Sur le radioactinium

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Submitted on 1 Jan 1907

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Sur le radioactinium

Otto Hahn

To cite this version:

Otto Hahn. Sur le radioactinium. Radium (Paris), 1907, 4 (1), pp.30-32. �10.1051/ra-

dium:019070040103001�. �jpa-00242219�

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diumd’actnité 40 000, ^ce qui correspond al ^{1 111jlli-}

gramme environ de bromure de radium pur. La

’

quantité ^{maximum de radium C} (Itioii petit ^{eu tirer}

se calcule comme on l’a fa’t plus ^haut pour le ’I’li X.

1 milligramme de bromure de radium contient envi-

ron 10-11 atomes-grami-nes de radium.La période

de radium C est d’environ 20 minutes. Si l’on admet que celle du radium soit 2600 ^ans environ’, ^on

trouve qu’un milligramme de bromure de radium à l’état d’équilibre ^contient 5,7. ^10-1’, atomes-grammes de radium C. D’après ^la formule de Nernst, la force électromotrice nécessaire _pour séparer ^{le radium C en}

solution normale devrait être alors inférieure de 0,8 volt environ ii celle qui ^{a été} employée ^par

v. Lerch, ^{étant admis} que le radium C est 1110nOVa-

lent. Les valeurs _{pour le} radium A et le radium B sont du même ordre de grandeur. l>’aj>1-éis ^les expé-

riences de ^Y. Lercli, le radium C est le plus ^{noble des}

trois constituants du dépôt radioactif du radium.

Comme le radium C est en solution étendue précipité

par le cui B 1’e, ^{on voit} d après le tableau précédent que, selon sa valence, ^{il doit se} placer dans la série élec-

tro-chimique près de l’antimoine ou près ^{de l’or.}

’Iarckwald a tlxtraÎl;) X niil 1 igiiiiiini>s ^titi POIOllllllH ^dt’

15 tonnes de pechblende, D après des calculs de [tu-

therford, ^cette préparation pouvait oontenir ’2 iiiilli- grammes de polonium pur. Si l’on admet ~i0111’ ^1(’ poids ato1111(luC ^du polonium ^{le nombre ~10, ce) te} quantité correspondrait ^{il !0 ~} atomes-grammes ^de polonium.

Dissous dans 100 centimètres cubes d’eau, ^{cela fait}

une solution 1 0 normale. En solulion normale, ^la

décomposition serait inférieure de 0,2~ ^{volt a ce} du’elle ^{est en} solution J0 ¹ normale. Si l’on tient compte ^{du fait} que le polonÎlll11 ^est déplace quantita-

YCl11ent par le bismuth, ^{on reconnait} fluÏI ^doit y avoir

une forte différence entre les tensions de dissolution du polonium ^{et du bismuth, et} le tableau précédent

nous apprend que le polonium ^doit venir dans la série des tensions dans le voisinage ^{du mercure.}

Dans les considérations précédentes, ^{on a} néglige ^la

nature des surfaces el la surtension. Une connaissance

plus ^{exacte de ces} influences et des propriétés ^chi- n1ÏtlULBs des éléments radioactifs pourra permettre ^de

les situer aicc plus ^de précision dans la série électro-

chimique ^et de les ordonner de la sorte dans la classi- ficatiun périodique 1.

Sur le radioactinium

Par OTTO HAHN

(Extraits du mémoire de l’auteur par M. L. Bloch

~ ~ AH.N ^a déjà indique précédemment ^l’exis-

m ^tence d’un corps radioactif ^{nouveau, le}

~ ~ radioactinium, qui ^{vient se} placer ^entre

le thorium et l’actinium X, complétant ainsi l’analo-

gie ^très grande qui ^{existe entre la série des} produits

de décomposition du thorium et celle de l’actinium.

