C. — II. i

■1^9. CHAPITIŒ \.

par l'action des rayons du radium comme par l'action de la lumière ( ' ).

lo6. Colorations. Effets chimiques. — Les radiations émises par les substances fortement radioactives sont susceptibles de provoquer certaines transformations, certaines réactions chimiques. Les premières observations à ce sujet ont été faites par P, et M. Curie (-) qui ont constaté que les rayons du radium exercent des actions colorantes sur le verre et la porcelaine.

La coloration du verre^ généralement brune ou violette^ est très intense; elle se produit dans la masse même du verre^ elle persiste après l'éloignement du radium. Tous les verres se colorent en un temps plus ou moins long, et la présence du plomb n'est pas nécessaire. Il convient de rapprocher ce fait des effets de coloration observés sur le verre des tubes à vide producteurs des rayons R<intgen après un long usage.

M. Giesel a montré que les sels haloïdes cristallisés des métaux alcalins (sel gemme, sylvine) se colorent sous l'influence du radium, comme sous l'action des rayons cathodiques. On obtient des colorations du même genre en laissant séjourner les sels alcalins dans la vapeur de sodium ( •' ).

J'ai étudié la coloration d'une collection de verres de composition connue, mais je n'ai pas observé de grande variété dans la coloration. Elle est généralement violette, jaune, brune ou grise. Elle semble liée à la présence des métaux alcalins.

Avec les sels alcalins purs cristallisés on obtient des colorations plus variées et plus vives ; le sel, primitivement blanc, devient bleu, vert, jaune brun, etc. C'est ainsi que le sulfate de potassium prend une belle coloration vert bleu.

Le quartz se colore par l'action des rayons et prend la teinte de quartz enfumé. Des plaques de quartz ainsi coloré taillées normalement à l'axe optique montrent des stries parallèles aux axes binaires; la structure hétérogène des cristaux peut ainsi

(') HiyisiEDT, Phy s. Zeil., njon.

('-) M. et M"« Curie, Comptes rendus, i. CX\I\, novembre iSgg. p. 823.

(^) Giesel, Soc. de P/tys. allemande, janvier \\)on.

DIVKRS PHÉNOMÈNES OBSERVÉS EX PRÉSENCE DES CORPS RVDIOACI'IFS. >43

être mise en évidence ('). D'après M. D. Berthelot (-) certains échantillons de c[uartz ne se colorent pas, et la coloration est due à la présence d'impuretés. Il est probable cpie la coloration du ([uartz enfumé naturel est due aussi à des radiations antérieurement reçues.

Divers corindons se colorent sous l'action des rayons du radium. On a vu plus haut c[u'un effet analogue est produit sur le diamant.

La nature de toutes ces colorations est encore peu connue. Dans le cas des sels alcalins MM. Elster et Geitel ont cherché à expliquer la coloration par la mise en lil)erté du métal alcalin qui se trouve ensuite dans le sel à l'état de solution solide. Cette interprétation est basée sur ce fait que les sels alcalins colorés par les rayons cathodiques produisent d'une manière intense le phénomène photoélectrique (émission d'électricité négative par éclairement à la lumière ultraviolette), qui est aussi très facilement produit par les métaux alcalins.

Les colorations dues aux rayons du radium disparaissent lentement par l'action de la lumière et rapidement par l'action de la chauffe. On a vu que la thermoluminescence et la production de phosphorescence sont généralement accompagnées d'une coloration plus ou moins rapide de la substance soumise à l'action des rayons.

Tous les groupes de rayons produisent la coloration; mais tandis que celle c[ui est produite par les rayons a est peu profonde, l'effet des rayons pénétrants est plus homogène dans la masse de la substance.

La zone colorée due à l'action des rayons a sur le verre, apparaît nettement limitée. Quand la matière active est au contact du verre, l'épaisseur de cette zone correspond bien au parcours des rayons dans le verre, tel cju'on peut le calculer (o""",^^) pour les rayons a du radium) (■').

Certains minéraux (biotite, cordiérite, muscovite) contiennent des régions colorées, franchement limitées, nommées halos pléochroïques; ces régions se forment autour de cristaux microscopiques

(') Salomonsen et Dreveh, ComjiLc^ rendus. lyo'i. (-) D. Berthelot, Comptes rendus, 1907.

(■■*) RUTHERFORD, PhU. Mog., IQIO.

