Théorie des mousses, des émulsions, des surfaces et des interfaces
Théorie des tensioactifs
Les tensioactifs (molécules tensioactives) sont des composés amphiphiles composés d'une tête hydrophile et d'une queue hydrophobe.
Ils s'adsorbent aux interfaces entre deux fluides non miscibles, comme l'air et l'eau ou l'huile et l'eau, réduisant ainsi la tension superficielle ou interfaciale. Leurs principales applications comprennent le mouillage, l'émulsification, la dispersion, le moussage et la détergence.
Ils sont classés en quatre grands groupes :
Tensioactifs anioniques (chargés négativement) : par exemple, les savons, les sulfates, les sulfonates.
tensioactifs cationiques (chargés positivement) : par exemple, les composés d'ammonium quaternaire.
Tensioactifs amphotères : portent des charges positives et négatives en fonction du pH.
Tensioactifs non ioniques : molécules non chargées…
Tension superficielle, théorie et techniques de caractérisation
La tension superficielle/interfaciale est la force qui s'exerce à l'interface entre deux fluides non miscibles. Elle résulte du déséquilibre des forces d'attraction moléculaires à l'interface et au sein du fluide.
La tension superficielle (γ) est la force par unité de longueur agissant le long d'une interface exprimée en N·m⁻¹.
La compréhension et la quantification de la tension superficielle et interfaciale sont essentielles dans les domaines des mousses, des émulsions, des revêtements, de la détergence, des produits pharmaceutiques et des sciences des matériaux, où le contrôle des phénomènes interfacials détermine la stabilité et les performances.
Parmi les principales méthodes de mesure de la tension superficielle ou interfaciale dynamique, la méthode de la goutte pendante/ascendante mesure le profil de la goutte sous l'effet de la gravité par analyse d'image afin de déterminer γ. Elle est précise, polyvalente et adaptée aux études dynamiques (cinétique d'adsorption)...
Dynamique de l'adsorption des tensioactifs à l'interface air/eau
L' adsorption des tensioactifs à l'interface air-eau est responsable de la diminution de la tension superficielle au fil du temps, un processus appelé tension superficielle dynamique (TSD). Lors de la formation d'une nouvelle surface, les molécules de tensioactif diffusent de la solution vers l'interface, s'y adsorbent et se réorganisent jusqu'à l'atteinte de l'équilibre.
Ce processus est décrit par deux mécanismes principaux :
Adsorption contrôlée par diffusion, où la diffusion est l'étape limitante.
Adsorption mixte diffusion-cinétique, où des barrières moléculaires (encombrement stérique, stabilité des micelles ou encombrement de surface) ralentissent le transfert des molécules vers l'interface...