t y u & j ô a û - J e ?
Catalogue général
1. Les étapes de la bio- logie.
2. De l'atome à l'étoile.
3. Les certitudes du hasard.
4. Hist. de l'Afrique.
5. Comment se défend l'organisme.
6.Le peupledes abeilles.
7. Hist. de l'électricité.
8. Le système nerveux.
9. Lesgrandesreligions.
10. La Corporation.
11. Le cancer.
12. Les vitamines.
13. L'astronomie sans télescope.
14. L'édue&tionnouvelle 15. La tuberculose.
16. La terre et son hist1 e.
17. Les premières civi- lisations de la Médi- terranée.
18. Histoire de l'archi- tecture.
19. L'exploitation ra- tionnelle des abeilles.
20. La vie créatrice de roches.
21. Les ultrasons.
22. L'alimentation hu- maine.
23. La terre, source de richesses.
24. Les rêves.
25. Histoire de l'Asie.
26. Le mobilier français.
27. Les mécanismes économiques.
28.La peinture moderne.
29. Automates et auto- matisme.
30. La télévision.
31. Les étapes de la mé- decine.
32. L'économie humai- 33. Radium et radio- ne. activité.
34. Histoire de Paris.
35. Les étapes de la chimie.
36. Hist. de la propriété.
37. La relativité.
38. Histoire des Etats- Unis.
39. Les hormones.
40. Hist. de la musique.
41. Radionavigation et rMiogu ;dage.
42. Les étapes des ma- thématiques.
43. Histoire de la navi- gation.
44. La monnaie et le change.
45. Les arts du feu.
46. Les matières plasti- ques.
47. Les grandes philo- sophies.
48. La lumière.
49. Le roman français depuis 1900.
50. La sexualité.
51. Les migrations des animaux.
52. La folie.
53. Les microbes.
54. Les étapes de l'ar- chéologie.
55. Hist. du commerce.
56. La défense de nos cultures.
57. L'exploitation du hasard.
58. Le péril vénérien.
59. L'équipement élec- trique de la France.
60. La guerre des ma- tières premières.
61. La toxicologie.
62. L'agriculture colo- niale.
63. Technique du sport.
64.Les radiations etlavie 65. Les étapes de la géo-
graphie.
66. Hist. de la peinture.
67. Etude physique de la terre.
68. L'embryologie.
69. La formation de la France au moyen âge.
70. Les rayons X.
71. L'éducation des en- fants difficiles.
72. La vie dans les mers.
73. Les expéditions po- laires.
74. H;st. de la sculpture.
75. Hist. de l'Océanie.
76. Les assurances.
77. Les arts d'Extrême- Orient.
78. La croissance.
79. Origine des plantes cultivées.
80. La lutte pour les denrées vitales.
81. Histoire du cinéma.
82. La littérature sym- boliste.
83. Les insectes et l'homme.
84. Le papier et les dérivés de la cellu- lose.
85. La littérature de la Renaissance.
86. Les chemins de fer.
87. Le tabac.
88. Hist. de la vitesse.
89. La météorologie.
90. Le coton.
91. Les probabilités et la vie.
92. Les océans.
93. Les matières pre- mières de synthèse.
94.Lachimie4ucerveau.
95. La littérature du siècle eiassiq;!e.
96. Les étapes de la mé- tallurgie.
97. La mesure du temps.
98. La vision.
99. La T. S. F.
100. Les ports mari- times.
101. La littérature al- lemande.
102. L'adolescence.
103. Le blé.
104. Les colloïdes.
105. Les grands tra- vaux.
106. La genèse de l'humanité.
107. Hist. de Byzanee.
108. Les étapes de la poésie française.
109. Histoire de la géo- métrie.
110. Les industries de
l'alimentation.
111. La comptabilité.
112. La prévisicn éco- nomique.
113. Génétique et hé- rédité.
114. La littérature es- pagnole.
115. Napoléon.
116. La cryptographie.
117. Le parasitisme.
118. Techn. du cinéma.
119. Les colorants.
120. La bataille des trusts.
Suite page 3 de la couverture
LES COLLOÏDES
ET LEURS APPLICATIONS
DU MÊME AUTEUR dans la même collection Les Rayons X, 1 vol., n° 70.
