Sur l'ionisation par le phosphore. (A propos d'une note de M. G. C. Schmidt.)

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Submitted on 1 Jan 1907

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Sur l’ionisation par le phosphore. (A propos d’une note de M. G. C. Schmidt.)

Eugène Bloch

To cite this version:

Eugène Bloch. Sur l’ionisation par le phosphore. (A propos d’une note de M. G. C. Schmidt.). Radium

(Paris), 1907, 4 (2), pp.66-68. �10.1051/radium:019070040206601�. �jpa-00242223�

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comme cela résulte due la polarisation ^{dans le cas dcs}

neuf composantes qne l’on voit figure ^{24. Trois}

Fig. ^24.

groupes de ces raies corres-

pondent ^{ici aux} trOlS raies du

triplet. La polarisation ^circu-

laire correspond ^{aussi a celle du}

doublet, ^ce qui ^montre que c’est

toujours de 1 ciectron négatif que

proviennent ^les radiations. Il y

a encore assez à faire, ^au point

de N ne expérimental, en étendant

ces recherches dans dilléreiites directions et aux autres élé- ments.

Il est certain que 1 étude des

phénomènes des branches adja-

cetites de la physique jettera beaucoup de lumière ^sur

ces questions. ^{Je ne} puis que mentionner ici les expé-

riences extrêmement intéressantes de Lenard et de Stark sur les centres d’émission dcs différentes raies

spectrales ^el l’important ^travail théorique ^{de Drude1}

sur les propriétés optiques ^{de la matièrc et la théorie}

des électrons.

Maxwell a dit : « Un chercheur intelligent ^{arme du}

calcul et du spectroscope ^ne peut guère manquer de décom rir quelque ^fait important ^{touchant la structure}

intérieure de la molécule. » Je crois que ceci ^reste

encore vrai, ^bien qu’ayant été ^dit il y ^a trente-deux

ans.

Je crois que sans aucun doute, l’analyse spectrale ^et principalement l’étude de l’influence du champ magne- ticluc ^{sur les raies} spectrales ^nous conduiront à la connaissance de la structure intérieure de l’atome..

Traduit de l’anglais par M. MOULIN.

Sur l’ionisation par ^le phosphore

(A propos d’une note de M. G. C. Schmidt.) Par Eugène ^BLOCH,

Docteur ès-sciences, professeur de physique au lycée Saint-Louis.

DANS un ^récent mémoire 1, M. G. C. Schmidt revient sur cette question, ^{et il N défende} nouveau l’opinion qu’il ^{avait énoncée autre-}

fois : d’après lui, la couductihilité de ^l’air (lui ^moi-

sine le phosphore ^nc serait pas ^{due, comme 1 ont sou-}

tenu tous les autres auteurs (Elster ^et Geitel, Barus, Harms, E. Bloch) ^{a unc} ionisation du gaz, mais ^{li une} convection par les particules ^du nuage qui ^{entoure le} phosphore. ^{de sorte} que la conductibilité serait pure- ment apparente. ^{Les idées de M. Schmidt ont d’ailleurs}

notablement varié, ^et je ^{vais les} rappeler ^brièvement

avant de les discuter.

Dans son mémoire dc 1905 2, M. Schlnidt niait 1 existence d’un courant de saturation; ^{il trou-}

vait ml courant satisfaisant Ù la loi d’Ohm, ^c’est- à-dire proportionnel ^à la différence de potentiel

créée dans _{lc gaz.} Jugeant ^dès lors l’ionisation impos- sible, ^il imaginait ^une convection de l’électricité _par allée et ienue de particules conductrices d’une élec- trnde à l’autre (comme ^dans l’expérience ^{de la} grêle électrique), ^et prétendait expliquer ^{ainsi tous les faits}

observés.

1. G. C. SCHMIDT. Berichte der Deutsch. Phys. Gesellsch.

Novembre 1906.

-2. G. C. SCHMIDT. Ann. der Phys. ^10. 704, ^1903.

Depuis ^lors, l’existence du courant de saturations été mise hors du doute _par lues expériences2, puis par celles de llarmsB Nous avons fait remarquer aussi que l’hypothèse ^{de la} convenction, sous la forme donnée par Schmidt, entraînait ^une conductibilité proportion-

nelle, ^non _pas ^à la ditrérence de potentiel, ^{mais au}

cube de cette différence, ^et qu elle était par ^suite aussi difficile à concilier a B Ct’ les expériences de Schmidt lui-même qu’avec les nôtres.

