Sur une tentative faite pour déceler la conductibilité électrique du radium D

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Sur une tentative faite pour déceler la conductibilité électrique du radium D

L. Kolowrat

To cite this version:

L. Kolowrat. Sur une tentative faite pour déceler la conductibilité électrique du radium D. Radium

(Paris), 1911, 8 (11), pp.401-404. �10.1051/radium:01911008011040100�. �jpa-00242504�

MÉMOIRES ORIGINAUX

Sur ^une tentative faite pour déceler

la conductibilité électrique du radium D

Par L. KOLOWRAT

[Faculté des Sciences de Paris.

Laboratoire de Mme CURIE.]

Lorsque ^de l’émanation se détruit spontanément

dans un volume clos, ^il

^{forme sur les} parois ^un dépôt ^{de ses} produits ^{à évolution} rapide, lesquels ^se

transmutent à leur tour ^en RaD. Si des surfaces char-

gées négativement ^soiit présentes ^{dans le volume, le} dépôt ^{se fait de} préférence ^{sur ces surfaces; mais si}

tout est au même potentiel, il semble probable a priori que le RaD doive former une couche d’épaisseur

uniforme tapissant ^les parois. ^On

^toutes les r8isons pour supposer que le RaD possède ^les propriétés ^d’un métal; cependant, ^{dans les} conditions ordinaires, ^c’est- à-dire en présence d’air, ^{les atomes} métalliques

entrent probablement ^en combinaison ^avec l’oxygène

aussitôt formés, ^{et la couche} active consiste principale-

ment en produits d’oxydation ^{du RaD. Si toutefois on}

arrive à n’avoir, à l’intérieur du volume considéré,

que des gaz n’attaquant pas le RaD, ^on pourrait espérer ^{obtenir une couche} métallique qui ^{eût une}

conductibilité mesurable. Il _{faut pour} ccla, première-

ment, ^éliminer d’une façon complète l’oxygène ^{et les}

gaz qui donnent de l’oxygène par décomposition ^en présence d’émanation (tel ^est par exemple l’anhydride carbonique) ; ^{car les} quantités ^{de RaD} auxquelles ^on

aura affaire seront de l’ordre du inillièmc de milli- gramme, même si l’on utilise ^une solution contenant

plusieurs décigrammes ^de radium, ^{et un dixième de}

11lm7.. d’oxygène ^suffira pour ^une oxydation complète.

Il faut, ^{en second} lieu, que le volulne ou l’on enferme l’émanation soit extrêmement petit, ^car

^n’est qu’alors que la faible quantité de métal pourra don-

ner une couche assez épaisse pour que la conductibilité

en soit normale. On sait, ^en effet, que la résistance des couches métalliques ^{minces ne varie en} raison inverse de l’épaisseur que lorsque celle-ci n’est pas trop faible; _{pour des} épaisseurs qui ^{ne sont} plus ^très grandes par rapport ^aux dimensions moléculaires, ^la

résistance augmente ^tout fait hors de proportion.

Ainsi, ^{selon M.} Vincent1, ^la résistance d’une couche

d’argent ^est inversement proportionnelle ^à l’épaisseur jusqu’à ^{5.10-0 cm, mais une couche de} 3,6.10-6

n’est plus conductrice; ^{de même,} d’après ^{miss Stone2,}

1. Journ. de phys., ⁹ (1900) ^i8.

2. Phys. Rev., 6 (1898) ^1.

le produit ^{de la} résistance d’une couche d’argent par

son épaisseur commence a subir une augmentation rapide ^{entre 5 et 7.10-6 cm. Pour le} platine déposé

par pulvérisation cathodique, Longden ^{1 a trouvé des}

nombres du même ordre de grandeur; ^{il dit,} par

exemple, que si ^une couche de 2.10-5 cm d’épaisseur

a

une résistance de plusieurs ^{ohms, une couche dix}

fois plus ^{mince aura} plusieurs ^{centaines d’ohms de}

résistance, ^{et une couche cent fois} plus ^mince, plu-

sieurs centaines de milliers ou même plusieurs ^mil-

lions d’ohms. Patterson2 a observé que la résistance des couches cathodiques ^de platine ^{était normale} jus- qu’à ^{10-6 cm, et} qu’une ^montée rapide commençait

entre 0,8 ^et 0,5.10-6 ^cm. _{Pour que} l’expérience ^avec

le RaD puisse ^{réussir, il faut donc} que l’épaisseur ^du dépôt, supposé ^{uniforme; soit au moins de l’ordre de}

