Traubenberg se servait d'une pompe aspirante et foulante qui permettait de faire passer un grand nombre de fois un volume d'air déterminé au travers d'une certaine quantité d'eau, et d'envoyer ensuite cet air dans un appareil où son ionisation était mesurée. Après un nombre suffisant de passages il s'établit entre l'air et l'eau un régime permanent, et l'activité acquise par l'air prend une valeur constante qui peut être loo fois plus grande que celle que l'on observe pour l'air ordinaire.

Soient t^i et p.. les volumes d'eau et d'air employés, a le coefficient de solubilité de l'émanation dans l'eau,"', et -'. les concentrations

(') V. TuAUBEXiJERG, Pliys. Zeit., 1904.

a56 CHAPITRE VI.

de l'émanation dans l'eau et dans l'air. On a

et l'ionisation mesurée est proportionnelle à yo- On enlève alors l'air actif, et on le remplace par un volume égal d'air ordinaire dont l'activité est négligeable; puis on rétablit la circulation de l'air dans l'eau jusqu'à ce qu'un nouveau régime soit obtenu; la concentration de l'émanation dans l'air devient alors y.',, et cette concentration est évaluée par l'ionisation dans l'appareil de mesures. Si l'on écrit que l'émanation contenue dans l'eau après la première circulation s'est partagée, lors de la deuxième circulation^ entre l'eau et l'air comme un gaz dont le coefficient de solubilité est a, on obtient la relation

Yi ''i = Y2 '^ ^1 = Yî ( '^ '-'1 + "s ), d'où

y', t'ia l'a Vo

Y2 l'ia^-cj (', Y.,

Si l'activité de l'air ordinaire n'est pas négligeable, les concentrations Y2 et y', qui interviennent pour la mesure du coefficient a sont mesurées par les excès de l'activité de l'air qui a barboté dans l'eau sur celle de l'air ordinaire.

Le coefficient de solubilité ainsi déterminé était a=u,34 à la température ordinaire. On a pu constater d'ailleurs que l'émanation étudiée était celle du radium.

Au lieu d'utiliser la méthode de circulation sous la forme indiquée^ on peut aussi opérer d'une autre manière qui consiste à agiter avec un volume de liquide donné un certain volume d'air contenant de l'émanation du radium ( ' ). Pour cela on peut se servir de deux ballons de même volume placés l'un au-dessus de l'autre et communiquant par un robinet à large voie ; le ballon inférieur est rempli de liquide, le ballon supérieur de gaz. On fait circuler le liquide et le gaz dans les deux ballons au travers du robinet de communication. Quand on juge que l'équilibre est atteint, on

(') lloFMANN, Phys. Zeit., içjdô. — Ivoi'i.kr, Phys. Zeit., njo;.

GAZ aVDIOVCTIFS OU EMANATIONS. '2J7

redresse l'appareil, on ferme le robinet, et le liquide et le gaz se trouvent séparés. On peut alors procéder à la mesure de l'activité du gaz. L'eau active est ensuite secouée à nouveau avec le même volume d'air frais, et l'activité acquise par cet air est mesurée comme précédemment.

Voici les résultats obtenus pour la solubilité de l'émanation du radium dans l'eau et dans d'autres liquides à diverses températures :

Eau (Hofinann). Pétrole ( Hofinann).

à la température ordinaire. Température. a. Température. a.