Le présent ^{mémoire a} pour objet ^de ~’airc connaitre les courbes expérimentale ^et théoriques qui ^ont per- mis de déterminer avec exactitude la place du corps radioactif ^nouveau.

I. Préparation ^du radioactinium. - Tous les encts qui ^{suivent ont été} observes aussi bien sur l’ac- tiniun1 de Debicrnc que ^sur l’émanium de Giesel, démontrant ainsi ^une fois de plus l’identité de ces

deux produits.

Si l’on cherche à dissoudre l’actinium, ^{sous forme}

de poudre ^{calcinée, dans l’acide} chlorhydrique, ^on

1. HUl’I0152RFORO, Phil. M(ig., octobre 190G.

.

2. Physik. Zcitxcfi, 15 nocembre 1906.

constate qu’en général ^la dissolution n’est pas ^com-

plète. ^La liqueur ^{filtrée, étudiée à} l’élcctroscol)u,

donne une courbe d’activité croissante assez long-

temps. Cette courbe n’est pas très régulière, ^mais

elle est toute différente de celle qu’on ^{aurait s’il} s’agissait seulement d’une formation progressi re

d’Ac ~ et de ses produits. ^D’autre part, ^la partie ^non dissoute, ^{au lieu} de diminuer d’activité, ^{restait un}

certain temps ^{constante et} parfois ^{même son activité}

croissait. Ce résultat était tout à fait surprenant,

p(.1Îsque l’activité de la liqueur filtrée croissait en

même temps.

Cette expérience ^fut répétéc ^avec de nombreuses varianles, ^{et l’on Huit} par ^se persuader duc la partie

insoluble dans l’acide chlorhydrique ^{contenait un} corps radioactif nouveau. Si ce corps ^{sc lrouvail}

mélangé ^d’un grand ^{excès ~l’Ac X,} l’activité restait d’abord sensiblement constante, puis ^fïnissait par

1. Mémoire traduit de l’allcmand par )1. L. Bloch.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:019070040103001

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diminuer avec la période caractéristique ^{de C0} jours.

En 1 absence d’Ac X, l’activité allait d’abord ^cn crois- sant, passait par ^{un maximum au bout} de ~-5

semaines, puis décroissait également ^{suiv allt la} période ^de’20 jours. ^Le produit ^nouveau, caractérise par ^{cette constante} de temps, ^{a reçu le noln de radio-} actinÎLlll1, ^{et on est} arrivé par la suite â le préparer

a peu près exempts d’ actiniun1 et d’Ac X. Une première

méthode consiste a faire des précipitations fractionnées par l’anul1oniaque, ^{de façon à} séparer ^{l’AcX de l’ac-}

t1111L1n1 qui ^se précipite. ^{Le dernier} précipité ^{est dis-}

sous dans l’acide chlorhydrique ^{et traité} par ^une goutte d’hyposulfite ^de soude. Il se forme un préci- pité de soufre qui ^entrainc le radioactinium. Une autre métllodc a déjà ^été employée par 1 ,auteur’ ⁱ et consiste à précipiter incomplètement r actiniu1l1 au

moyen de l’ammoniaque. Après plusieurs opérations,

l’actinium et 1’-XC X restent en solution, ^le précipité

contient le radioactinium. Ces deux méthodes réus- sissent généralenlcnt ^fort bien ; parfois ^{on a des échecs}

fortuits.

D’après les indications de Lcvin 2, ^il semble aussi

possible ^de séparer partiellement ^le radioactinium par

électrolyse.

II. Propriétés radioactives du radioacti- nium.

a. Ncttccj~e du ~~a~onnerrzent.

Le radioactiniuni n’émet duc dcs rayons ^{x. Un} peut ^t obtenir des dépots très minces de radioactinium, per-

mettant de mesurer le parcours dans l’air des rayons x de ce produit. ^{On trouve en} employant la méthode de

Bragg ^un nombre voisin de 4.8 centimètres. Le radio- actiniuln fraîchement préparé ^ne présente ^{que des}

traces de rayonnenlent ~, attribuables à l’actiniuln B.

