LU

yy' 1 y/^

Mi,

heures

mais seulement de la quantité de radium ; il existe donc une sorte de poiwoir émissif qui est fonction de la température, et que l'on pourrait être tenté d'interpréter comme un phénomène de pro-

GAZ RADIOACTIFS OU ÉMANATIONS. 3o5

jection de particules d'émanation par les couches de sel dont la communication avec l'extérieur est facile.

Les courbes de la figure (it) indiquent la loi suivant laquelle l'émanation est absorbée ou occluse par le sel, quand celui-ci est maintenu à une température donnée T pendant 28 heures. Dans d'autres expériences, certaines de ces courbes ont été prolongées pendant plusieurs jours. Les courbes relatives à différentes valeurs de T peuvent se distinguer aussi bien par la tangente à l'origine,

valeur de ( -^ ] > que par la valeur limite de q, soit q^. Une perturbation dans la forme des courbes est amenée par la variation irrégulière de ( — ^ ) au voisinage de (|uo". La courbe supérieure

représente la loi d'accumulation théorique quand l'émanation reste entièrement absorbée.

On peut essayer de mettre la relation entre q et t sous la forme

OÙ a représente un terme indépendant du temps et de q, mais dépendant de T. On aurait, en ce cas,

avec

L'expérience semble prouver que le coefficient u. ne prend une valeur appréciable qu'à température élevée (probablement audessus de 800"), de sorte qu'aux températures moyennes la perte d'émanation à chaud serait indépendante de q et pourrait être due principalement à un phénomène de projection dont la nature n'est pas encore connue.

Quand on a laissé l'émanation s'accumuler à une température peu élevée T, et qu'on élève ensuite rapidement la température à la valeur To, il se produit un dégagement d'émanation brusque. Contrairement à ce qu'on aurait pu prévoir, la quantité d'émanation ainsi dégagée n'est pas égale à l'excès de la quantité présente sur la quantité qui serait en équilibre avec le sel à la température T; C. -I. 20

on constate qu'elle est plutôt déterminée par l'excès de la quantité présente sur celle qui aurait été accumulée pendant le même temps à la température T^. Plusieurs expériences de ce genre sont représentées par la courbe de la figure -o. L'accumulation a lieu à la température ordinaire; après un temps déterminé (environ 20 heures)^

Fis.

Temps en heures

la température est portée à 729° pendant quelques heures, et l'émanation disponible est retirée à des intervalles de temps rapprochés ; ensuite on laisse le sel reprendre la température ordinaire. On peut calculer la quantité d'émanation contenue dans le sel à un moment donné et la représenter par une courbe en fonction du temps. On voit que cette courbe présente des crochets; la quantité absorbée passe par un minimum et augmente ensuite suivant une loi qui tend à se confondre avec la loi d'accumulation à la température de 729O, laquelle est représentée par une courbe tracée en pointillé sur la figure. La quantité absorbée à une température T après un temps t est donc la même, que la température T ait été établie dès le commencement de l'accumulation, ou qu'on ait d'abord accumulé à froid, puis chauffé à la température T pendant un temps convenable.

Pour rendre compte de ces expériences, M. Kolowrat a proposé l'explication suivante : les molécules d'émanation formées pendant un temps donné peuvent être en partie absorbées par le sel, mais toutes les molécules ne sont pas retenues avec le même degré de cohésion; celles qui sont retenues plus énergiquement ne peuvent

GAZ RADIOACTIFS OU ÉMANATIONS. Soj

se dégager qu'à une température plus élevée. Le nombre des molécules qui sont susceptibles d'être mises en liberté à une température donnée constitue une fraction déterminée du nombre des molécules formées par unité de temps; cette fraction croît avec la température et devient égale à i à la température de la fusion. Une élévation brusque de la température a pour effet de déterminer la mise en liberté de toutes les particules qui étaient retenues dans le sel avec un degré de cohésion inférieur à celui qui correspond à la température qu'on vient d'établir.

Dans cette théorie la loi d'accumulation à une température constante doit être de la forme ^= q^^ (i — e~'^)^ où \ est la constante de destruction de l'émanation^ et q^ la quantité d'émanation qui reste absorbée à l'état de régime, et qui est d'autant plus petite que la température est plus élevée.

