Actions chimiques du rayonnement α

HAL Id: jpa-00200760

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00200760

Submitted on 1 Jan 1920

HAL is a multi-disciplinary open access

archive for the deposit and dissemination of

sci-entific research documents, whether they are

pub-lished or not. The documents may come from

teaching and research institutions in France or

abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est

destinée au dépôt et à la diffusion de documents

scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,

émanant des établissements d’enseignement et de

recherche français ou étrangers, des laboratoires

publics ou privés.

Actions chimiques du rayonnement α

Eugène Wourtzel

To cite this version:

ACTIONS CHIMIQUES DU RAYONNEMENT 03B1

Par EUGÈNE WOURTZEL

(Faculté des _Sciences, laboratoire de _Radiologie).

Dans un article récent

_{1’), j’ai}

_exposé

les résultats

_{expérimentaux}

obtenus au cours de l’étude

_{systématique}

sur l’action

_chimique

du

rayonne-ment Y..

Interrompu

par les événements, cette étude n’a pas été menée

jusqu’à

la

fin ;

ainsi

_{plusieurs qiieslions ;}

_{soulevées par suite clos}

_expériences

faites,

n’ont pas encore trouvé leur solution.

_{Cependant, quelques}

relations

ont

pu ètre établies avec certitude. Les conclusions

_qui

en _{rés-uillent,} sans être définitives. sont

_susceptibles

d’être citées il titre d’idées d’orientation _pour

déteri»inei?;

en

_partie,

la suite de la recherche

_{expérimentale.}

’

1. - RELATIONS _ENTRE L’ÉNERGIE ABSORBÉE

ET L’EFFET CHIMIQUE PRODUIT.

1. L’effet

_chimique

et l’ionisation totale. - Ainsi

que

je

l’ai

exposé

dans l’étude

_{précédente,}

on

_peut

affirmer avec certitude que

l’effet

chimique produit

par le

iayonneInent a

n’est pas

équivalcl1t

à l’ionisatioii et la

_dépasse,

dans certains cas, d’une

façon

nolable. Une certaine

ana-logie

entre ces

_phénomènes

est

_pourtant

indiscutable,

car les deux se

pro-ctuiseiit _par

_l’énergie

_{distribuée par des}

_{particules cc}

au cours de leur pas-sage. En

premier

lieu,

l’effet

chimique

maximum,

aussi bien que l’ionisation

totale,

estindépendant delapressionlaboratoire. Enextrapolantl’expression

on obtient la même valeur de

cluel

_{que soit p., p -} oc

y

comprLS.

2. L’effet

_chimique

comme fonction des chocs. - Les courbes de

l’ioiiisatioii

_produite

par des

particules

a, sous différentes

piessions,

se

superposent.

si les échelles des abscisses sont

_prises

en

_proportions

inverse

des

_pressions

laboratoires

_(loi

de

_Bragg).

Si l’on

_désigne

_{par )t le nombre} dions

_produits

_{et par 1 la distance parcourue,} on a donc

?z==:(/p).

La-théorie

_{cinétique l’explique}

en admettant _{que l’ionisation} est une fonction de la vitesse de la

_{particule Y.}

et du nombre des chocs

subis,

lequel

est direc-tement

_{proportionnel}

à

_11).

_Supposons

_que l’effet

_chimique

suive une loi

analogue,

alors il serait

_{déterminée,}

_pour

_{chaque particule,}

_par une relation

(1) "WouRTZEL. Le 1910, t. XI, p. 289 et 33?.

le

_{- f (lp)}

_{la fonction}

_{f (lp)}

_{n’est pas} nécessairement

_identique

à la

précédente.

Appliquons

celte relation au calcul de l’effet

_chimique

_produit

_par

toutes les

_particules

_{émises par} l’émanation et ses

descendants,

_mélangés

au _{gaz dans} un ballon clos.

Dans le cas de l’émanation

_seule,

ce calcul devient

_parfaitement

_simple

en raison de sa distribution llniforme à I*intérieur clu ballon.

,

Supposons

que

d eo

particules

soient émises d’un éléinenl de

l’espace

dz~,

situé à une distance r du centre du ballon.

_Lorsque

le

_trajet

d’une

particule

fait

_l’angle

0 aycc l’axe

_passant

à travers !’élénlent

considéré,

la

distance parcourue

jusquaux

parois

est

_égale

il

L’effet

_{chimique produit}

serait alors détermine par une relation

_

Les

_{particulés a}

sont émises uniformément dans toutes les direc(ions.

Si dl’V est le nombre

total,

émis par l’élément

dv,

le

_nombre

des

_particules

émises entre les

_angles

0 dans toutes les sections

_passant

_{par le} même axe serait

égal à

_a

(10

et l’effet

chimique

qu’elles

_l

produisent,

_p . à

L’effet

_{chimique produit}

_{par des}

_particules

émises dans toutes les direc-tions serait alors

_égal

à

Il en est de même

_poli

tous les éléments de

volume,

situés entre deux

sphères

r et

_{)~ +}

di’..Si 11’ est lc nombre total des

_particules

émises dans le

ballon,

le nombrc des

_particules

émises ciitrc r et r

_{q- dr,}

serait

_égal

à

et leur effet serait

_représenté

_{par la} relation ,

Enfin l’effet

_{chimique intégral, produit}

dans le

_ballon,

serait _{déterminé par}

Cette

_intégrale

_peut

être transcrite sous la forme .

Au cas où

l’effet chimique

est

_produit

_{par le}

_dépôt

actif,

le calcul est

plus

complexe,

à cause de la diffusion du radium A vers les

_parois.

Néanmoins,

les

_expériences

montrent _{que la relation} K = l?

_(Rp)

se vérifie

dans des limites très

étendues,

même alors

_qu’elle

est

_appliquée

à la

solnme des effets

chimiques, produits

_par

l’élnanation,

le radium A et le

radium C. La

_supposition

faite au début du

_paragraphe

en est ainsi

_justifiée.

L’effet chinùique

produit

par une

_particule

a le

long

de son

_trajet

est une

_fonction

du nombre des chocs subis

par

des molécules gazeuses et

ne

dépend

_pas atltrernent de la

_pression

taborcctoire.