La Physique de la vie, 1 vol., n° 184.
Matière, électricité, énergie, 1 vol., n° 291.
« QUE SAIS-JE ? »
LE POINT DES CONNAISSANCES ACTUELLES
LES COLLOIDES
LEURS APPLICATIONS ET
par
Augustin BOUTARIC
Professeur à la Faculté des Sciences de Dijon Membre de l'Académie d'Agriculture
PRESSES UNIVERSITAIRES DE FRANCE 108, BOULEVARD SAINT-GERMAIN, PARIS
1948
QUINZIÈME MILLE
DËPOT LÉGAL
1re édition . . . 3" trimestre 1943
2' — 3" — 1948
TOUS DROITS
de traduction, de reproduction et d'adaptation réservés pour tous pays
COPYRIGHT by Presses Universitaires de France, 1943
CHAPITRE PREMIER
PROPRIÉTÉS GÉNÉRALES DES COLLOÏDES Le terme de colloïdes est utilisé pour désigner des substances très variées, dont les aspects sont souvent fort disparates, en sorte que sa définition est loin d'être simple et ne saurait être donnée dès le début de ce livre. Elle se dégagera peu à peu, après que nous aurons envisagé les propriétés des principaux groupes de corps que l'on réunit habituellement sous la dénomination commune de colloïdes, en insistant sur les différences les plus importantes qui existent entre eux. Mais dans ce chapitre d'introduc- tion, il nous a paru intéressant de rassembler les principaux caractères physiques communs à tous ces corps qu a fait apparaître 1 étude des solutions.
Diffusion. — Si dans une large éprou- vette (fig. 1), on verse avec précaution de l'eau distillée sur une solution plus dense de sulfate de cuivre, de manière que la sur- face de séparation des deux couches liquides soit très nette, on voit peu à peu cette sur- face s'estomper et faire place à une zone de transition de plus en plus étendue entre la solution et l'eau pure. Au bout d'un temps plus ou moins long, l'ensemble de l'éprou- Fig. 1
vette ne renferme plus qu'un mélange parfaitement homogène, ayant partout la même concentration.
C'est ce qu'on traduit en disant qu'il y a eu diffusion du corps dissous, ici le sulfate de cuivre, vers l'eau pure, à travers la surface de séparation qui existait au début de l'expérience entre la solution et l'eau pure. Le temps pendant lequel cette diffusion doit se prolonger avant que soit réalisé un mélange homogène varie beaucoup, à égalité de concentration et de tem- pérature, suivant la nature de la substance dissoute, ainsi que le constata, dès 1860, le chimiste anglais Thomas GRAHAM. Si, par exemple, cette diffusion est terminée en un jour avec l'acide chlorhydrique, elle demandera environ 2 jours pour le chlorure de sodium, 7 jours pour le sucre ou le sulfate de magné- sium, 50 jours pour l'albumine et 100 jours pour le caramel. Les substances qui diffusent le plus rapidement se présentent habituellement à l'état solide sous un aspect cristallin et, pour rappeler cette propriété, GRAHAM leur a donné le nom de cristalloïdes. Parmi celles qui diffusent plus lente- ment figurent les gommes, les gélatines, les colles, d'où le terme de colloïdes créé par GRAHAM. pour les désigner.
La distinction entre ces deux groupes de sub- stances est encore plus nette lorsqu'on sépare la solution et l'eau pure par une membrane d'origine animale ou végétale, telle que papier parcheminé, vessie de porc, cellophane, de manière que la dif- fusion s'accomplisse à travers cette membrane. On peut faire l'expérience en disposant la solution dans une sorte de tambour en verre fermé à sa partie inférieure par une de ces membranes qu'une ficelle permet de fixer sur un rebord du tambour. Si l'on immerge la partie inférieure du tambour dans un çristallisoir contenant de l'eau pure (fig. 2), on
constate que la substance dissoute diffuse à travers la membrane de l'intérieur du tambour vers l'eau du cristallisoir. La diffusion est rapide lorsque le corps dissous est un cristalloïde ; elle est très lente, pratiquement nulle, lorsqu'il s'agit d'un colloïde.
