Ces chlorures sont évaporés à sec et lavés avec de l'acide chlorhydrique

concentré pur. Le chlorure de calcium se dissout presque entièrement,

alors que le chlorure de baryum radifère reste insoluble. On obtient

ainsi, par tonne de matière première, 8kg environ de chlorure de baryum

radifère, dont l'activité est environ 60 fois plus grande que celle de

l'uranium métallique. Ce chlorure est prêt pour le fractionnement.

_Polonium._--Comme il a été dit plus haut, en faisant passer l'hydrogène

sulfuré dans les diverses dissolutions chlorhydriques obtenues au cours

du traitement, on précipite des sulfures actifs dont l'activité est due

au polonium.

Ces sulfures contiennent principalement du bismuth, un peu de cuivre et

de plomb; ce dernier métal ne s'y trouve pas en forte proportion, parce

qu'il a été en grande partie enlevé par la dissolution sodique, et parce

que son chlorure est peu soluble. L'antimoine et l'arsenic ne se

trouvent dans les oxydes qu'en quantité minime, leurs oxydes ayant été

dissous par la soude. Pour avoir de suite des sulfures très actifs, on

employait le procédé suivant: les dissolutions chlorhydriques très

acides étaient précipitées par l'hydrogène sulfuré: les sulfures qui se

précipitent dans ces conditions sont très actifs, on les emploie pour la

préparation du polonium; dans la dissolution il reste des substances

dont la précipitation est incomplète en présence d'un excès d'acide

chlorhydrique (bismuth, plomb, antimoine). Pour achever la

précipitation, on étend la dissolution d'eau, on la traite à nouveau par

l'hydrogène sulfuré et l'on obtient une seconde portion de sulfures

beaucoup moins actifs que les premiers, et qui, généralement, ont été

rejetés. Pour la purification ultérieure des sulfures, on les lave au

sulfure d'ammonium, ce qui enlève les traces restantes d'antimoine et

d'arsenic. Puis on les lave à l'eau additionnée d'azotate d'ammonium et

on les traite par l'acide azotique étendu.

La dissolution n'est jamais complète; on obtient toujours un résidu

insoluble plus ou moins important que l'on traite à nouveau si on le

juge utile. La dissolution est réduite à un petit volume et précipitée

soit par l'ammoniaque, soit par beaucoup d'eau. Dans les deux cas le

plomb et le cuivre restent en dissolution; dans le second cas un peu de

bismuth à peine actif reste dissous également.

Le précipité d'oxydes ou de sous-azotates est soumis à un fractionnement

de la manière suivante: on dissout le précipité dans l'acide azotique,

on ajoute de l'eau à la dissolution, jusqu'à formation d'une quantité

suffisante de précipité; pour cette opération il faut tenir compte de ce

que le précipité ne se forme, quelquefois, qu'au bout d'un certain

temps. On sépare le précipité du liquide surnageant, on le redissout

dans l'acide azotique; sur les deux portions liquides ainsi obtenues on

refait une précipitation par l'eau, et ainsi de suite. On réunit les

diverses portions en se basant sur leur activité, et l'on tâche de

pousser la concentration aussi loin que possible. On obtient ainsi une

très petite quantité de matière dont l'activité est énorme, mais qui,

néanmoins, n'a encore donné au spectroscope que les raies du bismuth.

On a malheureusement peu de chances d'aboutir à l'isolement du polonium

par cette voie. La méthode de fractionnement qui vient d'être décrite

présente de grandes difficultés, et il en est de même pour d'autres

procédés de fractionnement par voie humide. Quel que soit le procédé

employé, il se forme avec la plus grande facilité des composés

absolument insolubles dans les acides étendus ou concentrés. Ces

composés ne peuvent être redissous qu'en les ramenant préalablement à

l'état métallique, par la fusion avec le cyanure de potassium, par

exemple.