10-5 à 10-6 _cm; ceci conduit à des dimensions très

petites ^de l’appareil, ^{étant donnée la faible} quantité

de matière dont on dispose. ^Par exemple, ^0,25 gr de Ra (élément) accumulent en six jours 1 ^{mm3 d’éma-} nation, ^{soit 10-6} gr, ^{et ce sera} aussi le poids approxi-

matif du RaD formé. Supposons que ^cette émanation soit introduite dans un tube cylindrique ^{de 5 mm de} longueur ^{et de 0,2 mm} de diamètre intérieur, _{que le}

RaD se distribue uniformément ^sur la surface et que

sa densité soit égale ^{à 8, comme celle du} plomb ; ^le

calcul montre alors que la couche de RaD ^{aura une}

épaisseur ^{de 4.10-6 cm,} c’est-à-dire de l’ordre de

grandeur voulu. Si les deux bases du cylindre ^sont

constituées par des électrodes métalliques ^et que

surface latérale soit isolante, ^on pcut calculer facile- ment la résistance que l’on ^{aura entre} les électrodes

après que la couche de RaD ^{se sera} formée; ^{en admet-}

tant que la résistance spécificlue ^soit égale ^{à celle du} plomb, ^{soit à 0,2} par rapport ^{au mercure, on trouve} qu’une ^{couche de 4.10-6}

déposée ^sur la surface latérale aura une résistance de 40 ohms. L’effet

auquel ^on doit s’attendre dans les hypothèses ^1’aites

est donc considérable.

Il n’est pas très difficile de préparer ^{en verre des}

tubes à électrodes ayant les dimensions requises.

L Phys. ^{Rev., 1.1.} (1900) ^40-85.

"2. Pjail. Mag., 4(1902) ^652.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01911008011040100

402

Ceux (lue j’ai fabriqués, ^d’une capacité ^{variant entre} 0’,1 ^{et 1} mn1:;, avaient la forme indiquée ^{sur la} fig. 1,

avec un agrandissement de 5: 1 environ. Les électrodes étaient des fils de platine ^de 0,2 ^{mm de} diamèlre, ^et

le diamètre intérieur du verre était

juste ^suffisant pour ^{contenir ce fil.}

On commençait par étirer ^au dia- mètre exigé ^{un tube} capillaire ayant les parois ^d’une épaisseur ^convena-

blement choisie, puis ^{on bouchait}

l’unc des extrémités, ^on plaçait ^les

deux fils de platine d ^et

^{en souf-}

flant dans l’autre extrémité, ^{on mé-} nageait l’étranglement ^c,

^débou-

chait le bout fermé et on argentait

tout l’intérieur du tube, ^{sauf sur une}

zonc centrale entre les électrodes;

à cet effet, ^{on fixait le tube} vertica- lement, ^on aspirait la solution argen- tifère jusqu’au ^niveau de l’électrode inférieure, ^on laissait le dépôt ^se former, puis ^on retournait le tube

et on agissait ^{de même avec l’autre}

extrémité. On fermait ensuite le tube à la flamme en f, ^on grattait ^le dépôt d’argent ^{dans la} partie ^{bc afin}

de la laisser transparente, ^{et on sou-} dait en b un tube de 5 mm de dia- mètre, ^{destiné i relier le tout a} l’ap-

Fig. 1. pareil qui servait à condenser l’éma- nation. L’argenture des tubes devait

servir, ^{selon mon idée} primitive, ^à assurer un bon contact entre les électrodes et le dépôt ^actif qui ^allait

sc déposer ^{sur le verre;} mais il s’est trouvé qu’elle

était rongée peu ^à peu ^en présence de l’émanation et finissait par devenir presque entièrement transpa-

rente. J’ai néanmoins continué à arbcnter ^{mes tubes} de la façon décrite, pensant qu’il s’agissait ^d’une oxydation qui ^{se faisait aux} dépens ^{des traces} d’oxy- gène ^{libre et} qui pouvait finalement fixer cet oxygène

en totalité.

