Sur la concentration du polonium

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Submitted on 1 Jan 1907

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P. Razet

To cite this version:

P. Razet. Sur la concentration du polonium. Radium (Paris), 1907, 4 (4), pp.135-139. �10.1051/ra-

dium:0190700404013501�. �jpa-00242233�

a lieu (courbe 1;). On voit que l’importance ^{de ladif-}

i’usion est très grande. ^Elle donne lieu à mc ascen-

sion prématurée de la courbe. La courbe A présente

Fig. 5.

un coude beaucoup plus ^net que cenedelangure ^{2 et}

aussi _que les courbes théoriques ^{dont se sert} Bragg.

En vertu de la remarque faite ci-dessus, ^il convient de

mesurer le parcours par la distance qui ^{donne un}

accroissement d’ionisation faible mais certain. On trouve encore un nombre voisin de 5"’B5 ^bien que la dinusion ^se fasse déjà ^{scntir a uiie distance} supérieure a 4 centimètres.

Nous avons complété ^ces expériences ^{en faisant une}

dernière série avec un dispositif ^{semblable au} prucé- dent, mais de dimensions encore plus grandes. ^{La lame}

active aie centimètres de diamètre, ^{la toile métal-} liquc ^{en a 8} seulement, ^{elle recouvre la} partie ^ceci-

trale d’une couronne circulaire en zinc de 18 centi- mètre de diamètre. Le but de ce dispositif ^était

d’obtenir que chaque élément de surface de la toile

métallique ^{fut « éclairé »} uniformément par la sub- stance radioactive, ^celle-ci pouvant ^{être considérée}

comme de largeur indéfinie. Un calcul simple ^montre alors, ^la couche acli i e étant supposée ^très mince, qu’on peut ^{obteuir cc} priori l’expression ^{du courant en fonc-} tion ; ^{10 du nombre des} particules émiscs par unité

d’angle ^{solidc; 2° de la loi de} Bragg rcliant 1 Ïonisa- tion due à une particule ^{« a la distance} (lu’ellc ^a

franchie dans l’air. En appelant ^{x cette distance, i le}

courant correspondant, et y l’ordonnée de la courhe de

Bragg, ^on doit avoir Y-x dx 2. La courbe ainsi con-

struitc. d’une façon nécessairement très grossière, rappelle par ^sa forme les courbes de Bragg.

1907.

Sur la concentration du polonium

Par P. RAZET,

Ancien élève de l’École de Physique ^et de Chimie de Paris.

1.

Séparation ^du polonium.

L polonium, produit ^de décomposition ^{du ra-}

dium, ^{se rencontre dans la} plupart ^{des miné-}

raux qui renferment de l’uranium. Qlmecurie ¹ l’a découvert dans les résidus du traitement des pech-

blendes de Joachinlstal. Quand ^{on traite ces résidus}

pour ^en extraire les corps radioactifs, ^on sépare, ^sui-

vant la méthode analytique ordinaire, ^des sulfures, des oxydes, ^des carbonates ; ^le polonium ^{se trouve,}

avec le plomb radioactif, ^{dans les} sulfures; ^les oxydes

renferment l’uranium, l’actinium et le thorium;’ ^les

carbonates contiennent le radium.

Les résidus de Joachinlstal, dont l’activité est envi-

1. Mme CURIE. C. R., juillet 1898. Thèse de doctorat.

ron 3 fois celle de l’uranium, ^donnent des sulfures de bismuth polonifères ^et plonlbifércs d’activité 10 environ. Il faut alors séparer ^le polonium ^du plomb, puis concentrer l’activité sur une faible portion ^{de la}

substance. La séparation du bismuth et du plomb

s’effectue assez aisément, par dissolution du plomb

dans la soude caustique, ^et par précipitation répétée

de la solution nitrique de bismuth par l’eau ^i.

La séparation peut ^{aussi se} faire par entraînement

avec des corps de la famille du platine qu’on ^introduit

dans la solution et qu’on précipite ensuite par ^un réducteur2.

