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Submitted on 1 Jan 1908
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Etude sur le Radioplomb
B. Szilard
To cite this version:
B. Szilard. Etude sur le Radioplomb. Radium (Paris), 1908, 5 (1), pp.1-5. �10.1051/ra- dium:01908005010100�. �jpa-00242270�
LE
RADIUM
La Radioactivité,
les Radiations, 1’lonisation
JOURNAL DE PHYSIQUE
THÉORIOUE ET EXPÉRIMENTALE
MÉMOIRES ORIGINAUX
Etude sur le Radioplomb
Par B. SZILARD
[Faculté des Sciences de Paris. Laboratoire de Mme CURIE.]
On sait, qu’on désigne sous le nom de « radio- plomb)) une substance dont on a pu séparer ultérieu-
rement les radiums D, E et F. Pour la séparation de ces
substances du plomb, on a déjà utilisé des méthodes
très diverses. Les résultats obtenus ont montré
qu’il est très facile de concentrer le pulonium (Ra F)
et que la même opération réussit plus dif ficilement
avec le radium D.
En effet, les expériences décrites plus loin ont mon-
tré que le radium D est tellement analogue au plomb, au point de vue chimique, qu’il est très diffi- cile de trouver une réaction simple qui puisse servir
de méthode de concentration.
Bien que les méthodes employées dans ce travail
ne soient pas applicables à la concentration pratique
des radiums D, E, ou F, il nie semble que l’étude de la façon dont ces trois éléments se séparent, lorsqu’on
les soumet à certaines réactions chimiques, peut être caractéristique de leurs propriétés chimiques.
Pour donner des résultats plus nets, il est utile d’indiquer la concentration relative des substances em-
ployées. Dans les réactions chimiques, les équilibres jouent toujours un rôle capital. C’est la raison pour
laquelle on ne peut pas toujours continuer par une même méthode une concentration quelconque. Une
réaction peut avoir lieu dans un certain cas de con- centrat on sans qu’on la puisse constater en opérant
avec une matière ’plus ou moins étendue, ou sans
qu’on la puisse faire avec le même rendement si la
cancentration est plus avancée.
En donnant toujours l’activité, on a une première approximation proportionnelle à la teneur en sub-
stance active: avec une unité comparable quelconque,
il sera toujours possible d’interpréter les résultats
souvent ditférents de différents auteurs.
Ptoduit eH/ployé. - La matière utilisée dans ces
expériences était une substance plusieurs fois cri-
stallisée (tout le produit primitif’ avait été obtenu par le procédé suivant : on a fait bouillir un résidu de
traitement de la pechblende avec de la lessive de soude
et du carbonate de soude. On a précipité ensuite la liqueur sodique par le stilfure de sodium. Le sulfure
de plomb ainsi obtenu a été transformé en azotate. Pour
séparer le bismuth on a évaporé la dissolution à sec,
repris par l’eau et mis à cristalliser.
Les cristaux bruts en équilibre radioactif avaient
une activité totale égale à 27, dont 1 activité due aux
rayons 8 était de 1 unité. (Cette unité employée aussi
dans ce qui suit est la onzième partie environ de l’acti- vilé de l’oxyde d’uranium noir.)
Essai de cristallisation.
a) Cristallisation de l’azotate de plomb. -
La matière primitive était soamise quatre fois à la
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01908005010100
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cristallisation de telle façon qu’a chaque opération
le rendement en cristaux soit à peu près la moitié de
la substance primitive. On avait t donc à la un la
seizième partie environ de la matière primitive.
On a obtenu les résultats suivants :
b) Cristallisation en solution acide. - La dissolution d.azotate de plolnh était précipitée par
l’acide azotique concentré. La méme opération était repétée deux fois sur la dissolution des cristaux ob- tenus. Les résultats ont montré que le radium D nc se
sépare pas du plomb. Les radiums E et F se séparent beaucoup plus rapidement et plus facilement que dans
une dissolution neutre; ceux-ci restent dans la liqueur,
alors que le radium D en quantité un peu plus grande reste dans les cristaux avec le plomb.
c) Cristallisation du chlorure de plomb. -
La matière primitive était différente de celle em-
ployée dans l’essai précédent. Elle était enrichie
en radiums E et F, par la méthode des carbonates.
Le carbonate était transformë en chlorure puis dissout
dans l’eau chaude dont on précipitait le chlorure de
plomb par l’acide chlorhydrique.
