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Étude des propriétés de la gélatine dans le champ électrique
Suzanne Veil
To cite this version:
Suzanne Veil. Étude des propriétés de la gélatine dans le champ électrique. J. Phys. Radium, 1933,
4 (7), pp.362-367. �10.1051/jphysrad:0193300407036200�. �jpa-00233158�
ÉTUDE DES PROPRIÉTÉS DE LA GÉLATINE DANS LE CHAMP ÉLECTRIQUE
Par Mlle SUZANNE VEIL.
Laboratoire de Chimie Générale. Sorbonne.
Sommaire. 2014 Au cours des présentes expériences, la gélatine a été étudiée dans le
champ électrique du point de vue déformations mécaniques, conductivité électrique, migration de substances incorporées, concentration en ions hydrogène.
Les déformations de la gélatine, examinée en couche sensiblement plane, se révèlent plus complexes que ne le fait présumer l’étude sous trois dimensions Le milieu subit
une série de dénivellations et de plissements. Dans l’oedème cathodique, où se manifeste
une transpiration aqueuse, il subit une altération de constitution, que révèle l’analyse
par rayons X.
Tandis que les déformations s’édifient dans le champ, la conductivité électrique
de la gélatine évolue au cours du temps, pour tomber finalement au-dessous de la limite de sensibilité des appareils de mesure. Le gel est devenu pratiquement un diélec-
trique.
Mesurée en fonction de la différence de potentiel, au début même de l’application
du champ, l’intensité du courant traversant la gélatine ne suit la loi d’Ohm que pour les petites valeurs de la tension; puis sa croissance se ralentit, et pour des tensions toujours croissantes elle tend vers une valeur limite. La courbe représentative rappelle celle que, dans un ordre d’idées différent, on obtient à propos de l’ionisation des gaz.
Si la gélatine est imprégnée d’une solution colloïdale, telle que l’hydrosol de sulfure d’arsenic, ou d’une matière colorante telle que le bleu de méthylène, les zones de défor-
mation imposées par le champ peuvent se marquer par des stries ou des bandes de cataphorèse.
D’autre part, l’incorporation à la gélatine d’indicateurs appropriés montre que dans les zones successives de déformation, les concentrations en ions hydrogène s’échelon-
nent avec des sauts plus ou moins brusques, depuis une forte acidité à l’anode jusqu’à
une forte basicité à la cathode.
Des observations analogues, toutefois plus confuses, ont concerné l’agar-agar.
I. Introduction.
-Les gelées, et notamment la gélatine, subissent dans le champ électrique, des réactions d’ordres divers.
Ce sont tout d’abord, comme l’a indiqué Michaud (1), des réactions mécaniques, qui se
traduisent par des déformations. Dans le dispositif adopté par Michaud, la gélatine en expé-
rience était contenue dans.un cristallisoir, et deux fils de platine immergés jouaient le rôle
d’électrodes. Au passage du courant, on observait un renflement ou 0153dème à la cathode, et
une dépression à l’anode. L’oedème cathodique était caractérisé par l’éjection d’eau ou transpiration, que les gelées manifestent dans des conditions analogues.
L’expérience de Michaud a été reprise ici, mais sous deux dimensions seulement, en
coulant la gélatine sur une plaque de verre, préalablement garnie de papier métallique pour la nécessité des connexions. Le procédé a permis une observation plus complète des phé-
nomènes.
Outre les déformations de la gélatine dans le champ, des altérations consécutives des
propriétés électriques du milieu se sont révélées. Dans le champ, en effet, la gélatine subit
une évolution, après laquelle elle cesse pratiquement de laisser passer le courant. D’autre
part, à un instant donné (par exemple au début de l’application du champ), le courant
qui traverse la gélatine croît avec la tension appliquée, pour tendre vers un courant limite de saturation.
D’autres données ont été encore recueillies, par l’artifice d’incorporer à la gélatine des
substances étrangères, solutions colloïdales, matières colorantes, qui, dans le champ.
subissent une cataphorèse plus ou moins compliquée. En recourant à des indicateurs, les.
