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Submitted on 1 Jan 1914
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Sur J’effet des colloïdes sur les produits radioactifs en solution
T. Godlewski
To cite this version:
T. Godlewski. Sur J’effet des colloïdes sur les produits radioactifs en solution. Radium (Paris), 1914, 11 (6), pp.161-168. �10.1051/radium:01914001106016100�. �jpa-00242643�
MÉMOIRES ORIGINAUX
Sur J’effet des colloïdes sur les
produits
radioactifs en solutionPar T. GODLEWSKI
[Laboratoire de Physique de l’Institut Technique de Lemberg].
Solutions aqueuses radioactives.
Dans un mémoire précèdent « sur les solutions de
produits radioactifs 1 )), on a montré que les produits
du dépôt actif du radium en solutions neutres. alca- lines ou faillement acides, sont dans un état qui jusqu’à un certain point est identique à l’état col-
loïdal. Cette conclusion était appuyée sur les résul-
tats obtenus à l’aide d’expériences sur l’électrolyse
de solutions aqueuses d’émanation du radium en pré-
sence de ses produits successifs. Les expériences
décrites dans le mémoire établissent le fait que dans des solutions acidulées, ou en présence de cations
polyvalents, les produits sont déposés presque exclu- sivement sur la cathode. D’autre part, dans les solu- tions alcalines ou en présence d’anions polyvalents
c’est l’anode qui est activée la première par l’élec-
trolvse.
Or précisélllcnt ce changement de signe de la charge électriques, sous l’influence de Il, OH ou d’ions
polyvalents constitue la propriété caractéristique 2
des suspensions colloïdales et cela suggère que nous
sommes en présence d’un procédé de la nature de la catapllorésc ct d’hydrosols colloïdaux. Quand on se
souvient que les produits en question sont très peu solubles dans 1"eau, on imagine facilement quun
atome de radium A, provenant d’un atome d’énmna- tion (dissoute dans l’eau) et apparaissant tout à coup dans un milieu (p1Ï ne dissout pas le radium ,1, con- stitue un noyau pour le centre de la phase distincte.
D’âpre l’opinion de Zsigmondy3, la méthode la plus
satisfaisante pour la production des colloïdes est de
provoquer des réactions desquelles il doit resulter la formation de substances qui, comme cristalloïdes,
sont insolubles dans le milieu. Dans le cas des col- loïdes usuels irréversibles par exemple n m des mé-
taux. ce résultat peut être obtenu soit en produisant
uiie réduction convenable dans le milieu liquide, soit
par la pulvérisation du métal ubh-nu’’ à l’aidt- de l’énergie électrique (méthode de DrfdL ou de Syrd-
berg. Dans le cas des produits radion fils réaction
1 1 10 , -
qui produit les centre, de suspensions colloïdales est
la transformation radioactive elle-même, qui crée de
nouveaux atomes.
A peu près au même moment, mais par une méthode différente et indépendante, Pancth1 parve-
nait a des conclusions analogues concernant l’état des
produits radioactifs en solution. Il trollBait possible
de séparer le polonium du plomb par l’emploi d’un procédé de dialyse. Dans ce procédé le plomb payait
à travers du parchemin ou une membrane animale, tandis que le polonium restait. Ces résultats furent confirll1és par des recherches ultérieures de Panelh et de Hevesy 3. Ces auteurs observèrent comme nous un
changement de direction dans le déplacement de cer-
tains produits radioactifs (ThB et Po), suivant que la solution était acide ou alcaline. Ils déterminèrent en outre les coefficients de diffusion des produits et les
trouvèrent être considérablenlent plus petits (surtout
dans les solutions alcalines) qu’ils auraient pu être
prévus d’après la valence des éléments. Ainsi l’ordre de grandeur des suspensions radioactives colloidales est approximativement calculable: il a été trouvé quc les suspensions ne consistent pas en plus de 2
à 8 atomes. En conséquence, les solutions de produits
radioactifs forment une transition entre les solutions colloïdales ordinaires te les solutions ionisées
S’il est alors admis que les centres des solu- tions colloidales radioactives formés d’atomes, nous pouvons aisement expliquer une
observations faite auparavant par l’auteur. Dans le mémoire déjà mentionné il était indique que par le procédé d’électrolyse de l’eau pure saturer par l’émanation (lu radium et ses produits dépota suivants sur les electrodes étaient obtenu
sur l’anode le Ra A et à près 13 de la quantité équivalente de Ra C: sur la cathode de Ra B
près 13 de la quantité équivalente de R
l’eau pure le Ra déposé
c’est-à-dire qu’il forme des Ra B apparait seulement sur la cathode
1. 121 122
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01914001106016100
162
lement des hydrosols positifs. La question repose:
que signifie le fait que le RaC est déposé dans la
même solution en apparence indifféremment sur l’anode et la cathode? Init-on supposer qu’il forme
des hydrosols positifs ou négatifs?
