HAL Id: jpa-00242398
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Submitted on 1 Jan 1910
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G. Moreau
To cite this version:
G. Moreau. Sur la masse de l’ion négatif d’une flamme. Radium (Paris), 1910, 7 (3), pp.70-74.
�10.1051/radium:019100070307001�. �jpa-00242398�
d’insolubiliser ces manères agira principalement sur
le baryum présent en quantité considérablement plus grande que le radium.
Les résultai définitifs obtenus dans quelques
séries d’expériences conduisent à la valeur suivante de i
i=2,00 104 E.S. par gramme de BaCl2 et heure de temps réduit.
i = 2,62 10’E.S. par gramme de Ra et heure de temps réduit.
Ces valeurs sont obtenues avec une précision d’en-
viron 1 pour 100, mais la divergence avec une série
de mesures antérieures est notablement plus grande (quelques pour 100). Cette divergence peut tenir à
des imperfections des expériences. Mais on peut aussi
se demander si la production d’émanation par une solution de radium n’e.&t pas sujette Ü certaines varia- Lions. De telles variations pourraient avoir lieu, s ïl
cBistait entre le radium et l’émanation un corps inter- médiaire (Radium X), se séparant très difficilement du radium.
Il existe quelques indices en faveur de cette ma-
nière de voir. Le débit d’émanation dans des solutions
préparées avec du chlorure de radium fraîchement cristallise a paru subir une légère augmentation.
Dans d’autres solutions d’où l’on avait éliminé le radium par l’acide sulfurique, le débit d émanation
a progressivement diminué bien que la solution se
soit conservée limpide.
On peut déduire du résultat numérique indiqué
que la valeur du courant maximum pouvant être
obtenu avec l’émanation saturée d’un gramme de radium est égale a 2,62 104 X soit 3,5 105 E.S.
pour la chambre d’ionisation utilisée.
Ce nombre est obtenu avec les conditions expéri-
mentales suivantes :
Le condensateur do mesures est un vase cilin-
driqur dont voici les dimensions :
Hauteur 12,3 cm ;
Diamètre intérieur f), 7 cm
Yolunle 4 1V cm3 environ.
L’électrode centrale est une tige de 3 mm. de dia-
mètre qui arrive à la distance de i cm. du fond.
Le courant de saturation a toujours été atteint ; la
différence de potentiel entre les armatures du conden-
sateur était de 800 volts.
On peut d’ailleurs remarquer qu’avec les dimen-
sions indiquées un petit écart de ces dimensions n’en- traîne pas de variation appréciable dans les résultats
des mesures, de sorte que la reproduction des condi-
tions expérimentales indiquées ne présente aucune
difficulté.
La méthode qui vient d’être décrite peut étre ntili-
sée pour doser des quantités de radium bien plus
faibles que celles qui ont été utilisées pour l’étalon- nage. En augmentant le volume du barboteur et la sensibilité du dispositif de mesures, on peut doser
ainsi une quantité de radium de l’ordre de 10-9 gr.
contenu dans un volume de liquide qui peut atteindre 50 cm3. Si la dilution de la matière est trop grande
et que l’on veuille éviter l’ébullition de grandes
masses de liquide, on peut avoir avantage à précipiter
d’abord le radium contenu dans la solution par l’acide
sulfurique, à redissoudre le précipité et à doser en-
suite le radium dans cette solution de volume réduit.
La précipitation du radium contenu dans une solution
en très faible proportion peut être renduc très com- plète, si la solution contient un peu de baryum, et si
la précipitation est répétée deux ou trois fois.
[Manuscrit reçu le 20 mars 1910.]
Sur la masse de l’ion négatif d’une flamme
Par G. MOREAU
[Laboratoire de physique de la Faculté des Sciences de Rennes.] 1 1. - Lorsqu’on introduit un sel alcalin dals la
flamme très chaude d’un brûleur Bunsen, on sait que la conductibilité delà flamme est notablement aug- mentée : la vapeur saline est ionisée et le transport du
courant s’effectue par deux espèces d’ions dont les moitilitës sont très différentes entre elles. Pour l’ion négatif la mobilité est de l’ordre de 1 000 cm : volt :
sec., tandis que la mobilité positive ne dépasse pas 80 cm : volt : sec. 1
1 MORE . Ann. de Chimie et Physique Sept. 1930.
Cette différence prouve que l’ion négatif est beau-
coup plus léger que l’ion positif et l’on peut présumer qu il possède dece fait d’autres propriétés. L’expérience
suivante établit qu’il diffuse notablement plus vite
pie l’ion positif à travers une autre flamme.