La même opération était répétée sur les autres cris-
taux obtenus. Les cristaux et les eaux-mères étaient réunis séparément et âesséchés.
On a obtenu les résultats résumés dans le tableau suivant :
Conclusions :
Le radium fi ne se sépare pas du plomb ni par cris- tallisation, ni par dissolution acide, ni par dissolution ncutre, que le sel présent soit l’azotate ou le chlo-
rure. Inversement, la cristallisation dans une solution acide, peut servir pour la séparation des radiums E et F du radium D, surtout à l’état de chlorure.
Essais divers.
Essai au sulfovinate de soude. - Dans une
solution d’azotate de plomb actif, la solution de sul-
fovinate de sonde purifiée donne un précipité très fin,
au bout d’un certain temps. Ce précipité est très actif.
On voit que le précipité ne contient que les radiums E et F, et n’a que des traces de radium D.
Expérience avec l’acide sulfurique concen-
tré. - Une grande quantité de carbonate de plomb
était chauffé avec de l’acide sulfurique concentré. La
liqueur filtrée était évaporée à sec.
On a pu constater que la quantité du radium D
dissoute était plus grande que celle qui correspondait
à l’équilibre des radiums E et F présents.Cependant
le produit n’était que peu enrichi en radium D.
Précipitations par la carbamide. - Si l’on
mélange une dissolution assez étendue de carbamide
avec une dissolution d’azotate de plomb, on obtient un léger précipité dont la teinte est rosâtre. Ce précipité
est très actif. Il contient la plus grande partie des
radiums E et F sans qu’il les puisse contenir totale-
ment, quelle que soit la quantité de précipité.
ha quantité de précipité n’étant pas suffisante pour
permettre d’effectuer une analyse, on a fait cristal-
liser plusieurs fois la carbamide pour rechercher si la matière précipitante était la carbamide ou bien une impureté quelconque :
La carbamide recristallisée n’a donné aucun préci- pité dans la dissolution.
Nous reparlerons plus tard des propriétés de ce
corps, qui sont tout à fait analogues au point de vue de
leur activité, à celle d’une autre substance obtenue
avec le carbonate d’ammoniaque, bien que leurs propriétés chimiques semblent différentes.
Le précipité ne se forme que dans une dissolution
complètement neutre ; si la dissolution est alcaline
ou acide la formation du précipité cst empêchée.
Précipitations par le carbonate d’ammonia- que. - En précipitant l’azotate de pfomb par une toute petite quantité de carbonate d’ammoniaque on obtient
un précipité blanc renfermant une grande partie de
radiums E et F et ne contenant que des traces de radium D. lu point de vue de la radioactivité, les propriétés de ce corps sont complètement identiques à
celles du corps obtenu avec l’urée, mais le rende- ment n’est pas si avantageux. Ainsi, dans ce cas, il
est possible d’obtenir un précipité d’une activité
totale de quatre mille unités ; alors que dans les mêmes circonstances le précipité formé par le car- bonate a une activité de mille unités environ.
Pour voir si les séparations faites par la carbamide
ou par le carbonate d ammoniaque étaient qualitative-
nient analogues, on a comparé les activités des deux
produits.
En général, si l’on augmente la quantité de carbo-
nate servant à la précipitation on obtiendra des frac-
tions de moins en moins riches en radiums E et F,
qui en méme temps commencent à s’enrichir en ra-
dium D en quantité relativement notable. Ce cas est surtout net si la dissolution contient une certaine
quantité de fer, et si le précipité reste en contact
avec la liqueur pendant un certain temps. La ma- tière, ayant servi dans l’essai de cristallisation du
chlorure, était obtenue par cette méthode.
La réaction avec le carbonate d’ammoniaque est
très intéressante au point de vue suivant : il semble qu’il y a une véritable réaction chimique et non pas
un entrainement comme les réactions connues en
général pour les radio-éléments. J’ai pu observer deux faits qui semblent confirmer qu’on a à faire de véri- tables réactions.
a) Un a pu remarquer que le précipité filtré immé- diatement après la réaction a une activité à peu près égale à celle que possède un autre précipité obtenu
d’une façon analogue, mais séparé plusieurs ,jours après la réaction.
On a opéré de la manière suivante :
Trois portions égales de la dissolution d’azotate de
plomb, dont la concentration était tout à fait iden-
tique, étaient mélangées avec la même quantité d’une
dissolution de carbonate d’amnioniaque. L’une des
dissolutions était filtrée au bout d’une journée, la
deuxième et la troisième épreuve restaient en contact
avec sa liqueur et n’était filtrée et desséchée qu’au
bout de luit et de treize jours respectivement. L’ac-
tivité était suivie pendant vingt jours.