J’ai conclu ^à l’exis- tence d’ions de mobilité très faible (de 1 20 ^{à 1 300}

dc millimètre) ^formes probablement par diffusion d’ions ordinaires ^BCl’s les particules ^{du nuage avoisi-}

nant le phosphore. ^{Ilarms est arrive de sou côte à des}

conclusions voisines.

Nouvelle théorie de Schmidt Obligé ^de

tenir compte de ccsfaits _nouveau, M. Schmidt a pro- fondément modifié ^sa manière de voir. 11 renonce à

l’hypothèse d’une convection par va-et-vient ^des parti-

cules d’une électrode u l’autre ^ou convection double,

1. DRUDE. Ann. der Physik., pages 677, 936, ^{Bd. 14, 1904.}

2. E. BLOCH. Radium t. I, page 33.

Ann, Ch. Ph. 4, 23. 1905

3. HARMS. Phys. Zeitsch. 1902-1904 passim, Thèse de Würtz- bourg, 1904.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:019070040206601

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pour ^se rallier il l’hypothèse que j’appellerai ^{celle de} la convection simple : les particules, chargées par

contact avec l’une des électrodes, seraient repoussées

par elle ^et iraient décharger ^{lautre, mais sans}

revenir ensuite vers le premier plateau (p. (70).

Cet Lu hypothèse, remarquons-le ^{de suite, sc} rapproche déjà beaucoup plus que l’ancienne due ionistique. ^{Dans les deuB cas, le} transport ^des cliaroes ^{se fait} par ^un mécanisme analogue; ^Il’

désaccord ^ne porte que ^sur leur origine : pour ^les ionisées, ^la charge ^des particules, produite pendant, l’oxydation par ^un mécanisme inconnu, ^{est antérieure}

Ü la création du champ; pour )1: Schmidt, elle est due

au champ ^{lui-même et a} l’influence des électrodes.

Voici comment M. Schmidt chcrche à concilier sa

thèse llvcc lcs faits : il ne nie plus l’existence du c’uu-

raiit de saturation, mais, d’après lui, ^{ce courant}

n’existe plus ^{dans un} gaz u peu près ^{sec; dans 1’an’}

humide, le courant, beaucoup plus ^{intense, satisfait}

presque a la loi d’Ohm. ’l’ous les auteurs, dit 11. Schmidt, ^ont méconnu le rôle essentiel de l’humi- dité. Les oxydes ^du phosphore (P2O3...) qui ^{se forment}

dans l’ail’ sec sont isolants et incapables ^de trallsllor-

ter le courant: seuls les acides (P U:3 H...) ^{formes en} présence ^de l’humidité possèdent ^{cette laculte.} S’il y

en a très peu (gaz ^très sec), les molécules d’acide ^se scinderont individuellemlnt au contact de l’électrode

chargée, l’un des ions électrolytiques qui les constituent restant sur l’électrode, ^{et l’autre ion étant} repousse

vers l’autre électrode : la présence d’un nombre limite de molécules dissociables explique ^{dans ce}

cas le courant de saturation. S’il y a, ^au contraire, beau- coup d’humidité dans l’air et par ^suite des goutte- lettes acides relativement grosses, elles sc chargeront

slte une électrode proportionnellement ^au champ ^et

fourniront par leur passage à l’autre électrode un cou-

rant satisfaisant à la loi d’Ohm. «Ma théorie, ^conclut Fauteur, explique ^{donc tons} les l’aits alors que la théorie

ionistique ^n’offre même llas ^« l’ombre d’un point ^de

« départ ^» pour expliquer ^{ce rôle de} l’humidité. Le fait

que les ^{fumées de chlorure} d ammonium ne conduisent pas lc ^courant n’arrête pas II. Schmidt ^un seul instaul : elles sont isolantcs commc celles de P2O3 ; ^{et une} pile

ne fait passer ^{aucun courant} dans -Bz II4 Cl déposé ^sur

une plaque ^{de verre, alors} qu’elle ^en fait passer ^un a travers l’acide phosphorique.

Discussion de cette théorie.

dotons d abord que M. Schmidt ^est obligé d’admettre l’existence d’ions _pour expliquer la conductibilité dans le cas de l’air sec : il ne s’agit, ^{il est vrai,} duc d’ions électro-

IN tiques, ^{mais nous n’en} prenons pas moins ^acte.

