Une influence des rayons du radium sur la surfusion cristalline

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Submitted on 1 Jan 1909

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Une influence des rayons du radium sur la surfusion cristalline

Louis Frischauer

To cite this version:

Louis Frischauer. Une influence des rayons du radium sur la surfusion cristalline. Radium (Paris),

1909, 6 (6), pp.161-164. �10.1051/radium:0190900606016100�. �jpa-00242350�

Une influence des rayons du radium

sur la surfusion cristalline

Par Louis FRISCHAUER

[Faculté

des Sciences de Paris. ^- Laboratoire de Mme

CURIE].

Liant donne

un

liquide ^{â l’état de} surfusion, capable

de cristalliser ;

^on

^sait que

^sa

stabilité

^en tant

que

liquide dépend, ^u température constante, ^{de deux} fac-

teurs

qui

^{sont :}

1° Le pouvoir cristallisant spontané ^{de la substance,}

défini _{par le} nombre de centres de cristallisation qui

se

forment par ^unité de temps ^dans

^une

^{unité de}

masse ;

2° La vitesse de cristallisation linéaire, c’cst-à-dire la vitesse

avec

laquelle

^se

propage la cristallisation dans

un

tube étroit, ^{si elle}

^a

^été provoquée ^{u l’aide}

d’un germe.

Il _y

a

bien d’autres facteurs qui

^{entrent cll}

jeu

dans

ce

phénomène, tels que la présence de pous- sières, les

secousses,

les inégalités ^{de densité, les}

^cou-

rants

de convection calorifique, ^{etc. ;}

^{ce sont}

^{là des}

causes

qui font que la cristallisation semble _{à pre-} niière

vue un

phénomène peu régulier

^et

dépendant

trop ^du hasard. Mais si l’on compare

^{entre eux}

les résultats d’observations faites

en

nombre suffisam-

ment

grand

^{sur une}

^substance

^tout

v fait pure, dis- tribuée uniformélnellt

et

protégée ^{contre les} poussières

et

les chocs,

^{on trouve}

que la vitesse de cristallisation

est une

grandeur niesurable

avec

précision et

^carac-

téristique ^pour

^une

^{substance donnée. En étudiant}

l’iofluencc de la température

^sur

la vitesse de cristal- lisation

on a

trouvé qu’en ^{abaissant la} température ^à partir ^du point ^{de fusion,} la vitesse débute par des valeurs faibles, augmente ^ensuite plus rapidement,

atteint

un

maximum qui

reste constant

pendant

^un

intervalle de telnpératurc

^assez

^étendu

^et

finit par baisser de

nouveau en

tendant

vers

zéro,

^ce

qui

^a

^lieu

notamment pour les substances polymorphies qui

^sont

très sujettes ^{à la}

^«

surfusion cristalline

^».

Certaines observations de M. Ch. Bran1c avant ^fait

conclure à

^un

effet de la lumière

sur ces

phénomènes, j’ai pensé qu’une influence semblable pouvait appar- tenir également

^aux

rayons des substances radioacti-

vers,

dont

on

connaît les actions ionisantes

et

chiini- ques.

1. C. n. Académie des

Sciences,

^53-3U:’.

Comme matière à essais j’ai ^{choisi le soufre,} parce

(1 u ’il peut ^être facilement obtenu _par distillation

sous

forme de gouttelettes microscopiques qui

^{se conser-}

vent

à 1 état de surfusion pendant ^{des semaines} entières, ^{si l’on}

^a

^soin d’éviter les poussières

^et

^les

chocs;

^en

^{effet la tension} superficielle ^{élevé du}

^sou-

fre liquide ^ainsi que la ^forme hémisphérique ^de

^ses

gouttes ^font que ^la cristallisation

ne se

propage que lentement d’une goutte à l’autre par des excroissances

en

forme d’aiguilles qui

^en

^{sortant d’une} goutte ^vien-

nent toucher

^ses

voisines. Au contraire, ^{dans le}

^cas

d’autres substances telles _que le phénol, ^{le salol}

^ou

^la benzophénone (qui ^étant polymorphes ^admettcnt éga-

lcment la surfusion jusqu’à ^la température ordinaire),

l’observation visé

est

rendue très difficile _{par la} volatilité de leurs gouttes aplaties, par leur tendance à

se

réunir

et

par les progrès rapides ^{de lcur cristal-}

lisation.

