Le spectre optique de l'actinium

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Le spectre optique de l’actinium

W.A. Lub

To cite this version:

LE SPECTRE

_OPTIQUE

DE L’ACTINIUM Par Mlle W. A. LUB.

Laboratoire «

_Physica»,

Université d’Amsterdam.

Sommaire. 2014 On trouve dans cette note une _première tentative _pour obtenir le _{spectre optique} de l’actinium. Avec un lanthane actinifère contenant un pour cent d’actinium on a pu observer dans _{la région} spectrale de 5850 à 3850 Å, sept raies nouvelles dont l’attribution à l’actinium est certaine : 4 812, 25; 4413, 17; 14386, 37; 4359, 09; 4179, 93; 4 168, 40; 4 088, 37. En _outre, il y a deux raies 4507, 20 et 4 _061, 58

dont l’attribution à l’actinium est probable.

L’actinium étant le seul élément dont le

_spectre

optique

n’est pas connu

_jusqu’à

_présent,

il nous a

semblé

_important

de tâcher d’obtenir ce

_spectre.

Les

produits

actinifères que Mme Curie avait mis à notre

disposition

étaient :

Un

_{produit d’oxyde}

de lanthane actinifère due 5 mg contenant

0,0J3

mg de l’actinium

(produit

316 «

₂₎

et un

_produit

_d’oxyde

_{de lanthane actinifère de 4 mg} contenant

0,050

mg actinium

(produit

316 ex

_7).

Comme ces

_produits

sont très

_précieux,

nous avons étudié

_quelle

méthode était la

_plus

_{efficace pour} pro-duire le

_spectre.

Nous avons cherché une méthode pour obtenir le

_spectre

le

_plus

intense

_possible

sans user

trop

de mâture et

_{qui permettrait}

en même

_temps

de

récupérer

après

l’expérience

tout ce

_qui

resterait du

produit.

Après quelques expériences,

nous avons choisi comme source lumineuse l’étincelle condensée éclatant

entre un fil de

_platine

et une mèche en fil de

_platine

plongée

dans la solution du

_produit

à

_examiner,

méthode

_indiquée

_par

_{Demarçay (1)}

et

_employée

_par lui pour étudier le

spectre

du radium.

L’étincelle était obtenue au _moyen d’un transforma-teur de 0 000 V. Dans le

circuit,

on

_place

un conden-sateur et un self et on choisit les conditions

_électriques

de sorte

_qu’on

obtient un

_spectre

lumineux

_ayant

soin

d’employer

très _peu de la solution et en

_prenant

des

mesures _pour ne _{pas être}

_{trop gêné}

_{par les}

_spectres

de

bandes. La solution se trouve dans une

_{petite coupelle}

de

_{platine (contenu}

0,3

cm3~;

dans le

_liquide,

on

_place

une

_petite

mèche en fil de

_platine

_{pur. La mèche est} enroulée en cercle à une de ses extrémités de

façon

à lui donner une base

_qui

_repose sur le fond de la

coupelle.

L’autre extrèmité de la mèche se dresse

au-dessus du niveau du

liquide

et c’est sur _{elle que vient}

éclater l’étincelle. Il faut bien

_régler

la

_longueur

de la mèche

_{qui dépasse}

le niv eau du

_liquide.

Afin de ne _pas

_perdre

de la substance par la

pro-jection

des

_petites

_{gouttes quand}

l’étincelle

_jaillit

entre les

électrodes,

la

_coupelle

de

_platine

est

_placée

dans un

petit

vase de verre, fermé en _{haut par} une

_plaque

de

verre pourvue d’un trou _{pour laisser passer} l’élec-(1) DumARçAy. Spectres électriques, Paris, 1895.

trode

_supérieure.

Dans le

_petit

vase, on a

_percé

deux trous pour le passage de la lumière et un trou en bas pour y poser la

coupelle qui

contient la solution avec son fil dc

_{platine qui}

amené le courant.

Avant d’être mis en

solution,

l’oxyde

de lanthane était transformé en nitrate

_(1).

Pour travailler

conve-nablement,

nous avons

_pris

une solution de lanthane actinifère à une concentration de un _pour cent en lan-thane et de 1 pour 10 000 en actinium. Dans ces

condi-tions,

on

_{peut espérer}

obtenir les raies ultimes de

l’actinium.

Une

_expérience

_{préliminaire}

avec un

_{spectrographe}

à

_{petite dispersion (0 000-3}

500 À sur

_3,F)

_cm)

montrait pour le

spectre

de 316 oc 2 dans la

région

de 5

000-4 000 Â

_quatre

raies

_qui

_{n’existaient pas} sur les clichés du

_spectre

d’un autre

_oxyde

de lanthane actinifère

(produit

317 activité 20 000 fois

_{plus faible) pris}

dans les mêmes conditions. Les mesures du

_spectre

nous

montraient combien nombreuses étaient les coïnci-dences

_possibles.

