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Submitted on 1 Jan 1911
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Du rôle de la cohésion et de la pression osmotique dans la teinture
A. Rosenstiehl
To cite this version:
A. Rosenstiehl. Du rôle de la cohésion et de la pression osmotique dans la teinture. J. Phys. Theor.
Appl., 1911, 1 (1), pp.52-60. �10.1051/jphystap:019110010105201�. �jpa-00241638�
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pérature. Or, un travail récent de du Bois et lIonda (’) est venu mon-
trer que cette prudence était justifiée. De même que les éléments
diamagnétiques étudiés par du Bois, les substances organiques dont
nous nous sommes occupés ont peut-être des coefficients qui changent
avec la température. Comme on est conduit à admettre une orienta-
tion moléculaire qui est très loin d’être complète, il est possible que les changements auxquels on peut s’attendre soient petits; néan-
moins il y aurait quelque intérêt à les rechercher en faisant notam- ment des mesures des constantes d’aimantation de ces corps à de très basses températures.
On voit qu’au point de vue des idées qu’on peut se faire de la
structure des molécules, de leurs éléments de symétrie, l’étude de la
biréfringence magnétique, jointe à celle du phénomène de Kerr, pourra fournir quelques renseignements intéressants. Au point de vue pra-
tique, dès à présent, elle fournit aux chimistes un procédé d’étude qui pourra peut-être rendre quelques services, puisque ce phéno-
mène possède ce caractère remarquable qu’on le rencontre dans des
classes entières de corps organiques, mais dont la moléculepossède
certains caractères de structure particuliers.
(Reçu le 20 juillet 1910.~
DU ROLE DE LA COHÉSION ET DE LA PRESSION OSMOTIQUE DANS LA TEINTURE ;
Par M. A. ROSENSTIEHL (2).
Il y a dix-sept ans (3), en examinant « les forces qui interviennent dans la teinture ~~, je suis arrivé à conclure que la cohésion joue le rôle principal et que la chimie n’intervient que comme moyen auxiliaire et en deuxième ligne.
Les travaux, qui de toute part ont eu pour objet la théorie de la
teinture, ont abouti à cette conclusion : « Les forces chimiques sont
insuffisantes pour expliquer le phénomène de la teinture ( ~). »
(1) Du Bois et HoNDA, d’Alnslel’dam, séance du 29 janvier 1910, vol. XII, p. 596.
(2) Communication faite à la Société francaise de Physique : séance du
17 juin 1910.
(3) Société chimique cle Paris, 3e série, t. If, p. 44; ~89!~.
(4) Dr Carl-G. SCHWALBE, llreuene fae7’be Tlieoî,ieît, p. 118.
.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:019110010105201
53 Des forces physiques interviennent-elles? L’interprétation des faits
est rendue difficile par la complexité du sujet. La structure micros- copique des fibres a fait naître une théorie physique. Leur compo- sition chimique, ainsi que celle des colorants, qui possèdent tous
une constitution chimique à fonctions incertaines, ont fait rechercher les causes de la teinture dans l’affinité.
D’où deux théories qui tendent à s’exclure réciproquement.
Le travail auquel j’ai fait allusion des le début montre la part qui
revient à ces deux tbéories, qui à tort s’excluent l’une l’autre.
Il montre qu’il y a des cas où l’intervention de l’affinité semble
exclue, et que la cohésion seule suffit à expliquer la teinture. Mails des lacunes existant dans les faits connus alors n’avaient pas permis
de préciser une théorie générale. Ces lacunes ont disparu depuis, et
une chaîne ininterrompue de faits montrent qu’il y a un parallélisme frappant entre la manière dont se 1nanifeste la cohésion entre corps solides et les conditions exigees par une bonne teinture. Le but du
présent travail est de mettre en présence les faits relatifs aux Inani- festations de la coliésion, et de les rapprocher des forces mises. en
action dans la teinture. L’examen de tous les procédés connus de
teinture montre qu’il faut que le corps teignant ait été dissous parfai-
tement, ne fût-ce qu’un instant, pour qu’il y ait fixation. C’est dans le moment précis où le corps passe de l’état dissous à l’état solide qu’il
est apte à se fixer. Si pendant ce changement d’état il est en contact
avec la fibre, il y a teinture. La vapeur d’eau, à un état hygro- métrique déterminé, peut remplacer le bain de teinture.