Si, dans un certain temps, il passe 100 grammes de chlorure de sodium à travers la membrane, toutes autres choses égales il ne passera que 70 grammes de sucre, 1 gramme environ de
dextrine, de tanin ou de gomme, 2 décigrammes d'albumine, etc.
Sous le nom de dialyseur le dis- positif est souvent utilisé en chimie pour séparer les colloïdes
des cristalloïdes qui leur sont Fig. 2. — Dialyseur associes dans une même solution, ai, par exemple, la solution introduite dans le dialyseur renferme à la fois du sel marin et de l'albumine, au bout de quelques heures, à la condition de renouveler fré- quemment l'eau du cristallisoir, tout le sel marin aura été éliminé du dialyseur qui renfermera alors une solution à peu près pure d'albumine. Ce pro- cédé de séparation entre colloïdes et cristalloïdes est connu sous le nom de dialyse. On- dit quelque- fois que les cristalloïdes dialysent facilement alors que les colloïdes ne sont pas dialysables.
On favorise l'élimination des cristalloïdes élec- trolysables en associant la dialyse à l'action d'un courant électrique ce qui conduit à la méthode générale d'électrodialyse souvent utilisée dans l'in- dustrie pour la purification des colloïdes.
Filtration. — Les colloïdes passent aussi facile- ment que les cristalloïdes à travers le papier à filtrer.
Certains colloïdes traversent un filtre en porcelaine poreuse comme celle des bougies Chamberland uti-
lisées pour la stérilisation de Te au, tandis que pour d'autres, la matière dissoute est retenue par la bougie.
Pour arrêter les colloïdes, on emploie des filtres constitués par des membranes obtenues en faisant évaporer de minces couches de collodion (solution de nitrocellulose dans un mélange d'alcool et d'éther). Ces membranes ont des pores extrêmement fins, dont le diamètre varie avec la manière dont la membrane a été obtenue, et qui permettent de retenir pratiquement les particules de toutes les solutions colloïdales.
En faisant couler du collodion sur la surface extérieure d'un manchon de verre et retournant, à la manière d'un doigt de gant, la membrane qui s'est ainsi formée, on prépare un filtre que l'on fixe à l'extrémité d'un tube de verre : si l'on verse la solution colloïdale dans le dispositif ainsi réa- lisé et si l'on exerce une légère aspiration par dessous, le solvant passe à travers la membrane ainsi que les cristalloïdes qu'il contient en solution, mais les colloïdes sont arrêtés. On peut ainsi séparer complètement les colloïdes de leur solvant et des cristalloïdes dissous. Il n'est d'ailleurs pas indispen- sable d'utiliser une membrane de collodion. Toutes les membranes qui conviennent pour la dialyse étant imperméables aux colloïdes peuvent servir à la filtration des solutions colloïdales. On désigne sous le nom d'ultra-filtres ces filtres spéciaux grâce auxquels il est possible de retenir des particules qui échappent à toute visibilité dans le microscope ordinaire et peuvent par suite être regardées comme des objets ultra-microscopiques.
Hétérogénéité optique. — Alors que les solutions ordinaires sont parfaitement limpides, beaucoup
de solutions colloïdales présentent soit un trouble très net, comme le lait ou le sérum, ou tout au moins un certain louche, comme une solution de gomme arabique. Un moyen d'observation plus précis consiste à verser la solution à examiner dans une cuve à faces parallèles à l'intérieur de laquelle on concentre, à l'aide d'une lentille L, un faisceau
Fig. 3. — Effet Tyndall
lumineux intense provenant du soleil ou d'un arc électrique (fig. 3).
S'il s'agit d'une solution colloïdale, on aperçoit toujours, en se plaçant latéralement, la trace très nette du faisceau lumineux à travers la solution sous forme d'un cône appelé quelquefois cône de Tyndall, en l'honneur du physicien anglais qui l'a signalé le premier.