Le cas examillé au

_{paragraphe précédent}

en est un cas

_particulier.

3.

_{Superposition}

des courbes de l’effet

_chimique

_{dans différents gaz.}

2013 Les ionisations

produites

dans différents gaz sur des distances

inverse-ment

_{proportionnelles}

à leurs

_pouvoirs

d’arrêt,

sont à peu

près

proportion-nelles à leLll’s ionisations relatives. En

_{supposant qu’il}

soit

_possible

d’ap-pliquer

une relation

analogue

à l’effet

chimique, produit

_par

chaque

parti-cule

à,

on aurait

_f

_{(p ls),}

oil est l’effet

_chimique.,

_produit

sur tout le _{parcours, s} le

_POlIyoir

d’arrêt _{du gaz} étudié.

Si l’011

_appliquait

111ai11tenal1L un l’alsol111e1118nt

_analogue

à celui

_exposé

dans le

_{paragraphe précédents,}

on déterminerai l’effet

_{intégral, produit}

dans un ballon clos., par une relation F

_(Rps),

oil F

_(Rps)

serait

indé-pendant

de la natllre du gaz étudié.

Par une vToie tout à fait

_{expérimentale,}

Oll

obtient

une relation

En la combinant avec la

_{précédente,}

on aurait es - constante.

sulfuré el

_ammoniaque.

Dans le

_premier,

on obtient avec e 1.818 et

~===1,12,

~==2,04;

dans le

_second,

1 avec c=

2,533

et s

=~,85,~=2,15,

Les deux valeurs sont très voisines. On

_peut

donc affirmer _que l’effet

chi-mique

réalisé sur la même fraction _{du parcours} total est il _peu

_près

le même dans _{différents gaz.}

Il serait intéressant de déterminer directement l’effet

_chimique

en

fonc-tion de la distance parcourue, ceci en se servant d’une source de

rayoniie-ment

_homogène

et concentré

_(Poloniun1).

Les difficultés

_empêchant

une

étude semblable sont en

_partie

levées par 1"étude

_{précécleiite.}

4. Effets

_chimiques

à

_{différentes - températures.}

- J’ai trouvé _que les effets

_{chin1iqlles produits}

_{dans le gaz NH’}

it 315’,

2200 et 18’. sont dans les mêmes

_rapports

sous

1,5

aIni . et 2.5 alul.

A 2200 el il 3150. l’étude des réactions sous

_{pressions plus}

élevées

pré-sentait

_quelques

difficultés

_{expérimentales.}

non encore surmontées.

Ainsi

l’effet chimique

maximum

correspondant à

différentes

_{températures,}

est calculé à raide d-ui coefficient c. déduit des

_expériences

à 180. Ce

procédé

est certainement exact comme calcul

approché ;

il est Io-Litefois

pos-sible

_qu’une

étude

_plus

détaillée

_puisse

relever de

_petits

écarts. 5. L’effet

_chimique

_produit

_par un

_mélange

_gazeux. - 0n

sait que les

_particules

i. émises par différents corps

radioactifs,

ne se

_distinguent

que

parleurs

vitesses initiales. Tan[ que. par suite des collisions avec des

molécules gazeuses, la vitesse d’une

_particule

x au _parcours

_supérieur

des-cend à la vitesse initiale d’une

_particule

.x, émise par un autre _corps, les

conditions _{de passage des deux}

_particules

à travers la matière deBTienl1eI1t .

identiques.

Quelle

que soit la vitesse initiale des

particules

parcours

qu’elles

effectuent dans différents gaz sont inversement

_{proportionnels}

à

_certains

coefficients

_{(pouvoir d’arrêt), lesquels}

_peuvent

être _{calculés par} une

_règle

additiyc et d’une

_façon

_rigoureuse,

à

_partir

de

certains

coefficients

ato-miques.

Si l’on

_désigne

ce coefficient par s,

l’énergie

cinétique

du

mouve-ment de la

_{particule x}

_par son _parcours

total par

et la distance par-courue _par

1,

on a

chaque point

du

_trajet,

_on a

où f (E)

est

_indépendant

de la nature du _gaz étudié. La

_{superposition}

des

courbes,

tracées sous différentes

_pressions,

donne

Dans un

mélange

_gazeux,

chaque

constituant

_possède

un

_pouvoir

d’ar-rét,

comme s’il était seul sous sa

_{pression partielle.}

On a donc

On a

_donc,

au

_point

donné du

_trajet

Ainsi

_qu’il

est démontré dans

_{le §}

2,

l’effet

_chimique

_produit

par des

particules CI;

dans un _{gaz pur} est une fOl1ctiol1 des chocs

_de

particules

a contre les molécules gazeuses. On a donc

Supposons

que, dans un

_mélange

_{gazeux, seuls les chocs}

_produits

contre les molécules d’un gaz

susceptible

d*être

_{décomposé produisent}

l’effet

chi-mique.

On a

alors,

"

L’effet

_chimique

_produit

_{par, la}

_particule

sur toute la

_longueur

de son

trajet

serait alors

_égal

à

Sur un

trajet correspondant

à une

_perte

en

_énergie

l’effet

_produit

serait

_égal

à

1s1

_Eq

-

E).

ps

Dans un _{gaz pur, l’effet}

chimique intégrai, produit

_{par toutes les}

par-ticules x, est donné par une

_équation

Dans le cas où la même

_{quantité d’énergie}

_{serait absorbée par} un

_mélange

gazeux, l’effet

produit

serait

égal

à Cette relation se laisse

ps vérifier par les

expériences

suivantes.

~ )

Gaz ammoniac.

_Expériences

de F. L. Usher.

Ainsi

_qu’il

était

_indiqué

dans l’article

_précédent,

ces

_expériences

ont été

faites,

dans des tubes à volume constant. La réaction se

_produisant

sans

_dégagement

de corps solides ou

_liquides,

le

pouvoir

d’arrêt du

mélange

est _{seulement influencé faiblement par}

_{l’absorption}

de

_{l’hydrogène}

-dans les

_{parois :}

en effet

1

Cette relation est en

_parfait

accord avec les résultats

_{expérimentaux.}

2) Mélange

H2

₊

_Expérience

de M. H. S.