1. 3!DJC CURIE. Phys. ZeitschJ’., 1906, ^n° 6; ^le Radium, III, page 115, et II, _{page 360.}

2. HOFFMANN, GONDER et WOLFL. Ann. (1. lilysik., ^1904,

page 615 ; ^{le Radium.} II, page 560.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:0190700404013501

II.

Conccntratzon du polonium.

a) Précipitation ^des sous-nitrates.

La concentration peut ^{se faire} par précipitation ^fraction-

néc de la solution azotique par l’eau. ^A chaque opération ^on précipite ^à peu près ^les 2/5 de ^{l’activité}

totale sur 1 3 ^{de la} substance, c’est-à-dire _{que, si} on

part ^{de 5} kilogrammes ^de sous-nitrates de bismuth

polonifères d’activité 10, ^on précipite environ 1 kilo- gramme d’activité 20 et il reste dans les eaux 2 kilo- grammes d’activité 5.

En répétant ^ces précipitations fractionnées, ^on peut

obtenir des préparations ^très concentrées, ^{d’une acti-} vité égale ^à plusieurs milliers de fois celle de l’ura- nium. La seule di1’ficulté que l’on ^rencoutre réside dans la dissolution des précipités ^{obtenus ;} quelquefois ^cette

dissolution est aisée, ^mais quelquefois ^{aussi les sous-}

sels sont polymérisés ^et absolument réfractaires aux

attaques par l’acide; il faut alors les fondre avec de la soude et du carbonate de soude pour les dépolymériser,

et les attaquer ^{à nouveau.} Malheureusement, cette

opération ^ne peut ^{sc faire sans} perte de matière.

b) Précipitation par le chlorure ^stanneux.

Si dans une solution chlorhydrique de bismuth

polonitère, ^{on verse} peu ^à peu du chlorure ^stanneux

en solution chlorhydrique, ^{on voit se former un} préci- pité gélatineux. ^Ce précipité, peu abondant, ^entraîne

une grande partie de l’activité (environ 5/5) ; ^ainsi

dans une solution renfermant 2000 activités grammes

(500 gr. d’oxyde ^{de bismuth} d’activité 4), ^on préci- pite 1200 activités _grammes (6 gr. A"== 200) ^{et il}

reste une solution de 800 activités grammes (500 gr.

A = 1,6). ^{On rencontre encore} des difficultés _pour

séparer ^et dissoudre le précipité ^actif.

c) Électrolyse.

^Un peut, pour préparer ^le polo-

nium, employer ^{une méthode} électrolytique. ^Le polo-

nium est le plus ^{noble des} produits ^de décomposition ^du

radium’. Une solution acétique ^{contenant les radium} D, E, F, ^{ne donne à la} cathode, ^{avec une densité de}

courant de 4, ^10-6 ampères, que du polonium ; ^avec

10-5 ampères ^{on obtient à la fois le radium E et le}

radium F et avec 10-4 ampères, les radium D, E, ^{F en-} semble2. On peut ^{de même} électrolyser les solutions

nitri(lues 3, chlorhydriques ^{et toutes} les solutions acides.

d) Concentration par déplacement ^chi- mique. - ^Une lame d’un métal tel _que l’argent,

moins électro-négatif que le bismuth, plongée ^dans

une solution acide de bismuth polonifère se recouvre

d’une mince couche d’un dépôt noir de bismuth actif;

1. Richard LUCAS. Phys. Zeil8eh., ^HO 10, 1906; ^le Radium.

III, page ^186.

2. S. MEYER et E. v. SCHWEIDLER. Sitzungsb. d. K. Akad. d.

JViss in IVieit, ^mai 1906; ^le Radium, IV, page 55.

5. MARCKWALD.

l’ élÓB ation de temperture favorisc la formation de ce

dépôt; ^le décapage de la lame ^a aussi une influence favorable.