Étant donné le nombre considérable des opérations à effectuer, cette

circonstance constitue une difficulté énorme pour le progrès du

fractionnement. Cet inconvénient est d'autant plus grave que le polonium

est une substance qui, une fois retirée de la pechblende, diminue

d'activité.

Cette baisse d'activité est d'ailleurs lente; c'est ainsi qu'un

échantillon de nitrate de bismuth à polonium a perdu la moitié de son

activité en onze mois.

Aucune difficulté analogue ne se présente pour le radium. La

radioactivité reste un guide fidèle pour la concentration: cette

concentration elle-même ne présente aucune difficulté, et les progrès du

travail ont pu, depuis le début, être constamment contrôlés par

l'analyse spectrale.

Quand les phénomènes de la radioactivité induite, dont il sera question

plus loin, ont été connus, il a paru naturel d'admettre que le polonium,

qui ne donne que les raies du bismuth et dont l'activité diminue avec le

temps, n'est pas un élément nouveau, mais du bismuth activé par le

voisinage du radium dans la pechblende. Je ne suis pas convaincue que

cette manière de voir soit exacte. Au cours de mon travail prolongé sur

le polonium, j'ai constaté des effets chimiques que je n'ai jamais

observés ni avec le bismuth ordinaire, ni avec le bismuth activé par le

radium. Ces effets chimiques sont, en premier lieu, la formation

extrêmement facile des composés insolubles dont j'ai parlé plus haut

(spécialement sous-nitrates), en deuxième lieu, la couleur et l'aspect

des précipités obtenus en ajoutant de l'eau à la solution azotique du

bismuth polonifère. Ces précipités sont parfois blancs, mais plus

généralement d'un jaune plus ou moins vif, allant au rouge foncé.

L'absence de raies, autres que celles du bismuth, ne prouve pas

péremptoirement que la substance ne contient que du bismuth, car il

existe des corps dont la réaction spectrale est peu sensible.

Il serait nécessaire de préparer une petite quantité de bismuth

polonifère à l'état de concentration aussi avancé que possible, et d'en

faire l'étude chimique, en premier lieu, la détermination du poids

atomique du métal. Cette recherche n'a encore pu être faite à cause des

difficultés de travail chimique signalées plus haut.

S'il était démontré que le polonium est un élément nouveau, il n'en

serait pas moins vrai que cet élément ne peut exister indéfiniment à

l'état fortement radioactif, tout au moins quand il est retiré du

minerai. On peut alors envisager la question de deux manières

différentes: 1º ou bien toute l'activité du polonium est de la

radioactivité induite par le voisinage de substances radioactives par

elles-mêmes; le polonium aurait alors la faculté de s'activer

atomiquement d'une façon durable, faculté qui ne semble pas appartenir à

une substance quelconque; 2º ou bien l'activité du polonium est une

activité propre qui se détruit spontanément dans certaines conditions et

peut persister dans certaines autres conditions qui se trouvent

réalisées dans le minerai. Le phénomène de l'activation atomique au

contact est encore si mal connu, que l'on manque de base pour se former

une opinion cohérente sur ce qui touche à cette question.

Tout récemment a paru un travail de M. Marckwald, sur le polonium[36].

M. Marckwald plonge une baguette de bismuth pur dans une solution

chlorhydrique du bismuth extrait du résidu du traitement de la

pechblende. Au bout de quelque temps la baguette se recouvre d'un

dépôt très actif, et la solution ne contient plus que du bismuth

inactif. M. Marckwald obtient aussi un dépôt très actif en ajoutant du

chlorure d'étain à une solution chlorhydrique de bismuth radioactif.

M. Marckwald conclut de là que l'élément actif est analogue au tellure

et lui donne le nom de _radiotellure_. La matière active de M.

Marckwald semble identique au polonium, par sa provenance et par les

rayons très absorbables qu'elle émet. Le choix d'un nom nouveau pour

cette matière est certainement inutile dans l'état actuel de la

question.

