Quelques propriétés de l'actinium

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Submitted on 1 Jan 1907

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M. Levin

To cite this version:

M. Levin. Quelques propriétés de l’actinium. Radium (Paris), 1907, 4 (1), pp.27-30. �10.1051/ra-

dium:019070040102701�. �jpa-00242217�

néral elle paraît du morne ordre que celle provenant ^l dc l’excitation lumineuse sur les mèlnps substances.

Un certain nombre de minéraux, ^tels que les ~110r1nC’s, semblent pourtant ^faire exception ^{u cette} généralité,

sans doute ~1 cause des changements que certaines radiations paraissent apporter dans leur état 1110Iécn- laire. Mais, ^au point ^{de vue de} l’cccitatian cathodique employée ^comme agent d’analyse spectrale, ^la question

de persistance ^ne présente qu’un ^intérêt secondaire, étant donné _que cette excitation peut ^{être continue,}

sans risquer d’amener dans la constitution des spectres

observés les perturbations (lu’une excitation lumineuse, également ^continue, risquerait d’y introduire. Seule,

la fluorescence du verre des récipients peut compli-

quel’ les spectres, ^{mais cette} fluorescence est toujours identique, ^et peut ^être repérée ^{une fois} pour ^{toutes et} éliminée des observations.

En résume, ^nous pouvons conclure que, ^{si nous ne} connaissons pas certaines des lois intimes des phéiio-

mènes de phosphorescence ^en général, ^{et de la} phos- phorescence cathodique ^en particulier, ^{la cause semble}

en être due surtout aux complications ^en apparence inextricables _{que les} observateurs rencontrent à tout propos.

Deux lois semblent pourtant ^bien déterminées, celle de la nécessité de la dilution, ^{et celle de} l’opti-

mum. Ces deux lois paraissent ^{devoir servir de base}

à une étude rationnelle de la spectroscopie cathodique,

en même tcmps qu’à ^{la recherche des causes intimes}

de la sensibilité phosphorogènc. ^La principale ^utilité

de la connaissance de la loi d’optimum ^{est surtout de}

faciliter l’utude spectroscopique ^en permettant ^d’éla-

1)!ir les meilleurs rendements lumineux.

Quant ^{t à la loi do la} nécessité de la dilution

(puisque jusqu’à présent ^{il est admis que} les corps purs ^{ne sont} pas ^{ou sont} très peu phosphorescents), l’aperçu que nous en avons donné montre que le nombre infini de combinaisons qu’elle permet ^{de réali-}

ser réserve certainement l aux observateurs quelques surprises :nouvelles. Espérons que le résultat der ces

surprises ^{a venir sera de} ,jeter ^un jour ^déGnitif’

sur cette question ^{de la} phosphorescence, qui, malgré

les progrès considérables réalisés depuis ^une époque

assez rapprochée, ^{contient encore bien des} obscurités.

1. Annrrles do Chinric et de Plc,ysi~lur-, ^{5e série. t. LY.}

Comptes rendus, 16 noycmbre 18:>7 et 2~ mai 1858.

2. Journal de Physique, ^lre série, ^t. Yll, p. 65, ^{et t.} X, p. 551.

3. A~2nrrlr’s de Chimie et (le Physiqup, ^oe série, ^{t. XXI.}

p. 449.

4. Edmond BECQUEREL. Crnnptes ^{rendus, t. CI,} p.205.

5. E. BEC~uEICE~, précolise l’emploi ^du phosplioroscope pour les expertises de diamants et de pierres précieuses.

6. E. BECQUEREL. La lumière, ^ses causes, ^ses clfets. LEBAHn et ISL~TT. A7tt2Cllb’?2 det Physih, 1904, ^nO~ 12, ’13, ^~1~~.

7. G. URB%ix. ~lorc~ual dc (:hiartie Physiclzrc, ^t. 1‘r, ^{nOS 5 et6.}

juillet ^1906.

