William Crookes
La vie de Crookes fut une activité scientifique ininterrompue qui s’étendit sur soixante-sept ans. Il était considéré comme remarquable par son travail et ses qualités intellectuelles. Ses expériences en chimie et en physique étaient connues pour l’originalité de leur conception, et il est considéré comme un « superbe expérimentateur ». Ses intérêts, s’étendant sur les sciences pures et appliquées, les problèmes économiques et pratiques et la recherche psychique, ont fait de lui une personnalité bien connue et lui ont rapporté un revenu substantiel. Il a reçu de nombreuses distinctions publiques et académiques.
Premières annéesModifier
William Crookes est né à Londres en 1832, l’aîné des huit enfants survivants (huit autres sont morts jeunes) de Joseph Crookes (1792-1889), un riche tailleur et investisseur immobilier d’origine nord-américaine, et de sa deuxième épouse, Mary (née Scott; 1806-1884). Le père de Joseph Crookes, William (1734-1814), était également tailleur, et son grand-père, John Crookes (né en 1660), avait été maire de Hartlepool, dans le comté de Durham, à trois reprises.
Joseph Crookes avait eu cinq enfants avec sa première femme; deux fils de ce mariage, Joseph et Alfred, ont repris l’entreprise de couture, laissant William libre de choisir sa propre voie. En 1848, à l’âge de 16 ans, Crookes entre au Royal College of Chemistry pour étudier la chimie organique. Crookes vivait avec ses parents à environ trois miles du collège d’Oxford Street. La boutique de son père était à environ un kilomètre. Crookes paya £ 25 pour les frais de scolarité de sa première année et dut fournir son propre appareil et certains des produits chimiques les plus coûteux. À la fin de sa première année, Crookes a remporté la bourse Ashburton qui couvrait les frais de scolarité de sa deuxième année. À la fin de sa deuxième année, Crookes devient assistant junior d’August Wilhelm von Hofmann, faisant des démonstrations en laboratoire et aidant à la recherche et à l’analyse commerciale. En octobre 1851, Crookes fut promu assistant principal, poste qu’il occupa jusqu’en 1854.: 8-10
Bien que Crookes vénère Hofmann, il ne partage pas son intérêt premier pour la chimie organique. L’un des étudiants de Crookes était le révérend John Barlow, secrétaire de la Royal Institution, qui a choisi de suivre un cours de chimie analytique. Grâce à Barlow, Crookes a rencontré des scientifiques tels que George Gabriel Stokes et Michael Faraday.: 11 De tels amis ont renforcé l’intérêt de Crookes pour la physique optique: 13 ce qui a été respecté par Hofmann.: 12–13En 1851, l’intérêt de Crookes pour la photographie et l’optique amène son père à lui construire un laboratoire dans le jardin de sa maison pour ses recherches.: 8
Lorsque Crookes s’est lancé dans des travaux originaux, ce n’était pas dans la chimie organique, mais plutôt dans de nouveaux composés du sélénium. Ceux-ci ont fait l’objet de ses premiers articles publiés, en 1851. Il a travaillé avec Manuel Johnson à l’Observatoire Radcliffe à Oxford en 1854, où il a adapté l’innovation récente de la photographie sur papier ciré aux machines construites par Francis Ronalds pour enregistrer en continu les paramètres météorologiques. En 1855, il est nommé professeur de chimie au Collège diocésain de formation de Chester.
En avril 1856, Crookes épousa Ellen, fille de William Humphrey de Darlington. Comme le personnel de Chester devait être célibataire, il a dû démissionner de son poste. Le père de William, Joseph Crookes, donna au couple une maison au 15, rue Stanley, à Brompton. La mère d’Ellen, Mme Humphrey, a vécu avec eux pendant le reste de sa vie, près de quarante ans. Un couple dévoué, William et Ellen Crookes ont eu six fils et trois filles. Leur premier enfant, Alice Mary (née en 1857, plus tard Mme Cowland) est restée célibataire pendant quarante ans, vivant avec ses parents et travaillant comme assistante de son père. Deux des fils de Crookes devinrent ingénieurs et deux avocats.
Marié et vivant à Londres, Crookes cherche à subvenir aux besoins de sa nouvelle famille par un travail indépendant de chimiste photographique. En 1859, il fonda the Chemical News, une revue scientifique qu’il édita pendant de nombreuses années et qu’il dirigea sur des lignes beaucoup moins formelles que ce qui était habituel pour les revues des sociétés scientifiques. Entre 1864 et 1869, il collabore également au Quarterly Journal of Science. À divers moments, il a édité le Journal de la Société Photographique et les Nouvelles photographiques.
