Les petits ions dans les gaz issus des flammes

106

a trouvé d’aprcs ^les nombres notus que l’activée de

ces sels était d’abord tombée d’environ 70 _pour 100 de ^sa valeur initiale, puis ^{s’était élevc} jusqu a ^être

20 fois plus grande ^que lorsque le sel venait d’être

préparé. L’accroissement de l’activité pendant ^une période ^{d’environ six mois a montré la} présence ^de quelque constituant radioactif permanent ayant ^des

propriétés 5erllblaJJles à celles de l’actinium.

Le poids ^{total du résidu B » était} d’environ dix- huit kilogrammes, ^{et, comme on l’a} déjà dit, ^{il se} composait principaleineni, de chlorure et de nitrate d’ammonium. On a séparé par cristallisation frac- tionnée la plus grande partie ^{des sels} ammoniacaux, qu’on ^a trouvé être pratiquement cxelnpts de consti- tuants radioactifs. On détruisait les sels ammoniacaux restant dans l’eau mère par ^une éhullition continue

avcc un mélange ^d’acides chlorhydrique ^et nitrique.

On chassait l’excès d’acide par évaporation ^{et le résidu,} composé principalement de sels de calcium, était dis-

sous dans l’eau et dilué à environ 10 litres. On portait

cette solution à l’ébullition et on l’additionnait d’un

léger ^excès d’ammoniaque pure. Il ^se formait ^un faible précipité, qu’on ^filtrait après refroidissement de la solution. Il était finalement calciné et pesait

environ 10 grammes.

La substance ainsi obtenue n’était que faiblement radioactive immédiatement après ^sa préparation,

niais son activité s’accroissait rapidement ^{suivant une}

loi correspondant ^à la variation de l’activité d’une

préparation d’actiniunl dont on a séparé ^{le radio-}

actinium et l’actinium X. Après ^environ quatre mois,

son activité était supérieure h 20000 fois celle d’un

poids égal d’oxyde ^{d’urane, et} dégageait ^des quantités

relativement grandes d émanation de l’actinium. La

quantité relative d’actinium présente ^{dans cette sub-}

stance n’a pas ^été déterminée d’une façon précise,

mais on a estimé grossièrement qu’ellc ^était équiva-

lente à la quantité d’actinium cn équilibre ^avec

50 iniiigr, de radium dans un minéral radioactif. On

n’a pas ^{(enté une} concentration plus complète ^de

l’actinium de cette substance.

Production de l’hélium par l’ionium.

Une partie ^de 10BBde de thormm contenant

l’ioninm obtenu dans les opérations dmniques pré-

cédemment décrites, ^a été utilisée pour déterminer la

production de l’hélium par l’ioniln. La quantité ^de

matière employée pesait ^{1,5 gramme.} On l’enfermait

avec une petite quantité d’oxygène pur dans un tube scellé de ieri’c d’Iéna « combustion >>. Après ^une période ^{de 12J} jours, ^on chauffait la préparation

d’ionium ^au rouge vif, ^on aspirait lus gaz llors du tull et on les recueillait. On ^a mesure alors d’nne

façon ^très précise ^la quantité crhéliu111 présente ^dans

les gaz ^{et on a trouve} 0.031 mm3. On identifiait l’hélium par l’examen du spectre.

Le nombre des particules 7. émise par 1,5 gramnle de la préparation ^{d’ioniu1 était 15 X 107} par ^se- conde, ^cc qui correspond ^{au nombre des} parti-

cules a émises _par 0.0045 _gr. de radium. Puisque

la production ^d’hélium par gramme de ^{radium est} 0,107 mm3 par jour, ^la quantité ^d’hélium produite

par jour par l’ionium doit ^être 4,75 X 10-4 mm3.

En 125 jours ^la quantité ^serait par conséquent ^de 0,0595 ^mm3. C’est environ deux fois la quantité

actuellement trouvés, ^{mais comme OH n’a} pas

employé ^d’autres procédés que la chaleur pour

déplacer l’hélium de l’oxyde de thorium solide, ^le fait (lue la quantité obtenue était plus faible que la

quantité théorique ^n’est pas ^en lui-même signifi-

catif1.

Le résultat principal ^{de cette recherche a été de}

montrcr clairement (luc l’hélium ^est produit par l’ioniiii», ^aussi hien _(pie par d’autres produite ^qui

émettent un rayonnement ^a.

[Recu le 29 mars 1911].