Il donne aussi très peu d émanation. Avec le temps.

le radioactinium produit ^{l’Ac lk,} l’émanation et les Ac A et 1~. Il s’ensuit que les courbes des activités i et

(3 ^{vont d’abord en} augmentant, atteignent ^{un maximum} (l’activité ^{x est maximum un} peu ^avant l’activité ~), puis décroissent toutes deux suivant une loi exponen- tielle.

b, Constante de tenlps.

L’activité du radioactinium décroît assez lentement,

inais au bout de plusieurs ^{mois on constate une}

activité résiduelle. Cette activité provient ^{d’une faible} quantité d’actinilull non séparé. Elle n’est pas due ^li des traces de radium. Si l’on déduit l’activité résiduelle

on trouve que la chute d’activité ^se fait suivant une loi

exponentielle simple, ^avec la valeur 19 jours, 5 ^{de la}

constante de temps. ^En employant ^{ce nombre on trouve}

un accord parfait ^{entre les} valeurs observées et cal- culées pour ^une période ^{de 4 mois.}

1. Voir Le Radium, ^notmnbrc IfJOG, p. i7~.’~.

_

2. Voir Le Radimra, ^octobre 1906, p. 309.

5. L’étude de cetle acLnitc ne permet pas de supposer qu’il

existe un Ac C ou D.

c. Place du r~ctcli«cuc~lirtitcrrt clccrts la sé~ttc _{des yr~o-} duits de l’m~tirtirtrrt.

En partant ^d’une préparation de radioactinium _pur

et en la dissolvant L dans l’acide azotique, ^{M. Ilalin a}

obtenu des liqueurs ^filtrées dont r acli B itt’B tombait de moitié en ~11 jours, c’rst-à-dire avec la constante

caractéristique ^{de r Ac X} (10 jours, ² d’après ^God- lewski). ^{A titre de} comparaison ^{on a} préparé ^de

l’ Ac 1 suivant le procédé ^de (jodleivsl;1-1"icsel, ^{et on}

a trouvé la constante de temps 11 jours. ^{Si on laisse}

vieillir le radioactinium, ^{et si on en extrait 1 AcX} formé, ^{on constate} qu’il ^{s’en reforme à nouveau. Cln} peut ^donc dire que l’Ac X est un produit ^{du radioac-} tiniuili, ^{et cette} conclusion est confirmée par l’étude du parcours des raJons 0153 de ^ce dernier. Sur une pré- paration ^{fraiche, on trouve m} parcours ^de 4,8 ^cen-

tilnètres correspondant ^{à un} rayonnement oc ^hoiiio- gène. ^{Avec le} temps ^il apparait ^des rayons plus péné-

trants, qu’on ^{a démontré} appartenir ^{à l’AcX :}

d. C,~orrcpctroeusorz ^des c~ortr°be~ e~tpér~irrtetttcele~ ^el tlzéooidt~es.

Dans la théorie de la désintégration, ^{en admettant}

que le radioactinium (constante ^de temps ~,) engendre

l’Ac X (constante ^de temps À2), ^on peut exprimer ^l’ac-

tivité au telnl)s t par la formule

ou K est un c0e~flClellt destiné à rentrer faire l’activité a.

de l’émanation et de l’Ac B.dans celle de l’Ac X (cet ^arti-

fice est légitime ^{vu la faible} durée de vie de ces deux

produits comparés ^à l’Ac ~ ~ . ^{En tenant} compte ^{de la}

âiflërence des parcours des rayons c,. de l’Ac X, ^de

l’émanation et de l’Ac L, ^{on a} été amené à poser K === 5,72. ^{Dans ces} conditions les courbes théoriques présentent ^{un accord excellent avec les} ]courbes expé- rimenlales, ^{et il en est de même} des courbes de décroissance de l’activité ~3, ^{duc à l’AcB.}

On a là une preuve indirecte très forte du fait _que l’.1c ~ ^e~t produite par le radioactinium,.

c. ~~or~M r~~o~c~mM?7~/’~c~mM~M~-~~e.