L'expérience prouve que l'émanation une fois dégagée n'est plus sensiblement absorbée par le sel. même quand on abaisse la température de celui-ci.

Si l'on étudie divers échantillons d'un même sel radifère en quantités égales^ et dégageant^ par conséquent^ pour un même temps d'accumulation^ la même quantité d'émanation lors de la fusion, on constate que la proportion de l'émanation dégagée à une même température, dans les mêmes conditions, peut varier d'un échantillon à l'autre et semble par suite dépendre de l'état physique du sel et peut-être de la présence d'impuretés. On peut aussi penser qu'une rémanence des effets de chauffe peut exister dans une certaine mesure. Un même échantillon de sel donne des résultats bien réguliers quand on a soin de faire fondre le sel avant chaque expérience.

Le dégagement de l'émanation du thorium par les composés solides est relativement facile à température ordinaire; c'est pour cette raison que l'activité du sel est fortement influencée par les courants d'air.

Les caractères généraux de la production et du dégagement de l'émanation du thorium sont les mêmes que ceux qui ont été mis en évidence pour l'émanation du radium. En particulier les effets de dissolution et de chauffe se manifestent d'une manière analogue.

MM. Rutherford et Soddy ( ' ) ont comparé le débit d'émanation des différents composés solides de thorium dans des conditions déterminées^ en entraînant par un courant d'air de vitesse connue l'émanation produite par un poids connu de substance placée dans un vase plat^ et en envoyant ce courant d'air dans un condensateur de mesures. Après i o minutes un état stationnaire est atteint. L'expérience a montré que, pour les vitesses de courant d'air employées, le courant de saturation était proportionnel au poids de matière jusqu'à 20^^'. Il résulte de cette étude cjue les composés de thorium ont un pouvoir de dégagement d'émanation qui varie dans de très larges limites. C'est ainsi que l'hydrate de thorium émet à poids égal deux à trois fois plus d'émanation que l'oxyde de thorium du commerce. Le nitrate de thorium à l'état solide ne dégage que r^ de la quantité d'émanation fournie à poids égal par l'oxyde de thorium. Divers échantillons de carbonate se comportent d'une manière très différente suivant leur mode de préparation.

Pour l'oxyde de thorium la faculté de dégager l'émanation est deux ou trois fois plus grande dans les gaz humides que dans les gaz desséchés.

Le dégagement d'émanation est facilité par une élévation de température (-). L'oxyde de thorium chauffé au rouge dans un tube de platine dégage trois ou cjuatre fois autant d'émanation qu'à froid. Tant que la température est maintenue constante^ la vitesse de dégagement de l'émanation concerve cette valeur élevée, mais elle reprend sa valeur primitive lors du refroidissement. Si toutefois le produit a été chauffé au blanc, le pouvoir de dégagement est grandement réduit, et après refroidissement ce pouvoir tombe à une valeur qui ne constitue que 10 pour ux» de la valeur primitive. Quand le produit est dans cet état, M. Rutherford le nomme déémané.

Le pouvoir de dégager l'émanation diminue pour l'oxyde de thorium quand la température s'abaisse; à la température de l'acide carbonique solide il est dix fois plus petit qu'à la température ordinaire; il reprend sa valeur primitive par réchauffement.

(') HuTiiEiui'ouD et Soddy, P/iil. Mag., jyo2. (■-) nuTiiEiiFoiui, Phys. Zeit., 1901.

GAZ RADIOACTIFS OU ÉMANATIONS. SoCJ

L'effet des variations de température est réversible tant que la température de déémanation n'a pas été atteinte. Quand celle-ci a été dépassée^ l'effet de la chauffe peut être détruit en faisant passer le produit par l'état de dissolution. L'effet de la chauffe consiste donc^ comme dans le cas des sels de radium, en une altération des propriétés du produit qui est rendu moins perméable à l'émanation^ mais la faculté de produire celle-ci n'est pas influencée.