Le soufre employé pour

^ces

expériences (sulfur purissim. cryst. Merck)

^a

^{dû être} préalablement

^sull-

mis à

une

longue purification, pour éliminer les

^traces

d’impuretés goudronneuses

^et

celles du sulfure de

car-

bone provenant du traitement à l’usine. Une pureté

aussi grande que possible

^{est une}

condition essentielle pour obtenir des valeurs bien comparables ^{des vitesse}

de cristallisation; ainsi )1. Tamman1, qui

^il

^étudié

d’une façon ^détaillée la cristallisation spontanée ^du bétol,

^a

^trouné qu’en ajoutant 1 pour 100U de C6II4 (OCH3) ^C0011 (acide d’anis), la vitesse augmente ^trois fois

et

que la même

^{teneur en}

C2 CI.; (pcrchlorure d’éthanc) la fait baisser u

un

tiers de la valeur

nor-

lllale.

Dans le

cas

du soufre c’est surtout lu S2C qui

influence les expériences d une manière défavorable,

car toute trace

provoque la formation de cristaux

rhombiques. Puur carboniser les substances orgalli-

ques j’ai maintenu le soufre él

^une

ébullition modérée

sans

accès d’air pendant huit heures chaque ^fois,

^et

ceci à deux reprises ; puis je l’ai distillé de 5 à 7 fois dans le vide

en ne

gardant que les fractions moyennes

1. Llschr.

f. physik.

^Cft.

²⁵

1908. 442.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:0190900606016100

162

du di;tillil. Ces opérations

^ne

prenaient ^{lin que lors-} qu’un

^morceau

^du produit ^{de la} grandeur ^d’un pois, évaporé

sur un verre

de montre,

^ne

laissait qu’une

bordure _presque imperceptible ^de

^ce

qu’on appelle ^le

cc

saul’re noir

» et

dont

on ne

cunllait d’ailleurs _pas exactement la composition. ^Les

^vases

^de

^verre

employés ^pour

^ces

manipulations

^ont

^{du être} soigneu-

sement lavés

a;ec un

mélange ^d’acide chromique

^et

d’acide sulfurique, puis passés ^{à l’eau, à l’alcool et li} l’éther,

^car

^{la moindre}

^trace

^de graisse

^et

^{même le} simple ^{contact des} doigts su fut pour faire réapparai-

tre

ce «

soufre noir

».

Un grain ^du soufre ainsi prépare ^{était introduit}

dans l’espace ^entre

^un

porte-objet plan

^{et un}

petit

verre

de montre, ^collés ensemble

avec un

peu de colle à

verre; ^en

distillant plusieurs ^fois

^{sur un}

^{bain à}

sable

et en

retournant chaque ^{fois la} préparation, j’obtenais

^sur

^le porte-objet

^une

couche uniforme de

gouttelettes circulaires, ^d’un diamètre de j4 à 90 03BC

leur nombre était

en

muyennc de 65 par ^mm2.

Abandonnée a elle-même, ^la cristallisation spon- tanée de

ces

gouttes

^{ne se}

propage que lentcment,

quoique

^assez

régulièrement; ^ainsi

^{sur une}

^surface

de 1,2 ^cm2 l’accroissement moyen

^a

^été d’une goutte

par jour pendant ^la première ^semaine:

Les gouttes trop grandes

^ou

trop petites ^doivent

être exclues de

ces

calculs; ainsi les gouttes ^de plus

de 180 03BC cristallisent

en

quelques nlinutes ; ^il

^{en est}

de même pour les gouttes ^doubles

^en

^{forme de bis-} cuit et de celles qui

^sont

polluées par des poussières

ou

des petits ^cheveux;

^au

contraire, ^les gouttes ^de

moins de 50 _y-

ne

cristallisent _{que par} contact. Il est intéressant de noter la forte tendance it la cristallisa- tion des gouttes ^doubles

^en

^{forlne de z} qui

^se

^fur-

ment

l’acilement par la réunion de deux gouttes ^circu- laires

sur

les bords illclinés du

verre

de

montre.

On évite leur apparition

^en

employant ^des porte-

objets ^bien plans

^{et en}

^les gardant toujours ^dans

^une

position horizontale.