Comme l’a déjà ^{observé Levin, il est} dü’ficile de désactiver complètement l’actinium. Même si ^on le débarrasse complètement ^{d’Ac X au} point ^{de réduire au} 1/fOOO ^son pouvoir d’émanation, ^{on constate} que l’ac-

ti vitt~ 0153 garde ^{les 22 ou 25} pour ^{100 de sa} valeur initiale. Cette activité est due au radioactinium. Il a

été possible ^de désactiver plus complètement ^l’acti- niuln, c’est-à-dire de le priver ^de radioactinium, ^{et il}

n’a gardé ^alors qu’une activité résiduelle de 2,5 _pour

100 environ. Ce résultat s’obtient péniblement par des précipitations fractionnées à l’ alnn1oniaque, ^et

mieux par l’Iiaposulfile de soude. L’act1111uI11 ainsi désactivé reprend ^son activité suivant une lui qu’on peut prévoir théoriquement ^dans 1 hypothèse ^{oii le}

radioactinium serait le produit ^direct de l’actiniuln.

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L’accord des courbes obserBées et calculées est ici

encore excellent, ^alors qu’on ^obtient des courbes toutes différentes si l’on suppose que l’AcX est produit par l’Ac sans ^aucun intermédiaire.

ill. Autres propriétés ^du radioactinium. -- ll est difficile de caractériser le radioactinium par des

propriétés chimiques. ^Ainsi que l’a fait observer God- lewski, ^les propri(BLés chimiques ^sont impossibles à

établir pour des corps dL1’Oll ^ne possède pas ^en quan- tite pondérable ^La précipitation ^ou l’entraînement par

un réactif donné n’ont rien d’absolument caractéris-

tique. C est ainsi quc Hahn ^{lui-même a} observé que ^la

précipitation de solutions d’actinium identiques dépend,

dans une très large ^{mesure, de la massc} de réactif

employé. Jusqu’à ^{nouvel ordre il convient de se con-}

tenter, pour la classification des éléments radioactifs,

de l’étude des propriétés radioactives, ^{et a cet} égard ^la place ^du radioactinitiiii peut ^être considérée comme

déterminéeavec certitude. Le radioactiniuru _{n’est pas} volatil à la température ^{du chalumeau} ordinaire. Il _y

a lieu d’indiquer ^en terminant le tableau des produits

de décomposition ^de Factinium, ^{avec leur constante} de temps ^{et la nature} des rayons qu’ils ^{émettent :}

.. ,i 1

REVUE DES TRAVAUX

Radioactivité

Sur la radioactivité de la pluie.

G. Costanzo et C. Negro (Phys. ^{Zeitsch., 9 ~ déc.} 1906).

^{A la suite}

de leurs recherches sur la radioactivité de la neibei, ^les

auteurs ont étudié systématiquement ^la radioactivité de la

pluie ^à Bologne durant le printemps 1906. Leurs observa- tions ont été accompagnées d’observations barométriques, thermométriques ^et anémométriques.

Des nombres publiés, ^{il ressort} que ^la pluie fraîcheement tombée est toujours radioactive. Cette radioactivité dimi-

nue rapidement ^et disparaît sensiblement au hout de deux heures. La pluie ^{est fortement} radioactive quand ^il s’agit

d’une pluie d’orage, ^{surtout si elle est} mélangée ^de grêle.

On n’a pu ^trouver d’influence nette de la pression, ^{de la} température ^ou de la direction du vent. L. B.

La production ^{du radium} par l’a~tinium. - Ber- tram B. Boltwood (Nature, 22 novembre 1906).