24 i CIIAPITRi: X.

inclus (zircone, apatite). Leur formation a été expliquée par l'action des rayons a du radium contenu dans les cristaux ('). Le halo peut se composer de zones successives qui correspondent à des rayons a de parcours différents. On peut-, par exemple, observer un halo constitué par une sphère intérieure sombre et par une couronne concentrique moins colorée, les rayons des deux surfaces sphériques (o""",():i>. et ()""",o34) correspondant respectivement aux parcours du radium A et du radium C.

Le papier est altéré et coloré par l'action du radium. Il devient fragile, s'effrite et ressemble enfin à une passoire criblée de trous. Une action analogue a lieu sur les feuilles des plantes.

Dans certaines circonstances il y a production d'ozone dans le voisinage de composés très actifs. Les rayons qui sortent d'une ampoule scellée, renfermant du radium, ne produisent pas d'ozone dans l'air qu'ils traversent. Au contraire, vme forte odeur d'ozone se dégage quand on ouvre l'ampoule. D'une manière générale l'ozone se produit dans l'air, quand il y a communication directe entre celui-ci et le radium. La communication par un conduit même extrêmement étroit est suffisante; il semble donc que l'action de l'émanation du radium est efficace pour la production d'ozone et que l'action des rayons pénétrants ne l'est pas. Dans diverses expériences avec de l'émanation du radium, j'ai très souvent constaté une forte odeur d'ozone lors de l'ouverture d'un appareil où l'émanation avait séjourné pendant quelque temps. L'observation relative à la production d'ozone a été d'abord faite par Demarçay et a été confirmée ensuite par P. Curie ('-). Cette observation était très intéressante parce que l'on avait constaté ainsi pour la première fois que les corps radioactifs déterminent des réactions chimiques qui demandent une dépense d'énergie.

Diverses transformations chimiques qui se produisent sous l'action de la lumière ont aussi été obtenues par l'action des rayons du radium. Telles sont : la transformation de phosphore blanc en phosphore rouge par les rayons [i du radium, observée par II. Becquerel ('); la précipitation du calomel dans une solulion de

(') JoLY, Phil. Ma g., 1910.

(-) Curie, Comptes rendus, 1899.

( -^ ) Becquerel, Comptes rendus, 1901.

DIVIÎHS PIIEXOMKNES OBSERVES EN PRESENCE DES CORPS RADIOACTIFS. 'l^J

bichlorure de mercure en présence d'acide oxalique; la mise en liberté d'iode dans une solution d'iodoforme dans du chloroforme (') (action des rayons pénétrants); décomposition de l'acide iodique et de l'acide azotique {-), etc.

Les rayons a du radium déterminent la coagulation de la globuline de la même manière que les ions métalliques des clectrolytes liquides ('); l'effet est dû à l'action des rayons a seulement, qui agissent en ce cas comme corpuscules de dimensions atomiques, portant une charge positive.

Les composés radifères semblent s'altérer avec le temps, sans doute sous l'action de leur propre radiation. On a vu (§ 4-3) que les cristaux de chlorure de baryum radifère qui sont incolores au moment du dépôt prennent peu à peu une coloration tantôt jaune ou orangée, tantôt rose; cette coloration disparaît par la dissolution. Le chlorure de baryum radifère dégage des composés oxygénés du chlore : le bromure dégage du brome. Ces transformations lentes s'affirment généralement qvielque temps après la préparation du produit solide, lequel, en même temps, change d'aspect et de couleur, en prenant une teinte jaune ou violacée. La lumière émise devient aussi plus violacée.

Les sels de radium purs semblent éprouver les mêmes transformations que ceux cjui contiennent du baryum. Toutefois les cristaux de chlorure, déposés en solution acide, ne se colorent pas sensiblement pendant un temps qui est suffisant, pour que les cristaux de chlorure de baryum radifère, riches en radium, prennent une coloration intense.

Une solution de chlorure de radium pur contenue dans un vase de platine attaque celui-ci avec dissolution de platine; cette réaction est probablement due à la mise en liberté de chlore dans la solution (').

Les rayons pénétrants du radium déterminent la combinaison lente du chlore et de l'hydrogène, avec formation d'acide chlorhydrique; cet effet est analogue à celui de la lumière ( ').

( ') Hardy et .Miss Wilcuck, Proc. Boy. Soc, 1900.

(^) Bkrthelot. Comptes rendus, igm.

(') Hardy, Proc. phys. Soc, i()oo.

(') M. CuRiK, Le Radium, 1907.

(*) JoRissEX et RiNGER, Deutsch. chem. Ges., 1906.

o46 niAPiTRp: \.