_Taylor

_(1).

Cette

recherche,

_publiée

alors que mes

expériences

étaient

terminées,

avait été faite de la

_façon

suivante.

L’émanation

_agissait

à travers les

_parois

d’un tube

mince,

_pareil

à celui

_employé

_par M. Lind. La marche de la réaction était suivie à l’aide de

_{l’analyse chimique}

de

_{portions prélevées}

sur la masse totale du _gaz.

Vers la fin de

_{l’expérience,}

la

_pression

baissait

considérablement,

tou-tefois,

elle restait

_toujours

_{suffisante pour que} les

_particules

x ne

_puissent

atteindre les

_parois

et _{que leur}

_énergie

soit

_{complètement}

utilisée

_après

avoir traversé le tube.

M.

_Taylor

a trouvé _{que l’effet}

_{chimique produit}

au cours de la même

série de mesures est

_{proportionnel}

à la

_quantité

de l’émanation

_présente

et

au

_rapport

de

la

pression

_{partielle .}

du chlore à la

_pression

totale du

mélange.

~

Les conditions dans

_lesquelles

l’étude de M.

_Taylor

a été

_poursuivie,

offrent les

_{particularités}

suivantes : -

,

1)

La réaction se

_produit

sans

_dégagement

de

_particules

solides ou

liquides,

altérant la

_{composition atomique}

du

_mélange.

2)

La

réaction,

e~~ n’est _pas suivie d’un

_changement

de

pression,

ni donc de concentration moléculaire totale.

Par

suite,

le

_{pouvoir d’arrèt-)-elatif reste}

invariable ;

mais à cause des

prélèvements,

sa valeur absolue varie

_{proportionnellement}

à la

pression

laboratoire.

3)

Le

_mélange

est

_pris

en

_proportions

_{sL0153chiometriques.}

_{Si l’on tient}

compte

de ces facteurs,

l’application

de

_FéquaLion

conduit aux relations ci-dessous suivant que l’on attribue l’effet

_produit

à

l’énergie

absorbée par le

chlore,

_{l’hydrogène}

ou le

_mélange

_{H, +}

_CI,.

Les trois relations satisfont aux résultats trouvés _par

_Taylor.

Les

considérations

_{développées}

s’en trouvent

confirmées ;

cependant, M.

Taylor

d’abord,

31. Bodenstein

_(’)

_après,

_envisagent

la

_question

d’une 111anière tout à fait différente.

D’après

l’llypotllèse,

émise _par 31. Bodenstein et 31.

_Taylor,

l’action

chimique

du

_{rayonnement a}

devrait être absolument

_{analogue à}

celle de la lumière

_(2).

Dans ce cas, la vitesse de la réaction devrait être propor-tionnelle à la totalité de

_l’énergie

_{absorbée par les gaz}

_H2,

Cl2 el HCl et, en

plus,

à la

_pression

_{absolue du gaz chlore.}

Les auteurs

_supposent

ensuite que le

mélange

H2

_4-

Cl,

préparé

par

l’électrolyse

d’une solution concentrée de IICI contiendrait des Lraces

d’oxy-gène.

En

_{présence d’oxygène,}

la réaction

_{photochimique}

H’

₊

Cl2 et, par

supposition

aussi la réaction

_{radiochi1ique}

se trouvent

ralenties,

de sorte

que la vitesse dans le second cas devient

_{proportionuelle}

au

cI 1 p ph

p

(0’)

Au cours de la même série de mesures, la

pression d’oxygène

est propor-tionnelle à la

_pression

totale du

_mélange.

La relation

_{expérimentale}

se trouve ainsi satisfaire.

Si cette

_conception

était

_juste,

la i?éaclion H2

₊

C12 === 2

HCI,

dont la vitesse

_dépasse

environ 1000 fois 1 ordre de

_grandeur

d’autres réactions

radiochimiqucs,

s’en

_{distinguerait}

aussi sous d’autres

_rapports.

_lBrIais,

(1) BODENSTEIN, E’l. _{Ch., (t91"} t. _XXIII, JJ.

avant

_d’adopter

la

_première

ou la seconde

interprétation,

il serait

néces-saire de

_cOlnpléter

l’étude de 11I,

_Taylor

_par

_d’autres

études,

soit dans un

mélange

H2

₊

Cl2

_{exempt d’oxygène,}

soit contenant de

_l’oxygène

en

pro-portions

variables,

mais définies.

6. _Formules

_approchées

_{pour le calcul du}

_{rapport M/N}

_{et de l’effet}

chimique

maximum

K~.

,

1)

Cas des

_récipieiits

suffisamment

_grands

et des

_pressions

suffisam-ment élevées.

Si l’on

_désigne

_{par v le volume d’un condensateur} et _{pal’ s} sa

surface,

le courant de

_saturation,

_produit

à son

intérieur

_par un curie

d’cma-nation,

sous 760 mln et

à 121,,

serail

_égal

à

-oli

foo

6.31 i06 U. E. S. Dans un condensateur de forme

spherique.on

aurait

Désignons,

maintenant,

par s le

pouvoir

(T arrêt du gaz. Ainsi

qu’il

est _{établi par}

_Bragg

_{(~) ,}

_{l’ionisation produite}

dans différents gaz est donnée par une relation

_{approchée n}

= En

appliquant,

maintenant,

le

rai-sonnelnent

_exposé

dans le

_paragraphe

_{2, on}

détermine l’ionisation

_intégrale,

produite

dans le

_{condensateur,}

_{par la} Si l’on combine cette relation avec la

_{précédente,}

on obtient

ou

_bien,

si l’on réduit la

_{pression à}

0°,

Nous avons vu _{que l’effet}

_chimique

_produit

est détermine par la relation

analogue

à la relation

_(2).

_Supposons,

en

_première

approximation,

_que

l’effet

_{chimique produit}

dans un _{gaz donné} à la

_température

donnée,

soit

proportionnel

à l’ionisation : on aurait

et

d’oii

Une seule mesure de l’effet

_C1111111qL18

_pourrait

alors déterminer le

_rapport

J1lj1.Vet

la constallte

Koo .