^{ÎÎRI»kIN et} DRUMiNGHAUs. Sociofé f i~cr~r~nise ^rfe l’lzysiq2cc, ^{mars 1906.}

8. G. UnllAlx. Société f’l’ançaise ^de Pitysiqîie, ⁰ juillet ^100fi.

9. II. BECQUEREL. C. li., ^t. CII, p. 1252.

10. G. I11c1;AIB. C. R., ^t. CXLII, p. 1518.

~9. H. BECQUEREL. Journal de l’laysirlicP, ^t. Î-ÀiÎÎI, )3. À~4i,

et LXIX, p. 169.

12. GRIPPox. Joul’nal (le Physique, ^série 1, ^t. II, p. 199 ^et s1111.

A. POCHE-rT]-.10, Rev. della R. Accad. dei Lincei, ~~ol. ~~, fase. 4, 190~. Yziovo Cimento, décembre 4904.

15. Les travaux de 1B1. Lccoq ^de Iioisbauclran, relatifs aux terres rares et à la phosphorescence, comprennent ~ti Notes pu- bliées aux Comptes ^{Rendus à} partir ^{du tome} C. Ces lotcs re-

présentent ^{une ~111’l’e très} homogène ^et puissamment ^docu-

mcntéc de faits et d’observations.

14. J. ~T~~RIi. Jrrh~°C~. drî- ~iarlioruf. zcnrl Elel~~tr~ooi~, juillet ^1906.

Quelques propriétés ^{de l’actinium}

Par M. LEVIN

Laboratoire ^de physique de Mc. Gill University, Montréal

LE ^présent travail contient quelques ^recherches

~ ^{sur les} propriétés physiques ^de l’actinium et

~*~ de ses produits ^de drco111position..

Volatilisation de l’activité induite.

La

température de volatilisation du dépôt radioactif du thorium a été déterminée par ^v. Lerch ~ ¹ et plus préci-

sémcnt par Miss Slater ~. Pour l’actinium on n’a pas 1. A~in. ~l. P/n/s..i2. ^{745-766, 1905.}

2. Phil. 111c~,q., ^{mai 190fL}

encore fait de détermination de ce genre. Godlewski ^a

indiqué que la radioactivité induite de l’actinium se

volatilise avec une extrême facilite, Qloj ^{er et} Sehweidler ² disent que l’Ac A ^est volatil au rouge sombre, ^{l’Ac B}

au rouge vif.

Pour déterminer ces températures ^{l’auteur a f’ait}

les expériences suivantes - Un fil de platine ^{a été activé}

par ^nne exposition ^de plusieurs ^{heures u} l’émanation,

1. l’hil. lVto~., ^{mai 1903.}

2. j1-icet. LeT.. 1CC1.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:019070040102701

de sorte que les produits déposés ^{sur le til ont alteillt} l’équilibre radioactif. On mesure l’activité du fil et rnl

marque quelques points ^{de sa courbe de} décroissance, puis ^{on le} porte ^{dans un four} électrique ^maintcnu depuis quelque temps ^à température constante. Après

un chauffage ^{d’une certaine durée, on} construisait imlnédiatement la suite de la courbe de décroissance.

La température ^{se mesurait au} moyen du pyra- mètre Barnes à fil de platine. ^{Comme les} dimensions du

pyromètre ^étaient relativement grandes par rapport ^à celles du four et quc celui-ci n’était pas ^chauffé d’une manière absolument uniforme, ^il peut ^{subsister une} dill’érence de quelques degrés ^entre l’indication du py- romètre et la température ^{du fil.}

Les résultats sont reproduits dans le tableau I, ^oit T désigne ^la température centigrade, ⁱ l’activité du fil imnlédiatement après ^le chauffage, exprimée ^en pour cent de l’activité qu’aurait ^{eue le} fil’s’il s’était désactivé pendant ^le chauffage ^{avec la} périodc de 56 minutes.

Z est le temps pendant lequel ^{on a} chauff’é le fil. La dernière colonne contient des remarques qui permet-

tenfi de voir si, après ^le chaud’age, l’activité du fil a

décru avec la période ^{de l’Ac A} ( >~ min.), ^{ou de l’ Ac}

B (enBiro112 min . ).

Tableau I.