Considérons deux llammes de dimensions égales jiii brùlent verticalement au contact d’une toile de
platine 1 (fig. 1).
1. Voir. pour les détall,;z. un ml’moire paru dans le- Annales
de Chimie et de Physique Decembre 1909.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:019100070307001
Un champ électrique A est établi dans l’une des flammes f et y produit un courant qu’on mesure avec un galvanomètre. Pès qu’on introduit dans l’autre flamme F une perle de sel de sodium p ce courant
Fig. 1.
S’accroît notable-
ment si le champ X éloigne les ions né- gatifs de la toile de
platine : il n’aug-
mente pas sensible-
ment si le même
champ est dirigé en
sens inverse. Dans la première observa-
tion lss ions négatifs produits par le sel diffusent a travers la toile de platine, beaucoup plus rapi-
dement que les ion
positifs, pénètrent dans la flamme f on ils sont en-
trainés par le champ. Le champ renversé s’oppose a
leur diffusion dans la seconde observation et accélère celle des ions positifs.
Exemple :
Le champ X est évalue en volts : cm. Les courants
1 et f’ en millimètres de l’échelle du galvanomètre,
1 correspond à la diffusion des ions négatif l’ a celle
des ions positifs.
L’étude du courant de dinnsion 1 conduit à la mesure de la masse rle l’ion négatif’.
2. Calcul du courant de diffusion I.
D’après les résultats précédents, la diffusion des
ions positifs est négligeable devant celle des ions négatifs. Dans le calcul du courant 1, on ne tiendra compte que de ceux-ci.
Soient (fig. 1)
N et n les densités en volume des ions négatifs dans F et f : N est supposé plus grand que n ; k la
mobilité d’un ion.
2 N le champ électrique établi dans la flamme
pure f entre une lame de platine CC et la toile métal- lique V ; V la différene de potentiel entre ces deux
éléctrodes.
., S la surface de l’électrode CC, d sa distance à la toile A.
Par suite de l’agitation moléculaire des deux milieux,
il passe par seconde et par centimètre carré à travers A de T vers /, un nombre d’ions negatifs proportionnel
à la différence des concentration N et n, c’est-à-dire
égal à x (N- z est la vitesse de diffusion. Ces
ions étant entraînés par le champ X, on peut écrire :
Si le champ est assez élevé pour qu’on puisse négliger l’entraînement vertical des ions par les gaz
delà flamme, le nombre de charges reçues par l’élec- trode CC’ en une seconde. c’est-à-dire le courant de diffusion I est :
En posant :
on déduit des équations ! 1 et 2, aprèsélimination de 11
Pour les champs éleves, y varie linéairement avec
V. L’observation de y donnera le rapport B A, c’est-à-
dire le rapport ad K.
dire le rapport 03B1d K.
En suivant les variations de y avec on pourra deduire la grandeur x, c’est-à-dire la vitesse de dif- fusion des ions négatifs.
3. - Calcul de la vitesse de diffusion 7.
La connaissance de ’1. conduit à la valeur de la vitesse moyenne d’agitation des ions négatifs dans
le s flammes.
Soit (fig. 2) un élément de surface situé datait’
plan roy qui sépare les deux milieux gazeux F et f
1 12. ’2.
dans lesquels sont distribués des ions Il, - les
densités Pour calculer qui,
en vertu de l’agitation Il milieu
sipérieur l’ 1. ’ milieu
l’élément de surface 03C3. on peut suivre la marche indiquée par )1. Langevin1.
