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Pour que deux isotopes puissent être obtenus séparément, il suffit donc que l’on ait pu séparer les ascendants et que la production ne soit pas d’une lenteur prohibitive.

Dans un mélange d’isotopes, la séparation se fait automatiquement par différence des vies moyennes, mais on ne peut obtenir, à l’état de pureté, que l’élément de vie moyenne maximum. Ainsi dans un mélange de RaB et ThB obtenu par dépôt actif de l’atmosphère, le premier de ces corps disparaît en quelques heures, laissant subsister le second pendant plusieurs jours. Le polonium s’obtient à partir du minerai ou du dépôt actif du radon, entièrement exempt de RaA, dont la vie est très brève ; de même le protactinium s’obtient exempt de brévium, etc.

Grâce à ces diverses possibilités, les radioéléments peuvent, en général, être étudiés individuellement et indépendamment de leurs isotopes, abstraction faite de quelques cas particulièrement difficiles, tels que celui des uranium I et II. Cette circonstance a eu, sans aucun doute, une influence décisive sur la genèse de la notion d’isotopie qui n’aurait pu se développer avec la même aisance par la seule considération des éléments stables, alors que les séparations des isotopes par les méthodes physico-chimiques sont si peu efficaces.

40. Poids atomique et densité. — Les essais de séparation des isotopes n’ont encore donné que des résultats très restreints, contrôlés par la mesure de la densité ou du poids atomique. Pour suivre les variations de ces quantités, nous introduirons le coefficient d’enrichissement r défini par Lord Rayleigh dans l’étude de la séparation des gaz par diffusion (voir p. 183). Nous nous bornerons au cas de deux isotopes.

Si $n_{0}$ et $n_{0}^{\prime }$ sont les concentrations moléculaires dans le mélange initial, $n$ et $n^{\prime }$ celles obtenues après les opérations de séparation, $m$ et $m^{\prime }$ les masses moléculaires, on pose

$r\;=\;{\frac {n^{\prime }}{n}}\,{\frac {n_{0}}{n_{0}^{\prime }}}$.

Le coefficient $r$ est relatif au 2^e constituant (masse $m^{\prime }$) ; on peut de même définir un coefficient $s$ relatif au 1^er constituant, et il est évident que $rs\;=\;1$ :

Soient $x_{0}$ et $y_{0}$ les proportions de molécules $m$ et $m^{\prime }$ dans le mélange d’origine, $x$ et $y$ celles obtenues après la séparation, telles que :

$x\;=\;{\frac {n}{n+n^{\prime }}}\qquad y\;=\;{\frac {n^{\prime }}{n+n^{\prime }}}$.