Les nombres font voir que l’Ac ^{A n’est} pas ^volatil au-dessous de 4000. Au delà de 4000 il se produit ^une

volatilisation de l’Ac A, qui augmente ^{avec la} tempéra-

turc, mais non d’une manière linéaire. Ce phénomène

n’a rien de surprenant ^si l’on songe à la faible _quan- tité de matière mise en jeu. L’activité induite du tho- rium donne lieu à des particularisés semblables. A 7500 tout l’AcA est pratiquement chasséen 10 minutes.

La température ^de volatilisation de l’Ac B est voi- sine de 700". La destruction rapide ^{de l’Ac B} empêche

de mesurer cette température ^{avec la même} précision

que pour l’Ac ^{A. I!n} voil ym 1,~ volai (le ]’Av Il adù commencer a une température ^{oii, tl cause de la}

faible durée du chauffage, ^{l’ Ac ,’1 ne se} volatilisait pas

complètement. l’oar évaluer avec plus ^de précision ^la

volatilité de l’Ac B, ^{on a} admis _que tout l’Ac A était chassé par ^un chauffage d’une 1111n11tC à 7501 ^est qu’a- près ^ce temps l’activité du fil décroît avec la période

de l’Ac B. On calcule alors l’activité qu’aurait ^{eue le}

fil aussitôt après la fin du chauffage. ^{Les valeurs}

observées sont mises, ^entre parenthèses, ^{en pour cent}

de ces valeurs calculées. La courbe montrant qu’il

reste un peu d’Ac A ^non volatilisé, ^{même aux} tempéra-

tures élevées des dernières expériences, il s’ensuit que ^ces valeurs entre parenthèses ^{sont un} peu trop fortes.

D’après ^{les mesures de Miss} Slater, ^{le ThA et le Th}

B se volatilisent respectivement ^au voisinage ^{de 6500 et}

7501. Dans le cas du thorium comme dans celui de l’actinium, ^{c’est donc le} produit ^à transformation plus

lente qui ^{est le} plus aisément volatil. Dans le cas du radium l’ordre de volatilité décroissante est celui-ci :

Ra B, ^Ba A, Ra C, le lla À possédant ^la période ^la plus

courte, le Ila B la période ^la plus longue.

Électrolyse ^des produits ^de l’actinium.

Miss Ilrooks ¹ a trouvé que si ^on électrolyse ^{une solu-}

tion chlorhydrique de radioactivité induite de l’acti- nium, l’Ac B se dépose ^{à la} cathode. On a répété ^cette expérience ^{avec une solution} chlorhydrique ^{d’Ac X et}

retrouvé le même résultat’. Pour rechercher si l’_1c A se dépose ^sous des tensions plus ^{hautes, on a électro-} lysé ^entre électrodes de platine ^{une solution} azotique

d’Ac X. On a trouvé qu avec ^{une tension suffisante}

pour la décomposition de l~eall 11 se dépose ^{i la cathode}

une grande quantité ^{d’~1c A à coté d’un excès d’Ac B.}

Dans les mêmes condi tions, ^{il ne se} dépose que des

traces d’Ac 1. Mais onpeut ol)tenirl’-~e X par électro-

lyse ^{d’une solution} ammoniacale avec une tension infé- rieure à la tension de décomposition ^de l’eau. lJne solution de ce genre donne a la cathode 1’.~e X avec un excès d’~1c A et d’.1c 11. V. Lerch~ a trouvé que le

thol’111111~, ^lui aussi, ^{ne se} sépare qu’en ^{solution alca-}

line. Les propriétés électrolvtiques des différents pro- dnits de l’aetinium 0l du thorium se correspondent

donc exactement.

