Colonne ionique

“ Si, par exemple, on verse petit à petit une solution neutre de chlorure de potassium ou de chlorure de sodium sur une colonne formée soit par de la terre, soit par du kaolin, du charbon, du coton hydrophile, ou toute autre substance analogue présentant une grande surface, on constate que le liquide, après avoir traversé là colonne, est devenu nettement acide. (On peut opérer également en agitant, dans un récipient, ces substances avec les solutions) . — Ce fait avait déjà été attribué à une tout autre cause ; il avait suggéré une méthode d'estimation de l'acidité des terres (1) . ”

“ Cette analyse conduit à la composition telle qu'on la trouve dans la colonne I; elle concorde très bien avec celle de l'alunite, qui se trouve dans la colonne IT, d'après la formule K2 SO4, Al1 (SO4) 3, 2 AP O3, 6 H2 O, où 1 atome de K est remplacé par 1 at. ”

“ Le carbone, l'azote, l'oxygène et le soufre sont les éléments retenus pour l'implantation ionique. Ce choix est motivé par plusieurs facteurs qui sont d'ordres économiques, techniques et scientifiques:
Les éléments choisis peuvent tous être obtenus à partir d'un gaz ”

“ L’énergie soustraite au faisceau par le processus de diffusion se partage entre les quanta diffusés et les électrons de choc.
Le coefficient τ a également reçu une interprétation quantique. On admet qu’il caractérise un processus d’absorption, dans lequel un quantum cède intégralement son énergie à un atome, en produisant l’ionisation de celui-ci dans un de ses niveaux. Si Wi est le travail d’extraction de l’électron du niveau i, sur lequel porte l’ionisation, et W l’énergie cinétique de l’électron extrait, on a la relation d’Einstein . ”

“ L’absorption des rayons par la matière peut être évaluée de deux manières différentes. La première méthode consiste à mesurer l’ionisation produite dans un condensateur quand la matière active est recouverte par des écrans de nature et d’épaisseur variable. L’ionisation obtenue dépend non seulement du nombre des particules qui entrent dans la chambre d’ionisation, mais aussi du nombre d’ions qu’une particule peut produire par unité de longueur de son trajet, et de la longueur du trajet. ”

“ Cela va bien si les atomes sont eux-mêmes regardés comme des points matériels et si le mot « atome » doit être entendu au sens étymologique ; mais il est loin d’en être ainsi ; les éléments d’un gaz dans la théorie cinétique sont les « molécules » et chacune d’elles contient plusieurs atomes chimiques ; chaque atome à son tour est formé d’électrons, et il serait puéril de supposer qu’on n’ira jamais plus loin et que les électrons ne se résoudront pas un jour en éléments plus petits. Une molécule ou un mot est un édifice aussi compliqué que le système solaire ”

“ Toute ionisation divise l’atome, d’une part, en un ou plusieurs corpuscules négatifs, de masse insignifiante, et, d’autre part, en un ion positif, relativement plus lourd, formé du reste de l’atome. L’atome n’est donc pas insécable, au sens strict du mot, et peut-être consiste-t-il en une sorte de soleil positif dans lequel réside l’individualité chimique, et autour duquel s’agite une nuée de planètes négatives, de même sorte pour tous les atomes... ”

“ Or, d’après l’étude comparée des ions obtenus dans divers cas, il semble probable que l’ion négatif a toujours pour noyau un électron ou corpuscule auquel appartient la totalité de la charge, et dont les dimensions sont négligeables par rapport à celles d’un atome, mais qui est susceptible de s’entourer de molécules de gaz pour former une agglomération assez importante. ”

“ Le rectificateur c est construit intérieurement de la mémo manière que le reste de la colonne dont il fait partie ; il ne reçoit point le liquide réfrigérant du condensateur, mais seulement celui qui se produit dans les premières hélices, et il leur transmet en échange la vapeur qu'il produit et une partie de celles qu'il reçoit de la colonne.
Le condensateur d est un cylindre en cuivre qui contient un serpentin à hélices couché horizontalement ”

“ Par une étude attentive des spectres de rayons X, on peut classer les raies d’émission comme celles des spectres lumineux, et déduire de là le nombre et la nature des niveaux d’énergie. Quand le nombre atomique augmente d’une unité, un électron vient s’adjoindre à l’atome, le nombre total d’électrons extérieurs au noyau variant depuis 1 pour l’hydrogène à 92 pour l’uranium. ”

“ Il faut bien remarquer qu’il existe deux espèces d'ions. Ceux dont nous venons de parler qui sont fournis par l’électrolyse des molécules, ions moléculaires. Mais il en existe, dans les gaz raréfiés de l’ampoule de Crookes, une seconde espèce, les ions atomiques. Nous verrons tout à l’heure, en effet, que l’on peut considérer l’atome comme une sorte d’édifice complexe, dans lequel des corpuscules positifs ou cathions, véritables fragmens d’atome, sont maintenus en présence d’un noyau négatif ou anion. ”

