Uranium

“ Ainsi, on trouve des pechblendes (minerais d’oxyde d’urane) qui sont 4 fois plus actives que l’uranium métallique. La chalcolite (phosphate de cuivre et d’urane cristallisé) est 2 fois plus active que l’uranium. L’autunite (phosphate d’urane et de chaux) est aussi active que l’uranium. Ces faits étaient en désaccord avec les résultats relatifs aux corps simples et leurs composés, résultats d’après lesquels aucun minéral n’aurait dû se montrer plus actif que l’uranium ou le thorium. ”

“ Les transmutations (ou désintégrations) de l’uranium en radium, aussi bien que de l’uranium et du radium en hélium, avec les évolutions de l’atome annoncées par sir Ernest Rutherford, ouvrent un champ d’expérience qui demandera, sans doute, beaucoup de temps pour une rigoureuse synthèse de positivité.
De croire que l’atome d’un corps, dit simple, plomb, cuivre, fer ou soufre, gardera toujours son individualité c’est à quoi ne nous conduisent pas nos observations. Trop d’inconnu subsiste encore aux phénomènes, dits de « désintégration », dans les substances radio-actives. ”

“ La substance primaire donne lieu à la production continue d’une forme de radioactivité qui se détruit spontanément ; la vitesse de destruction croît d’ailleurs avec l’intensité atteinte. L’équilibre est obtenu quand la production compense la destruction spontanée. Ainsi le radium produit d’une manière continue l’émanation et la radioactivité induite ; l’uranium produit l’uranium X ; le thorium produit le thorium X ; l’actinium produit l’actinium X. Nous verrons que les lois de production et de destruction sont simples ou peuvent se ramener à des lois simples. ”

“ RADIOACTIVITÉ DE L'URANIUM ET DU THORIUM.
MINÉRAUX RADIOACTIFS. Rayons de Becquerel.—Les rayons uraniques, découverts par M. Becquerel, impressionnent les plaques photographiques à l'abri de la lumière; ils peuvent traverser toutes les substances solides, liquides et gazeuses, à condition que l'épaisseur en soit suffisamment faible; en traversant les gaz, ils les rendent faiblement conducteurs de l'électricité [6] .
Ces propriétés des composés d'urane ne sont dues à aucune cause excitatrice connue. Le rayonnement semble spontané ”

“ Nous avons mesuré la radioactivité de l’uranium à midi et à minuit, pensant que si le rayonnement primaire hypothétique avait sa source dans le soleil, il pourrait être en partie absorbé en traversant la terre. ”

“ Les rayons de l’uranium ont une intensité très faible, et proviennent, de même que les rayons de l’uranium X.
J’ai montré dans un travail déjà ancien que l’activité des composés d’urane augmente avec leur teneur en uranium et que le courant de saturation obtenu avec de l’oxyde d’urane en couche assez épaisse est environ 5.10-13 ampère par centimètre carré, les rayons étant presque complètement utilisés dans l’appareil de mesures. M. Rutherford a indiqué la valeur 4,5.10-13 ampère pour le courant de saturation obtenu par centimètre carré d’une couche assez épaisse d’oxyde U3O8. ”

“ De nouvelles analyses sont nécessaires pour mieux préciser la relation entre l’uranium, le thorium et le plomb dans les minerais radioactifs.
Activité. — Tous les plombs provenant de minéraux radioactifs possèdent eux-mêmes une certaine radioactivité. Il n’existe pas, cependant, de relation simple entre l’activité mesurée par divers expérimentateurs et le poids atomique indiqué. La radioactivité s’explique par la présence du radium D, du radium E et du polonium qui sont des dérivés de l’uranium. ”

“ À cet effet, il a utilisé des couches actives très minces, pour lesquelles l’absorption des rayons par la matière pouvait être négligée. Pour préparer une pellicule active, on délaye la matière finement pulvérisée avec du chloroforme ou de l’alcool, on verse la bouillie ainsi obtenue sur un disque métallique et on laisse le liquide s’évaporer lentement ; la couche active obtenue est homogène et adhérente. Soient la masse de matière employée, la proportion d’uranium dans cette matière, l’activité d’un gramme d’uranium évaluée sans tenir compte de l’absorption ”

“ Il n’est pas nécessaire que le sel soit éclairé ; de plus, l’uranium et tous ses composés, fluorescents ou non, agissent de même, et l’uranium métallique est le plus actif. M. Becquerel trouva ensuite qu’en plaçant les composés d’urane dans l’obscurité complète, ils continuent à impressionner les plaques photographiques au travers du papier noir pendant des années. M. Becquerel admit que l’uranium et ses composés émettent des rayons particuliers : rayons uraniques. Il prouva que ces rayons peuvent traverser des écrans métalliques minces et qu’ils déchargent les corps électrisés. ”