^La production ^{du radium} par l’uranium ^a été, _{il y} a quelque temps, fortement discutée. Soddy ^{et lVhetham ont tous deux}

certifié qu’ils ^{avaient observé une} augmentation ^{avec le} temps ^{de la} quantité de ^{radium contenu dans des solutions de}

certains sels d’uranium soumis à l’examen. L’auteur, cepen-

dant, ^a montré que, partant ^{d’une solution de nitrate d’ura-}

nium complètement purifiée ^{par des} cristallisations répé-

tées, ^la quantité de radium formée dans l’intervalle de 18 mois était moindre que ^{le deux cent} millième de celle

qu’on suppose être formée d’après la théorie de désintégra-

tion,

Boltwood penseque ^cette décroissance peut s’expliquer ^très simplement par les résultats d’une expérience qu’il ^vient

de faire sur la production ^{du radium} par l’actinium. Un

kilogramme de minerai de carnotite contenant environ ill l~OllL’ 1 UU d’Uf:J11ÎU111 ^est décoiiiposé ^{avec un excès d’acide}

1. Voir Le Radium, juiu 11JO6, p. 1~!~.

chlorhydrique ^{dilué et} la solution ainsi obtenue est traitée par l’hydrogène ^{sulfuré, les sulfures} précipités ^étant par

conséquent agités ^{par la} fil(ration. On ajoute ^{ensuite a la}

solution quelques décigrammes ^de nitrate de thorium, puis une solution de quelques grammes d’acide ox;llique.

Plusieurs jours après, ^le légei- précipité ^{l’ormé est} complète-

ment déposé ^et transformé en un nitrate solublc. Le nitrate est encore traité dans une solution diluée d’acide oxalique,

et ce second précipité ^{est converti en un} chlorure soluble.

Boltwood a trouvé par ^un nombre considérable d’expé-

riences _que tout }’actiniurl1 contenu dans un 1111neral d’ura- niuln peut ^être séparé ^{de cette manière.}

La solution de chlorures contenant l’actinium a été scellée dans une mnpoule ^de verre, et environ deux mois après, ^le

25 avril dernier, ^{on a soumis à} 1°ébullition et recueilli les gaz ^et l’émanation. Quelques ^minutes après, ^{on a introduit}

le gaz ^dans l’électroscope. L’activité de l’émanation corres-

pondait ^{à une} quantité ^{de 5,7} X 10-9 grammes ^de radium dans la solution d’actinium. On a rescellé l’aiiipoule et ^{on l’a}

mise de côté jusqu’à ^{ces derniers} temps, ^oii l’émanation de radium actuelle vient d’étre retirée et examinée. _{La quan-} tité d’émanation de radium trouvée inaintenaiit correspond

à ’14,2 X 9 0-~ grammes ^de radium, indiquant qu’il ^{a dû}

se former dans la solution, ^{1;ii ,} l’esp,ice ^{de 193} jours, ^une quantité ^{de radium} égale ^{à 8,5 X 1 (l-9} grammes. Ceci équi-

vaut à la production ^{d’environ 1,6XI0-s grammes de}

radium en un an, et, ^la quantité ^{de radium} équivalant ^à

200 grammes d’uranium étant’1,6~C ^{(0-J J} grammes, ^on

peut aisément calculer la valeur de ), (année) pour ^{le ra-} dium, laquelle ^est 2,2 ^X JI0-i. La moitié dé la période ^indi- quée serait environ:) ~00 années. Ce nombre ne peut ^être considéré u présent que ^comme approximatif, puisque ^la quantité primitive ^d’uranium dans la matière employée ^et

la précision ^{de la} séparation ^de l’actinium sont tous deux incertains. Boltwood croit, cependant, qu’un pas vient d’être fait Ners la solution du problème culnlexe qu’est la

formation du radium, et, depuis que la quantité d’actiniuni

dans un n1Încrai paraît ^être toUjol11’~ proportionnelle ^aux