Je ne saurais cependant admettre la conception ^de

Il. Schmidt ni dans ce cas, ni dans l’autre. Le mode dt’

dissociation électrolytique ^{lotll ;1 fait} singulier qu’il imagine ^{dans le cas de l’air sec n’a encore été observé}

dans aucun phénomène, et peu de physiciens ^conseil-

tiront a admettre qu’une ^molécule puisse ^{se décom-}

poser ^en ions au contact d’une électrodes et sati,

dissociation préalable de la molécule. D’autre part,

dans le casdu gaz humide, j’avoue ne pas comprendre pourquoi ^les gouttelettes ^acides, qui ^se seraient char-

gées ^{sur une} des électrodes et transportées vers l’autre,

ne reviendraient pas ensuite ^en arrière par ^un Inéra- nisme tout semblable. S’il y ^aniil convection, la ^con- vection serait nécessairement double, ^{à ce} qu’il ^me semble, ^{et non} _pas simple, ^{et on} retombe ainsi dans toutes les difficultés de la convection double, ^aux-

quelles ^{M. Schmidt} croyait échapper.

Enfin je ^ne vois pas ^non plus pourquoi ^le fait que des poussières (P2O3, AzH4Cl) ^sont t isolantes les empê-

cherait de transporter ^de l’électricité par convection, alors que ^les gouttelettes conductrices (PO3H) ^{en sont} capables. ^{Si l’on} y Boyait quelque difficulté, ^on _pour-

rait laisser P2O5 de coté, ^{mais alors} pourquoi ^ne pas

appliquer ^{aux molécules de} l’électrolyte AzH4Cl ^le

même raisonnement que M. Schmidt applique ^{it PO3H?}

Pourquoi ^{ces molécules ne se} dissocieraient-elles _pas aussi _{bien que} celles de PO3H ^en deux ions électroly- tiques ^{au contact de l’une des} électrodes? Serait-ce

peut-être parce qu elles ^{sont solides?} Le fait que AzH4Cl solide conduit moins bien que PO3H liquide

ne change ^{rien à} l’affaire; personne n’en avait jamais

douté.

Cette critique des idées de M. Schmidt paraîtrait peut ^{être à} quelques-uns suffis an Le, ^mais je ^{tiens à}

aller plus ^{loin el à} rappeler ^les expériences ^relatées

aux pages 114 et 1 19 de mon mémoire des Annales.

Ces expériences ^{montrent en effet} péremptoirement

que la charge ^des particules qui transportent ^{le cou-}

rant est bien antérieure à la création du champ. ^Elles

consistent ^en effet à introduire dans un champ uni- forme les fumées du phosphore; ^{celles-ci ont} pu être

produites ^{en dehors du} champ et ^avant la création de

celui-ci; ^{elles n’en sont} pas moins partagées par ^le

champ ^{en deux} portions mobiles en sens L’uniformité du champ employé ^{exclut toutes les} objections que l’on pouvait ^faire aux expériences ^ana- logues de Pister et Geitel et Harms. Si M. Schmidt Bcut bien répéter ^les expériences citées, j’espère qu’elles

ne lui laisseront aucune « indécision )), et que, s’H ^a

encore « l’impression dune attraction du nuage par influence », il ne cédera _{pas à} cette impression ^en

réfléchissant à l’uniformité ou champ.

Pour terminer, remarquons que les faits relatés par M. Schmidt dans son dernier mémoire ^ne paraissent

nullement inconciliables ^avec l’hypothèse ionistique.

En se reportant ^à la page 55 de ^mon travail déjà ^cité, il ^y (Itie le rôle considérable de l’humidité dans

l’oxydation du phosphore ^ne m’avait pas échappé. Si

le courant est plus ^{intense et} plus difficile à saturer

dans l’air humide, cela tient simplement ^{à ce} que les

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ions sont plus ^{nombreux et} plus lourds : plus nom-

breux, puisque ^le phosphore s’oxyde plus dans l’air humide que dans rair ^sec; plus ^lourds puisque ^la

condensation de l’humidité sur les oxydes du phosphore

alourdit assurément les particules.