En vue d’élucider cette question supposons que le Ra C dans l’eau pure donne naissance à des hydro-
sols négatifs comme le Ra A. Si le centre de la sus-
pension du Ra A consiste en un agrégat de plusieurs
atomes, nous voyons facilement qu’aussitôt que l’un
de ceux-ci est transformé en na B, cet atome nou-
vellement t’uriné est aussitôt chassé de l’agrégat,
en raison de la réaction dynalnique suivant l’émis-
sion d’une particule x. Les groupes de Ra À, se dépla-
çant vers l’anode, contiendront seulement des atomes de Ra A et ne porteront pas avec eux des atomes de Ra B. Ces atomes, après l’agrégation nécessaire, pro- duiront des hydrosols positifs et se de’poseront à la
cathode.
Cela ne se passe pas de même pour le RaC. Quand
un atome do Ila C est produit par un atome de Ra B, la réaction est extrêmement faible, le Ra B émettant seulement une particule B. Pour cette raison, si un des atomes dans l’agrégat de Ra B qui forme le centre
d’un hydrosol positif est transformé en RaC il ne
s’échappera pas des atomes environnants de Ra B qui
demeurent et qui forment un hydrosol positif; il sera
alors amené avec eux à la cathode. :B"ous avons alors
un agrégat analogue à celui obtenu en mélangeant
deux colloïdes de signes opposés quand l’ un d,- s deux est en excès considérable. Dans ce cas il n’y a aucune précipitation mais le colloïde qui est en plus petite quantité est électrisé en sens inverse en prenant la charge de colloïde en excès 1. Une chose du même genre a lieu ici.
Nous devons aussi nous attendre à ce que ces atomes de RaC qui vont sur l’anode cherchent à
échapper pendant la transformation de l’agrégat de Ra B, ainsi que ceux qui appartiennent aux groupes dans lesquels la majorité des atomes de liall a déjà
subi la transformation. Les groupes dans lesquels tant
d’ntnmes de RaC ont pris naissance que du fait de leur présence la charge des atomes dt’ Ra 11 est ncutra- lise doivent être précipités. Us se fIxent sans doute
aux parois du vase: CIl tout cas ils ne sont pas char- riés par le courant électrique. Les groupes contenant
un excès 1 en ce (mi concerne LI charge) de RaR sur le Ra C. iront a la cathode. Ainsi s’explique l’apparition
de RaC sur la cathode, bien qu’il forme des h:drosols négatif, .
Les résultats des expériences suivantes sur le sujet
de l’action des colloïdes sur le produits radioactifs en
solution confirment abondamment la thèse qui a été exposée ici.
A. Kolloidchemie. P. 38
Action des colloïdes.
Après avoir établi que les produits radioactifs en solu- tion sont dans l’état colloïdal, ai examine r effet de colloïdes étrangers sur ces produits. Ce sujet n’a pas
beaucoup attiré l’attention jusqu’à présent. On peut
seulement mentionner un mémoire publié par MissFell-
ner sur « 1 absorption des substances radioactives par les colloïdes>>. Miss Fellner examinait soigneusement l’absorption de certains produits radioactifs par la silice colloïdale. Elle trouva que beaucoup de produits
subissent une absorption considérable par l’hydrosol
en sorte qu’il est possible de les concentrer par ce
moyen. On doit aussi siriialer les recherches de Szi- lard’ sur l’absorption de l’UrX et sur une nouvelle
méthode de concentration de cette substance. Deux ans avant que mon travail et celui de Pancth fussent
publiés, Szilard, en cherchant à reconnaître la nature
des réactions des produits radioactifs, signala qu’elles pouvaient être considérées comme des actions entre des ions et des suspensions électrisées ou, plus géné- raleulent, entre des corps électrisés.