Dans le cas d'un liquide pur ou d'une solution ordinaire ne renfermant pas de grains de poussière ou de particules en suspension, cette trace est à peu près imperceptible ; pendant longtemps, on a même cru qu'elle était complètement inexistante, ce qu'on traduisait en disant que les solutions de eristalloïdes étaient, comme les liquides purs, opti-
quement vides. Des recherches plus précises ont mon- tré qu'aucun milieu transparent, qu'il soit solide, liquide ou même gazeux, ne saurait, en toute rigueur, être regardé comme optiquement vide, et qu'à la condition de l'observer sur un fond parfaitement noir, on le voit s'illuminer lorsqu'on le fait traverser par un faisceau suffisamment intense de lumière.
Mais, tandis que cette illumination, extrêmement faible dans le cas des gaz, des liquides purs ou des solutions ordinaires, ne peut être observée qu'à condition de prendre des précautions très minu- tieuses, elle est, au contraire, fort apparente avec les solutions colloïdales. De telles solutions présentent ainsi une véritable hétérogénéité optique qu'on peut encore constater sur certaines d'entre elles en les examinant avec un ultra-microscope : on y aperçoit souvent les particules de la matière dissoute sous forme de points brillants, animés d'un mouvement incessant que l'on désigne sous le nom de mouvement brownien, pour rappeler qu'il fut constaté pour la première fois, en 1827, par le botaniste anglais BROWN, sur des particules extrêmement ténues mais de nature les plus diverses en suspension dans un liquide.
Masse des particules dissoutes. — Un certain nombre de méthodes physico-chimiques, basées notamment sur l'étude du point de congélation des solutions (cryométrie), de leur tension de vapeur (tonométrie), de leur température d'ébullition (ébul- liométrie), permettent de comparer les masses des particules dissoutes et de les évaluer dans le système dit des masses moléculaires où l'on prend égale à 1 la masse d'un atome d'hydrogène (ou plus exactement égale à 16 celle d'un atome d'oxygène).
Tandis que les masses ainsi déterminées sont
inférieures à 100 pour la plupart des solutions ordi- naires et, dans tous les cas, ne dépassent pas un faible multiple de cent, elles se chiffrent par multiples de mille, par dizaines et centaines de mille, quelque- fois même par millions, pour les solutions colloï- dales. Sans doute, n'existe-t-il aucune séparation nette entre le domaine des solutions ordinaires et celui des solutions colloïdales, mais les cas extrêmes se différencient sans difficulté et les mesures faites permettent d'indiquer que, d'une manière générale, les masses des particules dissoutes sont beaucoup plus grandes dans les solutions colloïdales que dans les solutions ordinaires.
Transport électrique. — En disposant à l'intérieur d'une solution colloïdale deux lames de platine mises en relation avec les deux pôles d'une batterie de piles ou d'accumulateurs, on constate que les particules prennent toutes un mouvement d'en- semble. Pour certaines solutions colloïdales, ces particules vont vers l'électrode positive, ou anode, et doivent être considérées comme électrisées néga- tivement : c'est ce qu'on traduit en disant que le colloïde est négatif. Pour d'autres, elles se dirigent vers l'électrode négative, ou cathode, et sont char- gées positivement : on dit alors que le colloïde est positif. Dans une solution colloïdale donnée, toutes les particules étant chargées d'électricité de même signe se repoussent mutuellement, ce qui per- met de comprendre qu'elles ne puissent s'agglomérer pour constituer des particules de plus en plus grosses qui finiraient par sédimenter et se séparer ainsi du solvant où elles étaient en suspension.
Floculation. — Cependant, une telle séparation peut se produire sous diverses influences qui déter-
minent, soit un dépôt pulvérulent ou floconneux de la matière dissoute, soit la production d'un coagu- lum qui laisse peu à peu exsuder le solvant. On dit qu'il y a eu précipitation, floculation ou coagulation de la solution colloïdale. Ainsi, les solutions d'albu- mine floculent lorsqu'on les chauffe au voisinage de l'ébullition, tandis que la caséine du lait se coa- gule et se sépare du liquide par l'action de la présure.
La plupart des solutions colloïdales floculent lors- qu'on y introduit une faible quantité d'un acide, d'une base ou d'un sel, c'est-à-dire d'un électrolyte.
Nous reviendrons ultérieurement (p. 22) sur ce très important phénomène.