[Traduit ^tir le mémoire anglais par ^Gaston ].

Les petits ^ions dans les gaz ^{issus des} flammes

Par M. de BROGLIE.

1. Dans un travail datant déjà ^de quelques ^{années 1,} j’ai ^eii l’occasion de montrer directement que la faible mobilité des ions des _gaz issus des nammes était due à la présence ^de produits condensables qui,

en se groupant ^{autour des ions} plus ^mol)iies présents

dans le milieu, ^les alourdissaient; ^on prouvait ^{se de-}

mauder ce qui ^se passerait ^{dans des} conditions ou ce

.

Le Radium, ⁴ (1907) ^184-188.

grossissement ^{des (entres} charges ^{étant le} plus pos- sible évité, ^on comparerait l’ionisation ainsi produite,

à celle que donnent les radiations du radium, ^au point ^{de vue mobilité et} coefficient de dinusion.

Dans ce but j’ai mesuré, ^{avec le même} appareil,

la mobilité des ions produits par ^une substance ra- 1. La méthode suivie et l’appareil utilisée pour la détermina- tinn de l’hélium seront décrits ailleurs.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:0191100803010601

107

dioactive et celle des gaz issus de la flamme de

1’oxyde de carbone.

Une petite ^{flamme de ce} gaz brûle au bout d’un tube de plomh bien propre dans ^un tube de plus grand ^diamètre refroidi par ^une circulation d’eau de manière h éviter l’élévation de température ^des parois intérieures; _{les gaz} réagissants, ^{air et} oxyde ^{de car-} bone, ^doivent naturellement être eux-mêmes bien desséchés et filtrés.

Dans ^ces conditions, ^{on observe} duc la conductibi- lité de l’air qui ^a passé ^{sur la flamme, est du} type ^à recombinaison rapide; ^{on ne} peut ^{donc l’étudier} qu’à

distance assez restreinte de la _source, mais avec les

précautions prises, le gaz ^est immédiatement refroidi.

La mohilité est mesurée par ^la méthode des cou- rants gazeux de Zélény, qui ^{fournit des} courbes très voisines des deux droites théoriques; ^{on en déduit}

aisément le rapport ^{des mohilités} des ions du gaz de flamme et de ceux produits par les rayons 5 ^{et y}

dans des circonstances aussi semblahles _que possible.

On trouve ainsi pour ^ce rapport ^{les valeurs sui-}

vantes :

On peut ^en conclure que ^les deux sortes d’ions sont

probablement identiques, ^la légère différence observée

s’expliquant facilement _{par la} présence toujours pos- sihle de quelques agglomérations ^un peu plus ^grosses

et parce dne, ^dans le cas de l’oxyde ^{de carbone, le}

milieu contient une certaine quantité de gaz carbo-

nique ^oii la mobilité est plus ^faible.

Fig. 1.

La mesure du rapport ^des coefficients de diffusion

se fait d’après ^des principes analogues ^en remplaçant

le dispositif ^de Zélény par ^{celui de} Townsend ; ^là

encore, ^{on trouve un} nombre voisin de l’unité, ^de

sorte que les dew ty pes d’ions ^se comportent ^comme

s’ils aB aient, ^en moyenne, même grosseur ^{est même}

charge.

2. Au cours de cette étude, j’ai été -tmené à con- stater ^ce fait remarquable qu’on peut ^{même, en} pre- nant des précautions convenables, ^obtenir également

de nombreuses flammes hydrogénées ^ne produisant

que de petits ions : il suffit pour ^{cela de} diluer le gaz, ^ou les vapeurs combustibles, ^{dans un courant de}

gaz inerte ^comme l’azote, ^et d’opérer ^{avec une très} petite flammes, ^{en observant} soigneusement ^les pré-

cautions indiquées plus ^{haut; il} faut aussi éviter

toute détente un peu brusque ^dans le gaz ionisé ^et

charge ^{de la} vapeur d’eau formée dans la combustion;

on pourrait ^{en effet, amener ainsi une} condensation, qui, même ^{détruite en} apparence par ^une compression ultérieure, ^laisse toujours des germes, ^comme dans les

expériences ^{de C.} T.R. Wilson; ^des étranglements ^dans

les tubes peuvent ^aussi produire des effets analogues.