Mais les relations

₍₃₎

et

₍₄₎

donnent es =

1,644,

alors

que

l’expériences

donne

2.,0~

(gaz H2S)

et

2,15

_(gaz

Il est facile de 111ettre au clair la

cause de cet écart.

Les

con(-Iitioiis,

dans

_{lesquelles s’opèrent}

les mesures de l’effet

chi-1111qL1e

et de

l’ionisation,

ne sont _{pas absolument}

_identiques.

Alors _que, dans le

_premier

cas, le

_dépôt

actif reste

suspendu,

en

_partie,

au sein du _gaz

et ne

_pénètre

à la

paroi

_{que par}

diffusio11,

dans le second nas, la presque totalité du

_dépôt

est _{attirée par le}

_champ

_électrique

sur l’électrode

_négative,

où son

_rayonnement

est moins bien utilisé.

L’influence du

_{champ électrique peut}

être

_{insignifiante}

à des valeurs très

faibles,

car alors la diffusion suffit pour alnenel’ le

_dépôt

actif sur

les

_parois

du

_récipient,

mais devient de

_plus

en

_plus

notable à des

_Rp

, croissants....LB. en l’absence du

champ

électrique,

le

rayonnement

utilisé

de ce

_dépôt

tend à devenir

_complet;

en

_présence

du

_cllan1p

_électrique,

il

tend à la moitié du

_rayonnement

total,

émis

par le

dépôt.

Le courant de saturation limité

_produit

_{par l’én1anatio11} avec ses

descendants,

est

trouvé

égal

à

6,31.106.

_{alors que les} mêmes auteurs ont

_trouvé,

dans l’émanation seule un courant

_égal

à

_2~49.106

U. E. S. En

,

supposant

que la différence

3 ; 82

serait due à la moitié du

_rayonnement

du

dépôt

actif,

lVIM. Duane et Scheuer

calculent,

que le courant dû à

l’absorp-tion totale du

_rayonnement,

serait

_égal-à

10,13,106

U. E.

S.,

valeur très voi-sine de

J,9~.~106,

déduite _par Rutherford suivant une voie toute

cliffé-rente. ,

Ainsi le

_rapport

calculé à

_partir

du

_rapport

K,

est

_trop

_fort,

et tend vers une valeur

_plus

forte encore

_lorsque

_augmente,

_puisque,

1 -

a.

K

@

d’ ....

I

_1’00

Ainsi e

b

et la constante

K

alors on a, d’où

égale’

à _K,

(c - b)

l

_{2013 -72013~}

e[ diminue à des

_I1p

croissants _pour devenir

~ /

B

J)

nulle.

Ainsi,

la formule devient

_applicable

_{pour le calcul}

_approclié

de On

_déduit,

ensuiite

_en

_{remplaçante === 6,31.106 par 9.94.106 U.}

E. S.

Tableau 1. -

Hydrogène, sulfure,

exp. III, R - Qo= O,05G1.

Tableau 2. -

Ammoniaque,

exp. II. h = ,1 0,

Qa J

Tableau 3. -

4)

Gaz tonnant. Mesures de Scheuer

_(’).

-Les

_expériences

sur le gaz tonnant

mélangé

à l’émanation

_comportent

quatre

mesures. 1~I. Scheuer calcule le

_rapport

en faisant _{usage de la}

formule de 3IR’I. Duane et Laborde sous la forme sous

_laquelle

elle a été

appliquée

aux mesures de l’ionisation dans l’air sous

_pression

atmosphé--

rique

et en

_présence

du

_champ

_électrique

1 A r",’ ,1 D v

Il me semble

_portant

_{plus logique}

de tenir aussi

_compte

de _la pres-sion laboratoire et du

_pouvoir

_d’arrêt,

du moment _{que l’on tient}

_compte

des dimensions du

_récipient,

car les trois facteurs déterminent dans la même

mesure la

_proportion

de

_l’énergie

utilisée

_{par le}

_gaz.

J’ai calculé ces

expériences

à raide’ de

l’équation (4),

en

y ajoutant,

dans le

_tableau,

le calcul

_original

de l’auteur. Le calcul de 1~I.

Scheuer,

relatif à

_{l’expérience}

II,.

est entaché. en outre, d’unc erreur

_numérique.

Tout en

_gardant

le mode de calcul de 1~. Scheuer,

j’ai

mis dans la colonne

le nombre

rectifié,

en

_plaçant

le nombre

original

de côté et entre

paren-thèses.

°

Les constantes

Koc

des séries II et III concordent d’une

_façon

faisant,

les constantes d’autres séries sont d’autant,

_plus

_{faibles que la}

pression

est

_plus

forte. Il me semble

logique

de s’abstenir de conclusions

définitives _{avant que la} cause de cet écart ne soit élucidée et de ne

_retenir,

provisoirement,

que les moyennes des mesures II et III.

}(oo/)’

= 1132 et

M /N

==

3,08.

5) Mélange

Expérience

de M. Scheuer

_(1).

Ainsi _que l’a montré 1~. Scheuer le

_mélange

de CO et

H’,

_exposé

au

_rayonnement

x,

réagit

suivant

_{l’équation}

.

La note

_originale

de Scheuer

_porte

les indications suivantes : R =

3,0,

Qo

=

96,5

millicuries,

_{pi = 1471} = 1366 _mm,

CO = 43

_{p. 100.}

H2 -.--

57,0

p. 100,

A =1. 8 cm3 par curie-heure.

La constante .~ est calculée à

_parti

du volume

_disparu.

La

constante,

correspondant

au volume

_{ayant participé}

à la

_réaction,

_peu[

être obtenue

en

_multipliant

la

_précédente

_par

_4/3.

On trouve alors

_K-

5a’O cc

et

M-

=

1, 5.

II. Dans le cas des

_récipients

réduits et des

_pressions

_modérées,

où toutes les

_{particules a}

émises

_peuvent

atteindre les

_parois,

1~I. Lind

_(~)

pro-posa une formule déterminant le

_rapport

à l’aide du

calcul

de fioni-.sation

_{produite à}

l’intérieur du

_récipient.