V. Lerch a trouvé pour les produits du thorium et du radium la règle que les éléments à courte période

sont plus ^nobles que ^ceux u longue période. ^Cette règle s’applique aussi à l’actinium. En solution acide, l’Ac B (2,15 min.) ^se dépose ^sous la tension de dé-

composition de l’acide chlorhydrique (i, 4 volt), ^{l’.4c A} (56 min.) ^sous celle de l’eau (1,7 volt), ^{l’Ac X}

1. Plzil. Illrtg., septembre ^1904.

2. Les expériences ^{suivantes ont} été faites avec de l’émanium de Giesel et de l’aclinium de DrLipl’ne.

J. JI’ir>1. Ber., février 99oa.

(10,2 jours) ^{ne se} dépose pas. Lucas ^{t a} réCel1llllCnt

généralisé ^la règlc ^{de V. Lerch en disant} que la déconl-

position radioactive conduit si des éléments de plus ^en plus nobles. Il faut observer quc ^cette loi néglige ^l’éma- nation, qui est neutre ^au point ^{de vue} élecLro-chi-

indique.

La période ^{de l’Ac B est environ 0,0015} jours, ^celle

de l’Ac ~ 10,2 jours. ^{On tire de là} facilement qu’a

l’état d’équilibre, quand chacun contribue également

à l’activité totale, ^{on a} environ 10000 atomes U’Ac ~

en présence ^{de l,li,7 atomes d’Ac 11.} Si l’acti vité pro-

venant des traces d Ac X qui, ^{comme on l’a dit, se} déposciit ^cn solution acide atteignait seulement lc

~I b

~OUU~ de l’actiwtt provenant ^{de l’Ac} B, il s’ensuivrait l

qu’il ^se dépose ^{680 atomes} d’Ac X pour 100 d’Ac B.

Un pourrait ^{donc en conclure} qu’il y ^{a eu} véritablement

électrol~se ^{de l’Ac X. Mais une} électrolyse ^maintenu pendant plusieurs jours ^a montré que cela n’était pas le cas.

La quantité ^{d’Ac X} déposée ^{dans cette} longue expé-

rience n’a pas augmenté sensiblement, ^{et l’on} peut

dire que lc dépôt ^{de l’Ac X cst dn a des} causes acces-

soires. En solution alcaline au contraire, ^{111éllle arec} des tensions si faibles _{que le} dépôt ^{obtenu en} quelques

heures était à peine mcsurable, ^{on observait de} jour

en jour ^un accroissenient continu d’activité.

Une solution fortement azotique d’actiniul11 se coin-

porte ^au point ^{de vue} électrolytique ^exactement

comme une solution acide d’Ac X. Selon la tension,

on sépare ^{l’ Ac I3 ou un} mélange ^{d’ Ac A et d’Ac 1). En}

solution faiblement acide, ^on l’enlarduc ^un trouble au

voisinage ^{de la calhode,} puis ^il apparait ^{sur la cathode}

un dépôt jaunâtre ^et celle-ci devient vite fortement active. Cette activité vient du radioactinium, puisque

l’Ac X ne se dépose pas dans ces conditions. C’est ce

qui ^{ressort aussi de} l’accroisscment d’activité avec le

temps. ^{On n’a} pu établir ^encore combien il se dépose

d’actinium avec le radioactinium, ^{car ces} expériences

demandcnt beaucoup ^de temps ^{à cause} de la lente transformation du radioactinium. Pour le même 1110tif

on ne peut rien dire encore de la précipitation ^de

l’actinium ^ct du radioactinium ^sur des lames mé-

talliqucs.

Le poids atU11111~11e ^de l’ac~1111u111 n’est pas ^encore connu; et la concentration des préparations ^d’actinium

est difficile à évaluer. Les expériences d’électrol~se qui précèdent ^ne permettent ^donc pas ^{encore de} classer les produits de l’actinium dans la série électro-

chimique des éléments. 011 ne peut donc étendre au cas de l’actinium les calculs suivants, faits pour obte- nir un classement élcctro-chimique ^des composés ^du

thorium et du radium.