Un état de division moins parfait que la dissolution produit une
fixation complète. Des poudres fines en suspension dans l’eau peuvent s’attacher aux fibres et les colorer, d’une manière si solide que ni
lavage ni frottement ne peuvent les détacher.
C’est à la condition que le colorant en suspension dans l’eau soit
en petite quantité. Les expériences récemment publiées par 1B1. Léo
Vignon (1) sur le chromate de plomb et le bleu de Prusse rentrent dans cette catégorie ; les tons foncés en teinture ne résistent pas au frottement ; elles déchargent.
Entre l’état pulvérulent et l’état de dissolution parfaite se place
l’état colloicial. Dans ce cas encore il y a teinture, qui est d’autant
(1) Léo culol’anles du chroniate de plolnb i,eiidus,
t. CXLYIM, p. 1329, et t. CL, p. 169).
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plus solide au frottement que l’état de division du colorant se rap-
proche davantage de celui de la dissolution parfaite.
L’énergie de l’adhérence entre fibre et corps coloré dépend du degré de division de ce dernier au moment du contact. On est ainsi ramené à Fétide des conditions dans lesquelles la cohésion prend
naissance entre les corps solides. ’
La cohésion en action. - On sait que deux corps solides, non
poreux, pressés l’un contre l’autre, arrivent à se souder, à froid,
sans intermédiaire, et d’une manière si solide qu’on ne peut plus ’
les séparer sans arrachement.
~° Deux glaces superposées se soudent entre elles à certaines places, de manière à ne pouvoir plus se séparer sans brisures. Elles sont perdues. L’exemplaire qui figurait à la séance de la Société française de Physique provenait de la glacerie de Chauny, de la
manufacture de Saint-Gobain. L’une des lames a été enlevée par morceaux, pour dégager l’autre. Cette dernière porte, à sa surface,
la trace de deux soudures. Elles ont la forme de larmes de verre
et sont parfaitement fixées sur la glace. On doit penser que toutes les parties qui se sont trouvées en contact parfait, se sont ainsi
soudées. Les doutes que l’on pourait avoir à cet égard sont écartés
par l’exemple des calibres de M. Johansson (1).
2° Ces calibres sont des pièces en acier parfaitement planes
obtenues par un procédé spécial, non dans le domaine public. Elles .
sont destinées à servir d’étalons de mesure pour des machines dont toutes les parties doivent être interchangeables. Leurs dimensions sont connues à 1 100de millimètre près. Leur planité est la consé-
quence de cette précision. Elle a encore un autre résultat non prévu :
Si l’on superpose deux de ces pièces, il se manifeste une adhérence provenant du contact parfait s’établissant entre les deux surfaces.
Cette adhérence est dix fois supérieure à celle que produirait le vide.
Elle n’est pas due à la pression atmosphérique. Elle est variable avec
°
les soins apportés à leur confection. Et si la planité est poussée au micron, la soudure peut devenir définitive.
3° Les balles mariées, fait bien connu des chasseurs, sont un autre exemple d’une soudure qui se produit au contact immédiat. Si on
enlève sur deux balles de plomb deux copeaux de métal, de manière (1) CARPE:XTIER, C. R., t. CXLVIII, p. 896, et Société"francaise de Physique : séance
du 29 mai 1909, p. 65.
55 à avoir des surfaces fraîches non oxydées, et que l’on presse l’une
contre l’autre ces deux surfaces, les balles se soudent. La mollesse du plomb corrige le défaut de planité des surfaces. La soudure est si complète qu’il faut un effort amenant une rupture pour séparer les
deux balles. Le fait est utilisé quelquefois par les pkJn>biers pour faire des soudures à froid.
41 Le contact peut devenir parfait et amener la soudure sans qu’il
y ait planité. Si l’axe non graissé d’une essoreuse, frotte à sec sur le
coussinet, les surfaces en présence se rodent l’une sur l’autre, la
force centrifuge éliminant à mesure les débris provenant de l’usure, il
arrive un moment où le contact parfait est réalisé; alors il y a arrêt brusque, et comme conséquence, énorme dégagement de chaleur
et mise llors de service de la machine.
Cet exemple montre que la soudure peut se produire en plein
mouvement, cas qui ne s’est pas présenté dans les exemples précé-
dents.
