Radium

Sa masse atomique est M = 226 et son isotope le plus stable ²²⁶Ra a une demi-vie de 1 602 ans et se désintègre en produisant du radon, Rn. Ses émissions radiatives sont de trois types : α, β, et γ. Les propriétés chimiques du radium le font ressembler beaucoup au baryum (cf. Baryum). Métal pur, il noircit rapidement à l’air, dans l’obscurité il émet une faible lumière bleue et il forme l’hydroxyde Ra(OH)₂ par réaction avec l’eau.

La découverte du radium reste célèbre et a déjà fait l’objet de plusieurs publications (cf. Marie Curie) notamment en cette année Internationale de la Chimie et centenaire du prix Nobel de chimie de Marie Skłodowska-Curie. Elle débute par son travail de thèse sur l’étude des « rayons uraniques », rayonnements découverts par Henri Becquerel dont elle peut mesurer l’intensité grâce à l’électromètre piézoélectrique élaboré par les frères Pierre et Jacques Curie.

Elle montre ainsi que la pechblende est quatre fois plus radioactive que l’uranium. Grace à un financement opportun Pierre et Marie Curie font venir de Joachimsthal en Bohême (cf. Polonium et Francium) plusieurs tonnes de pechblende, entreposées dans un hangar près de l’atelier mis à disposition par le directeur de l’ESPCI, rue Lhomond (cf. Paul Schützenberger).

On connait l’histoire de l’extraction difficile de quelques milligrammes de sel de radium à partir de ces tonnes de minerai par une pièce de théâtre, film et DVD dans des conditions incroyables à tel point que Wilhelm Ostwald, chimiste allemand, au vu du lieu de travail des époux Curie déclara : « Ce laboratoire tenait à la fois de l’étable et du hangar à pommes de terre. Si je n’avais pas vu les appareils de chimie, j’aurais cru que l’on se moquait de moi ».

Il n’empêche que c’est là que Marie Curie définit la méthode de séparation des traces d’éléments en très faibles concentrations dans les minerais, car leur comportement chimique entre le picogramme par litre et le microgramme par litre peut être erratique et il faut alors essayer de le calquer sur un élément analogue présent en plus grande quantité. Marie Curie met en pratique un protocole de co-précipitation ou d’entrainement avec des précipités de carbonate ou de chlorure de baryum. Remis en solution, ces concentrés, à nouveau co-précipités notamment avec le chlorure de baryum, permettent après {n cycles d’enrichir progressivement en radium le précipité Ba_xRa_1-xCl₂.

C’est ainsi qu’après enrichissement, 100 g de pechblende permettent d’obtenir environ 22 µg de radium ! Et de publier, en décembre 1898 la découverte du radium. Ce n’est qu’en 1907, après des milliers de cristallisation et entrainements au baryum que sont obtenus 400 mg de chlorure de radium, RaCl₂, puis, par électrolyse, le radium élémentaire ayant le poids atomique de 226,45 g. Marie Curie, déjà prix Nobel de Physique avec Pierre Curie et Henri Becquerel, obtiendra à nouveau en 1911 ce prix prestigieux, mais en Chimie pour la découverte du polonium et du radium.

Ces travaux sur le radium ont ouvert un nouveau champ de recherches en physique et en chimie nucléaire. En France, en Allemagne, au Canada, l’industrie naissante se développe avec les conseils techniques du couple Curie, car les effets du radium commencent à intéresser la médecine.

Dès 1900 deux spécialistes allemands, Otto Walkhoff et Friedrich Giessel montrent les effets de son rayonnement sur le traitement des lésions de la peau. Puis Henri Danios, de l’hôpital St-Louis publie les premiers résultats sur le traitement des lupus avec du radium prêté par Pierre Curie. Après le traitement des maladies dermatologiques, ceux des cancers de la peau, de la tuberculose, la presse popularise le radium.

Des usines de production s’installent à Nogent-sur-Marne, une succursale commerciale, « la banque du radium » développe des appareillages, tubes, aiguilles, qui servent à l’irradiation des zones à traiter. À la veille de la Grande Guerre la radiothérapie est encore peu connue, à part les applications en dermatologie. C’est la guerre qui contribuera à rendre plus visible celle-ci.