Dans une capsule recouverte d’un entonnoir, ^on

fait bouillir unc solution chlorhydrique ^saturée d’oxyde

de bismuth polanifère ^{contenant 625 activités} grammes (500 gr. A =1,25), ^{avec une lame} d’argent ^de

10 X 5 X 0,05 centimètres, polie ^{sur une face.} Après

5 heures d’ébullition, au ^cours desquelles ^on remplace

l’acide évaporé, ^{on retire la lame} d’argent qui ^s’est

recouverte d’un dépôt ^{noir, on la lave avec des eaux}

de moins en moins acides, puis ^avec de l’eau pure ^et enfin avec de l’alcool. La lame qui pesait 25,840 gr.

ne pèse plus que 24,858 granrmes; elle ^a perdu ^en

moyenne 0,01002 _{grammes par} centimètre carré. L’ac- tivité du côté poli ^est 50 fois celle de l’uranium, celle du côté non poli ^{est seulement 22,5} fois l’uranium.

La lame est mise à attaquer dans de l’acide nitrique dilué, l’argent ^se dissout ainsi qu’une partie ^{de la} pellicule. ^La partie ^{insoluble est} presque inactive

(A === 0,05). Dans la solution azotique, l’argent ^est précipité par IICI, ^le chlorure obtenu est complète-

ment inactif. Par l’ammoniaque, ^on obtient des oxydes qui contiennent 100 activités grammes (2 gr. A ==200)

et une liqueur bleue d’où l’hydrogène ^sulfuré pré- cipite ^une petite quantité de sulfures _peu actifs

(A =0,25). ^{On a donc concentré} 64 pour 100 de l’activité totale sur un corps 160 fois plus ^actif que le produit ^initial.

Le déplacement peut ^ètre obtenu par d’autres métaux comme le Cu, qui déposent du bismuth actifs1.

Il peut ^être obtenu par lc bismuth lui-mème2 - ^cette méthode cst employée ^au laboratoire de Mme Curie3.

On dépose ^{du bismuth sur du} platine par électrolyse

et on trempe ^le platine bismuthé dans les solutions

polonifères 4.

La méthode de concentration _par déplacement ^est

certainement celle qui ^{offre le moins de} difficultés ;

c’est elle que j’ai ^{étudiée en vue} de rechercher les conditions de readement maximum , ^avec l’espoir

d’établir une méthode simple de concentration.

III.

Méthode de déplacement.

Les sels employés ^sont des sels de bismuth polo-

nifèrcs provenant ^{de résidus} d’uranium ; ^{ils ont été} débarrassés du plomb actif par ébullition avec de la soude et par des précipitations répétées ^{des nitrates}

de bismuth par l’eau.

Les seuls rayons ^{émis sont} des rayons ^x, eiitiè-

1. MARCKWALD, Cité par RUIHERFORD. Ber. cl. Il. Clten/. Ges.,

n° 2, ^J905, page 591.

2. MARCKWALO. Cité par RUTHERFORD, ^le Radium II, page 359.

3. RUTHERFORD, le Radiunt, II, _{page 557.}

4. C. Il. Acacl. des Se’., ^1. CXLII, page 275; le RadÙlJn, II,

page 78.

rement absorbés par ^une lame d’aluminium de

0mm,025 d’épaisseur.

a) ^Mode opératoire.

^J’ai étudié l’influence des principaux ^facteurs qui peuvent modifier les

dépôts :

10 La durée d’immersion de la lame à activer dans la solution active;

9- La nature et l’état du métal sur lequel ^{se fait le} dépôt;

5° La nature du sel actif;

4° La concentration des solutions actives;

5° L’acidité de ces solutions;

6° La température des solutions.

Les solutions sont préparées ^en dissolvant l’oxyde

de bismuth dans la quantité juste nécessaire d’acide.