Le calcul est fondé sur les

bases

suivantes. Dans des

_{petits récipients,}

les descendants de l’émanation se

déposent intégralement

sur la

_paroi.

L’ionisation,

au début du _parcours et

sur des

petites

distances,

est

proportionnelle

à la

longueur

_parcourue et à

la

_pression

laboratoire. Dans un _{gaz pur, l’effet}

_chimique

est

_{proportionnel}

à l’ionisation

totale ;

dans un

_mélange

_gazeux, il est

_{proportionnel}

à l’ioni-sation

_produite

_{seulement dans le gaz}

_participant

à la réaction. Ainsi M. Lind arrive à

_{l’expression}

En

_multipliant

cette _{relation par} la constante de

_{l’équation}

serait

indépendante

des volumes du

_récipient.

En

_posant

ensuite V =

_{1/3 x}

_R3,

on obtient : %~

’

(1) SCHEUER, C’. _1914, t. CL’TIII, p. 1887.

(2) J. _of

_Phys.

Chern., 1912, t. XVI, p. 56~.

(3)

Dans _{l’original,}

_{MIN estl}

. _désigné

par 1

et is par i, Les autres valeurs sont

dési-a

gnées comme le fait M. Lind et aussi comme il est indiqué dans la seconde _partie de mon

La forn1ule doit être encore

_corrigée

de la

façon

sllivallte. Les

_pressions

indiquées

sont réduites à

0°,

et alors les nombres _{d’ions forlnés par} milli-mètre _{par des}

_{particules a-}

émises

_{par l’émanation,}

le radiuln 1~. et le radium C sont

_égales

_{respectivement}

à

_{2, 3. ~10~, 2,4.10B}

_2,55.10~

" _{et non à}

_{2; 2. ~ 0~}

comme l’a admis M. Lind. D’autre

_part,

le nombre des

_particules

x, émises

par curie-seconde de

l’émanation;

admis d’abord

égal

à

_3;~.101°,

est main -tenant _{hectifié par} 31. Rutherford à

_3,57.101°.

La formule ainsi rectifiée est

La vérification de cette formule ne serait pas forcément la vérification

des considérations "de la théorie

_ionique,

_développée

_par Lind. On

_peut

toujours

admettre que, sur des

distances

réduites,

l’effet

chimique

serait

proportionnel

à la distal1ce parcourue et, par suite

aussi,

à

l’ionisation,

sans

que les deux

phénomènes

soient consécutifs. D’autre

part,

on

_peut

toujours

admettre

_{(§ 4)}

_{que l’effet}

_chimique

_produit

dans un

_mélange

_{gazeux serait}

di~ à

_l’énergie

_{absorbée par le constituant}

_participant

à la réaction seul et ceci

_également

sans avoir recours à des considérations

_ioniques.

°

Ainsi,

la vérification

_{expérimentale}

de cette formule n’aurait

_justifié

due le

procédé

du calcul de la distance moyenne parcourue par les

parti-cules à l’intérieur du ballon. Alors la formule

_pourrait

servir au calcul du

rapport

A titre

_d’exemple,

_j’ai

_appliqué

cette formule aux

_expériences

de

Usher

sur la

_{décomposition}

du _{gaz ammoniac. Ainsi}

_qu’il

est

montré

dans la seconde

_partie

de l’article

_précédent;

l’a marche de la

_{décomposition}

est alors déterminée,

sous faibles valeurs de _{par les relations suivantes :}

En

_posantv,

=

Cette relation se confond avec la relation

_(2).

On en déduit

Les

_expériences

isolées donnent :

Le

_procédé

de calcul de M. Lind se vérif ie dans des limites

_{plus larges}

et avec

_plus

d’exactitude que ne l’a

_supposé

l’auteur lui-même. De

_plus,

le

rapport

ainsi obtenu est de même ordre de

_grandeur

_{que le}

_rapport

=

0, 80,

trouvé dans des conditions tout à fait -différentes

(1).

..

Pourtant,

dans tous les tableaux

_exposés

_par

Lind,

figure

le

_rapport

~, ~ ~,

lequel correspond

à

=== 0,34.

Au lieu d’introduire dans le calcul la

_pression

_partielle

_{du gaz}

ammo-niac,

ll’I. Lind introduit la

_pression

totale du

_mélange.

Ce

_procédé

contredit les faits

_{expérimentaux}

et aussi toutes les considérations de l’auteur même. L’erreur en est du

_simple

au

_triple

_(2~.

Si l’on

_applique

la même formule aux

_expériences

de iàI3I. Cameron et

Ramsay,

on voit que les

mesures

relatives aux mêmes

séries;

concordent

parfois

d’une

_façon

_remarquable,

_{mais que les}

_rapports

varient dans des limites très

_larges

d’une série à l’autre. Il est

_probable

_{que les} écarts seraient dus à des

_pertes

en émanation lors des

_opérations

de

_trallsvasage

et d’évacution. En

effet,

le

_rapport

calculé à

_partir

de leurs

expé-riences sur le gaz est environ trois

fois

_plus

faible que celui obtenu

d’après

les

_expériences

de

_{l’I. Usher..}

_

(1) A la _{condition que les données expérimentales} soient suffisamment exactes et le calcul suffisamment _rigoureux, on _peut en déduire une conclusion intéressante.

Si K = ₍₁ -

CI Bp) est _{l’équation} de la courbe _{d’extrapolation,} l’équation de la

tan-gente serait K=;

K400

_{Rp. D’après} M. Lind, le parcours moyen d’une particule « dans un

c .

ballon clos est _égal à 0,691 2013 nomhre aussi à la base du calcul du nombre d’ions en _(2).

Supposons maintenant que l’effet chimique produit par unité de longueur soit invariable

sur toute la _{distance parcour.ue. L’effet maximum ainsi calculé. I~’~,} serait alors _égal à

Pour le _{gaz ammoniac,} on _obtient, avec c = 2 533 et s 0,8, IC jX = _{O,SJ6 1( ji,=2h t .}

L’effet _{chimique produit} par unité de longueur augmente avec _{le chemin parcouru, mais}

moins que l’ionisation, ainsi que le montre la décî-oissaiicè(lit

jusqu’à 0,80. -

,

Dans le cas du _gaz H ~ S, on aurai t avec c == _{i, 8 i 8} et t s ~ _{1, 12,} l~’~ j ), = 0, O l Je

m’en réserve la vérification expérimentale rigoureuse.