Le dégagement de l'émanation du thorium est facilité par la dissolution. L'azotate de thorium dissous dégage trois ou quatre fois plus d'émanation que la quantité correspondante d'oxyde de thorium. Quand on dissout rapidement dans l'eau chaude une certaine cjuantité d'azotate de thorium contenue dans un flacon, l'émanation accumulée dans ce sel se dégage et peut être entraînée dans un appareil de mesures par un courant d'air rapide qui traverse la solution pendant 2,5 secondes. Le courant d'ionisation est mesviré immédiatement^ puis la solution est abandonnée à ellemême pendant lo minutes. Au bout de ce temps l'état de régime entre la production et la destruction de l'émanation est atteint; on entraîne alors l'émanation accumulée en opérant exactement comme dans le cas précédent^ et l'on fait une nouvelle mesure. On trouve que l'émanation limite qui s'est accumulée clans le sel dissous produit le même courant que l'émanation qui était accumulée dans le sel solide. C'est ce que l'on pouvait prévoir si la production d'émanation est la même dans le sel solide et dans le sel dissous^ et si le sel solide ne dégage pas d'émanation à l'extérieur, condition réalisée approximativement pour l'azotate ( ' ).

L'azotate de thorium solide doit contenir une C[uantité d'émanation limite qui peut être calculée en supposant une production constante et une destruction suivant la loi exponentielle caractéristique. On a alors pour cette quantité limite q^

où A désigne la quantité d'émanation produite par seconde et par

(') RuTHEUFORD, RacUoactivi t}\ 1901.

3lO CHAPITRE VI.

gramme de thorium, p le nomibre de grammes de thorium utilisés, ). la constante de destruction de l'émanation. On trouve

la quantité limite est donc 87 fois plus grande que celle qui se forme par seconde.

Peu d'expériences ont encore été faites sur le dégagement de l'émanation de l'actinium. On sait toutefois que ce dégagement est extrêmement facile à la température ordinaire pour les composés solides, dont l'activité est, pour cette raison, fortement influencée par les courants d'air. L'hydrate dégage l'émanation le plus facilement, l'oxalate en dégage bien moins.

Les expériences de condensation qui ont été décrites plus haut (§ 05) montrent qu'à basse température le dégagement d'émanation par un composé d'actinium solide est empêché. Ce dégagement ne commence à pouvoir être constaté qu'à partir de — i4o" et augmente ensuite rapidement avec la température au delà de + 120". La courbe représentative du phénomène [fig. 61) rappelle la courbe {fig. 68) qui représente le dégagement d'émanation à l'extérieur par un sel de radium en fonction de la température, sauf que la courbe relative à l'actinium ne présente pas la perturbation observée avec les sels de radium. Tout se passe comme si, au point de vue de sa perméabilité à l'émanation, l'actinium se trouvait à — i4o" dans des conditions comparables à celles dans lesquelles le chlorure de radium se trouve à 350".

Nous avons vu que le dégagement d'émanation par un composé solide à la température ordinaire se fait difficilement pour un sel de baryum radifère et relativement facilement pour les composés de thorium et les substances actinifères. Or il y a une différence de nature entre les matières qui interviennent dans les deux cas. Le radium est généralement dilué dans les sels de baryum; l'actinium se trouve à l'état de trace avec des terres rares ; le thotium X, source de l'émanation du thorium, est dilué dans les composés de thorium. On peut donc penser que la facilité plus ou moins grande avec laquelle se dégagent les émanations poui*rait dépendre de la nature des matières au sein desquelles elles se forment plutôt que de la nature même des émanations. Cette manière de voir a été

GAZ RADIOACTIFS OU ÉMANATIONS. 3ll

confirmée par des expériences récentes (') qui comportent l'étude du dégagement de l'émanation par des composés insolubles divers contenant des traces de radium. A la solution qui contenait un sel du métal choisi, on ajoutait une solution contenant une quantité connue et très faible de radium, puis on précipitait le métal, à l'état de sel insoluble ou d'hydrate, par un réactif approprié. Le précipité entraînait le radium en proportion plus ou moins forte pour les différents composés étudiés ; c'est ainsi que le radium est très complètement entraîné avec un précipité d'hydrate de fer ou d'urane, tandis que les hydrates de thorium, de didyme ou d'aluminium ne l'entraînent qu'en faible proportion. Le précipité séparé du liquide était séché à l'étuve vers 120"; puis on mesurait séparément l'émanation dégagée par le liquide et par le solide après 20 heures d'accumulation en vase clos. On trouve ainsi que, pour les sels solides de baryum et de plomb, l'émanation recueillie ne constitue qu'environ ^ pour 1 00 de l'émanation accumulée, tandis que pour d'autres composés le dégagement est beaucoup plus important. Voici le rapport de la quantité d'émanation recueillie à la quantité d'émanation accumulée pour quelques-uns des composés étudiés.