Les substances radioactives sont capables de produire des effets chimiques qui demandent une dépense d'énergie. On en a vu un premier exemple dans la formation d'ozone aux dépens de l'oxygène de l'air. Mais un autre exemple très important peut être signalé; c'est la décomposition de l'eau en présence des corps radioactifs. Cet effet a été constaté à la suite d'observations faites sur les dégagements des gaz en présence des sels de radium.

P. Curie et M. Debierne (') ont constaté que si l'on a fait le vide sur un sel de radium contenu dans une ampoule^ le vide ne se maintient pas^ et la pression augmente par suite d'un dégagement de gaz par le composé de radium. M. Giesel ("-) a observé qu'une solution de bromure de radium dégage des gaz d'une manière continue. Ces gaz sont principalement de l'hydrogène et de l'oxygène, et la composition du mélange est voisine de celle de l'eau; on peut admettre cfu'il y a décomposition de l'eau en présence du sel de radium. Le même effet est obtenu avec les solutions des autres sels solubles.

Les gaz qui se forment dans un sel solide (chlorure^ bromure) remplissent les pores du sel et se dégagent abondamment quand on dissout celui-ci. On peut aussi les extraire au moyen d'une trompe à mercure, en chauffant le sel pour faciliter le dégagement. Le mélange de ces gaz contient aussi principalement de l'hydrogène et de l'oxygène.

Bien que le dégagement de gaz ne soit pas très rapide, il est cependant suffisant pour qu'il soit nécessaire d'en tenir compte pour le maniement et la conservation des sels de radium. On peut attribuer à des dégagements gazeux deux accidents qui se sont produits dans les expériences de P. Curie ('). Une ampoule de verre mince scellée, remplie ])resque complètement par du bromure de radium solide, a fait explosion deux mois après la fermeture, sous l'effet d'un faible échaulTement ; rexjilosion était probablement due à la pression du gaz intérieur. Dans une autre expérience une ampoule, contenant du chlorure de radium préparé depuis longtemps, communiquait avec un réservoir d'assez grand volume

(') Curie el Dkiîikuni;. CddiiiIcs rendus. 1907. ■-) Giesel, Derichlc cl. il. clwrn. Gcs.. ii)0!. •') M""" CuruE. Thèse tic doctorcil. l'aris, wyil.

DIVKRS PHKNOMÈNES OBSEUVKS KN PRÉSENCE DES CORPS RADIOACTIFS. '47

dans lequel on maintenait un vide très parfait. L'ampoule ayant été soumise à un échaufïement assez rapide vers 3oo", le sel fit explosion; l'ampoule fut brisée, et le sel fut projeté à distance; il ne pouvait y avoir de pression notable dans l'ampoule au moment de l'explosion. L'appareil avait d'ailleurs été soumis à un essai de ehaulTage dans les mêmes conditions en l'absence du sel de radium, et aucun accident ne s'était produit.

Ces expériences montrent qu'il y a danger à chauffer du sel de radium préparé depuis longtemps, et qu'il y a aussi danger à conserver longtemps le radiuin en tube scellé.

M. Alîbe (') a décrit de même un accident où une ampoule scellée qui contenait 5o'"^ de bromure de radium pur et desséché et qui était restée fermée pendant 3 mois, fit explosion violemment à la suite d'une pression légère exercée sur la pince qui la tenait; le sel pulvérisé a été projeté à l'état de nuage. Il est vraisemblable que le sel n'était pas parfaitement sec dans cette expérience.

Les ampoules scellées contenant du sel de radium pur doivent être préparées avec beaucoup de soin. Le sel sec étant introduit dans l'ampoule, on laisse celle-ci longtemps à l'étuve avant de la fermer; il est bon aussi de souder dans le verre de l'ampoule un fil de platine fin cjui pénètre à l'intérieur et c{ui facilite la dissipation vers l'extérieur des charges électriques qui s'accumulent à l'intérieur de l'ampoule.

Les données quantitatives sur le volume des gaz dégagés en un temps donné par une quantité connue de radium sont peu précises. P. Curie a observé une production d'environ o*^™', 2 par gramme de bromure de radium et par heure ; la production observée par M. Ramsay (-) varie entre t)*^'"'. 2 et o*^^'"', \ par gramme et par heure, soit en moyenne environ o*^"'', 3 par gramme de radium et par heure. M. Debierne {^) a obtenu o'^"'',5/| de gaz tonnant par gramme de radium et par heure, comme résultat moyen de plusieurs expériences concordantes.

La production de gaz tonnant par le radium en solution est du même ordre de grandeur que celle qu'on obtiendrait, si le nombre

(') Médical Record, mio^.

(-) Ramsay, Soc. chini.. Londres, 1^107.