Un élément de volume dl’ contient Ndr ions qui
subiront en une seconde de la part des molécules du gaz environnant Ndvu 03BB chocs. u étant la vitesse moyenne d’agitation d’un ion et A son libre parcours moyen. Le nombre d’ions sortant par seconde de l’élément dv après avoir subi un seul choc, sera aussi
Nu 03BBdv.
Le nombre?? de ces ions qui arrivent sans chocs
à c’est:
On a d’ailleurs :
donc
d’où pour le nombre total d’ions passant dans le mi- lieu inférieur
Par 11 ni té de surface du plan xoy, et par seconde.
on a :
Ce nombre n’est pas changé, s’il existe dans lu milieu F un champ électrique, pourvu qu’il reste
assez faible pour nu pas modifier notablement la dit- rée du libre parcours moyen 03BB u.
Par un raisonnement analogue, on établit que du
niilieii f vers le milieu F, il passe, par second(B et unite de surface du p an xoy, T ions. A la suite de
ce don hie courant, le milieu f s’enrichit de : (N - n) u 1 ions, et d’après l’équation (1), on a :
Se reportant il lal fig. 1, on peut dire que, si la toile métallique A qui sépare les deux flammes n’ar- rête aucun ion. la vitesse de diffusion x est le quart de la vitesse moyenne d’agitation des ions.
En réalité, la toile métallique retient une partie des ions par attraction des mailles sur les charges.
(hl établira pJl’ expérience que cette fraction ne dé- passe pas! 1 10 et qu’on peut la négliger vis-à-vis des erreurs d’observation.
These de doctorat, Gauthier-Villars, 1902
4: - Mesure de la vitesse de diffusion . Pour appliquer la formule 5 à la détermination de la vitesse x. il faut observer le courant de diffusion 1 pour les potentiels Y croissant de 0 à plusieurs cen-
taines de volts.
Deux brùleurs montés sur le méme pied relié au
sol fournissent les deux flammes F et f de la fig. 1 :
elles ont 12 de haut sur 4(’fi de large. Les prises
d’air sont réglées de façon que les cônes bleus aient mème hauteur. Elles brident au contact d’une toile de platine A dont les mailles, de 0mm, 73 de côté, sont
faites avec un fil de 1/10 de millimètre de diamètre.
La toile A est serrée entre deux plaques de tôle reliées
au sol, qui séparent les flammes en haut et en bas.
L’anode CC’ est une lame de platine de 0mm,5 d’é- paisseur, 2"m de largeur, 1 (’fi de hauteur. Elle est fixée à l’extrémité d’un tuyau en terre de pipe relié a
un support mobile bien isolé.
Les mesures se font ainsi :
;1) Les flammes f et F’ étant pures, c’est-à-dire
sans vapeur saline, on établit avec une batterie d’ac- cumulateurs une différence de potentiel croissante
entre l’anode CC’ et la toile A. On note avec un galva-
nomètre sensible les courants j correspondants.
2) On introduit une petite perle de sel marin
fondu p dans la flamme F et l’on note de nouveau les
courants J. Pour la même force électromotrice V, la différence J - j donne le courant de diffusion 1.
Les observations sont concordantes si les précau-
tions suivantes sont prises : il importe que l’isolement de l’anode C(1’ soit parfait, ainsi que celui du galva-
nonètre et des fils de jonction. Il faut que la perle p
soit placée au milicu de la flamme F, au-dessus du
cône bleu de celle-ci. Si elle est trop rapprochée de
la toile A, la vapeur saline diffuse elle-même et les courbes des courants 1 et.1 sont complètement modifiées.
Résultats. -- Il faut vérifier la formule 5, construire la droite du’elle représente et déduire
B A,
d’où 03B1 K.Voici une série d’observations.
Les valeurs calculées sont déduites de la formule
0n tirt.
où K est la mobilité en en1 pour 1 volt : cm.
Les résultats obtenus dans 16 séries d’observations
analogues donnent pour la vaipur moyenne de - exacte
à 1 10 près
Mes premières recherches sur les flammes faible- ment concentrées en sel de sodium m’avaient donne, pour la mobilité K, 1280cm. De nouvelles mesures, détaillées dans le mémoire cite avant, ont conduit a
un résultat voisin 1170cm.