(2) A la page de l’arlicle, le même calcul est commencé d’une façon correcte, mais

Dans l’article

_{précédent, j’ai signalé}

que l’évacuation au-dessus de

l’émanation

solide est une

_opération

très délicate. Il est .donc

_possible

_que les difficultés rencontrées _par Cameron et

_Ramsay,

aient _{pu être}

sur--montées

_pâr

_jusher,

_qui

a travaillé sous la direction de

_Ramsay

deux ans

_plus

tard.

Ainsi les _{tableaux rassemblés par} M. Lind

_de

toutes les

_expériences

sans aucun choix ne sont _que très peu concluants. L’exactitude même de

la formule déduite le met en évidence et constitue une vérification des

expé-riences que

_j’ai

faites. Et celles-ci montrent _que le

_rapport

contrai-rement aux

_prévisions

de M.

Lind,

est fort souvent très

_éloigné

de l’unité

_(1).

-CHAP’ITRE Il. - NATURE i’ _{ET CARACTÈRE} DES _{RÉACTIONS RADIOCHIMIQUES.}

1.

_Hypothèse

des réactions _{par choc.} - Ainsi

qu’il

est démontré dans

_{le §}

2 du

_{chapitre précédent,}

l’action

_chimique

_produite

_{par des}

parti-cules a est une fonction des chocs contre les molécules _gazeuses.

Dès le début des études sur les effets

chimiques

produits

_par le

rayon-nement a, deux

hypothèses

ont été

proposées

pour

expliquer

ces

phéno-mènes. L’une les attribue aux

ions,

formés au cours du _{passage des}

parti-cules ~.. L’insuffisance de cette

hypothèse;

au moins dans la forme sous

laquelle

elle a été énoncée, fut

_déjà

discutée à

_{plusieurs reprises ;}

_il

_n’y

a

donc _{pas lieu}

_d’y

revenir.

L’autre,

dite

_{l’hypothèse}

du bombardement. attri-bue l’effet

_chimique

directement à des chocs

_produits

_par les

_particules

a.,

lesquélles

sont animées de

_grandes

vitesses.

Sous une forme très

claire,

cette

_hypothèse

se trouve

exposée

dans la

thése de M. Debierne

_{(Paris 1914), déjà appuyée;}

en

_partie,

_par mes

expé-riences sur le gaz Je

noterai,

toutefois,

, que

j’ai

eu l’occasion

d’expri-mer d’une

_{façon indépendante}

des considérations

_analogues.

D’après

cette

_conception,

l’effet

_chimique

_peut

être

_produit

de deux

façons :

soit _par choc direct de la

_{particule x}

contre les

molécules,

soit par chocs des molécules

_{déjà frappées}

contre les autres. Dans ce dernier cas, .

(1) Cet article, destiné d’abord à _paraître dans le « Radium », avait été déjà transmis à

la rédaction de ce _{périodique lorsque,} de retour à _{Paris, j’ai pris} connaissance du travail

de M’. Lind sur l’action du rayonnement a dans le gaz tonnant. (J. Am. Chem. Soc., t. XLI,

1~I9-, p. 531.)

Au _point de vue les résultats obtenus par M. Lind sont, ceftefois,

suffi-samment précis.

Au _point de vue _je me réserve de discuter les conclusions énoncées par

M. _Lind, dans un article actuellement à _{l’impression.} Je me borne à _indiquer ici, que’les

récentes _expériences de M. Lind confirment entièrement l’exposé de ce _paragraphe.

la zone _{gazeuse dont l’axe serait formé par la}

_trajectoire

de la

_particule

x

constituerait une véritable colonne de très haute

_température

et la réac-tion se

produirait

exactement comme dans un tube chaud-froid.

L’ensemble des données

_publiées

dans mon article récent m’a

_permis

de soumettre cette

_hypothèse

au contrôle

_{expérimental.}

En

effet,

le nombre

des molécules

_frappées

_{par curie-seconde}

_peut

être calculé à

_partir

des

_trajets

maximum des

_{particules a}

_{émises par}

l’émanation,

le radium A ct le radium C. des _{sections des molécules gazeuses} et de la section de la

_{particule z s upposée}

égale

à celle de l’atome d’hélium. Ce

_calcul,

évidemment,

ne serait

_qu’un

calcul

_approché,

car la

_grande

vitesse de la

_particule

0: diminue le nombre

des

_chocs,

_{alors que la}

_{charge électrique l’augmente.}

D’autre

_{part, le}

nombre des molécules

_{décomposées peut}

être calculé à l’aide de la

cons-tante

_d’Avogadro

et des constantes maintenant très exactement éta-blies.

Ce calcul est

_présenté

dans le résumé suivant

_{(~) :}

Ainsi que l’on vomit à l’exal11en de ces _{calculs dans le gaz}

_H2S,

le nombre des ll101écules

_{décomposées}

est voisin du nombre des molécules

frappées (’).

Dans le _gaz le nombre des molécules

_{décomposées}

est bien inférieur à 18": il

_augmente

_rapiclement

à des

_{températures}

crois-santes, mais cette

_augmentation

_{alors que} le nombre des

molé-(1) Les données relatiyes au calcul de la section des molécules sont _empruntées à

Jel-linek, Lehrbuch der Physical. (lieiîiie, t. i, p. 28 î.

(~) Suivant _{l’hypothèse} à examiner, l’effet _chimique devait alors rester invariable au cours du _trajet de la _particule a, puisqu’il correspond à la décomposition de toutes les

cules

_{décomposées s’approche}

du nombre des molécules

_frappées.

Les résul-tats des études sur les gaz H2S et NH’ sont alors nettement en faveur de

l’hypothèse

de la réaction _{par choc direct.}

,

Il en est ainsi

également

avec les résultats

_jusqu’ici

_{obtenus par suite}

^

de l’étude _{du gaz tonnant. Dans le} cas du gaz le nombre des

molé-cules

_{décomposées}

_dépasse

notablement le nombre des molécules

_frappées.

