MESURE DE LA TENSION DE SURFACE

γcosθ Plaque de Wilhelmy : Ftot=mg Ftot=Fplaque + γpcosθ p=2(a+b) a b

MESURE DE LA TENSION DE SURFACE

Principe de DuNouy

Exemple Sachant que la force d’arrachement d’un anneau (r = 0,8 cm) de l’eau et d’une solution de tensioactif à 20°C est respectivement de 8,13 et 7,5 mN, calculer la tension superficielle de la solution de tensioactif. La tension superficielle de l’eau à 20°C est 72,75 mN/m. La circonférence d’un cercle est 2πr. Solution :

MESURE DE LA TENSION INTERFACIALE Méthode de la goutte pendante Le principe repose sur l’analyse de la forme d’une goutte liquide pendante (ou montante) qui dépend d’un équilibre entre gravité et capillarité: où H est un paramètre qui dépend de la forme de la goutte de est le diamètre horizontal maximal et ds est le diamètre horizontal situé à une distance de l’apex égale à de

Observation de l’ombre portée de la goutte Mesure de l’angle de contact Statique et dynamique Seringue ou micropipette Caméra ou optique grossissant Source de lumière 90 45 135 Mesure statique 180 Observation de l’ombre portée de la goutte Prise de la mesure

Le mode dynamique θrec θadv En augmentant et diminuant le volume de la goutte En inclinant la surface θrec θadv L'angle de contact à l'arrière de la gouttelette (angle de reculé θrec) est plus petit que celui en tête de la gouttelette (angle d‘avancée θadv), les deux angles de contact limites peuvent aussi être observés quand le liquide est ajouté ou retiré de la goutte. Quand le liquide est ajouté, l'angle de contact augmentera jusqu'à ce que la ligne de contact commence à avancer; on appelle cet angle de contact : l'angle d‘avancé. D'autre part, quand le liquide est retiré, l'angle de contact diminuera jusqu'à ce que la ligne de contact commence à s'éloigner; on obtient l'angle de reculé. La différence entre ces deux angles est définie comme l'hystérèse de l‘angle de contact Δθ Definition et enoncé du concept

MESURE DE LA TENSION DE SURFACE DES SOLIDES 1- Mesure de la tension superficielle critique, (Zisman) Ce terme est déterminé en mesurant les angles de contact d’une série de liquides de tension superficielle décroissante. En portant en graphique la variation de cosinus de l’angle en fonction de la tension superficielle, on obtient par extrapolation à cosθ =1, la plus grande valeur de tension qui correspond au mouillage parfait du solide. Cette valeur n’est autre que la tension superficielle critique du solide. Polymères γc (mJ/m2) Polytétrafluoroéthylène Polypropylène Polyéthylène Polystyrène Polyméthacrylate de méthyl Polychlorure de vinyle Nylon Polyéthylène téréphtalate 18,5 29 31 36 39 42 43

MESURE DE LA TENSION DE SURFACE DES SOLIDES 2- Mesure de la tension superficielle, à partir de l’angle de contact d’une phase liquide (pour solides de faible énergie) Fowkes a montré que l’énergie d’interaction de dispersion (London) à l’interface de deux milieux isotropes peut s’exprimer selon la relation suivante: Liquides γL (mJ/m2) γLD γLP Eau Glycérol Éthylène glycol Diiodométhane n-C16H34 n-C10H22 N-C8H18 Mercure 72,6 63,4 48,3 50,8 27,1 23,4 21,3 484 21,6 37 29,3 48,5 200 51 26,4 19 2,3 En portant en graphique : lorsque les contributions sont seulement dispersives, on obtient une droite passant par l’ordonnée à l’origine -1, dont la pente est reliée à la tension superficielle du solide, Lorsque la contribution polaire est importante, on détermine sa contribution à partir de la relation: