Pour la 13e édition (1926) de la , Marie Curie, coéquipière du prix Nobel de physique 1903 et lauréate du prix Nobel de chimie 1911, a rédigé l'article sur le radium avec sa fille Irène Curie, plus tard Irène Joliot-Curie et coéquipière de le prix Nobel de chimie en 1935. L'article retrace la découverte du radium par Marie et Pierre Curie et discute de ses propriétés, de sa production et de ses applications. L'article mentionne seulement en passant que la radioactivité émise par le radium provoque «une destruction sélective de certaines cellules et peut avoir des conséquences très dangereuses» - propriété tristement démontrée dans les années ultérieures lorsque Marie Curie puis Irène Curie sont mortes d'une leucémie éventuellement provoquée par une exposition à un tel rayonnement.
RADIUM
[Radium] est un élément de poids atomique 226, le terme le plus élevé de la série alcalino-terreuse, calcium, strontium, baryum. C'est un métal ayant de nombreuses analogies avec le baryum et c'est aussi une «substance radioactive», c'est -à- dire une substance qui subit une désintégration spontanée accompagnée de l'émission de rayonnement ( voirRADIOACTIVITÉ). Cette propriété radioactive confère au radium une importance particulière à des fins scientifiques ou à usage médical, et est également à l'origine de l'extrême rareté de l'élément. Bien que le radium ne soit qu'une des nombreuses substances radioactives, n'étant ni la plus radioactive ni la plus abondante, son taux de désintégration et la nature des produits de sa désintégration se sont avérés particulièrement favorables dans les applications de la radioactivité, et en font le plus important des radioéléments.
PROPRIÉTÉS CHIMIQUES
Spectre. - Si l'on ne considère pas les actions chimiques des radiations qu'il émet, le radium a exactement les propriétés que l'on peut attendre de sa place dans la classification chimique. Le radium est placé par son poids atomique 226, dans la deuxième colonne du tableau de Mendelyeev. Avec un numéro atomique 88, c'est le dernier terme de la série alcalino-terreuse. Les sels de radium sont incolores et presque tous solubles dans l'eau; le sulfate et le carbonate sont insolubles. Le chlorure de radium est insoluble dans l'acide chlorhydrique concentré et dans l'alcool. Les sels de radium et de baryum sont isomorphes.
Préparation du radium. - Le radium métallique a été préparé de la même manière que le baryum métallique, par électrolyse d'un sel de radium avec une cathode à mercure, le mercure étant éliminé par chauffage de l'amalgame dans de l'hydrogène sec. Le métal est blanc et fond à environ 700 °. Il attaque l'eau et est rapidement altéré par le contact de l'air. Le poids atomique peut être déterminé par les méthodes utilisées pour le baryum, par exemple en pesant le chlorure de radium anhydre et le chlorure ou bromure d'argent équivalent.
Spectre optique. - Le spectre optique est composé, comme pour les autres métaux alcalino-terreux, d'un nombre relativement petit de raies de grande intensité; la raie la plus forte dans la limite du spectre violet est de 3814,6 Å, et cette raie est un test très sensible pour la présence de radium; mais l'analyse spectrale est peu utilisée dans la détection des radioéléments, les propriétés radioactives offrant un degré de sensibilité considérablement plus élevé. Le spectre haute fréquence est conforme à la prédiction de l'élément de numéro atomique 88.
PROPRIÉTÉS RADIOACTIVES
Éléments radioactifs en général. —La théorie de la transformation radioactive a été établie par Rutherford et Soddy ( voir RADIOACTIVITÉ). Si n est le nombre d'atomes d'un radioélément, la proportion des atomes détruits en un certain temps t est toujours la même, quel que soit n ; le nombre d'atomes décroît avec le temps t selon une loi exponentielle, n = n 0 e-λt où λ est la constante radioactive de la substance.
La réciproque de λ est appelée «durée de vie moyenne» de l'élément; le temps T nécessaire à la transformation de la moitié des atomes est appelé «période» et rapporté à la constante λ par l'expression T = logε2 / λ.
Les substances radioactives émettent trois types de rayons appelés rayons α, β et γ. Les rayons α sont des noyaux d'hélium portant chacun une charge positive égale au double de celle de la charge élémentaire; ils sont expulsés des noyaux des atomes radioactifs avec une grande vitesse (environ 1,5 X 109 à 2,3 X 109 cm./sec.). Les rayons β sont des électrons de différentes vitesses qui peuvent s'approcher de la vitesse de la lumière. Les rayons γ constituent un rayonnement électromagnétique du même type que la lumière ou les rayons X, mais leur longueur d'onde est généralement beaucoup plus petite et peut être aussi courte que 0,01 Â. Alors que l'émission de certains radioéléments est presque entièrement constituée de rayons α dont le pouvoir de pénétration est très faible, d'autres radioéléments émettent des rayons β et γ capables de pénétrer dans une épaisseur considérable de matière.