La résistance entre les électrodes des tubes ainsi

préparés ^a toujours ^été supérieure ^{à un} mégohm;

d’autre part, ^{on a} pu s’assurer que le contact entre le

platine ^et l’argullt était ^{bon, car un tube} identiques,

lllais arbelté ^{sur toute sa} longueur, ^a possédé ^une

résistance de 5,80 ^{ohms aussitôt} après ^{avoir été} pré- paré, ^{et de 5,87 ohms} après qu’on ^{enl scellé ses deux}

bouts (f ^et c) ^à la flamme1.

L’expérience consistait à recueillir l’émanation accumulée pendant plusieurs jours par ^une solution de 0,55 _gr ^de BaCI2 (0,27 gr de Ra), ^{u la} séparer ^des

autres gaz présentes ^et à la refouler par du mercure

1. Cette résistance

augmeuté ^ensuite graduellement, pro- bahtcmcnt à

d’une oxydation superficielle ; ^elle

^{été de} olimb après ciuq ^mois.

dans un des petits ^{tubes à} électrodes, ^{fixé à} l’appareil

dans une position verticale. On fermait alors le tube

en c, soit ii l’aide d’une toute petite flamme de gaz, soit encore au moyen d’un fil de platine ^{mince enroulé}

autour de l’étranglement ^et rongi par ^{un courant.} Il

ne restait plus ^alors qu’à ^{mesurer, de temps à autre,}

la résistance du tube, ^à l’aide d’un pont ^{de Whcat-} stone, ^afin de voir si elle ne diminuait pas ^{à mesure}

qu’il ^{se formait du RaD.}

La méthode utilisée pour séparer l’émanation ne diffère pas essentiellenent de celles dont ^{se sont ser-} vis MM. Rutherford et Ramsay ^d’une part, M. Debierne de l’autre; elle consiste à éliminer la majeure partie

des gaz par des réactions chimiques appropriées, puis

à condenser l’émanation dans un tube plongé ^{dans de}

l’air liquide, ^{et à} extraire les _gaz non condensés à l’aide d’une trompe ^{a mercure.} Dans une partie ^des expériences, jc ^{me suis} servi d’un appareil (fig. 2)

Ii,ig. 2.

muni d’un dispositif spécial qui permettait ^{de ne} pas faire le vide directemeni sur l’émanation condensée,

alin de ne pas ^en entraîner dans la trompe ; ^{on sait en} clléi _que l’émanation possède ^{une tension de} vapeur

appréciable ^{même à la} température ^{de l’air} liquide.

L’appareil comportait ^{en outre une burette à} explo-

sion C qui ^{servait à mesurcr l’excès} d’hydrogène ^con-

tenu dans le mélange ^tonnant que dégage la solution radifèrc.

Sur la Hg. 2, ^{A est une noie contenant la solution}

de HaC12, ^{B un ballon} qui ^{sert à} accumuler l’émana- tion. Après ^un temps d’accumulation convenable, ^on

fermait le robinet R1, ^{on ouvrait} R3 ^et R4 ^{et on} pous- sait le gaz

moyen ^{de mercure} qu’on faisait arriver

jusqu’en ^{R4 ; bien entendu, tout} l’appareil, ^à partir

du robinet Il.,, ^était préalablement ^{évacué à l’aide}

de la trompe ^{a mercure,} jusqu’à ^un vide de l’ordre

de 0,0001 ^{mm. Avant, d’évacuer} l’appareil, ^{on le}

lavait à plusieurs reprises ^{avec de} l’hydrogène ^électro- lytique, ^en y faisant le vide, ^en introduisant l’hydro- gène par R5, ^{en le laissant} séjourner pendant plusicurs

heures dans l’appareil ^{et en} l’enlevant ensuite à la

trompe.