En adoptant cette dernière yaleur, on calcule 7. et,
d’après la forlnule 5, la vitesse M.
On trouve :
qui représente la vitesse moyenne d’agitation des ions négatifs dans une flamme dont la température est
d’environ 2000° absolus.
5. - Masse de l’ion négatif d’une flamme.
La connaissance de la vitesse u donne la masse m
de l’ion. Si G est la moyenne quadratique des vitesses
des ions, T la température absolue, 03B10 la constante d’énergie moléculaire voisine de 1,77.10-16 d’après
Prrrin t, on a :
avec
On lirc ainsi :
La masse d’un corpuscule étant d’après Perrin 0g,8.10-27 et celle d’un atome d’hydrogène 1,43.
10-24, 1 ion négatif d’une flamme est, dans mes expé- rienc-es, plus lourd qu’un corpuscule et plus léger qu’un
atome d hydrogène. On peut être surpris qu’un ion
ait une masse inférieure à celle de l’atome le plus léger, puisqu’on considère habituellement l’ion comme un
assemblage d atomes ou molécules. Il n’est pas certain
qu’un tel groupement soit fixe. 11 est même probable qu il échange des molécules avec le milieu enBiron- nant. On petit concevoir que l’ion négatif, a la suite de chocs aBee les molécules de la flamme, s’attache
une ou plusieurs molécules qu il conserBc pendant quelques libres parcours, puis les abandonnant à la suite d’un choc plus violent effectue d autres parcours en nombre plus élevé, à l’état de simple corpuscule,
On observerait seulement une masse et une mobilité
moyennes, celle-ci augmentant rapidement à mesurer
que la température de la flamme s’éleverait.
Cette interprétation explique un tait que j’ai con-
1. PERRIN. Le Radium. 6 1909
staté antérieurement, à savoir que la mobilité de l’ion
négatif d’une ilamne salée diminue quand la concen-
tration en sel croît, car l’ion s’attache des molécules
ou groupes de molécules de sapeur saline dont le
nombre et la grosseur augmentent avec la concentra-
lion. Elle semble aussi s appliquer aux ions des gaz u la température ordinaire, car il résulte des expé-
riences de ,1. Blanc 1 que 1°ioii produit dans un gaz acquiert, quand il passe dans un autre gaz, la mobilité
qu’il aurait, s’il avait été produit directement dans ce
dernier gaz, comne si le groupement qui constitue
l’ion se détruisait en passant dans le second gaz pour
se reformer avec les molécules de celui-ci.
6. - Courant d’arrêt de la toile métallique.
Lorsque les ion, négatifs difl’l1sf’nt de la flamme F
vers la flamme rh travers la toile métallique A, celle-
ci est parcourue dans les deux sens par deux flux d’ions, l’un venant de F, l’autre de f. Une fraction des ions est retenue par l’attraction des mailles snr les
charges et électrise négativement la toile A par rapport à la flamme F. Si on introduit dans cette flamme une
électrode C’, C, (fig. 1) reliée a 1 par un fil qui tra-
verse un galvanomètre, on observe un courant allant
de l’électrode à la toile A a travers le galvanomètre.
Ce courant s’annule avec la diffusion, lorsque le champ X établi dans l’autre flamme disparaît.
L’intensité i de ce courant d’arrêt se calcule ainsi : Sur chaque face de A, il arrive par sec. et unité de
surface, en vertu de l’agitation moléculaire, un
nombre d’ions proportionnti à N du côté de F et à n du côté de f. Les fractions 03B2N et 03B2n sont arrêtées par la toile et fournissent les charges transportées par le
courant i . On a :
1)’atitrc-- part, l’intensité du courant de diffusion 1 est donnée par l’équation (2).
On tire
Ou, si
On déduit de (6) :
Avec cette équation 7, on calcule 03B2 x c’est-à-dire la
fraction des ions retenus par la toile.
5
Voici une série d’observations : d’où comme moyenne
La toile A arrête donc au plus un dixième des ions
qui diffusent. On peut ainsi, dans le calcul de la
vitesse moyenne des ions, appliquer la formuler,
car la correction à apporter de ce fait au nombre indiqué pour la masse de l’ion est de l’ordre des
erreurs d observations.