(') Debierne, Comptes rendus. 1909.

des molécules d'eau, dissociées par les rayons a émis, était égal au nombre d'ions que ces mêmes rayons peuvent produire dans l'air.

Les gaz dégagés par les sels de radium contiennent des traces de gaz hélium. Ce fait extrêmement important sera étudié dans la suite de ce Chapitre.

M. Debierne a montré que les solutions d'actinium donnent lieu à une production d'un mélange d'oxygène et d'hydrogène; la production très régulière était évaluée à o""',ou- par heure pour la solution utilisée; elle correspondait donc à celle qui aurait été obtenue avec y/" environ de radium.

Si les gaz dégagés proviennent de la décomposition de l'eau, la composition du mélange gazeux doit être celle du gaz tonnant; toutefois l'analyse a montré que l'on constate toujours un excès d'hydrogène sur cette proportion. M. Ramsay a indiqué que cet excès est de .) à i () pour i oo ; il a donc une valeur importante. Quand on extrait par la chauffe le gaz occlus dans le bromure solide préparé depuis longtemps et fortement altéré dans son apparence et sa couleur, il peut même arriver que le gaz extrait soit presque entièrement de l'hydrogène. On peut donc se demander ce que devient l'oxygène qui a été formé. On peut penser que ce gaz a été utilisé pour la formation de composés oxygénés; toutefois M. Ramsay n'a pu mettre en évidence dans la solution de bromure de radium ni la formation de brome, ni celle d'ozone ou d'eau oxygénée, ni celle d'un bromate.

M. Ramsay (') a réalisé la décomposition de l'eau par l'action de l'émanation du radium. L'eau était contenue dans un ballon de verre dans lequel on introduisait de l'émanation; les autres gaz étaient éliminés. Le ballon était alors scellé et conservé pendant un mois avec agitation fréquente. Après ce temps, M. Ramsay constatait dans le ballon la présence d'un mélange d'oxygène et d'hydrogène, dont le volume dans les diverses expériences était de i*^"', 8 à i''"', la quantité d'émanation employée étant égale environ à l'émanation saturée de i'"" de radium. Dans le mélange il y avait un excès d'hydrogène de > à i \ pour loo par rapport à sa proportion dans le gaz tonnant. L'examen de l'eau n'a pas révélé la présence de l'eau oxygénée,

(') Uamsay, Soc. chi/n. Londres. 1907.

DIVERS I'HÉNOMÈm:S OHSKIiVÉS EN PHKSKNCK DES CORPS RADIOACTIFS. u/JO

La décomposition de l'eau en présence de l'émanation du radium constitue, d'après M. Ramsay, un phénomène réversible, et il y aurait en même temps recombinaison de l'hydrogène et de l'oxygène avec formation d'eau. Les gaz extraits d'une solution de sel de radium ont été séparés en deux portions; l'une a été soumise à l'action de la décharge électricjue, et l'on a observé un volume restant d'hydrogène d'environ 5 , (j pour i oo. L'autre portion dont le volume était l>/"'', i 2 a été conservée en tube scellé pendant un mois; le volume après ce temps n'était plus cjue de i""Y'i<^, il y ^ donc eu recombinaison de 00 pour 100 du mélange tonnant; on a d'ailleurs constaté que l'excès d'hydrogène constituait 5 pour 100 du volume initial. L'expérience a été

Eau distillée

f^- Bojfjfs^^//;; ~ </c/.

faite avec des gaz desséchés, sous la pression d'environ 0,2.) atmosphère.

La décomposition de l'eau en présence du radium et de son émanation ou de l'actinium apparaît comme le résultat de l'absorption de l'énergie des radiations émises, et il est naturel de supposer cjue l'énergie utilisée est principalement celle des rayons a.

M. Debierne ( ' ) a montré que l'énergie des rayons pénétrants

(') Debierm:, Compteti rendus, 1909.

•->. )0 CHAPITRK X.

du radium est suffîsante pour donner lieu à la décomposition de l'eau, l'effet étant cependant beaucoup plus lent que celui qui est obtenu par l'action du radium en solution. L'expérience était réalisée de la manière suivante :

Une ampoule de verre scellée, contenant une quantité importante de chlorure de radium pur, était placée dans un tube de verre plongeant dans de l'eau distillée [fig. i'Î7); celle-ci était contenue dans un récipient de verre communiquant avec un manomètre à mercure. Les rayons agissant sur l'eau avaient déjà traversé le verre de l'ampoule et le verre du tube, soit une

épaisseur totale d'environ o ,5. L'épaisseur d'eau autour du

tube était de i"", a. Pour faire une expérience, on commençait par éliminer complètement l'air du récipient contenant l'eau, puis on plaçait l'ampoule à radium, et l'on observait la pression indiquée par le manomètre à des intervalles de temps déterminés. L'augmentation de pression était parfaitement régulière et presque exactement proportionnelle au temps. Dans une expérience ayant duré plusieurs mois, on a pu cependant observer vers la fin une légère diminution progressive du débit. Le dégagement s'arrêtait complètement lorsqu'on retirait l'ampoule à radium. Le gaz obtenu, mis en présence de cuivre et d'oxyde de cuivre chauffés et d'anhydride phosphorique, était complètement absorbé.