[36] _Berichte d. deutsch. chem. Gesell._, juin 1902 et décembre 1902.

_Préparation du chlorure de radium pur._--Le procédé que j'ai adopté

pour extraire le chlorure de radium pur du chlorure de baryum radifère

consiste à soumettre le mélange des chlorures à une cristallisation

fractionnée dans l'eau pure d'abord, dans l'eau additionnée d'acide

chlorhydrique pur ensuite. On utilise ainsi la différence des

solubilités des deux chlorures, celui de radium étant moins soluble que

celui de baryum.

Au début du fractionnement on emploie l'eau pure distillée. On dissout

le chlorure et l'on amène la dissolution à être saturée à la température

de l'ébullition, puis on laisse cristalliser par refroidissement dans

une capsule couverte. Il se forme alors au fond de beaux cristaux

adhérents, et la dissolution saturée, surnageante, peut être facilement

décantée. Si l'on évapore à sec un échantillon de cette dissolution, on

trouve que le chlorure obtenu est environ cinq fois moins actif que

celui qui a cristallisé. On a ainsi partagé le chlorure en deux

portions: A et B, la portion A étant beaucoup plus active que la portion

B. On recommence sur chacun des chlorures A et B la même opération, et

l'on obtient, avec chacun d'eux, deux portions nouvelles. Quand la

cristallisation est terminée, on réunit ensemble la fraction la moins

active du chlorure A et la fraction la plus active du chlorure B, ces

deux matières ayant sensiblement la même activité. On se trouve alors

avoir trois portions que l'on soumet à nouveau au même traitement.

On ne laisse pas augmenter constamment le nombre des portions. A mesure

que ce nombre augmente, l'activité de la portion la plus soluble va en

diminuant. Quand cette portion n'a plus qu'une activité insignifiante,

on l'élimine du fractionnement. Quand on a obtenu le nombre de portions

que l'on désire, on cesse aussi de fractionner la portion la moins

soluble (la plus riche en radium), et on l'élimine du fractionnement.

On opère avec un nombre constant de portions. Après chaque série

d'opérations, la solution saturée provenant d'une portion est versée sur

les cristaux provenant de la portion suivante; mais si, après l'une des

séries, on a éliminé la fraction la plus soluble, après la série

suivante on fera, au contraire, une nouvelle portion avec la fraction la

plus soluble, et l'on éliminera les cristaux qui constituent la portion

la plus active. Par la succession alternative de ces deux modes

opératoires on obtient un mécanisme de fractionnement très régulier,

dans lequel le nombre des portions et l'activité de chacune d'elles

restent constants, chaque portion étant environ cinq fois plus active

que la suivante, et dans lequel on élimine d'un côté (à la queue) un

produit à peu près inactif, tandis que l'on recueille de l'autre côté (à

la tête) un chlorure enrichi en radium. La quantité de matière contenue

dans les portions va, d'ailleurs, nécessairement en diminuant, et les

portions diverses contiennent d'autant moins de matière qu'elles sont

plus actives.

On opérait au début avec six portions, et l'activité du chlorure éliminé

à la queue n'était que 0,1 de celle de l'uranium.

Quand on a ainsi éliminé en grande partie la matière inactive et que les

portions sont devenues petites, on n'a plus intérêt à éliminer à une

activité aussi faible; on supprime alors une portion à la queue du

fractionnement et l'on ajoute à la tête une portion formée avec le

chlorure actif précédemment recueilli. On recueillera donc maintenant un

chlorure plus riche en radium que précédemment. On continue à appliquer

ce système jusqu'à ce que les cristaux de tête représentent du chlorure

de radium pur. Si le fractionnement a été fait d'une façon très

complète, il reste à peine de très petites quantités de tous les

produits intermédiaires.

Quand le fractionnement est avancé et que la quantité de matière est

devenue faible dans chaque portion, la séparation par cristallisation

est moins efficace, le refroidissement étant trop rapide et le volume de

solution à décanter trop petit. On a alors intérêt à additionner l'eau

d'une proportion déterminée d'acide chlorhydrique; cette proportion

devra aller en croissant à mesure que le fractionnement avance.