Alors qu’en 1909 Emile Roux avait proposé la création de l’Institut du radium dédié à la recherche médicale et au traitement du cancer par radiothérapie (actuellement Institut Curie), il avait fallu attendre 1911 pour que les travaux, rue d’Ulm, commencent et s’achèvent en 1914.

Quand la guerre éclate en 1914 , à coté d’Antoine Béclère et avec la Croix Rouge, l’Institut développe des « appareils de Röntgen » (rayons X) disposés dans des ambulances mobiles dites « les petites Curie » qui peuvent prendre des radiographies des malades et des blessés pour situer les emplacements des éclats d’obus et des balles et faciliter les opérations chirurgicales sur le terrain. Dès 1916, Marie Curie et sa fille Irène iront sur le front réaliser des radiographies dans les hôpitaux de campagne.

C’est à cette époque que sont produis les « ampoules d’émanations » (de radon) pour soigner les blessures et l’armée est acquéreur de radium à cet effet, mais aussi pour les peintures au radium qui prolonge la phosphorescence du sulfure de zinc et rend lumineux les cadrans, aiguilles de montre, de boussole et appareils de visée dans l’obscurité. La production augmente en France, mais elle est toujours aussi difficile, car il faut importer la pechblende riche en uranium. Ce sont les États-Unis grâce aux minerais du Colorado et de l’Utah qui deviennent les plus gros producteurs et, après 1923, la Belgique avec l’Union Minière du Haut Katanga.

Le radium devient très coûteux et ce n’est que grâce à une souscription de 100 000 $ des femmes américaines que Marie Curie reçoit en 1921 des mains du président des Etats-Unis un gramme de radium pour l’Institut du radium.

Jusqu’en 1937 on mettra le radium à toutes les sauces, bien sûr dans les aiguilles contenant du radium qu’on fixe dans les tissus afin d’en réduire les tumeurs, les « bombes au radium » pour le traitement en profondeur par le rayonnement, mais aussi des crèmes de beauté (thoradia) vendue en pharmacie suivant la recette d’un Dr Alfred Curie qui n’a jamais existé ! Puis viennent les poudres de maquillage, les dentifrices, les comprimés « tuberadine » pour soigner les bronchites et même l’eau radioactive qui fait la renommée de certaines stations thermales comme Spa en Belgique. On trouve même des paratonnerres chargé en radium afin d’accroitre l’ionisation de l’air sur la pointe et favoriser leur efficacité.

Cependant à partir de 1922 on commence à s’apercevoir des effets nocifs des rayonnements. Des anciens collaborateurs meurent, Marie Curie elle-même décède d’une leucémie. Plusieurs cancers sont signalés chez les ouvrières qui peignent les cadres de montres avec la peinture luminescente au radium et affinent leurs pinceaux à la bouche.

Plusieurs commissions finissent par établir un contrôle et une réglementation des établissements industriels et hospitaliers ayant à faire avec des produits radioactifs. Depuis 1990, un dispositif prend en charge la dépollution des anciens sites industriels et un inventaire de ces sites de production fonctionne avec divers organismes comme l’ASN, l’IRSN et l’ANDRA.

Pensée du jour :
«Marie Skłodowska-Curie ou tant de grandeur d’âme pour si peu de matière.»

Sources:
– P. Curie, M. Curie, G. Bémont, Sur une nouvelle substance fortement radioactive, contenue dans la pechblende, CR Acad. Sci. Paris 1898, 127, 1215-1217.
– R. Guillaumont, Marie Skłodowska-Curie : le polonium, le radium et la radiochimie, L’Actualité Chimique 2011, 352, 53-60.
– M. Krawczyk, Les applications médicales des découvertes de Marie Skłodowska-Curie, L’Actualité Chimique 2011, 352, 61-64.
– Le radium, pour le meilleur et pour le pire, La Recherche, http://www.larecherche.fr/content/recherche/article?id=17135
– J.-P. Adloff, Les carnets de laboratoire de Pierre et Marie Curie. Note présentée à l’Académie des sciences le 26 décembre 1898 et la découverte du radium, CR Acad. Sci. – Ser. IIC – Chemistry, 1998, 1, 801-807.
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Radium
– http://en.wikipedia.org/wiki/Radium
– http://elements.vanderkrogt.net/element.php?sym=ra
– http://www.periodicvideos.com/videos/088.htm

Pour en savoir plus:
– Baryum
– Marie Curie
– Polonium et Francium
– Paul Schützenberger