Hydrophobe

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  • Publié le : 25 juin 2010
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Tension superficielle et viscosité
A La tension superficielle

I Le phénomène de tension superficielle
a- mise en évidence
Quelques observations simples mettent en évidence ce phénomène :
□ L’eau monte dans un tube capillaire au dessus du niveau dans le récipient initial.
□ Un trombone peut flotter à la surface de l’eau, même s’il est en acier.
□Il existe un ménisque à la surface d’un liquide, au contact de la paroi du récipient.
□ Les bulles de savon existent !
Conclusion : Ces expériences mettent en évidence l’existence d’une force, f, existant à la surface d’un liquide. La surface liquide a des propriétés propres, différentes de celles du reste du liquide.
b- La tension superficielle
□ Ilexiste une force, f, entre l’interface d’un liquide et un autre milieu.
□ La tension superficielle γ est mesurée par le quotient de la norme de la force f par la longueur l sur laquelle elle s’exerce.
γ = f/l
□ γ en N.m-1 ; f en N ; l en m.
□ La tension superficielle dépend du liquide et de la nature de l’autre partie de l’interface (gaz, air,verre, métal...)
□ Ex : eau / air, γ = 73 10-3. huile/air γ = 32 10-3.
c- Origine de la tension superficielle.
□ L’origine de cette force réside dans les forces intermoléculaires de Van der Walls. Il s’agit de forces dont l’origine est électrostatique qui apparaissent à cause de la polarité de certaines molécules (interaction entre molécules polaires, polaritéinduite, forces de dispersion)
□ Il s’agit de forces d’intensité faible, surtout au regard des forces intramoléculaires. Elles sont négligeable des que la distance n’est plus très faible.
□ Au sein d’un liquide, une molécule m subit des forces de Van der Walls dans toutes les directions, qui se compensent.
[pic]
□ A la surface d’unliquide, la répartition des forces change : il n’y a globalement plus de forces que vers le bas.

[pic]
□ L’ensemble de ces actions tend à contracter le liquide.
II conséquences de la tension superficielle
a- Les bulles de savon
Une bulle de savon est une mince couche de liquide emprisonnant une poche d’air. La fine couche de liquide garde une cohésiongrâce à la tension superficielle.
Il existe une relation entre la pression extérieure et intérieure de la bulle.
Pi – Pe = 4 γ / R. où R est le rayon de la bulle.

b- Contact entre un liquide et un solide
Une goutte de liquide posée sur une surface solide peut s’aplatir, rester bombée ou s’étaler largement. Ceci est dû à la tension superficielle.
□ Si leliquide s’étale largement sur la surface solide, on dit qu’il mouille parfaitement le solide. (eau / verre)

□ S’il reste sous forme de gouttes aplaties, il mouille imparfaitement le solide. On peut définir l’angle θ de raccordement entre liquide et solide. (eau/verre sale)[pic]
□ S’il reste sous forme de gouttes bombées, θ > 90°, le liquide ne mouille pas le solide.(mercure/verre)[pic]
□ θ augmente quand γ augmente.
La conséquence de ce phénomène est l’existence de ménisques.
[pic]
Une lame de verre plongée dans l’eau et retirée lentement entraîne un ménisque de raccordement.
La moindre salissure modifie notablement ces propriétés.

c- Loi de Jurin
Lorsqu’on plonge un tube capillaire dans un récipient, le liquidemonte dans le capillaire.

Loi de Jurin : h= 2 γ cos θ / r ρ g
r : rayon intérieur du tube
h : hauteur du liquide dans le tube.
ρ: masse volumique du liquide.
g= 9.81 m.s-2.
[pic] [pic] [pic]
d- les agents tensioactifs
Leur rôle est de diminuer la tension superficielle du liquide dans lequel on les ajoute.
□ Il s’agit de...
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