Pour étudier l’influence du rayonnement ^du radlllm, je recouvrais chacune de

ces

préparations, ^{du côté}

du

verre

plan et exactement jusqu’à la moitié de celui-ci, ^{d’un écran de} plumb suffisamment épais ^et j’exposais ^le

^tout

^à l’action de 25 mbr. de bromure de radium _pur, contenu dans

une

ampoule

^{en verre}

mince de 16

mlll

de longueur, disposée ^{u 6}

^mm

^du

centre du dépôt de soufre. Je dois

mes

remercie-

ments

tout particuliers ^{à Mme Curie pour le radium} qu’elle

^a

bien voulu mettre à

ma

disposition.

Il

est

bien entendu que chaque préparation ^était

chauffée

encore une

fois immédiatement

avant

l’ex-

périence pendant quelques ^{secondes u 150°,} pour éli- miner les _germes (mi pouvaient s’ètre formés depuis qu’elle aBait été fabriquée.

La figure ¹ représente

^en

coupe transversale

^un

F ig . 1.

dispositif qui permettait, d’exposer

^aux

rayons du radium deux préparations ^u la fois. Un bloc de plomb ^C porte l’ampoule ^a radium D au moyen d’un petit

^cro-

diet lixé à la surface latérale (haute’de ¹⁰ mIl)) ; ^AB

et A1B1 ^{sont les deux} préparations ^{dont les} parties ^de

droite sont exposées.

Pour compter ^les noyaux de cristallisation formés

pendant l’exposi- tion,

^on

plaçait

ensuite la prépa-

ration

sous

le

microscope ^d’une

machine à divi-

ser

et

on

la

re-

cuuvrait d’ u n e échelle transpa-

rente divisée

en

rectangles ^de

16 x 3 mm, dis- posés ^commel’in- dique ^la figure ²

Fig. 2.

R

est

le porte-objet parsemé ^de gouttes ^{de soufre}

sur

la partic circulaire S; ^{MN est la} ligne ^inédiane qui sépare ^la partie exposée ^{A de la} partie protégée ^B.

La courbe pointillée indique ^la place ^de l’ainpoule ^à

radium pendant l’exposition précédente.

Dans la moitié B les rectangles ^{I’, Il’}

^et

^{III’ étaient}

utilisés pour compter le nombre _moyen de gouttcs

transfornlées

cn

cristaux spontanément, c’est-à-dire

sans

l’action du radium; ^{dans la} partie A c’étaient les rectangles ^{1, Il}

^et

^III qui ^{étaient examinés} séparé-

ment ; leurs distances à l’ampoule, ^étaient respective-

mcnt de 6v, ^7.5

^et

9.6 mm. Un

ne

faisait _pas

en- trer

dans les calculs le rectangle ⁰ limitrophe ^{à la} partie exposée,

^car

l’expérience ^{avait montré} que

^ce

champ ^était

^un

peu influencé par les rayons obliques

traversant une

partie ^de l’épaisseur de l’écraii

et

aussi parce cluc les foyers de cristallisation formée

en

I s’étendaient

souvent

jusqu’en ^U.

1près

^une

exposition ^{de 3 heures}

^on

pouvait déjà

ohserver _presque dans

tous

les

cas un

accroissement

des noyaux ^dans le rectangle ^{I. Dans}

^un

jour

^ou

^deux

leur nombre était environ le double du nombre moyen relatif à

un

des rectangles de la moitié B

et

l’accrois-

sement se

propageait ^aussi

^vers

^{les bords du} dépôt,

c est-a-dire dans 1 intérieur dcs rectangles ^Il

^et

^{1 II.}

La table suivatite indique

^Un

^valeurs moyennes ^le nombre de noyaux observés dans

^une

préparation après

^un

temps d’exposition de 15 heures à 4 jours :

La dernière ligne ^{donne les} quotients ^{des excès}

dans À par la moyenne ^de L; c’est-à-dire les valeurs de

ces

excès si l’on pose égale ^à 100 le nombre de nusaux l’ormés après chaque temps

¹

^{dans la moitié B.}

Voici

une

table plus complète ^de

^ces

quotients y pour les différents temps d’exlosition ^{t :}

Les valeurs relatives

aux

temps

courts sont

mal définies

et

varient considérablement _pour plusieurs expériences consécutives,

^en

^{raison du} petit ^nombre

de noyaux l’ormés

^et

de la faible étendue de la

zone

influencée; mais pour des temps supérieurs ^a

1 ) heures les

mesures

répétées ^donll,

^iit

des résultats bien concordants.