V. Lerch a fait une étude électrolytique ^{du Th X}

1. 1>/1 yx. Geits~ja., 7,540,1900,

aicc une préparation ^{extraite de 100} gralnlnes ^de nitrate de thorium et contenant environ 0,2 ^atomes-

grammes de thorium. Quand ^{le thorium est en} ~~lui-

libre avec le thorium X, ^{le même} nomhre d’atomes des deux _corps se transforme _par seconde. La con- stante de temps ~ ^{donne le} pourcentage ^{des atomes} qui

se transforment. Dans le cas de l’équilibre ^{on a donc :}

111 désignant ^le nombre des atomes de thorium pré-

seiits, Xi ^{la constante de} temps ^et T~ ^la période ^de

transformation du thorium, 7i2, )’2’ 1B ^les grandeurs correspondantes pour le Th X. En posant 1B ^{=== ~O9} ans,

1’2 == 10-2 ans, ni === 2.1 0-1, ^{on obtient} ~~2.10-~

atomes-grammes ^{de Th} X, ^en équilibre ^{avec 100} gram-

mes de nitrate de thoriuii> ’ . En dissolvant cette quan- tité dans 20 centimètres cubes d’eau, ^{on obtient une}

solution 1 0 ~IO fois normale de Th X.

Les quantités ^{de Th A et de Th f3} qui ^{sont en} équi-

libre avec une semblable solution sont d’un ordre de

grandeur ^{de 10-11 et} 10-12 normalcs.

D’aprés ^la place qu’on devrait donner au Th X dans le système périodique ^{entre le} radiothorium et l’éma- nation, ^on peut ^conclure qu’il ^est monovalent. La for- mule de Nernst apprend ^alors que le Th X sc dépose-

rait en solution normale sous unc tension inférieure

de OJ)8 ^{volt à celle} qui ^{a été} employée ci-dessus. En solution très étendue, ^{le Th} A et le Th B sont préci- pités par le cuivre. Le Th A est électro-chimiquement

moins noble et présent ^en plus grande quantité due le Th B. En admettant la tétra~~alence, suggérée par la classification périodique, ^{le Th A devrait venir}

se placer ^entre l’antinioine et le mercure, tandis _que le Th B serait aussi noble que le mercure ou l’argent,

de sorte qu’ils ^{seraient tous deux} notablement plus

nobles qu’on ^{ne l’a admis} jusqu’ici. ^{Le Th X ne se} dépose qu’en ^{solution alcaline, et comme la concen-}

tration des ions métalliques ^en solution ammoniacale n’est pas suffisam1ent ^connue, il n’est pas possible

de faire pour ^{le Th X un} calcul analogue. ^Pour per-

mettreun coup d’oeil d’ensemble, ^{on a} reproduit ^{dans le}

tableau suivant quelques tensiuns de décomposition ^cn

solution normale, rapportées ^à l’hydrogène.

Pour l’étude du dépôt radioactif du radium.

i,. Lcrch a employé ^0,1 1 gramme de bromure de ra- I. OH néglige ^{ici la} petite dliférence du poids atomique ^{en tre}

le diurium et le thorium X..

diumd’actnité 40 000, ^ce qui correspond al ^{1 111jlli-}

gramme environ de bromure de radium pur. La

’

quantité ^{maximum de radium C} (Itioii petit ^{eu tirer}

se calcule comme on l’a fa’t plus ^haut pour le ’I’li X.

1 milligramme de bromure de radium contient envi-

ron 10-11 atomes-grami-nes de radium.La période

de radium C est d’environ 20 minutes. Si l’on admet que celle du radium soit 2600 ^ans environ’, ^on

trouve qu’un milligramme de bromure de radium à l’état d’équilibre ^contient 5,7. ^10-1’, atomes-grammes de radium C. D’après ^la formule de Nernst, la force électromotrice nécessaire _pour séparer ^{le radium C en}

solution normale devrait être alors inférieure de 0,8 volt environ ii celle qui ^{a été} employée ^par

v. Lerch, ^{étant admis} que le radium C est 1110nOVa-

lent. Les valeurs _{pour le} radium A et le radium B sont du même ordre de grandeur. l>’aj>1-éis ^les expé-

riences de ^Y. Lercli, le radium C est le plus ^{noble des}

trois constituants du dépôt radioactif du radium.