Partant de l’hypothèse que les produits radioactifs
en solution dans l’eau forment des hydrosols colloïdaux
nous devons nous attendre à ce que l’action des col- loïdes étrangers sur eux suive les lois bien connues des
actions nlutuelles entre les colloïdes. Des colloïdes de
signes opposés se précipitent mutuellemcnt. Les recher- ches de Biltz3 nous apprennent que cette précipitation
mutuelle de colloïdes de signes opposés est restreinte
un peu par certaines conditions tenant aux quantités respectives des deux colloïdes. Pour chaque couple de
colloïdes on peut trouver un «optimum» correspondant
à l’égalisation des charges électriques qui est accompa-
gné d’une précipitation complète. Il existe alors une
série de concentrations pour lesquelles la précipitation
mu tuelle a lieu, série4 (par exemple dans le cas des pig-
ments) qui est d’autant moins étendue que la diffusibilité du pigment est plus faible. Si le degré de concentration d’un colloïde est éloigné des limites qui lui correspon- dent, aucune précipitation ne se produit, mais à cause
de l’absorption ordinaire et aussi électrique le colloïde
qui est présent en faible quantité gagnera de l’autre une
charge opposée en sorte que dans le chalnp électrique
les deux colloïdes se déplaceront dans la même direction.
L’influence exercée par les colloïdes ordinaires sur
les produits radioactifs en solution a été examinée par l’auteur d’abord par l’observation de l’effet de l’élec-
trohse. Des colloïdes variés en quantités différente
connues avec précision étaient ajouté... a 1 eau saturée de 1 émanation du radium coexistant avec ses produits
successif. La solution était alors électrolysée entre des
1. MISS anorg. Chemie. 73 1911.
2. SZHARD f.. R. 1999. Le Radion. 7. p. 366
3. Butz.Ber. d.dutsd Chem ’;1’ 37 1904. p. 1093.
f. ZSIGMONDY. Kollondheme, 220.
électrodes de platine, en employant une différence de
potentiel de 220 volts. Le dispositif expérimental em- ployé dans cette partie de 1 ouvrage était le même que celui qui est décrit dans le mémoire précédint signalé plus haut. L’activité x des électrodes était déterminée,
quand l’électrolyse était complète, à l’aide d’un élec- trométre a quadrants; les mesures étaient répétées de façon à identifier les produits déposés. L’ activité est
exprimée ci-dessous en unités arbitraires qui sont d’ail-
leurs toujours les mêmes dans le cours du mémoire.
L’eau employée était obtenue par distillation d’eau distillée, un condenseur en quartz étant employé.
et leurs variations dans le temps sont r - dans
le tableau 1 et placés dans la ligure 1. Lti courbe
continue de la figure se rapporte à la cathode, la
courbe pointillée à l’anode (V. Tableau I).
Ûn doit noter que l’influence du sulfure d’arsenic
sur le résultat de l’ëlectrolysc est très marquée: le
sens de la variation est celui qu’on pouvait prévoir d’après le signe du colloide.
Quand l’hydrosol négatif est ajouté, la quantité de produits déposés à la cathode commence par décroître.
La décroissance des ordonnées maxima des courbes continues correspond al une diminution de la quantité
Fig. 1.
Effets des colloïdes négatifs
sur les produits radioactifs en solution.
Expériences avec le sulfure d’arsenic. - Du sulfure d’arsenic colloidal était oh tenu de la ma-
nière habituelle en faisant passer un courant d’hydro-
gène sulfuré gazeux à travers une solution diluée d’acide arsénieux. Après avoir chassé le reste d’hydrogène
sulfuré et filtré, une solution était 1 obtenue l’t pouvait être conservée pendant des semaines dan- df’’’’ thecolts de verre d’léna. La solution l:tait diluce convenable- ment. et 1 ciiis de concentration variable -,, chut ajouté à 16 cm3 d’eau saturée d’émanation. l.os résul-
l.1t... des mesure d’activité de lanode et de la cathode
de RaB quand la concentration du sulfure d’arsenic augmente: la diminution des ordonées initiales in-
dique la décroissance de la RaC deposée à la
cathode. La courbe continue de la figure 1 montre que, quand le sulfure d’arsenic est employé e faible concentration, la quantité de RaC déposée à la cathode
décroît mais que la valeur relative du rapport RaB RaC
croit d’abord. Ce résultat semble confirmer notre hy-
phothèse concernant l’apparition du Radium , 1.
cathode. S’il est vrai, en effet, que le RaC vers la cathofe, charrié par les atomes de RaB qui restent dans l’a et colloidal positif at doit avoir une charge positive plus faible que quand il
con ment des atomes de R ’ rosols
com atenant du RaB et du at plus
164
Tableau 1 - Sulfure d’arsenic.
aisément précipitas et cette précipitation reproduira
pour une concentration plus faible du sulfure d’arse- nic, A la cathode, par conséquent avec une concentra-
tion y = 0,01 mg par exemple. nou, aurons du Ra B presque pur.