On remarquera que les valeurs des excès augmentent d’abord rapidement

^avec

^le temps d’cxllositioll, puis,

à partir de 2 ou 3 juurs, ^d’une façon plus ^{lente. Les} rectangles ¹

^et

¹¹ reagissent beaucoup plus énergique-

ment et

plus régulièrement que le rectangle ^{III dans} lequel ^{le diamètrc de} gouttes

^{est souvent}

inférieur à la valeur limite de Ji

_03BC.

Indépendamment ^de l’accroissement du nombre des noBaux formés

^Ull

observe généralement

^en

^{A à} partir

du deuxième jour

^une

propagation plus rapide ^{de la}

cristallisation de goutte ^i. goutte, ^de

^sorte

quail ^{la fin}

du quatrième jour le nombre total des gouttes ^cristal- lisées

en

.1

est

de 3 à 5 fois plus ^élevé qu’en ^{B. Tou-}

tel’ois le second phénomène dépend ^{aussi d’autres} circonstances ; par exemple ^de la vitesse de croissance

plus

^Ull

^moins grande que possèdent les différentes

espèces de cristaux potymorphes qui

^se

^{forment, due}

la disposition plus

^ou

^{moins serrée des} gouttes

^et

aussi du temps plus

^ou

^moins long pendant lequel

^a

duré la chauffe précédente : par conséquent

^{on a}

quelquefois des résultats plus élevés pour

^une

expo- sition

courte

que pour

^une

longue.

.Bprès ²⁸ jours d’exposition ^la partie ^{A de la} pré- paration ^accusait

^un

^nombre presque 3 ^fois plus grand ^de

^centres

de cristallisation

et un

nombre 11 fois plus grand ^de gouttes cristallisées (me la par- tie B ; cependant, ^{même dans le} voisinage ^immédiat

du radium,

^un

certain nombre de gouttes conservaient

encore

leur transparence. ^Mais après

^une

^{chauffe de}

6 heures à 70° j’ai trouvé que

^toutes

les gouttes

^en

^A avaient cristallisé

sans

exception, alors que la forma- tion de cristaux en B n’avait fait que des progrès

médiocres. Une exposition de i semaines avait donc inimencé

toutes

les gouttes ^du soufre, ^mais

^tous

^les germes formés

^ne

s’étaient pas développés; l’échauffe-

ment

à 70°

en

augmentant ^la vitesse de croissance

(sans produire ^de nonaux nouveaux)

^a

suffi pour provoquer ^le développement des germes ^restés la- lents.

Je

^me

suis proposé également d’examiner l’action de l’émanation du radium

sur ces

phéno-

mènes. J’ai employé pour cela

un

petit cy- lindre de

verre

(fig. 3). ^On introduisait

^un

petit

^morceau

^de soufre dans la partie ^A

^et

on

faisait le vide dans le cylindre; ^ensuite,

^en

chautrant fortement la partie ^{A dans}

^un

^bain

de sable,

^on

^formait

^un

dépôt ^de gouttelettes

sur

les parois intérieures. On déterminait

sous

le microscope ^la

^zone

^{BC dans} laquelle

les gouttes avaient le diamètre (54 -90 03BC)

convenable

aux

expériences ; puis,

^un

^intro-

duisait dans le cylindre, ^{de la façon} habituelle,

une

quantité d’émanation, non desséchée, ^for-

mée par

^une

solution de :)0 milligrammes

de HaBr2 ^accumulée pendant quatre jours.

Après

^un

jour

^{on tie}

pouvait

^{encore con-}

stater aucun

changement ^notable, mais, après

avoir conserve le cylindre pendant ^huit jours ^dans

une

position ^couchée,

^{un constata un}

excès consi- dérable de cristaux dans la moitié inférieure. ! ne cliauné de six heures à 701 fit cristalliser toutes le,

gouttes ^{de cette} moitié alors que celle., de la moitié

supérieure ^{restèrent claires} pour la plupart.

Il semble _{donc que} l’action observée soit due moins

aux

raBons

^x

de l’émanation qu’à 1 activité induite qui

s fiait déposée ^de préférence

^sur

^{la moitié} inférieure.

sous

l’influence de la sapeur d eau répandue ^{dans le} cylindre,

^et

^avait provollué ^ainsi la formation de

ceii- tres

de cristallisation.