“ Quand la valeur de est suffisamment grande, l’énergie cinétique de l’ion au moment du choc peut devenir telle que l’ion se comporte comme un véritable projectile qui, en rencontrant une molécule, peut déterminer la formation de deux ions nouveaux. On dira alors qu’il y a ionisation par choc des ions. On conçoit que si un ion donne ainsi lieu à la production d’ions nouveaux, et cela en quantité d’autant plus grande que le champ est plus intense, le courant puisse augmenter rapidement avec la différence de potentiel. ”

“ Les coefficients d’absorption ainsi déterminés sont aussi pour un même gaz proportionnels à sa densité, et il est probable que l’absorption de l’énergie des rayons par le gaz affecte d’une manière analogue leur pouvoir ionisant et leur pouvoir de produire la phosphorescence.
Quand l’énergie disponible pour l’ionisation est épuisée, un nombre déterminé d’ions a été créé. Si l’énergie nécessaire pour ioniser une molécule est indépendante de la densité du gaz, l’ionisation totale est indépendante de la pression. ”

“ Dans le second cas, la concentration élevée des ions positifs et négatifs du sel provoque la précipitation des deux colloïdes.
Bredig (3) a trouvé que l'addition de gélatine à un colloïde en solution augmente beaucoup la stabilité d'un métal en suspension colloïdale.
Mathews (4) pense que la précipitation des colloïdes par les électrolytes provient d'une altération de l'énergie superficielle du col loïde, et que le pouvoir précipitant de l'électrolyte provient de la tension des ions en solution. L'ion de signe contraire à celui du colloïde se précipite. ”

“ Les corps incandescents émettent dans le vide des ions négatifs très mobiles. Dans les gaz sous pression normale, ils émettent des ions positifs et négatifs ; ces derniers prédominent à mesure que la température augmente. Les mesures du rapport de la charge à la masse effectuées sur ces ions rendent probable que la masse de l’ion négatif est de l’ordre de de celle d’un atome d’hydrogène, tandis que celle de l’ion positif est du même ordre que celle d’un atome [20] . ”

“ Si la destruction d’un atome entraîne l’expulsion d’une seule particule on peut penser que dans une chambre d’ionisation, dans laquelle le parcours des particules est complètement utilisé, le nombre d’ions produit par une particule croît avec le parcours de celle-ci et peut lui être approximativement proportionnel. ”

“ L’atome d’hydrogène se compose d’un noyau nommé proton, de charge nucléaire égale à celle de l’électron unique qui l’accompagne. En négligeant la masse des électrons, on obtient, pour un atome quelconque, une masse égale à celle des protons qu’il renferme. Puisque le poids atomique P atteint 238 et le nombre atomique N seulement 92 (uranium) , il est clair que le noyau doit contenir un nombre d’électrons égal à la différence P — N, P étant le poids atomique d’un élément simple et non celui d’un mélange d’isotopes dont les termes peuvent différer de plusieurs unités. ”

“ Un « grand nombre » de molécules peuvent être dissociées en ions. Dans les solutions très étendues, « toutes » les molécules sont ionisées. Une solution très étendue ne contient donc pas le corps que nous croyons y exister, que nous y avons mis, il en contient seulement les élémens, les ions, tels que l’électrolyse pourrait les fournir. Dans l’acide chlorhydrique très dilué, par exemple, les ions hydrogène, c’est-à-dire les atomes d’hydrogène chargés d’électricité positive, nagent librement, escortés par les anions chlore. ”

“ En effet, pour une valeur suffisante du champ, tous les chocs d’un ion contre les molécules rencontrées semblent efficaces ; le nombre d’ions d’une espèce formés sur la longueur d’un centimètre est, en ce cas, égal au nombre des chocs, c’est-à-dire à l’inverse du libre parcours moyen de l’ion. On trouve que dans l’air sous pression de 1mm de mercure l’ion négatif peut, pour des champs forts, produire au maximum 15 ions nouveaux par centimètre ; on en déduit pour le libre parcours d’un ion négatif à cette pression et dans un champ électrique intense la valeur de de centimètre. ”

“ Les ions produits par l'électrolyse provoquent parfois au moment où ils se forment des décompositions secondaires. Si l'on plonge, par exemple, des électrodes de platine dans une solution de chlorure de sodium, le chlore se porte à l'anode, le sodium au cathode; mais ce dernier provoque immédiatement la décomposition de l'eau et fixe l'oxygène, tandis que l'hydrogène se porte secondairement au cathode.
La polarisation augmente (bien qu'à un faible degré) avec l'intensité du courant; elle augmente à peu près proportionnellement avec l'élévation de la température. ”