Lorsque ^{le mercure était} parvenu ^en R4, ^{on fcr-}

mait 1B4 ^{et on se} servait, pour refouler le _gaz dans C, du mercure contenu dans le récipient ^K. On mesurait le volume, ^ou provoquait l’explosion ^dti mélange ^ton-

nant, puis ^on faisait redescendre lc mercure jusqu’en H10 ^{et on} introduisait un peu d’oxygène ^obtenu par ^la chauffe d’oxyde ^{de mercure contenu en L. On conti-}

nuait à faire passer l’étincelle ^{et à} ajouter ^{de nouvelles} quantités d’oxygène, jusqu’à ^ce que le volume du _gaz

nc cessât de diminuer par le passage de l’étincelle 1 ;

on ouvrait alors lly et ^on faisait passer le gaz dan

le tube 1) contenant de la potasse, du cuivre chaufl’é au

rouge, âc l’oxyde ^{de cuivre,} également ^chauffé

rouge, ^et de l’anhydride phosphorique; ^{ces substances}

servaient à absorber respectivement ^les gaz CO2, O2, H2

et H20. Le tube D était relié au tube E destiné à la condensation de l’émanation, ^{et au} dispositif Fi T2

qui ^{n’était autre chose} qu’un ^{robinet à mercure} jouant le rôle d’un robinet ordinaire à trois voies ; ^on sait, ^cn effet, que l’émanation débarrassée de CO2 ^ne

doit plus ^{être mise en contact avec des robinets} graissés. ^{IJans la} position représentée ^{sur la} figure, ^le

robinet à mercurc est ouvert, ^{et D se trouve en coni-} munication aussi bien avec G qu’avec ^la trompe;

mais si on incline légèrement ^tout l’appareil à gauche

et qu’on ^{ferme ensuite} le robinet H9, ^le mercure cou-

pera ^la communication en Fi, ^{et une} différence de

pression ^se produisant ^{entre D et G ne fera} qu’élever

le mercure dans le tube vertical 2 ; ^la pression que le robinet peut supporter ^{ainsi est de} plusieurs ^centi- mètres, ^ce qui était suffisant en l’espèce. ^{Si, au con-} traire, ^{on incline} l’appareil ^à droite, F2 ^{est fermé et}

D est mis en communication avec G. Pour permettre le mouvement de bascule nécessaire, ^{toutes les} parties

de l’appareil, ^h partir ^{de R4, étaient fixées à un même} support ^de fonte; ^{le tube de verre entre} Rg ^et R4 ^était

1. L’emploi de la burette eudiométrique n’était pas d’une néccssité absolue, puisque l’oxygène ^et l’hydrogène ^devaient

être absorbés chimiquement par la suite; mais il m’a paru inté- ressant de faire cette expérience, afin d’examiner de plus près certaines anomalies observées dès le début. L’excès d hydrogène

dans le gaz dégagé par la solution

toujours été de l’ordre de 10 pour 100 par rapport

^volume total, c’est-à-dire notable- ment supérieur ^{a celui} qu’on aurait dû avoir selon les données les plus récentes de M. Ramsay (1 pour 100 cnviron); la différence peut s’expliquer par l’action de l’émanation

la graisse ^des

robinets Ri, R2, R3. Lorsqu’une explosion ^avait

lieu,

remarquait qu’en produisant

série continue d’étincelles,

faisait diminuer graduellement le volume du gaz, ^surtout si la

décharge ^était

nourrie pour que les extrémités des élec- trodes fussent incandescentes ; cet effet était probablement ^{dû à}

la combinaison de l’oxygène

^l’azote présent.

2. Ce tube doit avoir

diamètre intérieur suffisant, _par exemple 5

coupé ^aussitôt qu’on ^avait fait arriver le mercure jus- du’en B4; quant ^{u la} communication anec la trompe, elle était constituée par ^un tube de plomb ^{flexible J.}

Pendant _que l’émanation était cn contact avec les substances chimiques, le robinet à mercure était fermé en F1, ^et

^vide parfait ^{était maintenu en G.}

Lorsqu’on pouvait penser que l’absorption ^{des gaz}

était terminée,

cntourait d’air liquide le tube E et on l’aisait remonter le mercure jusqu’au voisinage ^de