Le débit a été en moyenne de o'"'', i i5 par jour et par gramme de radium, soit un peu moins de i pour i oo de celui de la solution de chlorure de radium. Si tout l'appareil est entouré d'une gaine de plomb de plusieurs centimètres d'épaisseur, le débit est un peu augmenté et l'augmentation est d'environ .> pour loo. Cette augmentation du débit doit être attribuée à l'action des rayons secondaires émis par le plomb. La très légère diminution du débit qui se produit au bout d'un certain temps peut être attribuée à une absorption du gaz par des produits secondaires formés dans l'eau, ou à une petite recombinaison du mélange gazeux sous l'influence des rayons du radium.

Dans cette expérience, l'énergie nécessaire ne peut être empruntée qu'au rayonnement absorbé par l'eau. Cette énergie représente approximativement la dix-millième partie de l'énergie totale émise par le radium. Cependant comme les rayons a sont

DIVERS l'HKNOMKMiS OiiSIZRVKS EX PRESENCE DES CORPS RADIOACTIFS. ■. >- J I

complètement absorbés par le verre ainsi qu'une partie importante des rayons 3^ on peut penser que l'énergie dvi rayonnement, absorbée par l'eau, est seulement de l'ordre de i pour loo de l'éneroie totale. Il en résulte qu'environ i pour i ou de l'énergie absorbée par l'eau a été transformé en énergie chimique.

L'étude de la composition du gaz, mis en liberté par l'action des rayons [j du radium sur l'eau pure, a montré que ce gaz est constitué uniquement par de l'hydrogène et que l'oxygène est absent ( ' ). Par contre on constate après l'expérience la présence dans l'eau de petites quantités d'eau oxygénée, et en dosant celle-ci on arrive à rendre compte de l'utilisation de l'oxygène. La décomposition de l'eau par les rayons pénétrants semble donc se produire suivant la formule

Le même mode de décomposition a été oJDservé pour l'action sur l'eau de la lumière ultraviolette émise par un arc au mercure.

Il est probable d'après ces résultats que la décomposition de l'eau en présence du radium est due surtout à l'action des rayons a et, dans une mesure moindre, à l'action des rayons ^1 On peut d'ailleurs remarc[uer que l'énergie dégagée par le radium, mesurée par le dégagement de chaleur, est d'environ iiH'-'^ par gramme de radium et par heure: cette énergie correspond à la formation d'environ ST/'"' de gaz tonnant par heure; la production réelle de gaz tonnant dans une solution de sel de radium est très éloignée de cette valeur, et n'en constitue qu'environ I pour loo. D'après les expériences de M. Ramsay, l'utilisation de l'énergie de l'émanation pour la décomposition del'eavi est bien meilleure. On verra plus loin que l'émanation saturée qui est en équilibre avec un gramme de radium peut dégager en tout une quantité de chaleur égale à iiooo'"' environ (§ 16J ), ce qui correspond à la formation de ."i-oo'"'"' de gaz tonnant. Si l'émanation saturée de f"^ de radium peut fournir 4'"" de ce gaz, l'énergie utilisée pour la réaction chimique constitue i- pour loo de l'énergie totale.

Il est facile de comprendre que la production de gaz tonnant,

(') IvEUNDAUM, Comj>lcs rendus, 11)09.

observée pour les solutions de radium^ ne se soit pas montrée la même dans tous les cas. En effet, cette production doit dépendre de la manière dont les rayons sont utilisés^ elle dépend donc du dispositif expérimental employé. D'ailleurs, les gaz naissants peuvent être soit utilisés pour des réactions chimiques^ soit partiellement recombinés^ soit occlus dans le liquide à l'état de dissolution sursaturée; pour obtenir leur dégagement il est bon de faire bouillir le liquide, mais cette opération peut paraître dangereuse. Enfin il est possible que, même avec une absorption totale du rayonnement dans l'eau, l'énergie du rayonnement ne serait pas complètement utilisée pour la décomposition de celle-ci.