“ L’existence de l’électron et du proton exige, au point de vue de la mécanique, des forces de cohésion, s’exerçant à de très petites distances suivant une loi autre que l’inverse du carré des distances, de manière à faire équilibre à la pression électrostatique. ”

“ Quand un gaz où existe une certaine ionisation a été abandonné à lui-même sans être soumis à un champ électrique, l’ionisation disparaît spontanément par suite de la recombinaison des ions de signes contraires, cette recombinaison ayant lieu à la suite des rencontres amenées par l’attraction mutuelle. Le nombre des rencontres qui se produisent dans une unité de volume pendant l’unité de temps, est proportionnel au produit des concentrations des deux espèces d’ions. ”

“ Constatons encore ce fait très important : c'est que le point d'attache de la colonne avec la panse circulaire qui l'absorbe ou va l'absorber, ne saurait s'établir que de cette façon fondue qui appartient aux fluides. Le dessin de la base de la colonne se fondra donc avec la circonférence solaire et partagera les exigences du diamètre de celle-ci (Fig. 17) . ”

“ L’expérience montre que la faculté de fixer une charge négative est liée aux propriétés électrochimiques de l’atome. Ainsi les atomes d’oxygène et de chlore apparaissent très fréquemment avec charge négative ; on rencontre celle-ci également sur les atomes d’hydrogène et de carbone, tandis que l’hélium, l’azote, le néon, l’argon, le krypton, le xénon et le mercure ne donnent jamais de paraboles négatives. Les molécules à charge négative ne se rencontrent que rarement, et cela seulement pour l’hydrogène, l’oxygène et le carbone. ”

“ Pendant son parcours dans la matière, elle ne reste pas constamment à cet état, mais peut regagner un électron et le reperdre à nouveau. Vers la fin du parcours elle peut aussi regagner deux électrons et passer à l’état d’atome neutre, d’abord temporairement, puis définitivement.
L’atome d’hydrogène privé de son unique électron est un proton. C’est à cet état qu’il est projeté par un rayon α, lors d’un choc exceptionnel.
Un noyau quelconque peut être considéré comme un assemblage de protons et d’électrons. Une particule α doit, dans ce cas, contenir 4 protons et 2 électrons. ”

“ La différence fondamentale entre les deux catégories consiste en ceci qu’un atome peut perdre un ou plusieurs électrons périphériques sans changer de nature, tandis que l’émission d’un rayon entraîne la transformation de l’édifice atomique. Les électrons essentiels ne peuvent donc venir que du noyau. ”

“ Un être encore, le proton, comme l'électron, un être de type inverse, un être lourd fait pour s'opposer au léger électron dans l'atome : dans l'atome que nous voyons faire ainsi son entrée. — Opposition nécessaire, en effet, que celle de l'électron et du proton dans l'atome, dont ils sont les matériaux, indispensables : sans un proton, pas de noyau d'Hydrogène, pour commencer ; sans des protons, et qui soient en surnombre par rapport à des électrons, qui sont là eux aussi, aucun des noyaux complexes qui font suite. ”

“ En affirmant que l’ionisation se produit sous d’autres causes que le passage du courant électrique, et par exemple par le seul fait de la dissolution de l’électrolyte dans l’eau ; que les solutions aqueuses de sels quelconques, d’acides minéraux et de bases minérales sont plus ou moins ionisées, Arrhenius et l’école physico-chimique allemande, Ostwald, Nernst et leurs élèves ont rattaché à la théorie de l’ionisation un grand nombre de problèmes de chimie et de chimie biologique et particulièrement celui qui nous occupe, de l’acidité et de la basicité des corps composés. ”

“ L'anode est le pôle négatif du corps décomposé, le cathode son pâle positif. Les corps qui touchent ceux qui se décomposent sont des électrodes. Ceux qui se décomposent directement en leurs éléments par le moyen d'un courant électrique ont reçu de lui le nom d'électrolytes, et leurs éléments celui de ions. L'eau est un électrolyte et ses ions l'oxygène et l'hydrogène. L'ion, qu'on a jusqu'à présent considéré comme l'élément électro-négatif, s'appelle, d'après lui, anion, et l'autre, ou celui électropositif, cation. ”

“ De temps en temps, s’achève une couche périphérique d’une formation si symétrique que les électrons qui la composent, n’ont aucune facilité pour participer aux réactions chimiques. C’est le cas des atomes de gaz rares ; hélium, néon, argon, krypton, xénon, radon. On admet que les couches superficielles qui correspondent à ces gaz ont respectivement 2, 8, 18, 32, 18, 8 électrons.
Aux spectres de rayons X se rattachent étroitement les spectres corpusculaires d’électrons [81] . Une fréquence déterminée , absorbée par l’atome peut en extraire un électron. ”