Si on fait la coupe de l’axe soudé au coussinet, on voit que la réunion est si parfaite qu’aucune ligne n’indique la trace d’un plan
de séparation.
Autrefois, avant que les précautions n’eussent été prises pour
assurer un graissage continu des roues de wagon, le grippage était
un accident très redouté. Il est aujourd’hui très rare. On constate
que dans cet accident la soudure s’opère entre matières hétérogènes,
entre l’acier et le. bronze.
Ce qu’il faut retenir, comme analogie avec la teinture, c’est que la soudure peut se faire en plein moive>Yie>et et ent re corps hétérogènes Mais, pour compléter l’analogie, il manque encore une donnée : Le corps teignant est en dissolution, il est dans un état de division
comparable avec un corps en vapeurs.
Est-il possible, dans ces conditions, que la cohésion puisse entrer
en action?
0° Le remarquable procédé de métallisation découvert par
Schoop de Zurich (’), communiqué par d’Arsonval, vient en
donner la preuve :
De l’aluminium en fusion est pulvérisé par un jet de gaz sous
pression. Ce brouillard d’aluminium, lancé avec une vitesse de
25 kilomètres par seconde, possède la propriété de se condenser sur
(1) Société française de Physique: séance du 20 mai 1910.
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des objets de toute nature, en couche continue, adhérente, dont
l’épaisseur augmente avec la durée de l’exposition. La couche d’alu- minium est continue, ce qui prouve que le métal se soude au métal,
sans intermédiaire, au simple contact; et elle adhère aussi bien à la surface de corps imperméables, durs et polis, tels que le verre, la
porcelaine, que sur des corps poreux comme le bois, le plâtre, le papier, le cuir, les étoffes (de nombreux échantillons, gracieusement
abandonnés par M. Schoop ou prêtés par d’Arsonval, sont mis
sous les yeux des auditeurs). Cette adliérence est obtenues grâce à la pression avec laquelle le brouillard métallique est projeté, et elle se produit malgré son état de division extrême.
C’est ce dernier état qui forme l’analogie avec le corps teignant dissous; dans les deux cas, la cohésion naît au contact d’un corps solide de forme quelconque et d’un autre corps solide entièrement divisé.
Cependant il y a là encore une condition qui manque dans le cas du métal pulvérisé et qui se trouve dans la teinture ; dans le premier
cas, on opère dans un milieu gazeux ; dans le second, au sein d’un liquide. Le liquide ne serait-il pas un obstacle à l’exercice de la cohésion ?
6° La preuve qu’il n’en est pas ainsi est donnée par l’argenture
verre, qui réunit les conditions de la teinture. L’argent en
état de dissolution parfaite (solution de nitrate d’argent ammoniacal)
est mis en liberté par le sucre de lait, corps réducteur. Au moment de sa mise en liberté, les particules les plus fines s’attachent aux
parois du vase en verre dans lequel se fait la réaction, et forment
une couche de métal continue, adhérente et miroitante. Les parties
moins bien divisées, au lieu de s’attacher, sur les parois, tombent
au fond du vase, et y forment une couche peu adhérente. Ce qui montre
l’influence favorable du plus grand état de division possible sur la
solidité de l’adhérence. Ici l’analogie avec la teinture est complète,
Le verre est teint par de l’argent : nous voyons deux corps solides s’unir physiquement : l’un ayant la forme d’une paroi imperméable et
l’autre celle d’une poudre ténue.
Dans ce dernier cas, la cohésion est entrée en action dans les mêmes conditions que pour la teinture.
Il faut la netteté parfaite de la surface du substratum, et l’état
de division extrême du corps teignant, lequel se fixe au moment
même de l’état de dissolution parfait, il passe à l’état solide.
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DU RÔLE DE LA PRESSION OSMOTIQUE DANS LA TEINTURE.
L’analogie entre la manière dont la cohésion entre en action et celle
qui correspond aux conditions de la teinture peut se poursuivre plus
loin.
Il arrive qu’un colorant mis en présence d’un textile donné ne se
fixe pas, quoiqu’il se fixe sur un autre textile.
La raison de cette différence nous échappe, on ne peut que la cons- tater.
Mais ce résultat négatif ne doit jamais êt re considéré comme défi-
nitif.
Le chimiste doit simplement se dire qu’il ne connaît pas le moyen d’amener le contact parfait entre le colorant et la fibre.