[Manuscrit reçu le 13 fevrier 1910].
Sur les triplets magnétiques dissymétriques
Par A. DUFOUR
[École Normale Supérieure.2014 Laboratoire de physique].
J’ai signalé précédemment1 un certain nombre de
raies du chrome se décomposant dans le champ ma- gnétique en plusieurs composantes dont les positions
admettent, en première approximation, comme axe
de symétrie, non pas la raic initiale, lllals une ligne déplacée par rapport a celle-ci, le violet, d’une quantité très faible, le déplacement observe étant de rordre de quelques centièmes de l’écart normal d’un doublet magnétique. L’une d’entre elles, la raie 3247,56, se décompose en un tliplct. J’ai recher- ché suivant quelle loi varie, en fonction du champ, le déplacement de la ligne de symétrie de ce triplet par
rapport 3 la raie initiale.
l’ne étude semblable aBait déjà été faite par Gmelin et Zeeman sur une raie jaune du mercure
(03BB=3790) qui donne un triplet magnétique dont
la composante centrale ne coïncide pas avec la raie
initiale, tandis que le doublet restant adnlet cette raie
comme axe de symétrie. Us avaient trouv que la dis-
symétrie de position de la composante centrale croit
proportionnellement au carré du champ.
,l’ai montré, d’autre part 2, que l’existence de ces
triplets dissymétriques peut se comprendre, en par- tant de la ttlorie élémentaire de Lorentz, ou l’on ne
considère qu un électron vibrant, à la condition de
supposer que le coefficient de la force élastique agis-
sant sur l’électron déplacé de sa position d’équilibre, peut être modifié par 1 existence du champ magnéti-
que: cette modification doit utre compatible avec la symétrie propre du champ. Un explique ainsi les dis- symétries de position des composantes d’un triplet.
Pour essayer de p!éB«ir la loi suivant laquelle ces
1:.. 148 1909, p. - Le Radium. 6 (1909, p.
2. Société Physique. Séance du 5 décembre
1909.
dissYlnétries de position doivent varier en fonction de l’intensité du champ magnétique, il suffit de faire
appel à des considérations de symétrie. L’expérience
montre que les dissymétries de position, olocrvécs
par exemple avec la lumière émise perpendiculaire-
ment aux lignes de force, restent les nlêmes, en gran-
deur et en signe, quand on change le sens du champ magnétique; elles doivent donc être une fonction de
degré pair de l’intensité du champ magnétique, c’est-
à-dire être proportionnelles au carré du champ, en première approximation1.
Les résultats des recherches de Gmelin et Zeeiiiai), relatifs au triplet de la raie jaune du mercure, yien-
nent donc à l’appui des conclusions précédentes. C’est
pour établir une autre vérification de cette loi que j’ui
étudie le triplet de la raie 03BB=3247,56 du chrome.
L’étude de cette raie au réseau ayant montré que le
triplet obtenu dans le champ conserve comme axe de
symétrie la composante centrale, je n’ai étudié que le
déplacement de celle-ci par rapport à la raie initiale.
Dispositif expérimental. - On a utilisé un intcr-
l’éromètre Fabry et Pérot, à lames sefiii-argentées, dis-
tantes 1’tin(- de 1 autre de 5 millimétrés, a cales en
acier Invar. A l’aide d’un réseau de Rowland, oii
formc le spectre de la lumière fournie par la flamme a oxyde de chrome, afin d’isoler la radiation étudiée, qui sert ii éclairer l’interféromètre. Bien que cette raie soit très peu intense, on arrive néanmoins à avoir suffisamment de lumière pour apercevoir les
anneaux fournis par l’intcrféromètre en ouvrant lar- gement la fente du spectroscope, ce qui est possible
ici parce qu il n’y a pas d autres raies voisiiies de celle qu’on étudie. Les anneaux sont observés,
comme d’ordinaire, a l’aide d’une lunette pointée
sur l’infini. Quand on veut les photographier, Otl met
’1. Journal de Physique. 1B--9 1910.