Hydrate de fer 0,29

Hydrate d'urane 0,20

Hydrate de baryum o,o35

Fluorure de didyme 0,20

Fluorure de baryum o ,o5

Ghromate de fer o , 34 •

Chromate de baryum o,o43

Sulfate de plomb o,o33

Sulfate de baryum 0,028

Dans les expériences faites sur l'émanation du radium, celle-ci est, en général, fournie par une solution, et dans certains cas il peut en résulter des inconvénients. L'emploi de radium dilué dans des composés perméables à l'émanation (hydrate de fer ou d'urane, chromate de fer, fluorure de didyme) permet d'obtenir à la température ordinaire une forte proportion de l'émanation accumulée.

(') Herszfixkel, Comptes rendus, 1909.

3l2 CHAPITRE M.

71. Les émanations sont des gaz matériels. Séparation de l'émanation du radium à l'état pur. Mesure du volume. — Nous avons vu que les émanations radioactives se comportent à bien des points de vue comme des gaz ; toutefois, dans toutes les expériences qui ont été décrites jusqu'ici, la présence d'une émanation était toujours révélée uniquement par ses propriétés radioactives. Pour prouver que les émanations sont bien des gaz^ on peut chercher à les isoler^ à mesurer leur volume sous pression déterminée et à observer la production d'un spectre caractéristique. Les expériences de cette nature sont très importantes, parce cjue s'il est prouvé sans aucun doute que la radioactivité dans le cas des émanations est attachée à des gaz matériels de nature bien définie, il est prouvé en même temps que ces gaz ne sont pas stables, mais éprouvent une destruction spontanée, ce qui n'a encore jamais été observé pour l'un des gaz ordinaires.

L'opinion d'après laquelle les émanations sont des gaz matériels a été soutenue par MM. Rutherford et Soddy aussitôt après la découverte des émanations radioactives, et alors que les propriétés de celles-ci étaient encore peu connues. Les résultats de l'expérience sont venus appuyer cette opinion en tout point, et les travaux récents relatifs à l'émanation du radium sont de nature à l'établir définitivement. Des trois émanations, celle du radium est d'ailleurs la seule que l'on puisse tenter d'isoler, parce que sa persistance est assez grande; les émanations du thorium et de l'actinium se détruisent si rapidement qu'elles ne peuvent s'accumuler en quantité appréciable.

L'émanation du radium est obtenue à partir des sels de radium solides ou dissous ; elle est contenue dans les gaz qui sont constamment dégagés par ces sels. Une solution de sel de radium suffisamment concentrée donne lieu à un dégagement de gaz visible et continu, ainsi que l'a tout d'abord observé M. Giesel ('); les gaz formés sont principalement l'oxygène et l'hydrogène, et la composition du mélange est voisine de celle de l'eau, de sorte que l'on peut admettre qu'il y a décomposition de l'eau par l'action du radium; toutefois un excès d'hydrogène peut, en général, être constaté. Un sel de radium solide, qui n'a pas été rigoureuse-

(') Giesel, Berichte d. d. chein. Gesel, igoS.

(;AZ RAniOACTIFS 01' ÉMANATIONS. 3l3

ment privé d'eau, donne aussi lieu à la formation de gaz qui restent occlus dans le sel et se dégagent lors de la dissolution ou de la fusion; on obtient également en ce cas de l'oxygène et de l'hydrogène^ le mélange contenant une proportion d'hydrogène plus grande que celle qui correspond au gaz tonnant. Enfin on trouve généralement dans les gaz dégagés un peu d'acide carbonique et des traces d'hélium. Ce dernier gaz se forme d'une manière continue en présence de radium, ainsi que l'ont établi MM. Ramsay et Soddy dans un travail dont l'importance est considérable^ et dont les résultats ont reçu de nombreuses confirmations ( ' ).