Or la pression étant un de ces moyens, il est indiqué de l’essayer.
Nlais comment obtenir une pression capable de rapprocher un
corps solide et un corps dissous ?
Pour concevoir ce moyens, il faut se rappeler qu’un corps parfaite-
ment diss ous se comporte comme un gaz ou une vapeur, dans le milieu constitué par le dissolvant. Il en occupe tout l’espace et il
exerce sur les parois de la masse liquide une pression qui tend à aug- menter le volume. L’osmose est une conséquence de cette pression,
ainsi que je l’ai démontré déjà en 1870 (’).
Ces conclusions sont déduites des travaux de Graham (2~@ Person (3),
Bussy et Buignet ( ~), H. Sainte-Claire Deville (j) et Schuller (6).
Quandun corps se dissout, l’accroissement de son volume correspond
à une absorption de chaleur, exactement comme un corps qui se réduit
en vapeur. Les molécules du corps dissous se repoussent, et le dis- solvant agit comme le vide vis-à-vis d’un corps volatil, c’est-à-dire commeeune absence de pression. Inversement, l’insolubilité représente
une pression indéfinie, et toute diminution de solubilité est l’équi-
valent d’une augmentation de pression exercée sur les molécules du
corps dissous. ,
e) ROSENSTIEHL, Sur la nature de la Jnotrice qui les phéno1nènes
d’endosmose (Comptes Rendus, t. LXX, p. 61’7 ; 1870).
(2) GRAIlA)1, de hhirnie et cle Physique, t. p. 5.
(3) PERSOX, Ibicl., t. XXVII, p. et t. 431.
(4) Coîîîples Renclus, t. LXIY, p. 333.
(>) SAINTE-CLAIRE DEMLLE, Leçons de p. î0 ; 1864-1865.
(6) bCHULLEH, AHnales de Poggendol’f, t. p. i0 ; 1869.
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Ce point est important pour ce qui va suivre.
Le moyen de diminuer la solubilité d’un corps dans un milieu donné est bien connu ; il suffit d’introduire dans ce milieu un autre corps plus soluble, chimiquement inactif. Ce moyen est employé
industriellement pour précipiter les matières colorantes, et aussi
certaines matières incolores, de leur dissolution.
Il consiste à ajouter du chlorure de sodium. L’augmentation de pression ainsi produite correspond à une diminution de volume, à une
condensation qui va jusqu’à la solidification.
Il est intéressant de remarquerqu’en teinture le même moyen est
employé dans les cas où l’on ne peut compter sur l’intervention de l’affinité chimique, soit dans le cas de teinture de fibre non mordan - cée. La teinture est alors favorisée par l’addition au bain de teinture de sels solubles divers : des sulfates, chlorures, phosphates, borates
alcalins .
C’est ainsi qu’agit l’acide suli’urique dans la teinture de la laine et de la soie. Sisley (i) a montré par des expériences élégantes que, contrairement à l’opinion admise, cet acide n’agit pas
en saturant les bases des sels, qui constituent les matières colorantes sulfonées.
Son action est purement physique : il diminue la solubilité des substances qu’il s’agit de fixer.
L’exemple le plus démonstratif de l’action physique des sels dans
la teinture est fourni par le Rouge découvert en 1887 par M. Noelting et moi.
Ce colorant azoïque, malgré ses brillantes qualités, cût été sans emploi si les idées directrices qui viennent d’être exposées n’avaient
pas indiqué la voie qui devait conduire aux applications. En effet le rouge Saint-Dénis ne teint le coton non mordoré, ni en bain neutre
ni en bain acide. Il ne le teint qu’en milieu alcalin concentré et chaud,
et en présence d’un grand excès de colorant, moyen trop coûteux.
En ajoutant au bain de teinture étendu une quantité de chlorure de sodium suffisante pour précipiter le colorant à froid, mais non pour le précipiter à chaud, on a obtenu la teinture avec des quantités
normales de colorant (’) .
Dans ces cond.itions, la solution étendue et salée teint aussi bien que la solution concentrée et alcaline, et le bain s’épuise à peu près.
(1) Revue gén. des col., t. XII, p. 225; janvier 1909.
(2) A. RoSENSTiEHL, C’oozptes Rendus, t. CXLIX, p. 396.