Les lames des différents métaux ont toutes les mêmes dimensions : 1x1x0,1 centimètre; ^{elles sont} suspendues ^dans les solutions par ^{des fils} de lin. Le volume des solutions est régulièrement de 5 centimè- tres cubes. Les mesures de l’activité ne sont faites

qu’après ^{que les lames ont été lavées avec des eaux de}

moins en moins acides, puis ^{avec de} l’eau pure ^et séchées à l’air. La mesure est faite par la méthode du

quartz piézo-électriyue ^{et dans un} condensateur con-

stitué _par deux plateaux de 8 centimètres de diamètre distants de 5 centimètres.

b) ^Durée d’immersion. - En fonction du temps, l’activité prise par la lame augmente ^d’abord rapide-

ment, puis plus lentement, ^{tendant vers un maximum} qui dépend ^{du méial} employé. ^En général la solution n’est _pas complètement débarrassée du polonium,

Tableau I.

Solution chlorhydrique d’oxyde ^{A = 16.}

Lames 1. Solutions 1 (5 c.c.). Température ^150°C.

Tableaux II et III. - Solution chlorhydrique d’oxyde ^{A =16}

Lames 2. Solutions 1 (5c.c.).

Lames 3. Solutions 1 (5 ^c. c ). Température ^{15° C.}

une nouvelle lame se conduit comme la première, ^et

une troisième, ^{comme les deux} précédentes, ^{les acti-}

vités sont seulement de beaucoup ^{diminuées (Ta-} bleaux I, 11, III) (fig. 1).

c) ^{Nature du métal. - Les} dépôts ^{sont bons,}

c’est-à-dire tenaces, ^sur les métaux qui figurent ^dans

les tableaux, ^à l’exception ^du plomb, ^sur lequel ^le dépôt ^est gr( nu ^{et se} détache assez facilement. Sur le fer, ^{le zinc et l’étain, les} dépôts ^sont 111 au vais, ^{ils se}

Fig. 1.

détacheut et se redissolvent en partie. ^{Le mercure et}

le zinc amalgamé ^ne s’activent pas.

L’examen des tableaux I, II, III, ^montre que le

dépôt ^{ne se} fait pas également ^{bien sur tous les nié-}

taux (fig. ^{1). On} peut classer ceux-ci dans l’ordre sui- vant Bi, Sb, ^Cu, Ph, Au (en ^solntion chlorhydrique).

d) ^État du métal.

Que les métaux soient

polis ^{ou non,} pourvu que leur surface soit propre, le

dépôt ^se fait aussi bien.

e) ^{Nature du sel.}

^{La nature} de l’acide du sel actif a une influence très marquée ^{sur le} dépôt

de l’activité ainsi que le ^montre le tableau IV.

On ne peut ^mettre les différences observées sur le

compte de la différence de concentration, car un cer-

tain poids d’oxyde de bismuth exige pour ^sa disso- lution des volumes presque égaux ^d’acide chlorhydri-

que à 21°B et d’acide nitrique ^{à 56° B.}

Tableau IV.

Solution nitrique d’oxydes A =16, Lames 1.

Solutions 1 (5 c.c.). Température ^15°C.

Dans la solution azotique, ^les dépôts ^{ne sont bons}

que ^sur les claatrc métaux du tableau 1 V, ; ^{sur le}

plomb, ^{le fer, le zinc, le zinc} amalgamé ^{et l’étain, les} dépôts ^{sont très mauvais; le mercure} ne s’active pas.

f) Concentration des liqueurs. ^{- Pour étudier}

l’influence de la concentration et de l’acidité, ^{on a} préparé des solutions en prenant ^{un certain volume}

de la solution rrlère saturée et en y ajoutant ^{des volu-}

mes variables d’eau et d’acide (tableau V).

On voit que le dépôt ^{est d’autant} plus actif que la solution est plus concentrée en sel actif.

Acidité des liqueurs.

^{Lc tableau V montre}

aussi que le dépôt ^{est d’autant} plus actif que les

liqueurs ^{sont moins acides.}

Tableau V. - Solution mère = Solution chlorhydrique

d’oxyde A =5,5. ^{Lames Bi} 1, Solutions 1, Tempéra- ture 150° C.