La production de gaz par une solution de bromure ou de chlorure de radium est d'environ o""^4 par gramme de radium et par heure.

Les premiers travaux relatifs à l'isolement de l'émanation du

Fis. 11.

radium sont dus à MM. Ramsay et Soddy (-). L'émanation accu-

(') Ramsay et Soddy, Phys. Zeit., igoS.

i-) Uajisay et Soddy, Proc. Roy. Soc, 1904.

3l/l CHAPITRE VI.

mulée avec d'autres gaz en présence d'une solution de 6o™s de bromure de radium était transportée avec ces gaz dans un eudiomètre F, dans lequel on produisait une explosion (yîg. 71). L'excès d'hydrogène contenant l'émanation était laissé en contact avec de la soude qui absorbait les traces d'acide carbonique. On faisait alors un vide très complet dans la partie restante de l'appareil, puis on y laissait pénétrer l'hydrogène et l'émanation au travers d'un tube D rempli d'anhydride phosphorique. On entourait ensuite le tube capillaire A d'air liquide pour y condenser l'émanation; pour suivre les progrès de la condensation, on observait la luminosité du verre au contact de l'émanation. On laissait ensuite monter le mercure au niveau G, et l'on faisait un très bon vide au travers du robinet C ; puis, ayant fermé celui-ci, on enlevait l'air liquide, et on laissait monter le mercure de manière à refouler l'émanation dans la partie capillaire du tube A; on mesurait alors son volume en fonction du temps, et l'on cherchait à produire son spectre en faisant passer la décharge dans le tube au moyen d'électrodes qui y étai.ent contenues.

Le volume obtenu ainsi dans une expérience a été o'" '', 124 sous pression atmosphérique; le volume de la bulle lumineuse allait en diminuant et disparut presque complètement en un mois. Dans une autre expérience le volume obtenu était ( )'"'•'', 020 sous pression atmosphérique, mais cette fois-ci le volume augmenta, et après 2.3 jours il était devenu dix fois plus grand. On constatait alors dans le tube la présence de gaz hélium dont le spectre très brillant pouvait être observé.

MM. Ramsay et Soddy ont conclu de leurs expériences que l'émanation est un gaz qui obéit à la loi de Boyle-Mariotte, et que le volume de l'émanation en équilibre avec 1^ de radium est environ i"""' sous la pression normale et à la tempéature ordinaire.

La détermination du volume de l'émanation présente des difficultés qui proviennent d'une part de l'incertitude relative à la pureté de ce gaz, d'autre part de la variation irrégulière du volume observé. En ce qui concerne ce dernier point, on sait actuellement qu'il y a production d'hélium en présence de l'émanation; par suite de cette production, le volume gazeux devrait aller en augmentant, tandis que la destruction de l'émanation

GAZ RADIOACTIFS OU ÉMANATIONS. 3l5

tend à le faire diminuer^ et, suivant la théorie actuelle, le volume final pourrait être plus grand que le volume initial. Dans cette théorie l'hélium est un des produits de la destruction de l'émanation; il résulte de la projection, par l'émanation et par la radioactivité induite qui raccompagne, de particules matérielles qui constituent les rayons a, et qui sont des atomes d'hélium portant une charge électrique. Ces particules étant expulsées avec une grande vitesse, peuvent pénétrer dans les parois du vase qui contient l'émanation et être absorbées par celles-ci. La manière dont varie le volume du gaz dépend de la proportion d'hélium absorbé, laquelle dépend elle-même de conditions très variées, telles que la forme du tube, la nature des parois, etc. M. Ramsay a d'ailleurs montré que l'hélium n'est pas notablement absorbé par le verre dans les conditions ordinaires ; l'absorption résulte donc de ce fait que la vitesse des particules est considérable.

Les résultats obtenus plus tard par MM. Ramsay et Cameron (') pour la mesure du volume de l'émanation ont été différents, La quantité de radium utilisée était 0^,087-. Le gaz extrait de la solution qui contenait une petite quantité de sel insoluble était soumis à une explosion et séché sur de l'anhydride phosphorique. Ensuite l'émanation était condensée à la température de l'air liquide, et le vide était fait dans l'appareil pour enlever l'hydrogène qui était resté avec l'émanation. Pendant que l'on fait le vide, on entraîne toujours un peu d'émanation, ce dont on peut s'assurer en observant la luminosité des tubes. Il y a donc là une cause d'incertitude relative au volume de l'émanation qui correspond à une quantité donnée de radium; si l'on ne fait pas un vide assez complet, on laisse de l'hydrogène ; si l'on fait le vide trop longtemps, on entraîne une quantité appréciable d'émanation.

