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Polonium et Radium

Deux nouveaux éléments dans la table de Mendeleiev

Le hangar rue Lhomond
Pierre et Marie Curie en 1898, dans le “hangar de la découverte”, à l’Ecole de physique et chimie industrielles de la ville de Paris, alors au 42, rue Lhomond. Pierre Curie était déjà un savant reconnu pour ses recherches sur la piézoélectricité, la symétrie dans les cristaux et le magnétisme. Il abandonne ses travaux pour partir avec Marie Curie à la recherche des substances inconnues, à l’origine des rayons de Becquerel. Pierre Curie mourut prématurément en 1906 lors d’un accident de la circulation.
© ACJC ©

En novembre 1897, Marie Curie décide de rechercher systématiquement les « rayons uraniques » dans un grand nombre d’éléments, de composés et de minéraux. Elle utilise leur propriété d’électriser l’air qui les entoure et mesure l’effet avec un électromètre à quartz piézoélectrique inventé par Pierre et Jaques Curie et capable de mesurer de très faibles valeurs d’intensité électrique.

Marie Curie fait des mesures quantitatives et découvre que le Thorium émet également ces « rayons de Becquerel » et que certains minéraux d’uranium comme la pechblende et la chalcolite ont une émission beaucoup plus intense que l’uranium. (NB : L’uranium est un minerai rare (3 parties par million dans la croûte terrestre), découvert en 1789 et isolé en 1841. La pechblende est un minerai riche en uranium, utilisé au XIXème siècle pour la coloration des cristaux de Bohème. La chalcolite est un minerai que l’on trouve dans des mines de plomb.

Marie et Pierre Curie cherchent à comprendre pourquoi la pechblende émet beaucoup plus de rayons que l’uranium lui-même. Ils en concluent que l’effet est dû à la présence d’autres éléments chimiques qu’ils cherchent à isoler. Ils isolent et découvrent  ainsi d’abord le polonium, puis le  radium encore plus émetteur de rayons.

Dans une note, Marie Curie émet l’hypothèse que cette propriété est une propriété générale de la matière et lui donne le nom de Radioactivité. Elle ajoute qu’il faut admettre que c’est « forcément dans l’atome » que quelque chose se modifie puisque c’est à l’atome et non à la molécule qu’est attachée la radioactivité.

Pierre Curie comprend immédiatement l’importance du phénomène, il joint ses efforts à ceux de Marie Curie et ensemble ils découvrent en 1898 les deux éléments inconnus, le polonium puis le radium, présents en faible quantité dans la pechblende.

A partir de plusieurs tonnes de résidus de pechblende, Marie Curie isole le radium. Pierre et Marie Curie durent manipuler environ 400 tonnes de pechblende pour extraire un gramme de radium. Le radium est un million de fois plus radioactif que l’uranium. Les sels de ce métal jouissent d’une propriété extraordinaire : ils luisent dans l’obscurité, sont tièdes au toucher, et apparemment immuables, semblent la source d’un dégagement de chaleur inépuisable.

En 1902, la table des atomes (le tableau de Mendeleïev) présente encore des lacunes. Marie Curie montre que le Radium est l’un de ces éléments manquants. Elle détermine sa masse atomique : 226. La masse atomique est aujourd’hui identifiée au nombre total de protons et de neutrons formant le noyau, dont on ignorait alors l’existence. Marie Curie estima l’erreur qu’elle pouvait commettre sur ce nombre à une unité.

En 1903, Pierre et Marie Curie sont couronnés du Prix Nobel avec Henri Becquerel (en 1911 Marie Curie sera à nouveau couronnée du Prix Nobel).

Le radium devient un outil extraordinaire pour l’exploration de la structure de la matière et aussi pour les applications thérapeutiques dès 1912 avec G.Von Hevesy.

Les premières mesures de la radioactivité
Dans le grand hangar de la rue Lhomond se trouvait le laboratoire ou Pierre et Marie Curie firent leurs premières expériences. Après avoir extrait le polonium puis le radium de la pechblende, ils mirent au point un dispositif ingénieux, que l’on aperçoit au centre, qui permit de mesurer la radioactivité des échantillons.
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A sa mort en 2007, Eve Curie, la plus jeune fille de Pierre et Marie, a légué une partie de son héritage pour la restauration du Musée Curie. A deux pas du Panthéon, à l’emplacement de son laboratoire, le Musée Curie est dédié à Marie Curie et aux découvertes de la radioactivité. Aujourd’hui, le site internet du musée offre une visite passionnante de ce lieu chargé d’histoire et de découvertes, des documents émouvants ainsi que des instruments conservés dans leur état original.

Une biographie de Marie Curie complète et richement illustrée est consultable sur ce site, accompagnée d’une liste d’ouvrages consacrés à différents aspects de sa vie.


Voir aussi :

Le radium