Les liqueurs ^des quatre premières lignes ^{ont la même} concentration; celles des quatre ^{dernières ont la lnême}

acidité.

g) Température. - La vitesse du dépôt ^{est d’au-}

tant plus grande que la température ^est plus ^élevée.

Avec la solution chlorhydrique ^saturée d’oxydes ^valant

16 portée ^{à 80° C. on} peut ^obtenir après ^{une demi-}

heure d’immension un dépôt d’activité 500. Il faut

prendre quelques précautions lorsqu’on ^{chaule une}

solution de bismuth polonifère, ^car les sels de polo-

nium sont encore plus ^volatils que les sels de bismuth,

et il peut arriver, ^surtout lorsqu’on ^{veut concentrer}

des solutïons, qu’on perde ^une grande partie ^{de l’acti-}

vité.

h) Dépôts fractionnés.

Les courbes de la

figure ^{1 montrent que,} pour ^une solution de concen-

tration donnée, l’activité des dépôts ^{tend vers une} limite; les tableaux II et III montrent que de ^nouvelles lames peuvent épuiser ^la solution; les lames déjà

recouvertes d’un dépôt ^{actif dans} une solution peuvent’

augmenter d’activité , ^{si on les} plonge ^{dans une} deuxième, puis ^{dans une} troisième solution de même concentration que la première (fig. 2).

Quand ^on emploie ^des oxydes d’activité 16, dissous dans la quantité juste nécessaire d’acide chlorhydrique

Fig. ^2.

à 21° Beaumé, cinq lames de Bide 1x1x0,1cm, séjour-

nant chacune 24 heures dans la solution, ^{à la} tempé-

rature ordinaire, ^sont nécessaires pour enlever ^toute l’activité; la dernière lame esicomplètemeiit ^inactive.

(Tableau VI).

Avec la méme liqueur ^{active, une lame de mêmes}

dimensions séjournant ^{24 heures} successivement dans

cinq liqueurs identiques atteint une activité de 6000 en-

viron, c’est-à-dire qu’elle est 575 fois plus ^active que le produit ^initial (Tableau VI).

Tableau VI.

Dépôts fractionnés. Solution HGl 21° B.

a=16. Lames Bi. Température ^{15° C.} Temps crimmerston 24 heures.

IV. - Dissolution du poloni um . La figure ^{2 montre que} l’activité déposée ^{sur une}

lame donnée immergée dans des solutions nouvelles tend vers une limite. Il arrive un moment où il faut redissoudre le polonium déposé, sur les lames, pour le

reprécipiter, par ^{la même} méthode, ^{sur des lames beau-} coup plus petites ^et préparées ^{dans des} conditions par- ticulières sur lesquelles ^nous reviendrons.

La dissolution se fait mal dans l’acide chlorhy- drique, ^{même à} chaud. A la température ^ordinaire, après 5 ^heures de contact, ^une lame de bismuth d’activité 2 666 possède encore une activité de 2128.

Dans l’eau régale (5 vol . HC121 0 B, ¹ vol. Az 03 H 36’B)

la dissolution se fait déja ^{mieux : une lame d’acti-}

vite 1 540, tombe à 1450 après ^une nllllule de con- tact à la température ordinaire, ^la perte ^de poids ^{est (!e} 0,0056 gramme. Une lame d’activité 1 333, après

une minute d’imncrsion à 50°, tombe ii 1 250 ^en per- dant 0,0193 gramme: après ^{2 minutes,} l’activité est

FIg. 3.

Dissolution du polonium dans l’acide nitrique.

520 et le poids ^{a diminué de} 0,0838 gramme ; après

5 minutes, l’activité n’est plus que 522 et la lame à

perdu 0, ^’1560 gramme.