On a obtenu les nombres suivants :
Les courbes figurent la marche d u phénomène (fig.1).
Comme on le voit, l’aetivité des précipités en disso-
lution ne baisse pas sensiblement, bien que cette baisse soit très remarquable après séparation.
Fig. 1.
Courbes l, II, III : diminution de l’activité du précipité séparé de son
eau mère.
Courbe IV : diminution de l’activité du précipité restant en contact
avec son eau mère.
On ne peut interpréter autrement le phénomène qu’en admettant que le précipité qui s’est formé et
qui coutient les radiums U, E, F, et une quantité rela-
tivement grande de plomb, se décompose quand il est séparé; mais, gràce à la décomposition de la matière solide et à la formation de cette même matière dans le liquide, l’équilibre devient peu à peu instable, et
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alors le carbonate de plomb du précipite se redissout
en rcprécipilant les radiums E et F qui se sont
formés pendant ce temps dans le liquide.
Il en résulte que l’activité du précipité reste
relativement constante, tant qu’on ne le sépare pas du liquide.
Il est très facile d’expliquer la légère baisse qui
se produit dans l’activité du précipité. Le précipité
étant lourd reste au fond du vase et, comme il n’est
jamais agité, le déplacement des ions est forcément beaucoup plus difficile et l’équilibre plus lent à s’éta-
blir. Il est alors vraisemblable que, si l’on faisait la même expérience dans un vase continuellement agité,
l’activité resterait complètement constante.
Pour vériticr cette hypotlièse on a encore fait l’expé-
riencc suivante : Une dissolution d’azotate de plomb
actif était métangée avec une certaine quantité de
carbonate de plomh pur. Si dans le cas précédent, il
était exactque le carhonate de plomb ait précipité conti-
nuellement le radium E qui se forme, cette précipita-
tion devait se faire dans le cas actuel : L’expérience a
confirmé le fait ; le carbonate filtré et desséché s’est montré très actif. Cette expérience serait le premier exemple d’un cas d’equilibre chimique en fonction
d’un équilibre radioactif.
Étude de la réaction Pb Na2 (S2 03h-+ Pb S + S.
- Si l’on fait une dissolution d’azotate de plomb et qu’on y ajoute un excès d’hyposulute de soude, il se
forme un sel double d’hyposulfite de soude et de plomb. Cette dissolution se décompose spontanément en
donnant un précipité noir qui est constitué par un
mélange de sulfure de plomb et de soufre. Hofmann
et Zerball ont observé que si l’on cmpluie un sel du plomb radioactif, le précipité se formant au début est plus actif que les fractinnssuivantes. Pour déterminer la valeur de cette méthode et pour précisur les con-
ditions de l’ex périence, on a refait cette étude. On a
pu constater que :
1° La filtration du liquide intluence avantageuse-
ment la formation du précipité, surtout au début;
2° La lumière forte influence aussi avantageuse-
ment la production du précipité, mais les produits de
réactiol sont différents de ceux obtenus dans les cir- constances normales, parce que la couleur du pro- duit obtenu d,tns ce cas est rougeàtre ;
5° La décomposition est beaucoup plus rapide au
début que par la suite; elle s’arrête même presque
complètement quand la plus grande partie de la
matière est encore en solution.
On n’a pu mesurer que les trois premières frac-
tions.
L’activité totale de la première était très différente
de celle des deux autres ; cependant les deux dernières fractions n’ont pas présenté une différence remar-
quable au point de vue de leur activité.
Ces trois fractions oiit été obtenues a peu près eu
mêmes quantités; leur activité était suivie pendant
180 jours. L’activité totale a augmente pendant un
certain temps dans chaque cas, cependant l’activité (3
a baissé. Cette baisse était très forte pour les deux dernières fractions mais n’était que relativement lé-
gère pour le précipité obtenu tout an début.
Les nombres obtenus sont de l’ordre suivant :
Les courbes données montrent la marche de la baisse d. acti vité.
Fig. 2.
Courbes d’activité de produits de la réaction Pb Na2 (S2 05)2 -> Pb S + S On voit que la première f’raction contient une cer-
taine quantité de radium D alors que les deux der- nières fractions n’encontiennent que très peu. Des ré- sultats obtenus on peut conclure que la première
fraction enlève alors une bien plus grande quantité
de radiums E et F que celle qui eorrespondrait à l’équilibre du radium D également enlevé. Mais cette
activité disparaît peu à peu et à la fin la matière arrive à son état d équilibre radioactif.