L'avantage de cette addition consiste à augmenter la quantité de la

dissolution, la solubilité des chlorures étant moindre dans l'eau

chlorhydrique que dans l'eau pure. De plus, le fractionnement est alors

très efficace; la différence entre les deux fractions provenant d'un

même produit est considérable; en employant de l'eau avec beaucoup

d'acide, on a d'excellentes séparations, et l'on peut opérer avec trois

ou quatre portions seulement. On a tout avantage à employer ce procédé

aussitôt que la quantité de matière est devenue assez faible pour que

l'on puisse opérer ainsi sans inconvénients.

Les cristaux, qui se déposent en solution très acide, ont la forme

d'aiguilles très allongées, qui ont absolument le même aspect pour le

chlorure de baryum et pour le chlorure de radium. Les uns et les autres

sont biréfringents. Les cristaux de chlorure de baryum radifère se

déposent incolores, mais, quand la proportion de radium devient

suffisante, ils prennent au bout de quelques heures une coloration

jaune, allant à l'orangé, quelquefois une belle coloration rose. Cette

coloration disparaît par la dissolution. Les cristaux de chlorure de

radium pur ne se colorent pas, ou tout au moins pas aussi rapidement, de

sorte que la coloration paraît due à la présence simultanée du baryum et

du radium. Le maximum de coloration est obtenu pour une certaine

concentration en radium, et l'on peut, en se basant sur cette propriété,

contrôler les progrès du fractionnement. Tant que la portion la plus

active se colore, elle contient une quantité notable de baryum; quand

elle ne se colore plus, et que les portions suivantes se colorent, c'est

que la première est sensiblement du chlorure de radium pur.

J'ai remarqué parfois la formation d'un dépôt composé de cristaux dont

une partie restait incolore, alors que l'autre partie se colorait. Il

semblait possible de séparer les cristaux incolores par triage, ce qui

n'a pas été essayé.

A la fin du fractionnement, le rapport des activités des portions

successives n'est ni le même, ni aussi régulier qu'au début; toutefois

il ne se produit aucun trouble sérieux dans la marche du fractionnement.

La précipitation fractionnée d'une solution aqueuse de chlorure de

baryum radifère par l'alcool conduit aussi à l'isolement du chlorure de

radium qui se précipite en premier. Cette méthode que j'employais au

début a été ensuite abandonnée pour celle qui vient d'être exposée et

qui offre plus de régularité. Cependant, j'ai encore quelquefois employé

la précipitation par l'alcool pour purifier le chlorure de radium qui

contient une petite quantité de chlorure de baryum. Ce dernier reste

dans la dissolution alcoolique légèrement aqueuse et peut ainsi être

enlevé.

M. Giesel, qui, dès la publication de nos premières recherches, s'est

occupé de la préparation des corps radioactifs, recommande la séparation

du baryum et du radium par la cristallisation fractionnée dans l'eau du

mélange des bromures. J'ai pu constater que ce procédé est en effet très

avantageux, surtout au début du fractionnement.

Quel que soit le procédé de fractionnement dont on se sert, il est utile

de le contrôler par des mesures d'activité.

Il est nécessaire de remarquer qu'un composé de radium qui était

dissous, et que l'on vient de ramener à l'état solide, soit par

précipitation, soit par cristallisation, possède au début une activité

d'autant moins grande qu'il est resté plus longtemps en dissolution.

L'activité augmente ensuite pendant plusieurs mois pour atteindre une

certaine limite, toujours la même. L'activité finale est cinq ou six

fois plus élevée que l'activité initiale. Ces variations, sur lesquelles

je reviendrai plus loin, doivent être prises en considération pour la

mesure de l'activité. Bien que l'activité finale soit mieux définie, il

est plus pratique, au cours d'un traitement chimique, de mesurer

l'activité initiale du produit solide.