C’est seulement avec les concentrations dix fois
plus fortes ou plus encore changement de signe caractéristique et la du Ra B ver- l’anode se produisent. L anure de la courbe pointillee
i ii- 1 currespondant aux valeurs du temps de 13 à
55 minutes montre l’apparition du RaB il l’anode.
A cette concentration aussi bien qu’à toutes les con-
centrations plus éleiées, nous observions que les pro- duits (RaA, RaB, RaC) sont tous déposes à l’anode.
En concordance avec ce que demande la théorie des
colloïdes, les produits sont absorbes par le colloïde de
signe opposé qui est présent en irand excès.
Une inspection de la figure et de la table nous fait
conclure qu’a toutes les concentrations pour lesquelles
le Ra B apparaît à l’aiiodc l’activité de la cathode est extrêmement faible et tombe, en présence de concen-
trations plus grandes en sulfure d’arsenic, jusqu’en
dessous de 1 pour 100.
Expériences avec le platine colloïdal. - Le
platine colloïdal était préparé par la méthode de Bre-
dig, c’est-à-dire par pulvérisation du platine dans un
arc électrique. La solution initiale contenait 7,6 mmg de platine dans 100 cm3. Certaines quantités de cette
solution étaient ajoutécs a 16 em3 d’eau saturée
d’émanation ; le liquide résultant était électrolysé pen- dant 90 sec. dans les mémes conditions que plus haut.
Les résultats de ces expériences sont indiqués dans la figure 2.
De la vue des courbes nous déduisons que l’in-
FIg. 2.
flueiice du platine est la même que celle du sulfure d’arsenic. De petites quantités produisent une décrois-
sance de l’activité de la cathode, et, comme plus haut,
la quantité de RaC déposée à la cathode diminue d’abord. On voit aussi que les solutions positives,
contenant du Ha C aBec le Ra B, sont précipitées
comme si elles avaient une charge plus faible.
En présence de concentrations plus grandes, le
RaB disparaît de la cathode; à une concentration
encore plus grande, quand l’actinité de l’anode est
extrêmement faible, le RaB apparait à l’anode. Les
hydrosols positifs se chaînent négativement, tous les produits étant déposés à l’anode.
I)es expériences analogues avec de l’or colloïdal,
obtenu par la méthode de Bredig, ont conduit préci-
sément aux mêmes résultats.
Nous devons donc conclure que 1 addition d un col- loide négatif en petite quantité fait diminuer la quan- tité des produits déposés al la cathode et ensuite les fait disparaitre, ce qui revient à dire qu’elle produit
la précipitation des colloïdes de signe opposé. En pré-
sence de quantités encore plus grandes de colloides négatifs, les produits positifs sont chargés négative-
ment et sont alors déposés à l’anode. lous aBons
alors un cas d’absorption par un colloïde employé en grand excès.
Influence de colloïdes positifs.
Le colloïde positif employé était une solution dia-
lysée d’oxyde ferrique; c’était le produit commercial,
contenant 6,62 gr. d’oxyde ferrique pour 100 cm3.
Les expériences étaient conduites comme dans les cas précédents ; leurs résultats sont indiqués dans le ta-
bleau 2 et sont placés sur la figure 5.
On voit que l’influence de l’oxyde ferrique colloïdal
est tout à fait spéciale. Comme la théorie des colloïdes
nous faisait prévoir, la quantité des produits (Ra -1, Ra C) déposée sur l’anode commence par décroître, ce qui indique la précipitation d’hydrosols électrisés en sens inverse. Dans certaines expériences, une faible di-
minution de la quantité de Ra C déposée à la cathode
était appréciable pour les faibles concentrations, pen- dant que le rapport RaB/RaC augmentait d’une
faible quantité. La raison de cc fait pcut sans doute
être cherchée dans une plus grande absorption du
RaC par l’oxyde ferrique que par les atomes de Ra B restants.