“ La radioactivité est la propriété que possèdent l' uranium , le chorion , le radium ou leurs sels d' émettre spontanément certains rayons qui se traduisent par des manifestations de l' énergie chimique et de l' énergie physique . Mais ce qui est particulièrement remarquable dans les phénomènes radioactifs , c' est la quantité énorme d' énergie engendrée . ”

“ Les composés d’uranium ne semblent pas émettre une émanation analogue à celle émise par les composés de thorium ; l’intensité du rayonnement entre les plateaux n’est point influencée par les courants d’air. Il est vrai que quand on fait passer un courant gazeux sur un composé d’urane, la conductibilité du gaz entraîné ne disparaît pas instantanément, mais la vitesse de disparition de cette conductibilité est la même que celle qui aurait lieu pour un gaz ionisé par les rayons Röntgen ; c’est la vitesse de recombinaison des ions contenus dans le gaz. ”

“ La période d’une substance joue au point de vue pratique un rôle très important, et même à certains points de vue décisif. C’est elle qui détermine pour nous la possibilité de séparer une substance radioactive à l’état pur en quantité suffisante pour l’observation du spectre et la détermination du poids atomique. Une substance telle que l’uranium est pratiquement invariable et forme la majeure partie de certains minéraux. ”

“ Les corps radioactifs sont des sources d’énergie dont le dégagement se manifeste par des effets variés : émission de radiations, de chaleur, de lumière, d’électricité. Ce dégagement d’énergie est essentiellement lié à l’atome de la substance ; il constitue un phénomène atomique ; il est de plus spontané. Ces deux caractères sont tout à fait essentiels.
Nous connaissons actuellement des corps faiblement radioactifs : l’uranium et le thorium, et plusieurs corps fortement radioactifs : le radium, le polonium, l’actinium, le radiothorium, l’ionium. ”

“ Cette intensité ne dépend que de la masse d’uranium présent, et pas du tout de son état de combinaison, en sorte que deux corps uranifères différents étalés en couche très mince (pour éviter l’absorption dans la couche) de façon à contenir autant d’uranium au centimètre carré, donneront, à surface égale, le même rayonnement. Il s’agit donc d’une propriété atomique : là où se trouvent des atomes d’uranium, de l’énergie est continuellement émise. ”

“ Ce n’est pas, en effet, une des moindres curiosités des études poursuivies depuis quelques années, d’avoir abouti à ce résultat : que l’on peut dépouiller, presque entièrement, les sels d’uranium de leur radio-activité. En mêlant du chlorure de baryum à la solution, et en précipitant par l’acide sulfurique, on fait passer, en partie, la propriété rayonnante du composé uranique au précipité barytique [2] . L’un perd de plus en plus, tandis que l’autre gagne davantage. ”

“ On peut donc admettre que les atomes de radium produisent des atomes d’hélium.
4o La théorie comprend toutes les manifestations d’activité temporaire : polonium, émanations radioactives, radioactivités induites, thorium X, uranium X, actinium X, etc., et en donne une explication simple. Elle rend compte également bien des augmentations et des diminutions d’activité qui peuvent être observées. Tous les phénomènes d’activité temporaire ont d’ailleurs un caractère tel qu’ils semblent attachés à des substances matérielles solides ou gazeuses. ”

“ Le 2 décembre de la même année, la preuve est faite qu'il est possible de produire, soit une réaction en chaîne d'uranium U 235, soit de décomposer une autre espèce d'uranium, 140 fois plus abondant, U 238, en produisant un nouveau corps, le plutonium, dont l'atome est également fissible. On a dit souvent qu'après le magnifique résultat obtenu à l'Université de Chicago, on se trouvait à moitié chemin de la bombe atomique. C'est une expression un peu simpliste. La pile expérimentale de Chicago aurait dû travailler pendant sept cents siècles pour produire une seule bombe. ”

“ Ce sont les corps radioactifs : uranium, thorium, polonium, radium, actinium et radio-thorium. La date des découvertes les concernant mérite d'être rappelée :
1789. — Découverte de l'uranium par Klaproth.
1828. — Berzélius révèle l'existence du thorium.
1896. — Henri Poincaré formule son hypothèse pour expliquer la découverte du rayonnement de l'uranium par Henri Becquerel.
1898. — M. et Mme Curie découvrent le polonium ; puis, en collaboration de M. Brémont, ces mêmes expérimentateurs découvrent le radium. ”