Dans l’acide nitrique ^{à 560 B, la} dissolution est très

rapide. ^{En 5 secondes, on a enlevé} la moitié de l’acti-

vité, ^{en 10} secondes, ^trois quarts, ^{en 15 secondes}

environ cinq ^{sixièmes, en 20 secondes, six} septièmes,

en 30 secondes, neuf dixièmes. La perte ^de poids ^étant

environ 0,005 ^à 0,006 grammes par seconde (figure 5).

Pour ces dissolutions, ^{on ne} peut plus suspendre ^les

lames par ^un fil, qui ^serait attaqué par l’acide ; ^{il faut}

les tenir à l’aide de petits supports ^{en fils de verre:}

Le polonium ^{se trouve} maintenant ^en solution

nitrique ^{avec une très} petite quantité de bismuth.

Pour recommencer une opération, ^{on le transforme}

en chlorure, _par évaporation ^au bain-marie avec de l’acide chlorhydrique, ^ou mieux par l’intermé- diaire d’une précipitation d’oxydes par l’ammoniaque.

V.

Résultats obtenus.

On peut ^donc facilement concentrer le polonium ^{en le} précipitant ^{sur du bismuth,} puis ^{en le} dissolvant dans l’acide nitrique. ^{Une lame de bismuth} trempée ^dans quatre ^solutions chlorhydriques d’oxydes de bismuth

valant 16, ^{et faisant un} séjour ^{de 24} heures dans

chaque ^solution, acquiert ^{une activité de 5000.}

Quinze secondes d’immersion dans l’acide nitrique

suffisent pour réduire l’activité de la lame à 931 en

enlevant 0,075 gramme d’un produit d’activité 2840, représentant ²⁶³ activitésgrammes,les ⁸⁵ pour 100 de l’activité mise en jeu (chaque ^solution, 5 centimétres

cubes, contient 4 _grammes d’oxyde). ^Le produit ^final

est 177 fois plus ^actif que ^le produit ^initial.

Résumé.

La concentration du polonium peut ^{être faite avan-} tageusement ^dans les conditions suivanles :

1 ° Préparer ^{une solution} d’oxyde de bismuth polo-

nifère dans la quantité ^d’acide chlorhydrique juste

suffisante.

2° Préparer ^des lames de bismuth polies ^{ou déca-} pées.

5° Diviser la solution en N parties, y plonger ^des

lames de bismuth toutes les 24 heures, changer ^les lames, plonger les vieilles dans de nouv elles solutions,

et de nouvelles lames dans les anciennes solutions, ^en suivant un ordre méthodique.

40 Quand l’activité n’augmente plus ^assez par rap-

port ^a l’activité déjà acquise, plonger ^{les lames} pen- dant 10 à 15 secondes dans de l’acide nitrique.

50 Transformer la solution nitrique ^{en solution} chlorhydrique, ^{et faire} un nouveau dépôt, s’il y ^a lieu.

Dans une prochaine ^note, je ^{montrerai comment}

ces résultats peuvent être utilisés dans la préparation

de dépôts polonifères ^très fortement actifs.

Je tiens à remercier ici M. Armet de Lisle, qui ^{111’ a}

autorisé à utiliser toutes les ressources de son labora- toire de recherches sur les substances radioactives.

Nogent-sur-Marne. 5 avril 1907.

Recherches sur les propriétés ^{de l’actinium}

Par T. GODLEWSKI,

Professeur à l’École polytechnique ^de Lemberg.

TROISIÈME PAETIE’ ¹

Radioactinium.

Les expériences ^{faites ces} dernières années ont

démontre, ^{comme on le} sait, que la transformation 1. Prutiiaut de la décision favorable de la rédaction du

du thorium en ThX n’est pas immédiate. On ^a pu prouver que le thorium produit ^le radiothorium et Radizun, je ^{me suis décidé à écrire cette troisième} partie

pour compléter ^{mon mémoire} précédent par ^{les travaux} publiées

l’année passée, qui ^ont apporté des résultats nombreux et très

importants ^{sur le} sujet.