La décomposition de l'eau par l'action du polonium a été constatée par M. Curie et M. Debierne ('); la décomposition, doit être attribuée en ce cas, à l'action des rayons a seulement.

Il n'est plus douteux que par l'action du radium on peut réaliser des réactions chimiques de nature diverse. On peut notamment utiliser l'émanation du radium, ce qui dispense de faire intervenir les propriétés chimiques des sels de radium. Des expériences à ce sujet ont été faites par MM. Ramsay et Cameron (-); les effets suivants ont été observés :

Décomposition du gaz carbonique en carbone, oxygène et oxyde de carbone. Décomposition de l'oxyde de carbone en carbone et oxygène avec formation de gaz carbonique. Décomposition du gaz ammoniac en azote et hydrogène, limitée par la réaction inverse. Décomposition de l'acide chlorhydrique en chlore et hydrogène; nous avons vu que la réaction inverse se produit par l'action des rayons pénétrants. La décomposition de la vapeur d'eau à j3oO sous l'action de l'émanation n'a pu être observée.

D'après MM. Ramsay et Cameron, la vitesse de réaction est proportionnelle à la quantité d'émanation présente, et diminue avec celle-ci en fonction du temps.

L'émanation du radium ]>roduit en présence de l'air des effets oxydants énergiques; le mercure est attaqué, et sa surface est rapidement ternie; il en est de même du cuivre. Les matières organiques sont oxydées. Les gaz extraits des solutions de sel de

(') .M. CuHiK CL A. Debikiînk, Comptes rendus, 191 (■-) Ramsay et Cameron, Proc. C/tein. Soc.. i[io~.

DIVICRS IMIKNO.MKNES ORSKUVKS KN PRKSEXCI': DES CORPS RADIO VCTII-S. 9.j3

radium contiennent presque toujours des gaz carbonés qui proviennent probablement de l'oxydation de traces de matière organique ou de l'attaque de la graisse des robinets faisant partie de l'appareil. Il est possible cjue les phénomènes d'oxydation soient liés à la formation d'ozone.

157. Dégagement d'hélium par les corps radioactifs. — La présence constante de l'hélium dans les minéraux radioactifs est un fait qvii avait été remar([ué dès le début des recherches ayant en vue l'extraction des substances radioactives nouvelles. MM. Rutherford et Soddy, en formulant leur théorie de désintégration des éléments radioactifs, ont émis l'opinion que l'héliuin peut constituer l'un des produits de cette désagrégation ( 1 902), Peu de temps après, en kjoo, MM. Ramsay et Soddy ont observé la production d'hélium en présence du radium, et cette découverte importante confirmée bientôt de div^ers côtés, a apporté un argument très sérieux en faveur de l'hypothèse d'après laquelle l'hélium se forme aux dépens du radium. Quelque temps après M, Debierne observait la production d'hélium par l'actinium. Les travaux qui ont été effectués sur les rayons a et qui sont dus principalement à M. Rutherford^ ont prouvé que les particules a émises parles corps radioactifs sont probablement toutes de même nature et sont constituées par des atomes d'hélium portant des charges positives.

D'après cela l'hélium doit être un des produits de désagrégation de tous les éléments radioactifs qui émettent des particules a.

Les nouveaux moyens de recherche fournis par la découverte des corps fortement radioactifs ont ainsi permis de pénétrer dans un domaine entièrement nouveau de la Chimie, où nous assistons à la formation d'un élément chimique ordinaire. Ce cas remarquable est encore le seul qui soit connu jusqu'à présent avec certitude, mais on peut espérer que de nouvelles découvertes pourront se produire et augmenter nos connaissances relatives à la structure des atomes.

La première expérience de MM. Ramsay et Soddy ( ' ) a été faite avec les gaz extraits d'une solution de 00"'" de bromure de radium, pré])arée depuis ) mois; ces gaz ont été soumis à l'action

(') Kamsay et Soddy. Aature, i!)'>>; Pi oc. Roy. Soc, 190.Î et 1904.

■r>.\ CllAPITRK X.

du cuivre et de l'oxyde de cuivre au rouge^ ce qui a pour effet d'absorber l'oxygène et l'hydrogène; la vapeur d'eau a été absorbée par de l'anhydride phosphorique; le gaz restant a été refoulé dans un tube capillaire communiquant avec un tu]:)e en U très petit; ce dernier étant immergé dans un bain d'air liquide^ l'émanation s'y condensait ainsi que le gaz carbonique présent {fi g. -i). En examinant alors le spectre du gaz dans le tube capillaire, on a pu observer la ligne jaune principale Du de l'hélium. En répétant cette expérience avec les gaz accumulés pendant 4 mois dans une solution de même teneur en radium, on a observé le spectre prescjue complet de l'hélium.