(1 ) J. Chim. Phy~., 21 (~ 9? s ), 386.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:0193300407036200
363
virages apparus ont fourni des indications sur la répartition, dans le milieu, des concen-.
trations en ions hydrogène.
L’examen de ces diverses circonstances a fait l’objet de ce présent travail, au Labora-
toire de Chimie générale de la Sorbonne. Je remercie ici M. le Professeur Urbain d’avoir bien voulu mettre à ma disposition les appareils nécessaires, et en particulier le galvano-
mètre enregistreur qui a servi à l’étude de l’évolution des propriétés électriques de la gélatine.
II. Déformations de la gélatine dans le champ. - Avant le phénomène lui- même, nous décrirons le dispositif expérimental.
Montage des électrodes.
-Le papier métallique dont on gainit la plaque de verre,
pour le contact électrique, peut être disposé de façons diverses.
Il peut consister en deux feuilles à bords parallèles, dont chacune joue le rôle d’élec-
trode.
Il peut encore être d’un seul tenant, et comporter une perforation circulaire. Dans ce
cas, il constitue une seule des électrodes, tandis que pour l’autre électrode, on adopte un
fil métallique, perpendiculaire au plan de la plaque au centre de la perforation.
Le premier dispositif est préférable s’il s’agit d’accorder aux deux électrodes un rôle
symétrique. Au contraire, le second dispositif convient mieux dans le cas de l’observation
spéciale de la région d’une des électrodes, car autour du point de contact du fil et de la
gélatine, les effets se trouvent très amplifiés. C’est ce second dispositif qui a été adopté
dans la plupart des présentes recherches.
Il est utile, au cours des expériences, d’obvier à la dessication de la gélatine étalée. On
y parvient en recouvrant les préparations de verres de montre. Par exemple, avec le second
des dispositifs indiqués, on peut employer deux demi-verres de montre rapprochés, et comprenant l’électrode-fil dans leur intervalle.
Zones successives de déformation.
--L’application suffisamment prolongée d’une
Fig. 4.
-Déformations de la gélatine dans le champ électrique (cathode centrale, anode annulaire).
tension de 6 ou 8 volts à un domaine circulaire de gélatine d’environ 3 cm de diamètre, en couche mince sur plaque de verre, sépare le milieu en un certain nombre de régions
distinctes (1), comme on peut le voir sur la figure 1, reproduction photographique
(1) SWEZAN5B Vit - C. R, 194 (1932), ~~J ~1.
d’une préparation relative à un montage avec cathode centrale et anode annulaire.
Dans tout l’oedème cathodique, consécutivement à la transpiration qui se manifeste,
le milieu perd sa transparence, alors que rien de tel ne se produit dans tout le reste du domaine. Dans une seconde région, celle-là demeurée transparente, le niveau de la gélatine s’abaisse, puis il y a récupération du niveau initial dans une troisième région. Ultérieure- ment, la gélatine subit une dépression prononcée - la dépression anodique de Michaud -
pour se relever finalement contre l’anode.
Dans l’oedème cathodique, la perte de transparence est accompagnée d’une altération
de la constitution du milieu, comme l’a révélé l’examen par spectrographie de rayons X, présentement exécuté au Laboratoire de Chimie générale, par M. Mathieu. Par contre,
aucune altération de constitution ne s’est révélée dans la partie du domaine restée trans-
parente.
III. Evolution, dans un champ donné, de la conductivité de la gélatine au
«cours du temps. - Tandis que la gélatine subit des déformations dans le champ élec- .trique, elle y éprouve en même temps une altération consécutive de ses propriétés élec- triques. Après une durée suffisamment prolongée, le milieu cesse pratiquement de conduire Ie courant.
L’évolution a été suivie à l’aide d’un galvanomètre enregistreur, à indications se mar-
quant à intervalles réguliers. La tension était assurée par une batterie d’accumulateurs.
Le courant était réglé au moyen d’une boite de résistance.