59 L’addition de clilorure de sodium, à la solution étendue, lui a conféré les propriétés de la solution concentrée.
Cette concentration est l’effet de la pression osmotique. Celle-ci a
amené le contact entre le colorant et la fibre, et l’adhérence a pu se
produire. Le temps nécessaire à l’épuisement du bain est celui exigé
par la mise en contact successive de la fibre et de toutes les molécules colorantes dissoutes.
Un autre exemple de l’intervention de la pression osmotique est
offert par la teinture dite : « sèche », parce qu’elle ne s’exécute pas
dans un bain d’eau, mais dans un bain de benzine (i). Dans ce pro- cédé le colorant est dissous dans une solution alcoolique de savon hydraté.
Cette solution employée seule ne teint pas. Mais l’addition de
benzine, dans laquelle le colorant est insoluble, provoque la sépara-
tion lente de ce dernier.
Celui-ci, à mesure qu’il se solidifie, se fixe sur la fibre et s’y soude; ces colorations sont solides à l’eau, au frottement, à la benzine.
Ce sont de bonnes teintures.
En résumé, la force qui unit la matière colorante à la fibre textile
ou plus généralement à son substratum, est une forme physique, la
cohésion. ’
On peut se figurer le corps coloré comme revêtu d’une gaine de colorant, gaine qui l’enveloppe en entrant dans tous les replis de
. la matière.
L’affinité est utilisée pour réaliser cette condition essentielle : que le colorant au plus grand état de division, c’est-à-dire à l’état de
dissolution, soit mis en contact avec la fibre, et que dans cet instant
précis il prenne l’état solide. Si dissolution est sy nonyme de vapori- scction, est l’équivalent de condensation.
L’affinité et la cohésion ont pour commun caractère d’agir au
contact immédiat.
Dans la teinture, l’idée d’attraction à distance, si petite soit-elle doit être abandonnée. La fixation n’a lieu que par contact, et l’agitation
du bain, ou du corps à teindre, n’a d’autre but que de favoriser et de
multiplier les contacts.
et cohésion diffèrent en ce que la première est soumise à
la loi des proportions définies, tandis que la coliésion est plus libre
(1) FARREL et MAT. Revue gén. des Alat. col., n° 139, p. 209; tu juillet 1908.
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dans ses allures. Il ne se forme aucune substance nouvelle entre deux corps unis par la cohésion, et chacun conserve ses propriétés chimiques et physiques sans altération.
Mais il est des cas où la loi des proportions définies intervient, et qui cependant présentent les caractères de la teinture, c’est-à-dire que les deux corps unis ont conservé chacun ses propriétés carac- téristiques.
Ces cas, étant spécialement du domaine de la chimie, ne sont
mentionnés ici que pour indiquer que, dans les phénomènes de la teinture, les domaines de la cohésion et de l’affinité se touchent, et
qu’il n’existe entre eux aucune limite nette. Il n’en est pas moins vrai que la cohésion et l’affinité sont des cas particuliers de l’attrac-
tion universelle, et que l’ensemble des procédés employés par les arts pour revêtir les corps d’une couleur qui nous plaise et qui leur convienne, doit être une application d’un théorème fondamental de la plus grande généralité : La ccttire la
POMPE A MERCURE A VIDE RAPIDE (1);
Par M. M. MOULIN.
Cette pompe (qui rentre dans le type des pompes dites mécaniques),
permet d’obtenir un vide très suffisant dans la majorité des cas, en
partant de la pression atmosphérique. L’absence de toute garniture
ou joint étanche à l’intérieur du corps de pompe en permet un entre- tien très facile, et l’on peut la démonter, la nettoyer et la remonter
en quelques minutes, si le besoin s’en fait sentir.
Les pompes mécaniques employés jusqu’ici (sauf la pompe de
Gaede) fonctionnaient avec de l’huile qui absorbe très facilement l’humidité et ne permettaient d’atteindre le vide de Crookes que
lorsque l’huile était parfaitement sèche et propre, c’est-à-dire quand
la pompe venait d’être garnie. La pompe de Gaede, qui fonctionne
avec du mercure, a l’inconvénient, outre son prix relativement élevé,
de nécessiter une pompe vide auxiliaire ; elle a l’avantage dedonner
(1) Communication faite à la Société française de Physique (séance du 2 dé-
cembre 1910~. ,