I,a loi de la baisse d’activité confirme cette hypothèse,
car l’activité a observée, diminuée de la valeur de l’ac-
tivité b qui reste à peu près constante, correspond à
la baisse du radium E.
Le phénomène est représenté sur la ligure 5.
On peut alors constater que :
1 - 0 La première fraction est la plus active ; elle con-
tient le radium D en quantité 5 à 7 fois plus grande;
2° Les deux dernières fractions ont une activité à peu près égale, mais elles ne conticnnent que très
peu de radium D. En outre, la liqueur contient encore
la plus grande partie du radium D ;
5° En transforn1ant la prelnière fraction en azo-
F’ig. 3.
bourbe de la première fraction : activité fi observée diminuée de la valeur de l’activité f3 relativeuient constante.
tate, onpeut répéter la précipitation qui donne un ren-
demcnt meilleur.
4° On a pu observe dans certains cas que la lu- mière influençait avantageusement la réaction au
puint de vue de la séparation des substances actives.
Étude sur l’entraînement.
On a fait une série d’expériences pour déterminer les matières qu’on peut enlever par entrainement. La matière qui est la plus sensible à ce point de vue est
le polonium. Il est très facile de trouver des cas
simples, quand l’activité a du corps ainsiobtt’nua une valeur de 500-1000 unités. Ces corps ne contiennent que peu de radium E et en général pas du tout de radium D.
Pour effectuer un tel entrainement on mélange par
exemple une petite quantité d azote durante avec
une dissolution d’azotate de plomb et on y ajoute
ensuite un peu d’eau oxygénée. Au bout d’une heurte
on a déjà un léger précipité dhy peroxyde d’uranium, qui entraine une partie du polonium et un peu de radium.
Quelquefois il n’est pas nécessaire de faire une réaction pour eniraîner la substance. Il est dans cer-
tain cas suffisant d’y ajouter une matière en suspen- sion. Par exemple en ajoutant de l’hydrate de thorium
dans la dissolution et en agitant on obtient une sub-
stance très fortement active en rayons n. Dans ces con- ditions le radium E n’est entraîné qu’en petite quantité.
Je dois encore ajouter que la constante de temps du radium E correspondait dans certains cas au ra-
dium Eu dans d’autres au radium E,. J ai même
observé quelquefois un nombre intermédiaire entre les constantes de E1 et de E.-
En terminant, je tiens a exprimer toute nia recon-
uaissance à Mme Curie et à M. I)ebierne pour la grande
bienveillance avec laquelle ils me sont venus en aide
au cours de ce travail.
[Reçu le 12 janvier 1908.]
Recherches sur les phénomènes magnéto-optiques
dans les cristaux et les solutions solidifiées,
à la température de l’air liquide
Par Jean BECQUEREL,
Ingénieur des ponts et chaussées. Assistant au Muséum.
1. - Avant-propos.
On sait que les cristaux de xénotinte et de tysonite possèdent des bandes d’absorption variables sous
l’action d’un chalnp magnétique 1. Bien que ce phéno-
mène soit de méme natur e que l’effct découvert par M. Zeeman dans les spectres des vapeurs incandes- centes, il présente avec le phénomène de Zeeman un
certain nombre de différences dont les plus lônda-
mentales sont les suivantes :
1° L’ordre de grandeur des déplacements est pour
beaucoup de bandes notablement supérieur à l’ordre
de grandeur de l’effét observé dans les vapeurs. L’écar-
1. tp Radium, 4, n° 2, p. 49 et o° 3. p. 107.
tement des composantes de quelques doublets dépasse.
en effet, 103BC03BC dans un champ de 5’ 000 gauss (xénotime.
bandes 64203BC03BC, 27 et 64303BC03BC, 45).
2° Lorsque l’axe optique du cristal et le faisceau lumineux sont parallèles aux lignes de force d’un champ magnétique, les bandes correspondant à l’absorption de vibrations circulaires d’un sens déter- mine sont déplacées aussi bien vers les petites que
vers les grandes longueurs d’onde. Au contraire, dans
toutes les manifestations actuellement connues du
phénomène de Zeeman, les raies d’absorption de
vibrations circulaires avant le sens du courant magné-
tisant sont toujours déplacées vers les petites longueur
d’onde et l’on a conclu de ce fait que les spectres de