En opérant ^avec soin, ^{on obtient des} ions, ^{dont la} mobilité donne des courbes très nettes et accusant

des valeurs comprises ^{entre 0,75} et 1 fois celle des ions des rayons de Röntgen ^{et du} radium ; ^on peut

citer notamment la flammc d’hydrogène ^{et celle des}

vapeurs d’éther, d’aldéhyde, d’acétone, _{de pen-}

tane, etc. ; le gaz d’éclairage, peut-être ^{à cause des} impuretés complexes qu’il ^renferme, continue dans

ces conditions, ^à donner des ions de mobilités plus faibles; tous ces corps combustibles étaient fortement

dilués par de l’azote.

Ces résultats indiquent que, dans de telles flammes,

comme dans celle de l’oxyde ^{de carbone,} l’ensenible : réaction chi1nique ^{et haute} température, ^{niet er2}

liberté des centres électrisés tout à (ait analogues ^à

ceux que les rayons pénétrants produisent par ^un 1nécanisrne bien différent, ^dans les miliem _gazeux;

la condensation sur ces centres pour former de gros ions a lieu surtout, parce que ^les parois ^{solides chauf-}

fées par la flamme perdent ^{leur couche} d’humidité,

en donnant des centres neutres, ^sur lesquels ^{se fixent}

les petits ^{ions; mais la} présence ^{de la} vapeur d’eau

comme produit ^{de la réaction,} n’entraîne pas néces- sairement la granulation ^en gros ions, ^{de telle sorte}

que les flammes qui ^{viennent d’être citées} peuvent

être considérées comme une source de petits ^{ions. On} sait, ^du reste, que la mobilité des ions des rayons

Rontgen ^{ou du radium est} affectée, ^{mais seulement}

dans une légère ^mesure, par l’humidité du gaz ; la variation de mobilité se traduit par ^une tendance des ions des deux signes ^{à se} déplacer ^avec des vitesses moins différentes, ^l’ion négatif plus ^{mobile se ralentis-}

sant un peu tandis que la vitesse de l’ion positif ^ne change pas sensiblement.

La présence ^de petits ions dans les gaz issus des flammes peut contribuer à expliquer ^les différences

qui ^{ont été} signalées, ^en particulier par ^{R. von}

Helmholtz,,. ^entre les différentes flammes au point ^de

vue de leur efficacité pour condenser ^un jet ^{de va-}

peur ; la flamme d’éther ^ne produisant presque pas

d’effet, ^{est même} quelquefois ^{citée comme ne don-}

nant pas d’ionisation ^; le fait que les petits ^{ions sont}

moins actifs que les gros pour condenser les vapeurs

et le caractère beaucoup moins stable de la conduc-

tibilité, ^{dû à une} recombinaison plus rapide, ^rendent

bien compte ^{de ces} particularités.

3. J’ajouterai, ^au sujet des gros ^ions présents ^dans

les gaz issus des flammes, ainsi que des cer2tres neu-

tres qui ^les accompagnent ^dans les circonstances or-

108

dinaires, que la constitution ^exacte de ces agglomé-

rations est encore mal _connue; c’est ainsi ¹ que ^ce, gaz ^{soot à} peu près optiquement ^vides (luand ^{on ],U,,}

examine à l’ultra-microscope, tandis que le diamètre des centres présents déduit de la loi de Stokes et de leur mobilité en leur supposant ^une charge égale ^au

moins à une fois ^e devrait être suffisant pour les rendre visibles ^en éclairage ^latéral.

Le fait observe s’expliquerait soit par ^Feustence de sous-multiples ^{de la} charge atomique, hypothèse possible mais difficile à admettre, soit par une ^um- shhitiori spéciale ^{des centres en} question qui seraient

formes par ^un agrégat ^de molécules, iiitcrniédiaire entre la vapeur saturante et le liquide ^condensé.

[Manuscrit reçu le 5 février 1911].

Effet de la température ^sur l’ionisation d’un gaz

Par J. H. CLO

[Université ^de Chicago.

Laboratoire de Physique].

Dans ce travail on s’e;t proposé de rechercher s’il est possible de modifier l’énergie cinétique de la 111olé- cule de façon ^à ébranler la stabilité de l’atome. On a

choisi l’ionisation des gaz ^comme type ^de phénomène impliquant ^la séparation ^de l’électron de l’atome, fonction par conséquent de la stabilité de l’atome.

Les expériences faites antérieurement ^{sur ces} phé-

nomènes peuvent ^{se diviser en trois classes, à savoir}

celles sur l’ionisation des gaz, celles ^sur l’effet pho- toélectrique par la lumière ultraviolette ^et celles sur

l’émission d’électrons par les substances radioactives.