La figure 2 reproduit un enregistrement obtenu sous une tension de 7,2 volts. Les temps
sont portés en abscisses et les intensités en ordonnées. Le courant, après une baisse préli-
minaire généralement trop rapide pour être enregistrée, croît jusqu’à un maximum pour diminuer ensuite, en tendant vers une valeur inférieure à la limite de sensibilité des appa- reils de mesure. Le stade de croissance peut avoir été plus ou moins accusé. Tout se
passe finalement comme si le milieu était devenu un diélectrique.
Fig. 2.
-Evolution de la conduelivité de la gélatine dans le champ électrique.
Pourtant, comme le révèle l’emploi d’électrodes-sondes, à l’instant même où cesse
l’application du champ, l’oedème cathodique conserve individuellement une conductivité individuelle notable. Mais cette conductivité est fugitive, elle disparaît en quelques minutes, après quoi le domaine tout entier se présente comme non-conducteur.
Les phénomènes ont été encore observés en présence d’impuretés diverses.
L’évolution, au cours du temps, de la conductivité de la gélatine dans le -champ électrique se trouve plus ou moins perturbée par la présence de substances étran-
.gères..
L’addition d’un électrolyte, acide chlorhydrique, soude, bichromate de potassium
365 accroît la conductivité électrique du milieu, mais sans toutefois modifier sensiblement l’allure de la courbe représentative intensité-temps.
Au contraire, la courbe intensité-temps s’altère en montrant une tendance plus ou moins
nette à un palier. si l’on incorpore à la gélatine une solution colloïdale telle que l’hydrosol
de sulfure d’arsenic; ou une niatière colorante telle que l’éosine.
IV. Conduction de la gélatine dans le champ, a un instant donné, en fonc- tion de la tension appliquée.
-Dans d’autres expériences, la conduction de la gélatine
a été examinée en fonction de la tension appliquée. D’après ce qui précède, étant donnée l’évolution de la conductivité de la gélatine dans le champ électrique au cours du temps,
il est nécessaire, pour étudier la variation de l’intensité du courant en fonction de la tension
appliquée, de fixer une fois pour toutes l’instant de la mesure.
Les tensions étant obtenues à partir d’une batterie d’accumulateurs, le réglage se faisant
au moyen d’une boîte de résistance. Les intensités étaient relevées au moment même de l’établissement du contact, de manière à ne laisser circuler le courant, à propos de chaque observation, que pendant la durée très brève de la lecture.
Fig. 3.
-Loi de conduction de la gélatine (début de l’application du champ).
La variation cherchée est illustrée par la courbe représentative figure 3. On voit que dans une première phase, pour les faibles tensions, le courant suit approximativement la loi,d’Ohaa. Ultérieurement, l’intensité n’augmente plus aussi rapidement avec la tension, et finalement, elle tend vers une valeur limite.
Il s’établit ainsi une sorte de courant de saturation qui rappelle, dans une certaine
mesure, ce qui se passe, dans un ordre d’idées différent, à propos de l’ionisation des gaz.
V. Migration, dans le champ, de substances diverses imprégnant la géla-
tine.
-Une série d’autres essais ont été encore entrepris pour examiner l’action du champ
sur diverses substances incorporées dans la gélatine.
Des solutions colloïdales, telles que l’hydrosol de sulfure d’arsenic ou l’hydrosol de
sulfure d’antimoine, ou encore des matières colorantes, telles que le bleu de méthylène (1),
le vert malachite, le rouge neutre, le violet de méthyle, le bleu de toluidine, l’éosine, la fuchsine acide, subissent une cataphorèse plus ou moins compliquée, avec formation éven- tuelle de stries, de bandes, de lacunes. Vraisemblablement, il s’agit dans les diverses zones
de déformation du milieu, d’inégalités de vitesse de migration.
Si le champ est appliqué entre deux bandes parallèles de papier métallique, la figure
de cataphorèse présentant des strates et des bandes, est analogue à une sorte de spectre.
S’il est appliqué entre une feuille à perforation circulaire et un fil central perpendicu- laire, les strates et les bandes prennent la forme d’anneaux.
(1) SUZA",NE VEIL. C. R., 193 (t931), 768.
25.