J’ai

_{indiqué. cependant,}

_{que la}

_{décomposition}

du _gaz N20

serait,

en

_partie,

d’origine

secondaire. Le calcul

_présent

le confirme une fois de

_plus.

2. Effets secondaires

_produits

_par le

_rayonnement

a. - Le calcul=

précédent

laisse supposer que l’effet

produit

par des molécules

frappées,

même s’il

_existait,

doit être très _{réduit par}

_rapport

à l’effet

_produit

direc-tement _par la

_particule

a. Surtout les

expériences

sur le gaz :N’H3 le font

ressortir d’une

_façon

très nette.

’

Toutefois

_{l’oxydation}

du mercure _{par l’acide}

_carbonique,

soumis à

l’action du

_rayonnement

a,

permet

d’admettre que les molécules

frappées

sont

_capables

de

_participer

à la réaction

_{chilnique, quoique}

en

_proportion

très faible. Il est

_possible

_{que, dans} des

_systèmes

instables,

cet effet

_puisse

prendre

une certaine

_in1portance

et même devenir

_{prépondérant.}

L’effet

chimique

extraordinairement

intense,

produit

dans le

_système

₊

C12,

serait

_peut-être

de cette

_origine.

A ce

_point

de il serait intéressant

d’entreprendre

l’étude de l’effet

_{chimique produit}

_{par le}

_rayonnements

à des

_{telnpératures}

un _peu inférieures à celles

_auxquelles

la transformation

spontanée

du

_syslèn1e

s’effectue d’une

_façon

notable.

La réaction

_principale

_peut

être

_accompagnée

aussi d’autres

_{phénomènes.}

Les éléments

_dégagés

sont

_parfois

doués d’une activité

_chimique

très

grande,

dans

laquelle

ils sont

_susceptibles

de

_produire

des réactions

chi-miques

secondaires. Ainsi les

_expériences

de Duane et Scheuer font attribuer la forlnation de l’eau

_oxygénée

au

_{dégagement d"oxygè11e}

actif se

combinant

aussitôt’avec

l’excès de l’eau. Au cours de mes

_expériences

sur la

décomposition

du

_protoxyde

d’azote,

j’étais

amené à

_{l’hypothèse}

_que l’azote mis en liberté se

_dégage

aussi en état actif dans

lequel

il est

susceptible

de

_réagir

avec le

_protoxyde

et le

_peroxyde

d’azote. Je

_{puis signaler}

ensuite que MM. Cameron et

_Ramsay

ont observé la

_{décomposition}

de

_l’oxyde

de carbone avec un

_dégagement

de

carbone,

alors

qu’en présence d’hydrogène

en excès, le

_dégagement

du carbone ne se

_produit

_{pas, la réaction} se

poursuivant d’après l’équation

CO

₊

3H2 - Hz0

(Scheuer).

L’exis-tence de carbone en état

actif,

susceptible

de s’unir aussitôt formé avec

Enfin,

plus

récemment, MM. Duane et Weiidt ont mis en évidence

l’existence d’une

_{modif ication}

_{d’hydrogène,}

douée d’une

_grande

_activité,

modification à

_laquelle

ils attribuent la formule H’

_(’).

’

3. Coefficient

_thermique

des réactions

_{radiochimiques}

_(2).

- Le

coeffi-,

cient

_thermique

des réactions

_{radiochimiques}

est en

_général

très

_petit.

La valeur la

_plus

forte est observée dans la

_{décomposition}

du _gaz

ammoniac ;

entre 180 et

220°,

elle est alors de l’ordre de

_0,01

_par

_degré.

Le coefficient

thermique

est

_plus

faible encore entre 220° et

315",

alors que le nombre des molécules

_{décomposées}

atteint le nombre des molécules

_frappées.

Dans

l’hydrogène

sulfuré,

ce nombre est atteint

_déjà

à la

_température

de l’air

liquide

et le coefficient

_thermique

est _presque nul entre cette

_température

et la

_température

ambiante. Tel est

_{aussi le}

cas _pour le

_protoxyde

d’azote entre 18° et 220°.

Dans

_{l’hydrogène}

sulfuré,

à des

_{températures supérieures,}

et dans le

N’O,

à des

_{températures}

inférieures,

le coefficient

_thermique

est

_négatif.

Cette anoinalie

_s’explique

_{par des réactions secondaires.}

_Récemment,

MM. Duane et Wendt ont mis en évidence la recombinaison du soufre et de

_{l’hydrogène}

sous l’action du

_rayonnement

a. Cette recombinaison est

certainement

_{insignifiante}

à la

_température

ordinaire,

alors que le soufre

dégagé

se

_dépose

en dehors de l’action du

_rayonnement,

mais elle

_peut

devenir notable à des

_{températures supérieures,}

_{alors que la tension de la} vapeur de

soufre

devierit

appréciable.

"

Dans le cas du

_protoxyde

d’azote,

l’accélération anormale observée entre

-~- ~ 8°

et - 78°

s’interprète

par le fait que le

peroxyde

accumulé,

_diminuant

/

l’effet

_chimique

_total,

ne

_possède

à - 780

qu’une

tension très faible et se

trouve soustrait à l’action du

_rayonnement.

4.

_Analogie

entre les actions du

_rayonnement

«; hautes

températures.

- J’ai

eu l’occasion de

_signaler

_{que les réactions}

étudiées,

dues au

rayonne-ment a, ne

_possèdent

aucun caractère

_catalytique.

On ne

_peut

_guère

établir une relation

_simple

entre l’action du

_rayonnement

a, d’une

part,

et (t) DuANE et WEIVDT. Rev., 1 i i, t. X, p. 118. La diminution de ;oluIne observée par les auteurs dans _{l’hydrogène} soumis au _rayonnement « n’est pas concluante sous ce _rapport.

Ainsi que l’a démontré Usher, cette diminution est produite par l’absorption dans les parois.

Par _contre, diverses réactions _produites confirment l’existence _{d’hydrogène} actif d’une

façon indiscutable ; sa stabilité relative le distingue de _{l’hydrogène atomique} de M.

Lang-muir. Proc. Nat. Acad. Se., 1919, t. XI, p. 518. Voir Analyse dans ce _{nun1éro, p.} 8X B.