Les expériences ont confirmé que l'émanation obéit à la loi de Boyle quand les mesures sont faites rapidement et que la pression varie entre 20""" et 200""" de mercure, pendant que le volume varie entre i"""' et 10"'"' environ. Le volume initial de l'émanation était difficile à déterminer. On observait, en général, pendant la première heure après la séparation, une contraction assez rapide en vertu de laquelle le volume diminuait de moitié; ensuite le

(') Soc. Chim. Londres, 1907.

ii6

rHAPITIllï M.

volume clans certaines expériences restait constant^ dans d'autres il variait sans qu'une loi de variation commune à toutes les expériences puisse être établie. Dans certaines expériences le volume diminuait suivant la loi même de destruction de l'émanation. Le volume initial observé variait entre o"""', 182 et o"'"^\'S'6- pour l'émanation produite en quatre jours environ. MM. Ramsay et Cameron considéraient le nombre le plus fort comme le plus exact et adoptaient pour le volume de l'émanation qui se trouve en équilibre avec i^ de radium la valeur de -'""' sous la pression normale. Ce nombre était bien plus élevé que celui obtenu précédemment.

Le volume occupé par l'émanation qui est en équilibre radioactif avec I ^ de radium est une constante importante. De plus la valeur de cette constante est en relation directe avec la vitesse de destruction du radium. Si, en effet, l'émanation est produite aux dépens du radium^ celui-ci disparaît d'autant plus vite que la formation de l'émanation est plus rapide, et d'autre part la quantité d'émanation qui correspond à l'équilibre est proportionnelle à la vitesse de formation. 11 est même possible, moyennant certaines hypothèses, d'évaluer numériquement la vie moyenne du radium d'après la vitesse de production de l'émanation. La connaissance de celle-ci présente donc un intérêt considérable. Des recherches concernant la mesure aussi exacte que possible du volume de l'émanation ont été reprises par M. Rutherford, M. Debierne et MM. Ramsay et Gray.

M. Rutherford utilisait 0^,2.5 de radium ( ' ). Les gaz dégagés étaient soumis à l'explosion dans le réservoir C {flg. 72); le vide étant fait dans la partie supérieure de l'appareil, le gaz restant était refoulé dans le réservoir Doù il séjournait au contact de potasse qui absorbe l'eau et le gaz carbonique; le tube en U était alors plongé dans un bain réfrigérant pour que l'émanation se condense, et l'on faisait le vide sur l'émanation condensée par le robinet B. Ensuite l'émanation était admise au moyen du robinet A dans le vase E, dans lequel un très bon vide avait été fait préalablement; ce robinet étant fermé, on refoulait l'émanation dans le tube capillaire et l'on mesurait son volume, La pureté de l'émanation

(') RuTHERFoni), F/u'l. Mag., 1908.

GAZ IIADIOACTIFS OU K.M AN A IIONS. 3l7

était contrôlée par l'apparence du spectre obtenu au moyen d'électrodes extérieures appliquées sur le tube capillaire.

Des traces de gaz carbonique étaient visibles d'une manière très tenace dans le spectre obtenu. Pour éliminer les gaz carbonés

Fit

il était nécessaire de laisser l'émanation privée d'hydrogène en contact prolongé avec la potasse, et de faire le vide sur l'émanation condensée à une température intermédiaire entre celle de l'air liquide et celle de la condensation^ afin de pouvoir enlever à la trompe les gaz qui se condensent plus difficilement que l'émanation.

Les expériences ont montré que l'émanation obéit à la loi de Boyle, ainsi que l'avait annoncé M. Ramsay. La variation de volume à partir du moment où l'émanation est refoulée dans le tube capillaire ne se fait pas exactement de la même manière dans les diverses expériences; quelquefois le volume commence de suite à augmenter, d'autres fois il se produit une contraction initiale, et un minimun est atteint qui est généralement suivi d'une augmentation. M. Rutherford a admis que le volume minimum est

3l8 CHAPITRE VI.

celui que l'on doit adopter; ce minimum a lieu en moins d'un jour à partir du début.