Il fallait donc

_{photographier}

le

spectre

avec un

_{spectrographe}

d’une

_dispersion

assez

grande

qui

en même

_temps

serait d’une assez

_grande

luminosité. ’

Nous avons

_pris

les clichés définitifs avec le

_grand

spectrographe

de Steinheil à trois

_prismes

de verre. Cet instrument a une ouverture relative de

_{f :}

10 et

une

_dispersion

de

_{9,3 A/mm}

_pour

_{4 400 À; 7,3 A/mm}

pour 4 150

A ; 6,4

pour 4

0J0 Á.

Le

_{spectrographe}

_Steinheil,

_réglé

de

_façon

à ce _{que la}

lumière des raies nouvelles traversait

_l’appareil

la manière la

_plus

_avantageuse,

ne _{donnait que la}

_région

spectrale

de 5 850 À

_jusqu’à

3 8‘J0 ,1. Pour étudier la

partie

ultraviolette du

_spectre,

nous avons

_pris

en même

temps

le

_spectre

avec un

_{spectrographe}

de

_quartz

(b’T2

de

_Ililger).

Nous avons mesuré les trois

_spectre

des

_produits

317,316 z 2,

31G « 7 sur les cliché du

Steinheil par

rapport

au

_spectre

du

_fer,

un cliché titi

chaque

produit.

Les raies nouvelles ont été mesurées

sur tous les six clichés.

(1) Je tiens à remercier bienvivTement 1l’e Perey qui a effectué

les _{préparations} des solutions _{radioactives,} aiIl:5i que la

purifi-cation du _produit 316 x î.

367 Les

_produits

316 7. 2 et 316 y 7 étaient de la même

substance

mère,

le

_produit

316 7. 7

_{plus purifié}

_que

l’autre ce

_qui

sr

_yoyait

dans le

_spectre.

Les raies ultimes de

_{quelques impuretés}

dans le

spectre

de 316 « 2 avaient

disparu

dans le

_spectre

de 316 oc 7. A côté des raies du

_spectre

du

_La,

du Pt et

quel-ques bandes de

LaO,

on trouve dans ces

_produits

le le

_yig

et

_quelques

raies ultimes de

l’Al,

du

_Zn,

du

_Ba,

du Mn et du Pb. En

_comparant

le

_spectre

39 î

avec les

spectres

316 ex 2 et 316

J: 7,

on

_peut

se faire

une idée des

_{impuretés qui}

étaient en diminution et de celles

_qui

étaient en

_augmentation

dans les

_produils

divers. En

_général,

on

_peut

constater ceci : le

_{Ca, Mg,}

Al, Mn,

Pb et Zn se trouvent

_augmentés

_{dans les} pro-duits 316 par

rapport

au

_produit

317. Tandis

qu’on

trouve dans le

spectre

du

_produit

317 le Nd et

le Pr,

on ne retrouve _{même pas les raies ultimes dans les}

_spectres

du 316 a 2 et 316 ce 7.

La

_présence

de l’aluminium et du

_{magnésium peut}

s’expliquer

ainsi. Le

_produit

316 oc 2 a été

_employé

pour une autre

_expérience

et

_{placé pendant quelque}

temps

dans une cuvette fermée de mica. Comme ce pro-duit est très

_actif,

il a

_attaqué

le mica et un

_petit

mor-ceau

_peut

avoir sali le

_produit

actinifère.

Nous avons

_employé

les clichés du

_{spectrographe}

à

quartz

pour la discussion des raies ultimes

qui

tombent au dessous de 3 850 Á.

Parmi les 700 raies que nous avons

mesurées,

on

trouve

_sept

raies d’une intensité assez forte

_qui

n’exis-tent pas sur les clichés du

_produit

317 et

_qu’on

ne

_peut

pas non

_plus

attribuer à une des

_impuretées

constatées dans les

_produits

316. Afin d’être sûr de ce _que ces raies sont vraiment des raies nouvelles nous avons

comparé

notre liste aux listes des raies

_spectrales

de tous les éléments

_chimiques

dont nous avons constaté les raies ultimes dans un des

_produits

316 et 317. Pour

cette

_comparaison,

nous avons

_employé

le « llandbuch der

_{Spektroskopie}

» de

_Kayser

et

_les-

données

_qu’on

trouve dans la littérature

_plus

récente.

Nous avons trouvé comme raies

nouvelles,

les

sui-vantes :

A côté de ces raies nous en avons trouvé deux

autres, 4507,20 À

et 4

_061,58

1B,

qu’il

faut discuter

séparément.