Les nouvelles expériences et les nouvelles hypothèses

de M. Schmidt ne sauraient donc rien changer ^{a mes}

anciennes conclusions : il s’agit, ^{dans le cas du} phos- phore, d’une ionisation avec gros ions ^{et non d’autre}

chose1. 15 Janvier 1907.

Sur les égaliseurs ^de potentiel1 ^(Suite)

Par M. MOULIN.

[Laboratoire de physique du Collège de France.]

111.

Flammes

Dans le ^cas des flammes, ^la production ^{des ions}

est limitée à leur volume. Très mobiles ii ri n- férieur de la flamme, ^{ces ions} perdent ^leur grande mobilité aussitôt qu’ils ^{en sont sortis el de-}

viennent même, ^au bout d’un certain temps, ^moins mobiles _que les ions ordinaires. Je rappellerai ^les

mesures de M. G. Moreau2 qui trouve, a l’intérieur des flammes salées, des mobilités de l’ordre de 1000

Fig. 14.

centimètres par seconde dans un champ de ^{1 yolt : cm,}

pour les centres négatifs, ^{et de 80} centimètres pour les positiis, alors que, dans les _gaz chauds, ^{ces mobi-} lités tombent à 0,3 cm : s. à 10 centimètres et à 0,07 ^{cm : s. al} 40 centimètres de la flamme3.

Il c,ti résulte (Itie les ions qui ^{sortiront de la t1annne}

sous l’influence du champ ^{seront entraînes} par le ^cou-

rait d’air ascendant qui ^entoure la flamme et les gaz

chauds, ^{el il est} vraisemblable que, ^{dans le} champ ^hori- zontal, ^la perturbatiln prendra beaucoup ^{moins d’llll-} portance que dans le cas du radium.

Si, ^comme pour le radium, on explore ^le champ

entre les plateaux (Hg. 4) ^it l’aide d’une petite lanipe

a essence disposée à l’extrémité du tube d’écoulement,

ou trouve les résultats suivants :

1. Voir la première partie ^de ce mémoire, ^Le Radium. IV, page ^6.

2. G. MOREAU. Ann. de Chimie et de Physique. sept. 1903.

3. Les ions ordinaires, cunnne par exempte ceux auxquels

nous avions all’aire dans le cas du radium, ^{ont une mobilité de} (le, l,J cm. : sec.

L’exploration ^du champ ^{à l’aide de} l’appareil ^{à écou-}

lement d’eau, ^en présence ^{d’une flamme} de gaz ^brûlant

horizontalement an bout d’un tube T (fig. 11) ^{isolé et}

à 30 centimètres des plateaux, ^{a conduit a des résultats} différant peu du potentiel Brai mesuré en l’absence de

la flamme. Le champ est très. peu perturbé; toutefois

l’indication de l’électromètre est assez variable et il est

probable que la séparation ^{des ions ne se} fait que plus halll, dans les gaz chauds, l’influence des charges séparées ^{n’étant sensible à la} hauteur de la flamme 1. 11. Schmidt insiste à plusieurs reprises ^{sur un désaccord entre} Harms et moi. Comme je ^ne prétends défendre que ^mes propres

opinions, je pourrais passer ^ce détail sous silence, ^si je ^{ne t’avais} déjà signalé ^{moi-même et l’n même} temps epliqué. ^Entière-

ment d’accord avec moi sur la nature du phénomène ^{et sur les}

mobilités des ions. M. llaruls trouBc au contraire un coefficient de recombinaison beaucoup plus grand que ^{le mien.} Cc coeffi- cient a été calculé il partir ^d’une expérience ^{faile sous basse} pression par extrapolation d’une lui théorique donnée par ^Lan-

gevin. ^{Or cette loi est,} inapplicable ^{au cas du} phosphore. ^Au contraire, j’ai mesuré directement le cocfiicient, il la pression

ordinaire _par nne melhodc indépendante, ^et le nomin’e obtenu est parfaitement d’accord avec ce que l’ordre de grandeur ^des

mobilités permellail ^de prévoir. ^{Ni la} Liteorie, ⁿⁱ l’expérience ^ne me permettent donc de douter de l’exactitude du nombre que j’ai ^{donné. Cette} petite divergence ^ne me paraît d’ailleurs pré-

stlutcr (lu’une importance accessoire, ^{et l’accord} général ^entre les idées de Harms et les miennes subsiste. Je serais etonné que

M.Harms ait été plus que moi convaincu par les arguments ^nou-

veaux de M. Schmidt.