Dans d'autres expériences on utilisait l'émanation saturée de iM»'"^ de bromure de radium; cette émanation était transportée avec de l'oxygène clans un petit tube en U refroidi dans l'air liquide; on introduisait dans ce tube de l'oxygène^ et l'on faisait le vide; finalement le vide était fait sur l'émanation condensée. Quand on retirait l'air liquide^ le spectre observé tout d'abord n'indiquait pas la présence d'hélium ; ce spectre présentait des raies inconnues qui ont été attribuées à l'émanation. Après 4 jours le spectre de l'hélium était apparu avec toutes ses lignes caractéristiques^ indiquant que ce gaz s'était formé cians le tube qui contenait l'émanation.

Dans diverses expériences faites en vue de déterminer le volume de l'émanation, MM. Ramsay et Soddy ont pu observer la présence de l'hélium dans les gaz extraits de la solution du sel de radium. Un essai a été fait en vue de déterminer la cjuantité d'hélium obtenue; pour cela le spectre de l'hélium extrait de la solution de bromure de radivim était comparé au spectre observé avec une cjuantité connue d'hélium contenu dans un tube semblable. MM. Ramsay et Soddy ont conclu que la quantité d'hélium formée était de 20"""' par gramme de radium et par an.

Les belles expériences de MM. Ramsay et Soddy onl été répétées par d'autres expérimentateurs, et le fait fondamental de la production d'hélium a été confirme de divers cotés.

P. Curie et M. Dewar (') ont placé 0^,4 de bromure de radium dans un tube de cpiartz et onl fait le vide parfait siu' le sel en

(') Curie el Dhwau, Coinples rendin;, i\\'>'\\ Chein. \c\vs, h)(i'|.

DIVERS l'HENOMKXES OBSERVES EN PRESENCE DES CORPS RADIOACTIFS. > ) )

fusion. Le tube a été ensuite scellé sous le vide. Après 20 jours le spectre du gaz contenu dans le tube a été examiné par M. Deslandreï qui a observé le spectre complet de l'hélium. La lumière émise par le tube donnait un spectre continu.

MM. Himstedt et Meyer ( ' ) ont fait des expériences avec du radium enfermé dans le vide dans un tube scellé; l'apparition du spectre de l'hélium a été également observée dans leurs expériences.

AL Debierne ( - ) a opéré avec o'^^ i environ de jjromure de radium. La solution de ce sel était contenue dans un vase de verre ; on la faisait bouillir pour extraire les gaz formés. Un tube en U rempli de mercure {fig. ~'i) séparait la solution de l'appareil d'absorption. Le vide étant fait dans ce dernier, on laissait descendre le mercure, et on laissait pénétrer les gaz dans l'appareil qui contenait du cuivre et de l'oxyde de cuivre pour l'absorption de l'oxygène et de l'hydrogène, de l'anhydride phosphorique pour l'absorption de la vapeur d'eau, du lithium pour l'absorption de l'azote. Quand l'absorption était achevée, on laissait monter le mercure dans l'appareil d'absorption, et l'on refoulait le résidu gazeux non absorbé dans un tube capillaire sous forme de fourche ; la moitié du gaz était réservée pour l'étude du spectre; l'autre moitié pour la mesure du volume. La production de gaz tonnant et d'hélium s'est montrée proportionnelle au temps. La production d'hélium par an et gramme de radium était évaluée à , ).>"""' environ. Ce nombre, supérieur à celui de MM. Ramsay et Soddy, est encore très inférieur à la valeur prévue par AL Rutherford, et il y a lieu de penser qu'en opérant avec des solutions on n'extrait qu'une partie de l'hélium produit, la plus grande partie restant occluse dans la paroi de verre du vase qui contient la solution.

M. Debierne a montré que l'actinium donne également lieu à un dégagement d'hélium. Le dégagement de gaz tonnant et d'hélium s'est montré régulier; la proportion d'hélium par rapport au gaz tonnant était moitié moindre que dans les expériences avec le radium.

AL Dewar ( ') a fait une détermination de la ([uantité d'hélium

(•) Himstedt et Meyer. Aii/i. de P/ns., ujo\.

(-) Debierne, Comptes re/idiis, ii)0.').

(') Dewar, Pjoc. Poy. Soc. 1908 cl 1910.