E; après ^un temps suffisant, ^{on basculait} l’appareil ^a droite, ^on faisait passer ainsi ^en G les gaz ^{non con-}

densés, ^on rétablissait l’inclinaison à gauche ^{et on}

retirait les gaz de C par la trompe. ^On répétait ^ces

mouvements quatre ^ou cinq ^{fois, et on n’avait} plus

en h qu’une pression négligeable. ^On laissait alors

l’appareil ^{dans la} position ^{inclinée à droite, on enle-}

vait l’air liquide ^{et on} permettait à l’émanation de diffuser dans G; ^{on faisait monter le mercure de K} qui refoulait lcs _gaz dans G, puis ^{dans le tubc H con-}

tenant les mêmes réactifs que D ; après ^{avoir été sou-}

mise à leur action, l’émanation purifiée ^{était intro-}

duite dans le tube à électrodes fixé sur la partie supérieure ^{de H, et on scellait le tube, en faisant}

attention de ne pas y laisser pénétrer ^{du mercure.}

Ce dispositif ^{un peu} compliqué ^ne m’a servi que dans une partie du travail. Au cours d’expériences entreprises simultanément avec les miennes, ^Duanc

a élaboré un appareil plus simple qui ^{lui a} permis

de purifier l’émanation sans perte notable, quoique ^le

tube contenant l’émanation condensée _y ait été mis en

communication directe avec la trompe. Par suite de

cette constatation, j’ai ^{eu recours, dans le reste de}

mes expériences, ^{à un} dispositif sernblable à celui de M. Duanc. Ce dispositif ^{nc m’a} toutefois pas permis

de réduire l’émanation a son 01u111e théorique; ^il

restait toujours ^{une fraction de lllm3 de gaz} étrangers,

condensables _{pour la} plupart. ^{Du reste,} l’appareil ^à

radium dont je ^nle suis servi (AB ^{sur la} fjg. d) ^était

construit d’une façon défavorable à une purification facile, ^{car la} graisse ^{des robinets} produisait beaucoup

de gaz condensables (CO2, hydrocarbures) sous l’action de l’émanation et s’abîmait en outre assez rapidement,

en donnant lieu à de petites ^{fuites d’air, ce} qui ^se

traduisait _{par la} présence d’azote dans le _{gaz à} purifier.

Jusqu’ici, ^les résultats obtenus n’ont pas répondu

à 1’:J ttente, ^et je ^n’ai pu observer aucune augmentation

de conductibilité causée par la formation du dépôt

actif. Il _y a eu en tout trois expériences qui ^aient

abouti à enfermer dans un tube u électrodes une

quantité suffisante d’émanation1. Dans la première,

le tube contenait au moment de la fermeture 20 mil- licuries d’émanationp. Comme toujours, ^le dépôt

1. Plusieurs autres n’ont pas donné de résultat, ^{surtout à}

d’accidents

inoment de la fcrmeture, opération

assez

délicate lorsqu’il s’agit ^de

pas abîmer ^le dépôt d argent.

2. 1 curie =duantité d’émanation

équilibre avec 1 gr de Ra

(élément).

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d’argent ^a commencé a s’abîmer dès le premier ^ou

le deuxième jour; ^{mais, trois ou} quatre ^jours après

la fcrmeture, j’ai aperçu, ^au milieu de la région

laissée à nu entre les électrodes (cette région ^{avait ici}

5 mm de longueur) un anneau brun, ^{de 1 mm de} largeur ^{environ, brillant} d’un reflet métallique ^en

lumière réfléchie. Cet ^anneau s’est conservé pendant

lcs trois jours ^suivants, puis ^s’est dégradé peu à peu et ^a fini par disparaître, ^{en ne laissant} que des ^traces

a peine ^{visibles au} microscope. Lorsque j’ai ^chauffé

ensuite le tube, ^{le verre s’est} décoloré, mais l’anneau n’a pas reparu. Il n’est pas déraisonnable de supposer

(ainsi que l’a fait M. Ramsay ^{dans un cas} analogue1) ^que

cet anneau ait été constitué par du ^RaD métallique;

celui-ci aurait commencé à se former après fixation de

l’oxygène par l’argent, ^{et aurait été} oxydé ^{à son tour}

très lentementpar ^les quantités infinitésimalc d’oxygène qui pouvaient ^{rester encore} dans le tube ou qui ^{se se-}

raient nouvellement formées par dissociation des sub- stances présentes. ^{De toute} façun, ^{il est} curieux que le

dépôt ^{ne se} soit pas fait uniformément, ^{mais en} forme d’un anneau situé à égale distance des deux électrodes 2.