Années intermédiaires
Crookes était efficace dans l’expérimentation. La méthode d’analyse spectrale, introduite par Bunsen et Kirchhoff, a été reçue par Crookes avec beaucoup d’enthousiasme et avec beaucoup d’effet.
Sa première découverte importante fut celle de l’élément thallium, réalisée à l’aide de la spectroscopie de flamme. Crookes a découvert un élément jusque-là inconnu avec une raie d’émission vert vif dans son spectre. Il a nommé l’élément thallium, du grec θαλλός, thallós, qui signifie « une pousse ou une brindille verte ». Les conclusions de Crookes furent publiées le 30 mars 1861.
Le Thallium a également été découvert indépendamment par le Français Claude Auguste Lamy, qui a eu l’avantage d’avoir accès à de grandes quantités de matériaux via son beau-frère, Charles Frédéric Kuhlmann. Crookes et Lamy isolèrent l’élément en 1862.
Crookes est élu membre de la Royal Society en 1863. Crookes a écrit un traité standard sur Certaines Méthodes d’analyse chimique en 1871.
En 1866, Adolf Erik Nordenskiöld identifie un minéral rare de Skrikerum comme un séléniure de cuivre, d’argent et de thallium, et nomme le minéral crookésite en l’honneur de Sir William Crookes.
Crookes a développé les tubes de Crookes, en étudiant les rayons cathodiques. Il a publié de nombreux articles sur la spectroscopie et a mené des recherches sur une variété de sujets mineurs. Dans ses recherches sur la conduction de l’électricité dans les gaz à basse pression, il a découvert que lorsque la pression était abaissée, l’électrode négative (cathode) semblait émettre des rayons (les « rayons cathodiques », maintenant connus pour être un flux d’électrons libres, et utilisés dans les dispositifs d’affichage à rayons cathodiques). Comme ces exemples l’indiquent, il a été un pionnier dans la construction et l’utilisation de tubes à vide pour l’étude des phénomènes physiques. En conséquence, il fut l’un des premiers scientifiques à étudier ce qu’on appelle maintenant un plasma et à l’identifier comme le quatrième état de la matière en 1879. Il a également conçu l’un des premiers instruments d’étude de la radioactivité nucléaire, le spinthariscope.
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Portrait de William Crookes, âge 18
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Portrait de William Crookes, âge 24
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Portrait de William Crookes, âge 57
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Portrait de Sir William Crookes, O.M., âge 79
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Sir William Crookes par Sir Leslie Ward, 1902
Crookes a étudié les propriétés des rayons cathodiques, montrant qu’ils se déplacent en lignes droites, provoquent une fluorescence lorsqu’ils tombent sur certaines substances et que leur impact peut produire une grande chaleur. Il croyait avoir découvert un quatrième état de la matière, qu’il appelait « matière rayonnante », mais ses vues théoriques sur la nature de la « matière rayonnante » devaient être remplacées. Il croyait que les rayons étaient constitués de flux de particules de magnitude moléculaire ordinaire. Il restait à Sir J. J. Thomson à exposer la nature subatomique des rayons cathodiques (constitués de flux d’électrons négatifs). Néanmoins, les travaux expérimentaux de Crookes dans ce domaine ont été à la base de découvertes qui ont finalement changé l’ensemble de la chimie et de la physique.
L’attention de Crookes avait été attirée sur la balance à vide au cours de ses recherches sur le thallium. Il découvrit bientôt le phénomène qui anime le mouvement dans un radiomètre de Crookes, dans lequel un ensemble d’aubes, chacune noircie d’un côté et polie de l’autre, tourne lorsqu’elle est exposée à l’énergie rayonnante. Crookes n’a cependant pas fourni la véritable explication de cette apparente « attraction et répulsion résultant des radiations « .
Après 1880, Crookes vit au 7 Kensington Park Gardens dans le quartier à la mode de Notting Hill. Sa maison comprenait une grande famille multigénérationnelle et un certain nombre de domestiques. Là, tout son travail ultérieur a été effectué, dans ce qui était alors « le plus beau laboratoire privé de Grande-Bretagne ». Il comprenait un étage entier de la maison et comprenait trois salles de laboratoire interconnectées, pour la chimie, la physique et la construction mécanique, et une bibliothèque. Crookes a pu acheter la maison et construire le laboratoire en raison de ses revenus de la National Guano Company et de divers brevets.:35
En 1880, Crookes employait un assistant scientifique rémunéré à temps plein (d’abord Charles Gimingham et après 1883 James Gardiner). Il a également été aidé par sa fille Alice, qui était « habile à fractionner des éléments de terres rares » et « pas une interprète moyenne des spectres ».