Sur les clichés des

_produits

actinifères on

trouve ces deux raies d’une intensité assez

_{grande :}

4

_~07,20

_À,

1

₍₅₎

et 4

_{061,r~8 A, I}

_(4).

Mais sur un des trois clichés du

_produit

317 existe une

_{raie 4507,151,}

1

₍₀₎

_qu’on

ne _{trouve pas} sur les autres clichés.

Pour la raie 4

_{061,~8 ~}

la situation est un _{peu autre.}

Les trois clichés du

_produit

31 nous donnent une raie d’une

_longueur

d’onde

4061,G3

_{A, 1 (1i.}

On trouve dans les

_spectres

de trois éléments

_chimiques

des raies

spectrales qui

peuvent

coïncider avec cette raie. Pt

4 OG1,66 ~

(2)

Tb 4

_061,59

À

_(6,2)

et En 4 A (1: :2

selon Exner et Haschek échelle de 1 -

100).

Quant

au

terbium,

de toutes ses raies

ultimes,

il

_{n’y en}

a

qu’une

3

509,18

qui

ne _{soit pas absolument exclue. Sur} un des clichés du

_{spectrographe}

de

_quartz

il _{n’est pas}

impossible

qu’on

trouve la raie 3

_509,18.

D’autre

_part

de toutes les raies

_d’analyse

du

_terbium,

telles

_qu’on

les trouve dans Gerlach

_(1),

il

_n’y

a que cette seule

possibilité

d’existence de la raie 3 ~09,18. Il nous

semble donc

_{improbable, qu’on}

doive attribuer cette raie au terbium.

Quant

â,

_{l’europium,}

on trouve les deux raies ultimes

sur les clichés du

_produit

317,

et l’une d’entre

elles,

bien que

plus

faible,

sur les clichés des

_produits

316.

Quant

aux raies

_d’analyse

selon

_Gerlach,

on en trouve

une

_{qui puisse}

coïncider avec une raie du

_spectre.

D’autre

_part

Exner et Haschek

_(-),

_indiquent

cette raie

comme de très faible

intensité,

tandis que

King

(~)

ne

mentionne même pas cette raie dans sa liste.

_Donc,

quoique

nous ne

_puissions

_pas dire que

l’attribution

de la raie 4

_{06l.,66 ~}

à

_l’europium

soit absolument

_exclue,

il ne nous semble pas

_{probable qu’on}

doive attribuer

cette raie à

_{l’europium.}

Reste la dernière

_{possibilité,}

le

_platine.

Sur les divers clichés l’intensité du Pt

_change,

mais

_toujours

dans le même sens _{pour toutes les} raies du même cliché.

Par

_exemple

sur les trois clichés

_mesurés,

le

_spectre

du Pt est

_plus

fort sur le cliché du

_produit

316 a 2 que sur le cliché du

317,

et celui-ci est

_plus

_{fort que} celui du 316 a 7. Nous avons trouvé en total environ 70 raies du Pt et

_parmi

toutes ces raies on ne trouve

jamais

une différence d’intensité comme nous l’avons

signalée plus

haut. D’autre

_part,

sur tous les clichés du 316 a 2 et du 316 ce 7 les raies 4

061,58

ont

toujours

les mêmes intensités par

rapport

aux raies du lanthane.

Il nous semble donc bien

_{probable qu’on}

a ici une raie du

_spectre

de l’actinium

_superposant

une raie faible du

platine, quoiqu’on

n’en _{ait pas la certitude absolue.} Pour la raie .1:

507,20

nous avons trois

_{possibilités :}

Zr 4

_~07,11

_(7,3);

Re 4

507,03

(2)

et La 4

_507,4

de très faible intensité. Comme nous verrons

_plus

_bas,

le zir-conium n’existe pas dans ce

_produit.

Pour le rhenium

c’est encore

_plus

_simple;

aucune des raies ultimes n’est dans les

_produits

et de toutes les raies du

_spectre

celle-ci est la seule coïncidence. Reste la

_possibilité

_que la raie 4

_507,15

sur 317 soit la raie du lanthane 4

_507,4,

quoique

l’écart entre la raie mesurée et celle du lan-thane soit bien

_grande.

Mais comme cette raie est à

peine

visible sur le

_cliché,

la mesure ne se

_prévaut

_pas

d’une

_{grande précision.}

Conclusion : On a une assez (1) GERLACH. Die chemisrlae

_{Enlissionsspektralanalyse.}

_III, I93fi.

(2) F. EXXBR et E. HASCHEK. Die _Spektren der Elemente bei llornzalen Druck, 2" _{Aufl, Leipzig} und Wien, 1911-1912.

368

grande probabilité

que la raie 4 ~0 ~ ,?0 ~ sur _les spec-tres des

_produits

316 doit ètre attribuée au

_spectre

de

l’actinium,

tandis que la raie

qu’on

trouve sur un des clichés 317 doit

_probablement

être attribuée au

_spectre

du lanthane.

