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Enseignant : Samir Kenouche - Depart. des sciences de la matiere.

Travaux Pratiques

Chimie des surfaces

1 ersemestre 2015/2016TpN2 - Determination experimentale de la tension supercielle

Methode du stalagmometre

3 emeannee Licence - Chimie analytiqueSamir KENOUCHE

Universite M. Khider de Biskra

Departement des sciences de la matiere

1 Enseignant : Samir Kenouche - Depart. des sciences de la matiere.

1. Methode du stalagmometre : principe theorique

Quand un liquide ayant une masse volumique%ls'ecoule par un tube capillaire, il a ete mis en evidence que le poids des gouttes, issues du tube, est proportionnel a la tension supercielle du liquide et au rayon interieurrdu tube.Figure1: Goutte en equilibre Pour mettre en pratique cette loi, il sut d'exprimer l'equilibre d'une goutte juste avant qu'elle se detache du reste du liquide remplissant le tube capillaire. La resultante des forces de tension supercielle qui s'exercent sur tout le perimetre du tube vaut :2r . La goutte est pendante, donc il existe une autre force qui contrecarre celle de la tension supercielle, soit :m g= 2r

Pour un volumeVd'une solution, nous avons :

M=V%l=Nlm(1)

Avec,Nlest le nombre de gouttes de la solution. On peut alors ecrire : 2r l=m g=Vl%lN lg=)Vl=Nl2 r lg % l(2) Il en ressort que pour un m^eme tube capillaire, un m^eme volume du liquide et en prenant un liquide de tension supercielle connue, l'eau par exemple ( e= 72:8dynes=cm), on peut ecrire de facon analogue : V e=Ne2 r eg % e(3)

Ainsi,

V l=Ve,Nl2 r lg % l=Ne2 r eg % e(4) On peut donc remonter a la tension supercielle inconnue l, selon : l=%l% eNeN l e(5) Par ailleurs, la goutte pendante se detachera une fois que son poids excede la force capillaire au point de jonction triple : air, liquide et solide. Quand la goutte chute, elle reprend une forme spherique dont le rayon est donne parla loi de Tate: 2 Enseignant : Samir Kenouche - Depart. des sciences de la matiere. r g=3 r2%lg 1=3 (6) Dans le tableau ci-dessous, nous portons quelques valeurs de la tension supercielle de certains liquides dans le cas d'une interface liquide-air :LiquideTemperature(C) (N=m)102alcool ethylique202.23 huile d'olive203.20 glycerine206.31 eau07.56 eau207.28 eau1005.89 eau savonneuse202.50 mercure2046.50 Il convient de remarquer que la tension supercielle des dierents liquides n'est pas la m^eme. En eet, elle depend de la nature des phases en presence (dans une interface liquide-gaz, la na- ture du gaz n'a que peu d'in uence a des pressions relativement faibles), de la presence ou non des impuretes dans l'une des phases (elles abaissent generalement la tension de surface) et la temperature ( diminue generalement quand la temperature augmente).

2. Manipulation

Le materiel, les reactifs et le protocole experimental sont mis en uvre selon :

2.1 Materiel et reactifs

mat eriels: stalagmom etres,p oiressouantes, b echers( 100mL), balance de precision, eprouvette (25mL) support-elevateur et gants. r eactifs: eau distill ee,solution (eau 80%+ ethanol20%) Sol1, solution (eau60%+ ethanol

40%) Sol2, solution (eau40%+ ethanol60%) Sol3, solution (eau20%+ ethanol80%)

Sol4, solution d'ethanol.

2.2 Mode operatoire

Il faut proceder de la maniere suivante, commencer par remplir le stalagmometre (ou un compte-gouttes) avec de l'eau distillee. Il faut s'assurer que le stalagmometre soit solidement xe sur le support. Faites coulernegouttes d'eau distillee dans un becher puis mesurer leur masse m e. On donne e= 72:80 103N=ma20C. De facon analogue, reproduire cette operation pour le liquide dont on souhaite determiner sa tension supercielle. Ne compter pas une goutte partielle comme une goutte. Il faut absolument verier que les deux volumes (eau et le liquide) remplissant le stalagmometre soient strictement identiques. Nettoyer et secher soigneusement le stalagmometre apres chaque changement de liquide. Le nettoyage se fait par le biais de plusieurs rincages avec de l'eau distillee. Repeter la mesure au moins deux fois. 3 Enseignant : Samir Kenouche - Depart. des sciences de la matiere.

3. Compte-rendu de TP

Titre du TP ..................................................................................................................

Nom ................................. Prenom .............................. Section ........... Groupe ............1.Quelles sont les fo rcesen equilibresjuste avant la chute de la goutte ?

2. Au mo yend'une analyse dimensionnelle, montrer que l'on p eutassimiler a une energie de surface et a une force par unite de longueur. Quelle est l'origine de l'existence de 3.

T racerle graphe

len fonction de la concentration des solutions mesurees. Discuter son allure 4. Compl eterle tableau des r esultatssuivant : SolutionseauSol1Sol2Sol3Sol4ethanol (N=m)103 (dynes=cm)(g=cm3) a20C0.9980.791

1Newton!105dynes

5.

Donner une conclusion de ce travail.

Bareme:preparation : 2 pts assiduite : 4 pts compte-rendu : 14 pts 4quotesdbs_dbs29.pdfusesText_35

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