Pour établir si le phénomène étudié était influence

également par des rayons priBes ^de charge électrique.

j’ai expose pendant vingt ^heures

^aux

raBons Roentgen

une

préparation de soufre

recouverte

à moitié d’un

écran de plomb, ^à

^une

distance de 3 centimètres de

la

^source

des rayons. Je n’ai pu ^constater

^aucune

dif-

164

ierence

entre

les deux moitié, relativement

au nom-

lire des cristaux.

Il est probable que d’une façon analogue ^les rayons y du radium

sont sans

action

sur

la transformation cristalline. Les effets

nouveaux

observés seraient alors dus

aux

rayons B ^{du radium,}

^car

^les rayons x ^étaient

complètement ^{arrêtés dans}

^mes

expériences par le

verre

de 0,9

^mm

d’épaisseur qui recouvrait la prépa-

ration.

Je

nic

reserve de communiquer plus tard les réuul-

tats

d’autres expérience,,;, actuellement

Cll

cours,

^culi- cernant

l’action des _rayons du radium

sur

la hllasc

instable d’éléments allotropes

^{l1 sur}

des solutions sursaturées.

ternie ¹¹

^mai

1909.]

Sur la valeur la plus probable

de la charge atomique

Par M. MOULIN

[Laboratoire de Physique générale

^de

^l’École

^de

Physique

^{et de}

^Chimie

^de

Paris.]

La

mesure

directe de la charge atomique (e) par la mcthodc de condensation de la vapeur d’eau

^sur

les ions (J.-J. ^Thomson, H.-A. Wilson 1, ^MlHikan

^et

^he- genlan2), la détermination de la charge (2e) de la par- ticule

J

(Rutherford

^et

Geiger 5) ^et la détermination du nombre N de molécules _que contient la molécule gramme d’une substance quelconque, ^basée

^sur

^l’é-

tude du

mouvement

brownien (J. Perrin) ^1, constituent trois méthodes entièrement différentes qui permettent

d’atteindre les grandeurs moléculaires d’une manière relativement précise.

Ces trois méthodes fournissent pour

^e

des nombres très voisins. La méthode de H .-1. Wilson perfection-

née par MM. llillikan ^et llcgen1an

^a

donné des valeurs oscillant autour de 4,03.10-10 U. E. S.; MM. Ruther- ford et Geiger

^ont

^trouvé 4,65.10-10, et, d’autre part, 11. Perrin obtient 4,1.10-10.

Ces deux dernières méthodes semblent devoir four- nir les résultats les plus précis. Bien que du même

ordre, ^les valeurs auxquelles elles conduisent présen-

tent

cependant

^entre

^elles

^un

écart de 15 pour ¹⁰⁰ et il est intéressant de

se

demander laquelle ^il

^con-

vient d’adopter.

On sait que l’on peut calculer à partir ^{de N}

^ou

^de

^e

et du nombre de particulcs x lancées par seconde par 1 gramme de ^radium (3,4.10-10)- ^dont la détermina- tion par la méthode électrique de Rutherford et Geiger

scmbIe susceptible ^d’une grande précision

^-

^diffé-

rentes

données radioactives _que l’on peut ^ensuite comparer ^à l’expérience. ^M. Rutherford

a

effectué

ces

calculs à partir ^{de la} charge atomique ^4,65.10-10

1. Yuy. loH8.

Électrons. Corpuscules, ^Suciété

^de

Physique.

2. Amer.

Phys.

^Soc..

Chicago,

^1908.

3. Le

Radium, septembre

^1908.

4. C.

R., i46 1908 967;

ⁱ⁴⁷

(1908) ^394,

^et

^{Revue du}

Jlois. novembre 1908.

U.E.S. qui fournit, pour N, ^{62.1022. J’ai} reproduit

ses

résultats dans le tableau ci-dcssous,

^ct

j’y ^ai ajouté les valeurs correspondantes ^{calculées à} partir

du nombre N de M. Perrin (N= 70,5.1022;

^e

= 4,1.10-10). Les résultats de l’expérience figurent

dans la dernière colonne.

La comparaison ^{des valeurs calculées et observées}

est

nettement

en

faveur du nombre de M. Pcrrin

et

l’accord

est

d’autant plus remarquable que

^ce

nombre

a

été détermine indépendamment ^des phénomènes ^de

radio-activité.

La charge trouvée par MM. Rutherford

^et

Geiger

1. Société

Française de Chimie-Physique (séance

^du

21 Avril

1909).