Pour rapporter le volume mesuré à une quantité de radium déterminée, on comparait le rayonnement pénétrant du tube qui contenait l'émanation en équilibre avec la radioactivité induite qu'elle produit, avec le rayonnement pénétrant d'une ampoule qui contient une quantité connue de radium en équilibre avec l'émanation et la radioactivité induite. Le rayonnement pénétrant provenant de la radioactivité induite donne une mesure de la quantité de radium correspondante, et cette manière de procéder élimine l'incertitude provenant des opérations effectuées sur le mélange gazeux. M. Rutherford a trouvé ainsi pour le volume de l'émanation qui est en équilibre avec !§ de radium environ o"""',6, moyenne des trois nombres suivants, obtenus dans trois expériences consécutives et rapportés à la pression normale :

M, Rutherford a signalé ce fait que l'émanation du radium est absorbée très rapidement par les parois du tube, quand on fait passer dans le gaz une décharge pour produire le spectre. Pour cette raison le volume de l'émanation doit-être mesuré avant le passage du courant dans le tube.

La méthode expérimentale utilisée par M. Debierne ( ' ) est un peu différente de celle de M, Ramsay et de M. Rutherford. Elle consiste à séparer l'émanation et l'hélium contenus dans le mélange gazeux en faisant absorber les autres gaz par des réactifs appropriés. Par l'action du cuivre et de l'oxyde de cuivre, l'oxygène est absorbé; l'hydrogène donne de la vapeur d'eau, et les gaz carbonés de l'acide carbonique; l'eau est absorbée par l'anhydride phosphonique, le gaz carbonique par la potasse fondue; enfin l'azote est absorbé par du lithium légèrement chauffé. L'émanation est séparée de l'hélium par condensation au moyen de l'air liquide. Un dispositif particulier est employé pour obtenir une condensation fractionnée et observer séparément les gaz condensés à des températures différentes et l'hélium non condensé. Après purification, l'émanation et l'hélium ne se trouvent plus à aucun moment

(') Comptes rendus^ mai 1909.

GAZ RADIOACTIFS OV ÉMANATIONS. SlQ

en contact avec un robinet; la graisse des robinets est en effet

attaquée en présence de l'émanation et donne naissance à des gaz

carbonés. L'hélium est recueilli en même temps que l'émanation.

L'appareil utilisé est représenté dans la figure 7.!. L'émanation

Fis. l'i-

PiO" CuO

tjTimpe 3 C3a

est fournie par une solution contenant environ o?^2 de radium. Avant l'expérience, l'air est complètement éliminé de l'appareil; pour cela on y fait un bon vide à plusieurs reprises. On laisse ensuite les gaz s'accumuler, la communication de la solution avec le restant de l'appareil étant interceptée par du mercure. Quand la quantité de gaz est suffisante, on fait un vide parfait par le robinet R. Ensuite on ferme les robinets R et R' et, en aspirant le mercure du réservoir A, on établit la communication entre la solution et l'appareil. Une portion du gaz est alors admise dans le tube à absorption par une manœuvre du robinet R ; le gaz se répand dans les tubes absorbants, que l'on chauffe de l'extérieur à l'endroit où se trouvent le cuivre, l'oxyde de cuivre et le lithium. Quand l'absorption est achevée, on introduit une nouvelle portion de gaz. et l'on continue à procéder ainsi jusqu'à ce que tout le gaz disponible ait été utilisé. Enfin dn laisse le gaz résiduel pendant 24 heures au contact des matières absorbantes. On

3j>o chapitru VI.