(’) En raison du caractère _particulier des réactions

_{radiochimiques,}

_j’entends sous le ff’ . h . l, . t 1. ,. e Vf 1 t l, . t ’

nom de « coefficient _thermique » l’accroissement

linéaire él

i _t=18

o et

non l’accroissement

logarithmique ordiiiaire.

=18o

les chaleurs de formation des

_systèmes

ou l’état de leur

_équilibre,

de l’autre.

La

_{décomposition}

H3S =

H’ -+-

S absorbe

19,2 cal,

la

décomposition

du

_protoxyde

d’azote

_dégage

une

_quantité

de chaleur

notable,

la combinai-son du

_mélange

tonnant

_dégage

58 cal. et les

réactions,

alors

_qu’elles

sont

_produites

_{par le}

_rayonnement

Ci, se

produisent

avec une

_rapidité

de

même ordre de

_grandeur.

Par contre. la

_{réaction NH 1/2 N’ +}

_3/2

_g2

dabsorbant 11 cal. se

produit beaucoup plus

lentement. ;

Même au

_point

de vue

_qualitatif,

la marche des réactions

radiochi-miques

se

distingue

des réactions ordinaires. Alors que, à des

tempéra-tures _moyennes

_(700~-900~),

le

_protoxyde

d’azote se

décompose

en azote et en

_oxygène,

suivant la réaction de second. ordre 2N’O = 21T’

+

0’.

sous

l’influence du

_rayonnement

a, la

décomposition

se

produit

dans deux

direc-tions

_parallèles

-N20 = Nz0 _i-

0 ;

N’0

= N0

+

N, et la vitesse de

décompo-sition est

_{indépendante}

de la

_pression

totale du _gaz.

Ainsi _{que le montre} l’existence des réactions de second et de troi-sième

_ordre,

les réactions ordinaires

_peuvent

se

produire

sous l’influence

des

affinités,

exercées entre deux ou même trois molécules rencontrées à la fois. En admettant

_{l’hypothèse}

_{des réactions par}

chocs,

telle

_qu’elle

est

exposée

dans cet

article,

il faut aussi admettre _que la

_{décomposition}

des molécules

_frappées

_{par des}

_{particules x}

est _{déterminée par des affinités}

chi-miques

existant à l’intérieur d’une seule molécule. Ainsi les

_synthèses,

réalisées à l’aide du

_rayonnement

a., , seraient

d’origine

secondaire,

autant

que le matériel

expérimental

actuel

permet

de le

juger.

L’action

_primaire

du

_{rayonnement x}

tend donc à réduire les

_systèmes

à des atomes libres ou à des

_{complexes plus simples.}

Ainsi elle doit

dépendre

non de la chaleur

_dégagée,

_{par suite} de la transformation finale

du

_système,

mais de la chaleur

nécessaire,

pour

produire

cette

décom-position

initiale. A l’heure

_actuelle,

la résistance des

_systèmes

à l’action du

_rayonnement

a

peut

être

disposée

dans l’ordre suivant :

Décomposition

de

_{l’hydrogène}

sulfuré et combinaison du _gaz tonnant : t

décomposition

du

_protoxyde

d’azote;

décomposition

de

_{l’ammoniac ;}

formation de

_l’ozone;

_{décomposition}

de C02 et _{de la vapeur d’eau}

_(1).

’

(1) A l’état _liquide, la _{décomposition} de l’eau présente une _{singularité,} étant rela-tivement rapide. On ne _{peut pas l’expliquer,} en admettant ayec Duane et Scheuer

qu’elle se _produirait d’une même façon à l’état de liquide ou de vapeur et que dans ce der-nier cas, elle serait compensée par l’union de _{l’hydrogène} et de _{l’oxygène,} continuellement t

soumis à l’action du _rayonnement. En effet, les concentrations atteintes dans les

‘

Résumé et conclusion.

10 Dans les limites des

_expériences

faites. l’effet

_chimique

_produit

_par le

_rayonnement

a à la

température

donnée est une fonction seulement de

la vitesse de la

_particule

a et du nombre des chocs contre les molécules

gazeuses.

2° Cette fonction

_présente

une allure à peu

_près

_analogue

dans des

gaz aussi

différent§

que 1128 et

3° L’effet

_chimique

maximum

K

et le

_rapport

se laissent

calculer à l’aide d’une formule

_approchée,

déduite _par l’aLlLeilr des

expé-riences de Duane et

Laborde.

La formule

_{approchée, proposée}

_par M. Lind _pour lé calcul du

_rapport

se trouve

justifiée

_{par les}

expé-riences de M. Usher et les miennes. 1

~° Dans un

_mélange

_{gazeux, la réaction}

_primaire

est une fonction des

chocs

_{produits uniquement}

contre les _{molécules du gaz}

_susceptible

d’être

décomposé.

~° ~ des

_{températures}

suffisamment

élevées,

le

_nombre

des molécule détruites tend vers

le

nombre des molécules

frappées,

ce

_qui

fait attribuer

l’action

_dw

_rayonnement

a directement aux chocs contre les molécules

gazeuses.

6° L’action

_cinétique

des molécules

_frappées

est

_probablement

de l’ordre secondaire.

7° L’action

_primaire

du

_{rayonnelnent ex}

est

_susceptible

de mettre en

liberté des atomes ou des

_{groupements atomiques}

doués d’une

_grande

activité.

8° Le coefficient

_thermique

des réactions

_{radio-chimiques}

est en

général

très

_petit

et tend vers

_0,

_lorsque

le nombre des molécules

décom-posées

tend vers le nombre des molécules

_frappées.

9° L’action

_principale

et

_primaire

du

_{rayonnelnent eX}

est déterminée par des affinités

chimiques

existant à l’intérieur d’une seule molécule.

_ (3Ianusci’it reçu le 2 octobre 1919.)

gaz tonnant pur la recombinaison devrait se _produire ayec une _rapidité extraordinaire, ce

qui n’est pas le cas. On ne _pourrait aussi admettre la recombinaison des atomes à l’état

naissant, car les _expériences dans l’eau liquide en seraient également affectées. Cette