Il. L. Bronson’ a montré qu’en ^{chauffant des sels}

de radium dans des conditions qui ^{éliminent les}

transformations radioactives, volatilisation des pro-

duits, etc., l’ionisation d’un gaz par les rayons y est

indépendante ^{de la} température ^du radium. On admet

généralement que l’intensité des rayons y ^et par suite leur pouvoir ^ionisant dépend du nombre d’électrons émis par seconde par le radium. Il semblerait donc que le nombre d’électrons émis par seconde ^ne soit pas modifié par la température. ^Les expériences ^de

Bronson s’étendaient sur une échelle de température

allant de - 1801 C â + 1600° C et n’accusaient pas

pratiquement de variation supérieure ^{à 1} pour 100.

Millikan et Winchester3, Ladenburg4 ^{et d’autres} physiciens ^{ont montré que} l’expulsion d’électrons

négatifs par les ^{métaux sous} l’influence de la lumière ultraviolette est indépendante ^{de la} température ^du

métal. Millikan et Winchester ont étudié difl’éren ts métaux pour des températures ^allant jusqu’à ^{550, C.}

Ladenburg ^{a fait des} expériences ^{avec le} platine, ^l’or

et I’iridium pour des températures ^{variant entre}

20° C et 860G. Ses résultats relativement au platine

n’accusent _pas un écart à la nioyenne supérieur ^{à 5,5}

1. Voir M. DE BROGLIE, ^{C. R., 148} (1909) ^1317.

2. BRONSON. Proc. Roy. Soc., 78 (1906-1907) ^494.

3. MILLIKAN et WINCHESLER. j)!til. Mag., ¹⁴ (1907) ^188.

4. LADENBURG. Verh. d. Deutsch. Phys. Gesell., 9 (1907) ^163.

pour 100. ^Pour l’or et l’iridium ses résultats sont

encore meillcurs.

L’effet de la température ^sur l’ionisation d’un _gaz

a fait l’ob,jet de recherches de J. Perrin 2, ^Me Clung3,

A. Gallarotti’, Herweg5, ^et Crowther6. A l’exception

de Perrin, ^ces physiciens n’ont trouvé aucune varia- tion systématique de l’ionisation. Perrin mesurait l’ionisation produite dans l’air par les rayons R0153ntgen.

En tenant compte ^{de la} variation de l’ionisation avec

la densité, ^{il a trotiné} que l’ionisation était propor- tionnelle à la température absolue. Mc Clung ^{a étudié}

ce phénomène ^avec beaucoup ^{de soin en} utilisant les rayons R0153ntgen ^comme agent ionisant. Il a étudié l’ionisation dans l’air, l’hydrogène ^et le gaz carbo-

nique, ^à pression constante et a densité constante. La méthode qu’il ^a employée ^lui permettait ^{de tenir} compte de la variation du pouvoir ^ionisant des rayons.

Pour l’air à pression constante et pour des tempéra-

tures croissantes jusqu’ a ^{272°C, il a trouvé} que l’io- nisation restait constante à moins d’environ 6,5

pour 100 par rapport ^{à la} valeur moyenne. ^A densité constante jusqu’à ^{201° C, la} variation n’était pas plus grande. ^Pour l’hydrogène ^it densité constante, les résultats de ce physicien n’accusent pas ^une variation

supérieure à environ 15 pour 100 jusqu’à ^{226° et}

pour le gaz carbonique ^{une variation} supérieure a 4,9 pour 100 jusque ^{vers la même} fempérature.

Gallarotti ^a rechercilé l’ell’et de la température ^sur

l’ionisation de l’air aux basses températures. ^{Avec les}

rayons X ^ses résultats montrent que l’ionisation reste

’l. Voir les travaux de MM. EHRENHAFT et MILLIKAN. - Ellm ;- IIAFT. Le Radium, 7 (1010) ^{37i et} 310; MILLIKAN Le Radium, 7 (1910) 25, 109 ^{et 345.}

2. PERRIN. Ann. tif’ C!tl/It. el PllYs., 11 (1897) ^496.

3. MC CLUNC. l’hil. Mag. 7 (1904) ^RI.

4,. GALLAROITI. Atti Della R. Accad. del Lincet. 16 (IH07)

297.

5. HERWEG. Ann. d. Phys., ¹⁹ (1906) 333.

6. GROWTHER. Proc. Roy. Soc., ⁸² (909) ^351.