Revenons aux raies

_nouvelles,

c’est-à-dire aux raies

qu’on

ne trouve _que sur les clichés des

_produits

316.

Quant

aux raies 4

812,20

et 4

~.~3,17

on ne _{trouve pas}

d’autre élément

_{chimique qu’on pourrait}

attribuer à cette raie.

Quant

à la

_{raie 44t3,17}

on trouve deux coïncidences mais à un écart de

0,2

À,

et comme cette raie est très nette et très bien mesurable l’écart ne

_peut

jamais

être

_plus

_grand

_que

_0,05

À.

La raie 4

386,35

se trouve dans une

_{région spectrale}

plus peuplée. On

trouve ici l’erbium 4

386,40,

le cérium 4

_386,37

et

_{l’oxygène 4}

_386,3.

Pourtant l’erbium et le cérium n’existent pas dans ces

_produits;

on ne trouve ni les raies

_ultimes,

ni les raies

_d’analyse

selon Ger-lach. La raie 4

_3~6,3

de

_l’oxygène

est une raie

_qui

n’existe que dans un tube Geisler. Les conditions dans cette

_expérience

sont tout autres. De

_plus

le caractère des raies de l’air est tout différent du caractère de cette raie. La seule coïncidence pour la

raie 4

088,37

est une

raie du

_{tungstène 4}

088,35,

mais on ne trouve ni raies

’ultimes ni raies

_d’analyse

selon Gerlach. Pour les

raies 4 179,93

et 4

_16R,~0,

il est

_{possible qu’il}

faille les attribuer au zirconium

_(Zr

fI 4

179,81

(3,7)

et Zr 1 4

_168,45

₍₃₎₎

et comme nous avons _{rencontré cette} pos-sibilité aussi chez la raie 4

_507,

nous avons étudié cette éventualité très attentivement.

. Sur les clichés des

produits

316,

_{on ne} trouve _aucune

,raie

ultime du Zr. C’est donc fort

_{probable qu’on}

a ici

une coïncidence accidentelle. Pour être tout à fait sûr de cela nous avons

_pris,

avec le même

_montage

les

spectres

de solutions de nitrate de

lanthane, 1

pour

100,

avec des

_pourcentages

différents de nitrate de

zirco-nium,

la conduite des raies ultimes est tout à fait telle

qu’on

l’indique

dans la littérature. Dans une solution avec _{0,1 pour} 1 000 Zr toutes les raies ultimes du Zr Il sont

_là,

avec intensités 3 à

4,

mais on ne trouve _pas

les

raies

_{4507, 4179}

et h 168.

_Quand

on

_augmente

le

pourcentage

du Zr

_jusqu’à

_0,1

_pour 100 on trouve toutes les raies ultimes du Zr 11 d’intensité

8, et les r.u,

du Zr

l,

1 3 2013 5 et

_malgré

cela les raies 4 1 i9 et 4 168

n’apparaissent

pas. On trouve

_pourtant

sur un des c 1 chés

_(avic

_0,1

_{pour 100 de}

_Zr)

une trace de la raie 4 _507, ce

_qui

_peut

s’accorder avec notre attribution de la faible raie 4 501 sur le cliché du

_produit

31 ï au

lanthane

Restelaraie 4 359,09 qui coïncide

avec la raie

39,i1

1 du Pr. Mais comme on _{n’a pas pu constater ni raies}

ultimes,

ni raies

_d’analyse

dans les

produits 316,

le Pr

aussi est exclu. ,

L’attribution de ces raies à d’autres éléments

chimi-ques semble être exclue. Conclusion :

Les raies que nous avons trouvées comme nouvelles

appartiennent

au

_spectre

de

_{l’actinium,}

l’actinium étant le seul élément

_chimique

_qui

se trouve considéra-blement

_augmenté

₍₂₀

000

fois)

clans les deux pro-duits 316.

Ce travail m’a été

_proposé

_{par Mme}

Curie

qui

a tenu à

_participer

_{persollIlPllement}

aux

_{expériences,}

aux mesures et aux calculs

_{quelques jours}

encore avant sa

mort.

Les

_{expériences préliminaires}

ont été effectuées au

laboratoire Curie de l’Institut du Radium. J’ai acllevé

ce travail au laboratoire «

_{Physica o}

d’Acnsterdaru

qui

dispose

d’un

_{spectrographe}

à

_{dispersion plus}

_grande.

Je tiens à remercier M. Zeeman de l’intérêt

_qu’il

a

_pris

à mon travail et M. Debierne d’avoir mis à ma

dispo-sition, les préparations

d’actinium à étudier. Je remercie

également

van der Zwaal _{pour le soin}

_qu’il

a mis

aux

_{agrandissements}

des

_spectres.