Famille Uranium-Radium. -Le radium est un membre de la famille de l'uranium, c'est -à- dire l' un des éléments résultant de la transformation de l'atome d'uranium; sa période est d'environ 1 700 ans. […]
Les atomes de chaque élément sont formés à partir des atomes détruits de l'élément précédent. Aucun de ces atomes ne peut exister dans la nature autrement que dans les minéraux d'uranium, à moins d'être récemment transféré de ces minéraux par un processus chimique ou physique. Séparés de l'uranium, ils doivent disparaître, leur destruction n'étant pas compensée par leur production. Seuls l'uranium et le thorium sont des radioéléments d'une durée de vie si longue qu'ils ont pu durer à travers les temps géologiques sans aucune production connue.
Selon les lois de la transformation radioactive, dans les minéraux très anciens, on atteint un état d'équilibre où le rapport du nombre d'atomes des différentes substances est égal au rapport de leur durée de vie moyenne. Le rapport radium / uranium est d'environ 3,40 X 10-7 dans les minéraux plus anciens; on ne peut donc pas espérer trouver un minéral contenant une forte proportion de radium. Pourtant, le radium pur peut être préparé en quantités pondérables tandis que les autres radioéléments, à l'exception de l'uranium et du thorium qui se désintègrent lentement, ne sont pas capables de se préparer en quantité, la plupart parce qu'ils existent en quantités beaucoup plus faibles. Plus la désintégration d'une substance radioactive est rapide, plus sa proportion parmi les minéraux de la terre est faible, mais plus son activité est grande. Ainsi le radium est plusieurs millions de fois plus actif que l'uranium et 5,000 fois moins que le polonium.
Rayonnement d'un tube de radium. - De petites quantités de radium sont fréquemment conservées dans des tubes de verre scellés appelés «tubes à radium». Le radium n'émet que des rayons α et un faible rayonnement β; le rayonnement pénétrant émis par un tube à radium provient des produits de désintégration progressivement accumulés par les transformations radioactives du radium; d'abord, le radon ou l'émanation de radium, un gaz radioactif, le terme suivant au xénon dans la série des gaz inertes; d'autre part, le radium A, B, C, appelé «dépôt actif de changement rapide»; troisièmement, le radium D, E et le radium F ou polonium, appelé «dépôt actif à changement lent»; enfin, du plomb inactif, ainsi que de l'hélium généré sous forme de rayons α.
Le fort rayonnement pénétrant d'un tube de radium est émis par le radium B et C.Lorsque le sel de radium pur est scellé dans un tube, l'activité augmente pendant environ un mois, jusqu'à ce qu'un état d'équilibre soit atteint entre le radium, le radon et le dépôt actif de changement rapide, lorsque la production de chacun de ces éléments est compensée par leur destruction. Le rayonnement pénétrant est constitué de rayons β et de rayons γ, ces derniers étant particulièrement connus par leur utilisation intéressante en thérapie.
La quantité de radon en équilibre avec un gramme de radium est appelée «curie». Si le radon est extrait et scellé séparément dans un tube, le radium A, B, C va s'accumuler et le rayonnement pénétrant pour une curie de radon sera le même que pour un gramme de radium. Mais l'activité du tube à radon diminue de moitié en 3,82 jours, période du radon, tandis que l'activité d'un tube à radium reste pratiquement constante une fois l'équilibre atteint; la diminution n'est que de 0,4% en 10 ans.
Effets des radiations. —Le rayonnement du radium produit tous les effets ordinaires des rayons ( voir RADIOACTIVITE); ionisation des gaz, production continue de chaleur, excitation de la phosphorescence de certaines substances (sulfure de zinc, etc.), coloration du verre, actions chimiques (décomposition de l'eau par exemple), actions photographiques, actions biologiques. Les composés du radium observés dans l'obscurité présentent une luminosité spontanée, particulièrement brillante dans le chlorure ou le bromure fraîchement préparé, et est déterminée par l'action sur le sel de son propre rayonnement.
Activité du radium.- Les rayons α appartenant au radium lui-même ont une portée de 3,4 cm. dans l'air à 15 ° C. et pression normale. Le nombre de particules α émises par le radium a été mesuré par différentes méthodes de numération (scintillations ou chambre de comptage); le résultat varie de 3,40 x 1010 à 3,72 x 1010 particules par seconde. et par gramme de radium; à partir de ces données, la durée de vie moyenne du radium peut être déduite. Trois autres groupes de rayons α, de plages de 4,1 cm, 4,7 cm. et 7 cm. sont émis par le radon et le gisement actif, le radium A, B, C. La chaleur produite par le radium lui-même est d'environ 25 calories par heure et par gramme. Pour un tube de radium en équilibre avec les produits de désintégration à changement rapide, la production de chaleur est d'environ 137 calories par heure et par gramme. Cet effet de chauffage est principalement dû à l'absorption de l'énergie des rayons α.