Sa routine quotidienne était de gérer ses affaires commerciales le matin, de faire d’autres affaires ou d’aller à des réunions scientifiques l’après-midi, de dîner à 7 heures, de travailler dans sa bibliothèque de 8 heures à 9 heures, puis au laboratoire jusqu’après minuit. De chez lui, Crookes pouvait facilement rejoindre les bureaux de Chemical News, la Royal Society, la Chemica Society et l’Athenaeum Club.
Le 16 janvier 1884, le père de Crookes meurt. La fille de Crookes, Florence, meurt de la scarlatine la même semaine. La succession de Joseph Crookes fut laissée en fiducie, partagée entre ses trois fils survivants, Alfred, William et Frank. Combiné à ses revenus antérieurs, cela garantissait que Crookes était très bien nanti.
annéesModifier
Le 13 août 1894, John William Strutt, 3e baron Rayleigh et William Ramsay annoncent la détection d’un nouveau gaz dans l’atmosphère. Le 31 janvier 1895, ils firent un rapport complet à la Royal Society sur le nouveau gaz, l’argon. De plus, William Crookes, à qui on avait demandé d’examiner un échantillon, présenté sur les spectres de l’argon, a rapporté que l’argon présentait deux spectres distincts. De cette façon, Crookes a identifié le premier échantillon connu d’hélium terrestre et a établi sa correspondance avec les observations d’hélium solaire. La découverte de l’argon et de l’hélium a conduit à l’identification des gaz nobles et à la réorganisation du système périodique. Crookes lui-même a suggéré un dessin pour un tableau périodique dans le style d’un espace lemniscate en 1898.Crookes a été fait chevalier en 1897.
Crookes est nommé président de la British Association for the Advancement of Science en 1898. Dans son discours inaugural, il a décrit en détail une catastrophe à venir: les peuples mangeurs de blé du monde allaient commencer à manquer de nourriture dans les années 1930. La raison, a-t-il dit, était une pénurie d’engrais azotés disponibles à partir de sources naturelles. Crookes a appelé les chimistes à développer de nouvelles façons de fabriquer des engrais à partir de l’énorme stock d’azote dans l’atmosphère (qui est d’environ 80% d’azote). Ses remarques sur la famine à venir ont été largement diffusées dans la presse et ont été transformées en un livre populaire. Parmi les scientifiques qui se sont attaqués au problème dans les premières années du XXe siècle, on compte Kristian Birkeland, dont la technologie a contribué à fonder Norsk Hydro, et Fritz Haber et Carl Bosch, dont le procédé Haber-Bosch constitue la base de l’industrie actuelle des engrais azotés.
En 1903, Crookes se tourna vers le phénomène nouvellement découvert de la radioactivité, réalisant la séparation de l’uranium de son produit de transformation actif, l’uranium-X (plus tard établi comme étant le protactinium). Crookes a observé la désintégration progressive du produit de transformation séparé et la reproduction simultanée d’un apport frais dans l’uranium d’origine. À peu près en même temps que cette découverte importante, il a observé que lorsque des « particules p », éjectées de substances radioactives, percutent le sulfure de zinc, chaque impact s’accompagne d’une scintillation infime, observation qui constitue la base d’une des méthodes les plus utiles dans la technique de la radioactivité.
En 1913, Crookes a créé une lentille de blocage 100% ultraviolette et 90% infrarouge en verre contenant du cérium, mais seulement légèrement teintée. Ils étaient un sous-produit involontaire des recherches de Crookes pour trouver une formulation de verre de lentille qui protégerait les travailleurs du verre contre les cataractes. Crookes a testé plus de 300 formulations, chacune numérotée et étiquetée. Le verre Crookes 246 était la teinte recommandée pour les verriers. Les teintes de Crookes les plus connues sont A (retiré en raison de son uranium), A1, B et B2, qui absorbent tous les ultraviolets en dessous de 350 nm tout en assombrissant la lumière visuelle. Les échantillons de Crookes ont été réalisés par Whitefriars, à Londres, des fabricants de vitraux et Chance Brothers, à Birmingham.