“ Enfin nous avons organisé avec le plus de soin possible une expérience qui nous semble décisive. Nous avons enfermé une substance très fortement radioactive (50 000 fois plus active que l’uranium) dans une boîte métallique complètement close, dont le fond est fermé par de l’aluminium très mince. ”

“ Dans chacune des familles uranium-radium, thorium, actinium, les poids atomiques se déduisent par application des règles de transformations radioactives, avec diminution de 4 unités de poids atomique pour chaque émission de particule , sans diminution pour une émission d’électron nucléaire. On arrive ainsi à fixer les poids atomiques de tous les radioéléments, sauf l’incertitude mentionnée en ce qui concerne la famille de l’actinium. ”

“ Minéraux contenant de l’urane ou de l’urane et du thorium. — Les pechblendes, uraninites, carnotites contiennent, en général, de l’uranium avec très peu de thorium. On doit y trouver du plomb de poids atomique moins élevé que celui du plomb commun. ”

“ On pourrait croire, d'après cela, que dans cette opération on a réussi à séparer de l'uranium un corps radioactif différent de ce métal, et dont la présence produisait la radioactivité de l'uranium. Cependant il n'en est rien, car au bout de quelques mois l'uranium reprend son activité primitive; au contraire, le sulfate de baryum précipité perd celle qu'il avait acquise.
Un phénomène analogue se produit avec le thorium. M. Rutherford précipite une solution de sel de thorium par l'ammoniaque; il sépare la solution et l'évapore à sec. ”

“ La propriété radiante est liée à la présence de l’élément uranium : c’est une propriété atomique, indépendante de l’état moléculaire des composés. Les corps frappés par le rayonnement nouveau émettent eux-mêmes un rayonnement secondaire qui impressionne une plaque photographique. ”

“ Les corps radioactifs forment deux séries aboutissant l'une et l'autre au plomb, l'une partant de l'uranium, l'autre du thorium. Dans chaque série, rien n'est stable, sauf le plomb, aboutissement final : tous les autres atomes se désintègrent, en dégageant de l'hélium, et tendent à passer à l'atome suivant. L'atome radium est un des stades intermédiaires de la série uranium-plomb. Plus on avance dans la série, et plus la vitesse de désintégration augmente. ”

“ Radioactivité induite sur des substances qui séjournent en dissolution avec le radium.—Quand on traite un minerai radioactif contenant du radium, pour en extraire ce corps, et tant que le travail n'est pas avancé, on réalise des séparations chimiques, après lesquelles la radioactivité se trouve entièrement avec l'un des produits de la réaction, l'autre produit étant entièrement inactif. On sépare ainsi d'un côté des produits radiants qui peuvent être plusieurs centaines de fois plus actifs que l'uranium, de l'autre côté du cuivre, de l'antimoine, de l'arsenic, etc., absolument inactifs. ”

“ Les éléments dont la vie est plus longue sont plus abondants, et l’on peut supposer qu’un élément banal tel que le fer est réellement radioactif mais avec une période colossalement longue par rapport au milliard d’années. On voit ci-dessous la période pour une série d’éléments qui dérivent de l’uranium par dédoublements ou réarrangements intérieurs successifs. ”

“ Dans cette théorie les éléments radioactifs sont composés d’atomes instables qui se détruisent en émettant des rayons Becquerel et en donnant lieu à la formation d’autres atomes de poids atomique inférieur ; la radioactivité paraît d’autant plus permanente que la vitesse de destruction est moins grande.
Nous avons désigné par rayons Becquerel l’ensemble des rayons qui peuvent être émis spontanément par certains atomes, en particulier par ceux de l’uranium et du thorium. ”

“ Elle développe cette hypothèse et l’étend aux phénomènes d’activité temporaire, considérés comme appartenant à des substances chimiquement distinctes. Elle reçoit à ce point de vue une confirmation importante dans les travaux récents qui mettent hors de doute que l’émanation du radium est un gaz susceptible d’être isolé et caractérisé par son spectre.
6o La radioactivité constante de l’uranium, du radium, de l’actinium, du thorium, n’est pas en désaccord avec la théorie. Il suffit d’admettre que la destruction de ces corps est très lente. ”

“ Ce cas est applicable aux substances radioactives qui se sont montrées invariables dans les limites de l’expérience (radium, uranium) .
Les relations entre les quantités des substances de la série deviennent alors rigoureuses, et ces relations peuvent se déduire directement des équations différentielles (IV) , quand on y fait intervenir la condition de régime permanent, en égalant à zéro toutes les dérivées.
Pour chaque substance la vitesse de production est exactement compensée par la vitesse de destruction. ”