Interprétation simple des faits précédents. — Dans les solutions ordinaires, le corps dissous est consi- déré comme existant à l'état de molécules simples s'il s'agit d'un non-électrolyte, ou d'ions s'il s'agit d'un électrolyte, dont les masses et les dimensions sont extrêmement petites et comparables à celles des molécules du solvant/Les molécules des corps dissous, aussi bien que celles du solvant, se meuvent d'une manière incessante avec des vitesses considé- rables, l'énergie cinétique des molécules étant liée à la température et traduisant ce qu'on appelle souvent l'agitation thermique. On conçoit que ces molécules, douées d'une grande vitesse, puissent franchir aisément la surface limite qui, dans une diffusion libre, sépare la solution du solvant super- posé, passer à travers des membranes comportant des pores extrêmement fins, et ne produire qu'une hétérogénéité optique à peine perceptible. On conçoit aussi que les solutions de ces substances constituent des systèmes parfaitement stables dans certaines limites de concentration, la matière dissoute ne pouvant être séparée du solvant que par l'évapora-
Collection dirigée par Paul Angoulvent Catalogue général (suite) 1 ) Voir les listes
à 230 ( en pages 2 et 3 231. La vie dans la
Grèce classique.
232. Hist. du Canada.
233. La vie dans les eaux douces.
234. Les corps gras.
235. Les noms de per- sonnes.
236. La mort.
237. Les fruits colo- niaux.
238. L'éduo. physique.
239. L'industrie du gaz.
240. Catalyse et cataly- seurs.
241. Histoire des noirs d'Afrique.
242. La vie rurale en France.
243. Electricité, magné- tisme.
244. Les mesures phy- siques.
245. Médicaments et médications.
246. Géographie Indus- trielle du monde.
247. L'Egypte ancienne.
248. Hist. de la Russie des origines à 1917.
249. Le chauffage des habitations.
250. La phllos. antique.
251. Le téléphone.
252. La douleur.
253. L'existentialisme.
254. Hist. du scoutisme 255. Hist. de l'Alsace.
256. La graphologie.
257. Hist. de la police.
258. Cuirs et peaux.
259. Poudres et explo- sifs.
260. Histoire des postes depuis la Révolution.
261. La chaleur.
262. Hist. de la Corse.
263. Le piano.
264. Le verre.
265. La seconde guerre mondiale.
266. L'eau.
267. Les Instruments à vent.
268. Hist. de la Franche- Comté.
269. Les origines de la bourgeoisie.
270. Vie et mort des mots.
271. Origine des ani- maux domestiques.
272. Les Instruments du quatuor.
273. Histoire du tim- bre-poste.
274. La publicité.
275. Hist. de l'Espagne.
276. L'orgue.
277. Physionomie et ca- ractère.
278. L'opéra et l'opéra- comique.
279. La civilisation de 1960.
280. La cellule photo- électrique.
281. La statistique.
282. Histoire de la Grande-Bretagne.
283. L'économie de l'Europe centrale germanique.
284. La grande indus- trie chimique minérale.
285. L'inconscient.
286. Histoire de l'Italie.
287. La physiologie vé- gétale.
288. Le chant choral.
289. Les régimes poli- tiques.
29o. La littérature russe. -
291. Matière, Aeetrl- cité, énergie.
292. Baby!one.
293. Le son.
294. La sécurité sociale.
295. La Révolution de 1848.
296. La littér. chinoise.
297. Le crime.
298. Hist. de l'armée.
299. La découverte des mers.
300. Le marxisme.
301. Hist. de l'arme- ment.
302. La psychotechni- que.
303. La question arabe.
304. Hist. des doctrines politiques en France.
305. Le riz.
306. Psyebolegie mili- taire.
307. Hist. diplomatique.
VOLUMES SUIVANTS : Histoire de la Chine
moderne.
Histoire de la mise en scène.
Hist. de l'éducation.
La mécanique ondula- toire.
Les plastiques.
Géographie botanique.
Les Gallo-romains.
Les moteurs.
L'énergie atomique.
La Tunisie.
Hist. de la Belgique.
Les Impérialismes an- tiques.
La chasse en montagne et au marais.
1948 Imp PRESSES UNIVE BDIT.
21986
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