Méthodes de force La méthode de Wilhelmy

Méthodes de force
On appelle “statique” ou “quasi statique” les tensions superficielles
et interfaciales dont les valeurs ne se modifient pas, plus
ou très lentement, dans des conditions externes constantes. Elles
se trouvent donc très proches de l’équilibre thermodynamique. La
mesure s’effectue soit à l’aide d’un anneau (méthode de Du Noüy)
La méthode de Wilhelmy
Détermination de la tension superficielle et interfaciale des liquides
Application courante:
– Mesure de la tension superficielle “statique”.
Exemples d’échantillons typiques:
– Liquide pur, huiles polaires et non polaires
– Faibles concentrations de tensioactifs
L
d
Air
F
l'angle
de contact α
Détermination de l’angle de contact sur corps solides
Force
Fr
Fa
0
Profondeur d'immersion
Exemples d’échantillons typiques:
– Feuille/film
– Rondelles de silicone
– Surfaces avec traitement spécial
ou bien d’une lame (méthode de Wilhelmy) mis en contact avec la
surface du liquide. La force maximale appliquée est mesurée. Elle
détermine la tension superficielle et interfaciale. La géométrie du
corps de mesure est définie par des normes, par ex. ASTM D 971
et DIN 53914.
Principe de mesure:
Le poids de la lame est neutralisé par une tare. Le cas échant, il
faut calibrer avec un poids étalonné (10 mg = ^ 24,5 mN/m). La lame
est amenée au contact de l’échantillon de liquide. Puis on mesure
la force d’arrachement de la lame, jusqu’à ce que les valeurs
soient stables. On détermine ensuite la tension de surface. Conditions
préalables: l’angle de contact � = 0° doit être garanti par un
nettoyage intensif, par exemple par calcination du corps de
mesure.
� =
F
2 (L+d)
Pour cette méthode, on peut utiliser les appareils
suivants:
– Tensiomètre LAUDA TD 2
– Tensiomètre LAUDA TE 3 entièrement automatique et commandé
par PC
Principe de mesure:
Lorsque la tension de surface � et la force d’arrachement de la
lame sont connues, on peut calculer l’angle de contact et ainsi le
coefficient de mouillage des corps solides. Le poids du corps à
mesurer est équilibré par une tare. Le corps solide est amené en
contact avec l’échantillon de liquide et subit automatiquement un
mouvement vertical de va et vient. Au moment de l’enregistrement
contrainte/allongement une courbe de force de l’hystérèse apparaît
(voir diagramme). En utilisant les valeurs Fr et Fa on peut calculer
l’angle (�r et �a ).
cos (� r,a ) =
Fr,a
2 (L+d)·�
Appareil approprié pour cette méthode:
– Le tensiomètre LAUDA TE 3 à commande entièrement automatique
via PC
Application courante:
– Détermination de l’énergie superficielle des solides

Malgré sa plus grande complexité (facteurs de correction)
comparée la méthode de la lame, la méthode de l’anneau
selon Du Noüy est plus répandue. Les raisons se situent au
niveau de la simplicité du nettoyage du corps de mesure robuste
et de la faible résolution. La méthode de l’anneau
La méthode de l’anneau selon Du Noüy
Détermination de la tension superficielle et interfaciale des liquides
Force
0
1
2
3
6
4 5
Applications courantes:
– Mesure de la tension superficielle et interfaciale
“statique”
– Détermination automatique des CMC
Exemples d’échantillons typiques:
– Liquides purs, huiles polaires ou non polaires
– Faibles concentrations de tensioactifs
7
Temps
r
8
F max
9
sans
interruption
(TE 3)
Méthodes de force
présente des avantages particuliers lors des mesures entièrement
automatiques par exemple lors de la détermination automatiques
de concentration micellaire critique (CMC) et contrôle
de la qualité.
Principe de mesure:
Le poids de l’anneau est neutralisé par une tare. Le cas échant, il
faut calibrer avec un poids étalonné (500 mg = ^ 40,9 mN/m).
L’anneau est plongé entièrement dans le liquide, puis retirer très
lentement jusqu’à ce que la force atteigne son maximum. A partir
de la force maximale Fmax, on calcule la tension superficielle et interfaciale
selon l’équation:
� =
Fmax
4�Rfcorr (r,R,�)
fcorr: facteur de correction de l’anneau suivant la géométrie de l’anneau et la densité �
Les différentes phases de la mesure selon la
méthode de l’anneau:
1 2 3
4 5 6
7 8 9
Appareils appropriés pour cette méthode:
– Tensiomètre LAUDA TD 2
– Tensiomètre LAUDA TE 3 à commande entièrement
automatique via PC