utilise alors le mercure contenu dans le réservoir B pour refouler le gaz dans le tube d'absorption, et l'on fait arriver le mercure au niveau a. On détermine ensuite la condensation de l'émanation dans le tube capillaire latéral^ qui plonge dans un vase Dewar entouré d'air liquide et contenant de la limaille de cuivre. La température est mesurée au moyen d'un thermomètre à pentane. La condensation étant complète^ on enlève l'air liquide et on laisse la température monter progressivement; quand elle a atteint une valeur déterminée^ on isole les gaz volatilisés en laissant monter le mercure au niveau h. En utilisant plusieurs tubes capillaires latéraux on peut ainsi réaliser un fractionnement du gaz basé sur la facilité de condensation. Le gaz non condensé (hélium) est alors soumis à nouveau à l'action des réactifs absorbants pour éliminer les traces d'hydrogène et de gaz carbonique qui pourraient encore être présentes. Ce gaz est ensuite refoulé dans la fourche terminale, où il se partage en deux parties égales : l'une destinée à la mesure du volume et l'autre à l'examen du spectre.

Les diverses portions de gaz sont enfermées par le mercure dans les tubes capillaires. On les isole de l'appareil en fermant ces tubes à la lampe dans la portion occupée par le mercure. On coupe ensuite l'extrémité des tubes; la pression atmosphérique s'établit et, comme le fond des tubes est occupé également par du mercure, les bulles gazeuses se trouvent enfermées entre deux filets de mercure sous la pression atmosphérique. On peut observer le volume de la bulle en mesurant sa longueur à la machine à diviser, la section du tube étant connue. Si l'on veut observer aussi le spectre, on recueille l'émanation dans un tube en forme de fourche, comme celui qui termine l'appareil dans la figure, l'une des branches de la fourche formant un tube à électrodes, et l'autre étant destinée à recueillir une bulle de gaz par le moyen qui vient d'être indiqué.

La portion du gaz la plus fortement radioactive et contenant la plus grande partie de l'émanation est celle qui se condense entre — i-y" et — 1 5o". Le gaz non condensable donne le spectre de l'hélium pur. Le volume de l'émanation subit généralement une. contraction initiale assez forte; après cette diminution le volume est bien défini; le volume mesuré dans ces conditions a été utilisé

GAZ UADIOACTIFS OU ÉMANATIONS. 3t.I

pour calculer le volume de l'émanation saturée de i^ de radium. Pour cela le rayonnement pénétrant de la bulle gazeuse était comparé à celui émis par une ampoule contenant une quantité bien connue de chlorure de radium parfaitement pur. Le volume était bien proportionnel à l'activité pour des bulles préparées avec des temps d'accumulation de l'émanation variant de trois jours à un mois. Les nombres obtenus dans quatre expériences étaient o"""",6o, o"""',52, o"""',6i, o'""'\5n. La moyenne (."""',58 est en bon accord avec le nombre indiqué par M. Rutherford.

Le spectre de l'émanation ne présentait pas de différence avec celui obtenu par MM. Rutherford et Royds. La loi de décroissance de l'émanation pure sous pression atmosphérique a été étudiée pour toutes les bulles, et l'on n'a pas constaté de différence avec la loi observée pour l'émanation diluée ( ' ). Donc, même à cette forte concentration, la loi de destruction n'est pas altérée iU 48, XI).

Les résultats obtenus par M. Rutherford et par M. Debierne au moyen de dispositifs différents sont en très bon accord. Ces résultats ont été confirmés ensuite par MM. Ramsay et Gray ( - ) qui utilisant o^, •-> de radium ont obtenu pour le volume de l'émanation saturée de l '^ de radium la valeur o"""',6o, moyenne de trois expériences concordantes. Le dispositif expérimental était le même que celui utilisé antérieurement par M. Ramsay, mais certains perfectionnements y étaient apportés pour éviter le contact de l'émanation avec la graisse des robinets. De plus on tenait compte de l'émanation qui est entraînée avec l'hydrogène pendant qu'on fait le vide sur l'émanation condensée; la proportion de l'émanation entraînée était évaluée par son rayonnement pénétrant. On faisait aussi une correction relative aux gaz non condensables (hydrogène et hélium) qui n'avaient pas été totalement éliminés, cette correction étant déduite de l'observation de la pression pour différents volumes quand l'émanation est partiellement liquéfiée. Enfin le volume mesuré était

(') Cependant l'émanation non condensée et mélangée à l'hélium en faible quantité semblait décroître un peu plus lentement (diminution de moitié en 4,1 jours environ). Une observation analogue a été faite par M. Rutherford.

(-) Chem. Soc, 1909.