L'activité des substances fortement radioactives est d'un tout autre

ordre de grandeur que celle du minerai dont elles proviennent (elle est

10^6 fois plus grande). Quand on mesure cette radioactivité par la

méthode qui a été exposée au début de ce travail (appareil _fig._ 1), on

ne peut pas augmenter, au delà d'une certaine limite, la charge que l'on

met dans le plateau du quartz. Cette charge, dans nos expériences, était

de 4000g au maximum, correspondant à une quantité d'électricité dégagée

égale à 25 unités électrostatiques. Nous pouvons mesurer des activités

qui varient, dans le rapport de 1 à 4000, en employant toujours la même

surface pour la substance active. Pour étendre les limites des mesures,

nous faisons varier cette surface dans un rapport connu. La substance

active occupe alors sur le plateau B une zone circulaire centrale de

rayon connu. L'activité n'étant pas, dans ces conditions, exactement

proportionnelle à la surface, on détermine expérimentalement des

coefficients qui permettent de comparer les activités à surface active

inégale.

Quand cette ressource elle-même est épuisée, on est obligé d'avoir

recours à l'emploi d'écrans absorbants et à d'autres procédés

équivalents sur lesquels je n'insisterai pas ici. Tous ces procédés,

plus ou moins imparfaits, suffisent cependant pour guider les

recherches.

Nous avons aussi mesuré le courant qui traverse le condensateur quand il

est mis en circuit avec une batterie de petits accumulateurs et un

galvanomètre sensible. La nécessité de vérifier fréquemment la

sensibilité du galvanomètre nous a empêchés d'employer cette méthode

pour les mesures courantes.

_Détermination du poids atomique du radium[37]._--Au cours de mon

travail, j'ai, à plusieurs reprises, déterminé le poids atomique du

métal contenu dans des échantillons de chlorure de baryum radifère.

Chaque fois qu'à la suite d'un nouveau traitement j'avais une nouvelle

provision de chlorure de baryum radifère à traiter, je poussais la

concentration aussi loin que possible, de façon à obtenir de 0g,1 à 0g,5

de matière contenant presque toute l'activité du mélange. De cette

petite quantité de matière je précipitais par l'alcool ou l'acide

chlorhydrique quelques milligrammes de chlorure qui étaient destinés à

l'analyse spectrale.

[37] Mme CURIE, _Comptes rendus_, 13 novembre 1899, août 1900 et 21

juillet 1902.

Grâce à son excellente méthode, Demarçay n'avait besoin que de cette

quantité minime de matière pour obtenir la photographie du spectre de

l'étincelle. Sur le produit qui me restait je faisais une détermination

de poids atomique.

J'ai employé la méthode classique qui consiste à doser, à l'état de

chlorure d'argent, le chlore contenu dans un poids connu de chlorure

anhydre. Comme expérience de contrôle, j'ai déterminé le poids atomique

du baryum par la même méthode, dans les mêmes conditions et avec la même

quantité de matière, 0g,5 d'abord, 0g,1 seulement ensuite. Les nombres

trouvés étaient toujours compris entre 137 et 138. J'ai vu ainsi que

cette méthode donne des résultats satisfaisants, même avec une aussi

faible quantité de matière.

Les deux premières déterminations ont été faites avec des chlorures,

dont l'un était 230 fois et l'autre 600 fois plus actif que l'uranium.