La même technique permet encore de suivre commodément l’électrolyse, dans la géla- tine, d’un sel dont l’un des ions est coloré. Pour le bichromate de potassium, par exemple,
la couleur jaune, due à l’ion chromique, se localise dans la région anodique, avec frontière brusque. Lorsqu’il s’agit d’un sel complexe, tel que l’eau céleste, le procédé est suscep- tible de déterminer dans le gel l’apparition de zones distinctes diversement colorées, et correspondant à des stades successifs de la destruction de la molécule.
VI. Variations de la concentration en ions hydrogène consécutives aux
déformations de la gélatine. - L’incorporation à la gélatine d’un indicateur fournit encore d’autres données. En ce cas, en effet, les déformations observées s’accompagnent de virages mettant en évidence, entre une électrode et l’autre, des sauts brusques dans la
concentration en ions hydrogène. Les 1),, s’échelonnent, depuis une forte basicité à la cathode
jusqu’à une forte acidité à l’anode.
Nous donnons ci-après les résultats obuenus avec un certain nombre d’indicateurs, dont les intervalles de virage sont indiqués, d’après Clark (1).
En imprégnant la gélatine de phénolphtaléine de 8,3 à 10,0), l’oedème cathodique
se colore en rouge. En imprégnant la gélatine de bleu de Nil (sulfate) de 10,2 à 13,0).
l’oedème cathodique vire au pourpre.
La zone déjà transparente qui succède à l’oedème cathodique est à réaction encore fai- blement basique. La teinture de tournesol (~h de 4,5 à 8,3) y est bleue, et le bleu de bro-
mothymol (1Jft de 6,0 à 7,6) n’y vire pas au jaune.
La zone suivante, légèrement acide, ne paraît guère affectée par l’action du champ.
Rose lilas au tournesol, elle est jaune pâle au bleu de bromothymol.
La zone contigue, de niveau sensiblement inférieur, et qui constitue à proprement parler
la dépression anodique, est à réaction très franchement acide. Le rouge Congo (ph de 3,0 à 5,0) y emprunte son virage bleu, le méthylorange de 3,1 à 4,4) son virage rouge, et le violet de méthyle de U,M à a,2) ses virages successifs par gradation jusqu’au jaune.
Parfois, la région anodique laisse apercevoir, dans sa région médiane, un faible indice
de déformation. Enfin, tout contre l’anode, où la gélatine subit un redressement, le virage
acide des trois précédents indicateurs semble se manifester.
Les observations conduisent donc, dans leur ensemble à considérer que les déforma- tions subies par la gélatine dans le champ électrique ne sont pas indépendantes des phéno-
mènes physico-chimiques dont le milieu est le siège.
Les réactions mécaniques observées sont, d’ailleurs, à rapprocher des réactions mécani- ques connues de la gélatine à la seule concentration en ions hydrogène, en l’absence de tout
champ appliqué. Les présentes expériences suggèrent une corrélation à établir entre deux ordres de processus de prime abord distincts, corrélation qui peut intéresser le physiolo- gistes sous divers points de vue, par exemple en ce qui concerne le problème si controversé de la contraction musculaire.
VII. Substitution de l’agar-agar à la gélatine. - Les différentes expériences
décrites au cours de ce travail ont été reprises en substituant l’agar-agar à la gélatine. Dans
leur ensemble, les résultats énoncés subsistent, encore que n’étant plus que grossièrement
vérifiés.
Notamment, c’est la transpiration cathodique, intense dans ce gel, qui perturbe la
netteté des phénomènes.
VIII. Résultats obtenus. - En résumé, dans ce travail :
i° Les déformations de la gélatine dans le champ électrique ont été décrites. L’altéra- tion de constitution du milieu dans l’oedème cathodique a été décelée par la spectrographie
des rayons X.
(1) CLARK. The determination of fiydrogen ions, Londres 1928.
367 2° L’évolution, au cours du temps, de la conductivité électrique de la gélatine a été signalée et suivie au cours du temps.
3° La courbe intensité de courant-tension a été déterminée pour la gélatine au début de l’application du champ.
4~ La migration, sous l’action du ;champ, de diverses substances incorporées dans lp
.gélatine, a été j
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