•iJG CHAI'ITHE X.

produite par le radium en un temps donné. L'expérience a été faite avec un sel solide. Il y a à cela un grand avantage, parce que l'émanation, au lieu de se répandre dans le récipient qui contient le radium, reste occluse dans le sel, et il en est de même de la plus grande partie de l'hélium produit, les particules a se trouvant émises dans la masse du sel et étant en forte proportion absorbées par celui-ci. En chauffant ensuite le sel on obtient le dégagement de l'hélium occlus. On employait ^o"'^ de chlorure de radium pur (poids atomique du métal, 2i>JJ) ; ce sel était contenu dans une petite ampoule placée dans un récipient de verre muni d'un tube en U contenant un gramme de charbon de noix de coco ; le récipient était aussi relié à vme ampoule contenant une plus grande quantité de charbon. On faisait le vide dans tout l'appareil et l'on immergeait la plus grande des ampoules à charbon dans l'air liquide, pendant que l'ampoule à radium et la petite ampoule à charbon étaient chauffées ; on obtenait ainsi après quelque temps un vide très parfait, et alors on séparait l'ampoule à charbon froide de l'appareil. La petite ampoule à charbon étant constamment maintenue dans un bain d'air liquide, pour déterminer l'absorption de gaz étrangers qui auraient pu se former, on mesurait l'augmentation de pression dans le récipient, en fonction du temps, l'ampoule à radium étant chauffée au rouge faible pour chaque observation afin de faciliter le dégagement de l'hélium occlus. Pendant un temps voisin de /\0 jours une production continue d'hélium a été constatée. Cette production était régulière; elle était évaluée à o"'"', 5t) par gramme de radium et par jour, La pureté du gaz a été contrôlée par l'apparence de son spectre; on n'y voyait, en dehors des raies de l'hélium, que celles du mercure, et l'on pouvait constater la présence d'une trace de gaz carbonique. Dans une autre expérience, la quantité d'hélium accumulée pendant ç) mois dans le sel de radium a été mesurée: le nombre obtenu correspond à une production d'hélium de (»"""', '(() par gramme de radium et par jour.

La production d'hélium par an et par gramme de radium, d'après les expériences de M. Dewar (environ i -o"""'), est en accord avec la valeur i 58"""', prévue par M. Rutherford à la suite de la détermination expérimentale du nombre des particules a émises par le radium (§ 131). L'accord entre la théorie et

DIVERS PHÉNOMÈNES OBSERVÉS EN PRÉSENCE DES CORPS RADIOACTIFS. 257

l'expérience pour des mesures aussi délicates est tout à fait remarquable.

La production d'hélium, étant considérée comme résultant de l'émission de particules a. doit être une propriété commune à toutes les substances radioactives qui donnent lieu à une telle émisssion. Cette production a été récemment mise en évidence pour le polonium (' ). Le polonium était en solution^ et les particules a émises étaient presque entièrement absorbées dans le liquide. L'hélium contenu dans les gaz dégagés était séparé par la méthode de M. Debierne. Le volume d'hélium obtenu (i^^V^) était en bon accord avec celui qu'on pouvait prévoir d'après l'activité du produit.

M. Soddy (-) a réussi à prouver la production d'hélium par l'uranium et le thorium. Cette production est nécessairement très faible^ ainsi qu'on peut en juger d'après l'émission de rayons a par l'uranium et le radium. En comparant l'activité de ces deux éléments dans des conditions où la couche radiante est assez mince pour ne pas donner lieu à une absorption appréciable, on trouve que l'ionisation produite par le rayonnement a d'un gramme de radium au minimum d'activité est à l'ionisation produite par le rayonnement d'un gramme d'uranium dans le rapport i,3.io'''. Les parcours des particules a du radium et de l'uranium étant peu différents, ce nombre mesure aussi le rapport des nombres des particules a émises pendant le même temps. Par conséquent un gramme d'uranium émet par an une quantité d'hélium 5,2.10" fois plus petite que celle qui est émise par un gramme de radium en équilibre radioactif, soit environ 3. lo"* centimètre cube. Le dispositif expérimental permettant de voir une quantité d'hélium égale à lo"" centimètre cube, la production d'hélium devait pouvoir être décelée en quelques mois avec la quantité de matière employée, égale à ooos environ. Pour le thorium on peut prévoir une production du même ordre.

La solution d'uranium ou de thorium était enfermée dans un récipient dans lequel on avait fait un vide aussi parfait que possible ; on faisait bouillir la solution pour en chasser les gaz ; les gaz autres que ceux de la famille de l'argon étaient absorbés par le calcium

(') M°" Curie et A. Debierne, Comptes rendus, 1910. {"-) Soddy, Nature, 1908.