Ces deux expériences ont donné, à la précision des mesures près, le même

nombre que l'expérience faite avec le chlorure de baryum pur. On ne

pouvait donc espérer de trouver une différence qu'en employant un

produit beaucoup plus actif. L'expérience suivante a été faite avec un

chlorure dont l'activité était environ 3500 fois plus grande que celle

de l'uranium; cette expérience permit, pour la première fois,

d'apercevoir une différence petite, mais certaine; je trouvais, pour le

poids atomique moyen du métal contenu dans ce chlorure, le nombre 140,

qui indiquait que le poids atomique du radium devait être plus élevé que

celui du baryum. En employant des produits de plus en plus actifs et

présentant le spectre du radium avec une intensité croissante, je

constatais que les nombres obtenus allaient aussi en croissant, comme on

peut le voir dans le Tableau suivant (A indique l'activité du chlorure,

celle de l'uranium étant prise comme unité; M le poids atomique trouvé):

A. M.

3500 140 le spectre du radium est très faible

4700 141

7500 145,8 { le spectre du radium est fort, mais celui du

{ baryum domine de beaucoup

Ordre } 173,8 { les deux spectres ont une importance à

de } { peu près égale

grandeur, } 225 { le baryum n'est présent qu'à l'état de

10^6. } { trace.

Les nombres de la colonne A ne doivent être considérés que comme une

indication grossière. L'appréciation de l'activité des corps fortement

radioactifs est, en effet, difficile, pour diverses raisons dont il sera

question plus loin.

A la suite des traitements décrits plus haut, j'ai obtenu, en mars 1902,

0g,12 d'un chlorure de radium, dont Demarçay a bien voulu faire

l'analyse spectrale. Ce chlorure de radium, d'après l'opinion de

Demarçay, était sensiblement pur; cependant son spectre présentait

encore les trois raies principales du baryum avec une intensité notable.

J'ai fait avec ce chlorure quatre déterminations successives dont voici

les résultats:

Chlorure

de radium Chlorure

anhydre. d'argent. M.

I 0,1150 0,1130 220,7

II 0,1148 0,1119 223,0

III 0,11135 0,1086 222,8

IV 0,10925 0,10645 223,1

J'ai entrepris alors une nouvelle purification de ce chlorure, et je

suis arrivée à obtenir une matière beaucoup plus pure encore, dans le

spectre de laquelle les deux raies les plus fortes du baryum sont très

faibles. Étant donnée la sensibilité de la réaction spectrale du baryum,

Demarçay estime que ce chlorure purifié ne contient que «des traces

minimes de baryum incapables d'influencer d'une façon appréciable le

poids atomique». J'ai fait trois déterminations avec ce chlorure de

radium parfaitement pur. Voici les résultats:

Chlorure

de radium Chlorure

anhydre. d'argent. M.

I 0,09192 0,08890 225,3

II 0,08936 0,08627 225,8

III 0,08839 0,08589 224,0

Ces nombres donnent une moyenne de 225. Ils ont été calculés, de même

que les précédents, en considérant le radium comme un élément bivalent,

dont le chlorure a la formule RaCl_{2}, et en adoptant pour l'argent et

le chlore les nombres Ag = 107,8; Cl = 35,4.

Il résulte de ces expériences que le poids atomique du radium est

Ra=225. Je considère ce nombre comme exact à une unité près.

Les pesées étaient faites avec une balance apériodique Curie,

parfaitement réglée, précise au vingtième de milligramme. Cette balance,

à lecture directe, permet de faire des pesées très rapides, ce qui est

une condition essentielle pour la pesée des chlorures anhydres de radium

et de baryum, qui absorbent lentement de l'eau, malgré la présence de

corps desséchants dans la balance. Les matières à peser étaient placées

dans un creuset de platine; ce creuset était en usage depuis longtemps,

et j'ai vérifié que son poids ne variait pas d'un dixième de milligramme

au cours d'une opération.

Le chlorure hydraté obtenu par cristallisation était introduit dans le

creuset et chauffé à l'étuve pour être transformé en chlorure anhydre.

L'expérience montre que, lorsque le chlorure a été maintenu quelques

heures à 100°, son poids ne varie plus, même lorsqu'on fait monter la

température à 200° et qu'on l'y maintient pendant quelques heures. Le

chlorure anhydre ainsi obtenu constitue donc un corps parfaitement

défini.

Recherches sur les substances radioactives · 第 2 / 10 段