Dans la deuxième des trois expériences, je ^n’ai

laissé que 1 ^mm environ de verre entre les électrodes ;

le dépôt d’argent ^{a été} plus ^mince que dans le ^cas

précédent. ^La quantités d’émanation enfermée a été de 125 millicurics; ^il y avait aussi unc petite quantité

de gaz condensable, ^{de sorte} que pour forcer ^tout le gaz ^{à entrer} dans le tube il a fallu cu refroidir la

pointe par ^un peu d’air liquide. ^Aucun dépôt ^visible

n’a été observé dans ce tube; la différence entre ce

1. Proc. Roy. Soc., ⁸¹ (’1908) ^210.

2. En dehors des

de la résistance, ^les deux fils

tant du tube ont été constamment reliés entre

résullat et le précédent peut ^{être attribuée tl ce} quc la quantité d’oxygène (provenant ^surtout de la disso- ciation de CO2) était ici plus grande, ^{et la} quantité d’argent plus petite.

Le troisième tube n’a pas ^été argenté, ^mais j’y ^ai introduit, entre ^c ct f, ^deux petits ^{morceaux de fil de}

cuivre réduit, de 0,1 ^miii de diamètre. L’appareil ^a

été lavé à l’hydrogène ^avec plus ^{de soin encore} que de coutulne, ^et j’ai fait passer ^une décharge d’une bobine d’induction entre les électrodes pendant que le tube était rcmpli d’hydrogène, ^{d’abord à la} pression ^atmo- sphérique, puis ^sous pression réduite. Le tube conte- nait 120 millicuries d’émanation lors de sa ferrncture.

Après ^la destruction de l’émanation, j’ai ^observé, auprès de l’extrémité de chaque ^électrode (c’cst-a-dirc

aux endroits où il ne restait qu’un espacc étroit ^entre le lil but le verre), ^un dépôt ^{obscur se} prolongeant ^vers

lc milieu du tubc; ^{il restait entre} les deux dépôts ^une

solution de continuité sur une longueur ^dc plusieurs

dixièmes de mm. La résistance de ce tube a été supé-

rieure u 101 ohms, ^commc dans tous les autres cas.

Si l’on admet _{que les} dépôts visibles obtenus dans deux cas sur trois étaient vraiment constitués par les

produits ^de désintégration ^de l’émanation, ^ces expé-

riences ^montrcnt que ^{dans un} tube lnuni d’électrodes,

le dépôt act i f ^{ne se} fait has d’une façon uniforme,

luais se condense il certains endroits déterminés _par la position des électrodes et par la fvrlne ^{du tube}

Il est donc moins facile qu’on ^{ne le} pouvait penser ^au

premier abord, d’observer la conductibilité électrique

d’un dépôt ^{de 1laD;} mais il n’est pas dit que cela ^ne soit pas possible ^{avec une} disposition particulière ^des électrodes, laquelle ^{serait du reste encore à trouver.}

[Manuscrit reçu le 4 Octobre 1911].

Sur la pureté ^{des raies} spectrales

lorsque l’intensité varie rapidement

Note au travail « La théorie de Ritz du phénomène ^{de Zeeman » 1}

Par A. COTTON

[École ^Normale Supérieure.

Laboratoire de Physique.]

Au cours de l’exposé que j’ai fait ici même de la théorie du phénomène ^{de Zeeman} donnée par Ritz, j’ai signalé que ^ce physicien ^{utilise, comme Preston}

l’avait déjà ^fait, la rcrnarque qu’une ^{vibration har-} monique simple a ^{Cos nt,} qui ^{ne donne} qu’une ^raie

au spectroscope lorsque a ^cst constante doit ^en donner

plusieurs lorsqu’on ^{modifie cette vibration de façon}

1. Voir Lc Radium, ⁸ (191d) ^565-375.

que l’amplitude ^ct (ou l’intensité a2) ^varie rapidement

en fonction du temps. Si l’on pose par exemple

a

Cos et on peut ^{écrire en effet}

Il serait évidemment très intéressant de pouvoir

vérifier par l’expérience ^directe, qu’un ^faisceau primi-