Pour la concentration y=6,562 x10-3 mg nous observions une chute considérable dans l’activité de l’anode ; avec une concentration plus grande, l’acti-
vité de l’anode est extrêmement petite. D’un autre côté, depuis la concentration y== 6,62 x 10-2 ni,
l’apparition du RaA et du BaC sur la catllode est
manifeste, en sorte que tous les produits sont déposée
sur cette électrode. Dans ces concentrations les pro- duits qui forment généralement des hydrosols néga-
tifs sont électrosés positivement et sont déposés a la
cathode,
Une méthode concluante pour prouver l’absorption
du RaA est d’ajouter de l’oxyde ferrique en quantité
considérable à l’eau fraichement saturée d’émanation
et de pron’:dL’l’ ii l’életrolyse aussi xile que un Le dépôt il la cathode dans ce i- ltlt trouvé entièrement en 11 1 .B complètement pur.
Un doit ajouter que les resultats i donnés dans ces
pages oiit été trouvés dans ch 1 prenant des
Tableau II. - Oxyde ferrique .
valeur movennes dans une grande série de mesures Bien que l’allure des courbs correspondans aux con- centrations variables fut la même dans les dever riences, les résultats numériques individuels étaient su- jets à quelques faibles vsariations surtout aux faibles concentrations. Il fut trouvé par example des
modifications des circonstances des experience par
exemple. un changement dans la rapidité de prépara-
tion de . une varition dans rappel dnr’d-
loide. concentration à laquel une quan-
tité donné 3 loide était ajoutée, t’lllt cela
166
exerçait un l’flet considérable sur le résultat obtenu.
Pour arriver à des courbes identiques, il était néces- saire de garder toutes les conditions externes des
expériences identiquement semblables. Des faits ana-
logues ont été observés en étudiant la précipitation
des colloïdes usuels f.
Laissant de côté ces détail, nous devons conclure
en disant que l’oxy*de ferrique et, plus généralement,
les colloïdes positifs, ajoutés en quantité relativement
faible, conduisent a la précipitation du PaA et du
Ra C qui sont parmi les colloïdes négatifs ; à concen-
trations plus élevées, les colloïdes positifs les absor-
A 16 cm3 d’eau saturée d’én1anation, quelques mil- ligramn1es de sulfure d’arsenic colloïdal, de platine
ou d’or furent ajoutés: le dernier était obtenu ou par la méthode de Bredig ou par celle de Zsigmondy1;
les colloides étaient alors précipités à l’aide d’une faible quantité de solution de sulfate d’aluminium.
Le précipité, rassemblé sur un petit filtre, était exa-
miné au point de vue de l’activité immédiatement
après dessication.
Il fut possible par la même méthode de rassem-
bler les produits radioactifs sur des colloïdes positifs,
par exemple sur l’oxyde ferriclue. Une plus grande
Fig. 3.
bent, en inversant leurs signes. Cette action est alors exactement opposée à celle des hydrosols négatifs,
comme cela était prévu par la théorie.
Précipitation des produits radioactifs par les colloïdes.
Les expériences décrites montrent que des quan- tités relativement faibles de colloïdes sont capables
d’absorber tous les produits contenus dans une solu-
tion. La question se pose maintenant de savoir jus- qu a quel point les composés formés des colloïdes et des produits radioactifs sont stables? En vue d’élu- cider ce point, les expériences suivantes furent faites.
1. W. BILTZ, lue. Cit.
quantité de ce colloïde était cependant nécessaire
pour effectuer l’absorption ; de plus, ce colloïde, à
cause de son plus grand volume, est plus lent à filtrer,
par suite des colloïdes comme l’or ou le platine sont préférables quand on désire concentrer des produits
radioactifs.
Les recherches bien connues de Schünhein et Gop- pelsroder sur l’analwe capillaire furent étendues aux
colloides par Ficliter:2 et Sahlboom 3. Ces auteurs
prouvèrent que divers colloïdes ne montent pas à des hauteurs égales dans des feuilles de papier filtré; les
colloïdes négatifs montent avec l’eau taudis que les
1. ZSIGMONDY. Kolloidchemie. 94.
2. FRHTER; Z. r Kolloide, 7. 1. Verh. (lei Salo For. Ges.
Basel.. 2i. 1.
5. SURLDOON. Kolloisz de chemische Beihefte 2. 79.