Comme le radium C est en solution étendue précipité

par le cui B 1’e, ^{on voit} d après le tableau précédent que, selon sa valence, ^{il doit se} placer dans la série élec-

tro-chimique près de l’antimoine ou près ^{de l’or.}

’Iarckwald a tlxtraÎl;) X niil 1 igiiiiiini>s ^titi POIOllllllH ^dt’

15 tonnes de pechblende, D après des calculs de [tu-

therford, ^cette préparation pouvait oontenir ’2 iiiilli- grammes de polonium pur. Si l’on admet ~i0111’ ^1(’ poids ato1111(luC ^du polonium ^{le nombre ~10, ce) te} quantité correspondrait ^{il !0 ~} atomes-grammes ^de polonium.

Dissous dans 100 centimètres cubes d’eau, ^{cela fait}

une solution 1 0 normale. En solulion normale, ^la

décomposition serait inférieure de 0,2~ ^{volt a ce} du’elle ^{est en} solution J0 ¹ normale. Si l’on tient compte ^{du fait} que le polonÎlll11 ^est déplace quantita-

YCl11ent par le bismuth, ^{on reconnait} fluÏI ^doit y avoir

une forte différence entre les tensions de dissolution du polonium ^{et du bismuth, et} le tableau précédent

nous apprend que le polonium ^doit venir dans la série des tensions dans le voisinage ^{du mercure.}

Dans les considérations précédentes, ^{on a} néglige ^la

nature des surfaces el la surtension. Une connaissance

plus ^{exacte de ces} influences et des propriétés ^chi- n1ÏtlULBs des éléments radioactifs pourra permettre ^de

les situer aicc plus ^de précision dans la série électro-

chimique ^et de les ordonner de la sorte dans la classi- ficatiun périodique 1.

Sur le radioactinium

Par OTTO HAHN

(Extraits du mémoire de l’auteur par M. L. Bloch

~ ~ AH.N ^a déjà indique précédemment ^l’exis-

m ^tence d’un corps radioactif ^{nouveau, le}

~ ~ radioactinium, qui ^{vient se} placer ^entre

le thorium et l’actinium X, complétant ainsi l’analo-

gie ^très grande qui ^{existe entre la série des} produits

de décomposition du thorium et celle de l’actinium.

Le présent ^{mémoire a} pour objet ^de ~’airc connaitre les courbes expérimentale ^et théoriques qui ^ont per- mis de déterminer avec exactitude la place du corps radioactif ^nouveau.

I. Préparation ^du radioactinium. - Tous les encts qui ^{suivent ont été} observes aussi bien sur l’ac- tiniun1 de Debicrnc que ^sur l’émanium de Giesel, démontrant ainsi ^une fois de plus l’identité de ces

deux produits.

Si l’on cherche à dissoudre l’actinium, ^{sous forme}

de poudre ^{calcinée, dans l’acide} chlorhydrique, ^on

1. HUl’I0152RFORO, Phil. M(ig., octobre 190G.

.

2. Physik. Zcitxcfi, 15 nocembre 1906.

constate qu’en général ^la dissolution n’est pas ^com-

plète. ^La liqueur ^{filtrée, étudiée à} l’élcctroscol)u,

donne une courbe d’activité croissante assez long-

temps. Cette courbe n’est pas très régulière, ^mais

elle est toute différente de celle qu’on ^{aurait s’il} s’agissait seulement d’une formation progressi re

d’Ac ~ et de ses produits. ^D’autre part, ^la partie ^non dissoute, ^{au lieu} de diminuer d’activité, ^{restait un}

certain temps ^{constante et} parfois ^{même son activité}

croissait. Ce résultat était tout à fait surprenant,

p(.1Îsque l’activité de la liqueur filtrée croissait en

même temps.

Cette expérience ^fut répétéc ^avec de nombreuses varianles, ^{et l’on Huit} par ^se persuader duc la partie

insoluble dans l’acide chlorhydrique ^{contenait un} corps radioactif nouveau. Si ce corps ^{sc lrouvail}

mélangé ^d’un grand ^{excès ~l’Ac X,} l’activité restait d’abord sensiblement constante, puis ^fïnissait par

1. Mémoire traduit de l’allcmand par )1. L. Bloch.