Birefringence dynamique des colloïdes. Etude expérimentale de quelques systèmes polydispersés

HAL Id: jpa-00233605

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00233605

Submitted on 1 Jan 1938

HAL is a multi-disciplinary open access

archive for the deposit and dissemination of

sci-entific research documents, whether they are

pub-lished or not. The documents may come from

teaching and research institutions in France or

abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est

destinée au dépôt et à la diffusion de documents

scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,

émanant des établissements d’enseignement et de

recherche français ou étrangers, des laboratoires

publics ou privés.

Birefringence dynamique des colloïdes. Etude

expérimentale de quelques systèmes polydispersés

Ch. Sadron, H. Mosimann

To cite this version:

BIREFRINGENCE

DYNAMIQUE

DES

COLLOÏDES.

ÉTUDE

EXPÉRIMENTALE

DE

QUELQUES SYSTÈMES

POLYDISPERSÉS

Par CH. SADRON et H.

_MOSIMANN,

Institut de

_Physique

de la Faculté des Sciences de

_Strasbourg.

Sommaire. 2014 Dans cet article, qui complète le _précédent, les auteurs donnent les courbes de biréfringence dynamique des milieux _{polydispersés} suivants : _{mélange d’acétylcelluloses} micellaire et _{moléculaire, mélange}

de _{méthylcellulose} et de _{thymonucléinate} de soude, sérumglobuline non _délipidée.

Les résultats obtenus sont en accord 2014 _au moins

qualitativement 2014 _avec les résultats du

calcul, ce _qui montre que l’étude de l’effet Maxwell dans un milieu colloïdal permet de déceler _rapidement si ce milieu est ou non _{polydispersé.}

Les mesures effectuées sur une _{nitrocellulose fractionnée montrent même que la légère polydispersité} rési-duelle est suffisante pour amener une _perturbation sensible pour les _grandes valeurs du _gradient de vitesse de l’écoulement.

Vers

_l’époque

où l’un de nous établissait les

ré-sultats

_exposés

dans le mémoire

_{ci-dessus, Signer}

et

Opderbeck

(1),

en étudiant certaines solutions

d’acé-tylcelluloses,

trouvèrent _{des courbes anormales pour}

révolution de cp en fonction

de @y (mêmes

nota-tions _{que celles du}

_précédent

_article).

Les échan-tillons

_{d’acétylcellulose,}

soumis _par

_Signer

à des

précipitations

successives,

fournirent deux

_espèces

principales

de fractions : l’une

_dans

_laquelle

_{le corps}

est à l’état

micellaire,

l’autre à l’état moléculaire. Les courbes de

_{biréfringence}

relatives à des solutions de chacun des constituants ne

_{présentaient plus}

d’anomalie sensible. On trouve donc là un

_exemple

expérimental

des cas

envisagés

_plus

haut d’une

manière

_théorique.

Nous nous sommes alors

_attachés,

avec la meilleure

_précision

_que

_permet

notre

ou-tillage,

à

_reprendre

les mesures

d’Opderbeck

en

opérant

sur des échantillons

d’acétylcelluloses qui

.- - --- -.-. -

-Fig. 1.

nous furent fournis _par

_Signer.

_{Nous exposons} dans

ce mémoire non seulement les résultats obtenus

(t) Voir à Ce-SUjet OPnERBECR, Thèse, Bonn, 1938.

dans ce cas

_particulier,

mais d’autres encore

_qui

nous

permettent

de

_procéder

à une vérification d’ensemble des conclusions du calcul

_exposé

ci-dessus.

Nos mesures ont

_porté

sur des

_mélanges

binaires

et nous

_{distinguerons}

deux cas :

_al

_{et &}

de même

signe,

puis

al

et &

de

_signes

contraires.

10

₈₁

même

_signe.

- Constituant n° 1:

acétylcellulose

moléculaire :

Solvant :

_{cyclohexanone.}

Concentration

_(masse

dissoute dans 100 cm3 du

solvant) :

ni

=1,082

pour

100;

Viscosité

_cinématique

de la solution à

18°,6 :

f1-1 =

0,0842.

Constituant n° 2 :

_{acétylcellulose}

_micellaire;

Solvant :

_{cyclohexanone.}

Concentration :

n2 =

_0,0465

pour

100;

Viscosité

_cinématique

de la solution à

18,6° :

~2 ==

0,0264.

Fig. 2.

La

_figure

1 donne les et

_{8 (~[J.}

385

Natives aux deux solutions

prises séparément.

Sur la

_figure

2 on _trouvera, en trait

_plein,

les courbes w

_{(~ ~)}

et Il

_{(~ ~)}

déterminées

expérimen-talement pour la solution dans la

_{cyclohexanone}

de

l’ensemble des deux

_{acétylcelluloses}

1 et 2 aux

concen-trations

_respectives

_n, et _n2

(~

=

0,0936).

Les courbes en trait

_pointillé

ont été calculées à

partir

de celles de la

_figure

1 au _moyen des formules 3 du mémoire ci-dessus.

2°

_~l

et

₈₂

de

signes

contraires. - Nous

avons

étudié deux

_systèmes.

Le

_{premier est}

formé des constituants suivants : N° 1. -

Méthylcellulose :

Solvant : eau salée

_(0,125

_pour 100

_{NaCI) ;}

Concentration : n, =

_0,190

pour

100 ;

Viscosité

_cinématique

de la solution à

_{18,6~ :}

>1 =

0,0171.

l~° 2. -

Thymonucléinate

de soude Solvant : eau salée

(0,125

_{pour 100}

NACI)

Concentration: n2

=

_0,0387

pour

100 ;

Viscosité

_cinématique

de la solution à

_{18,6° :}

{1.2 =

0,0102.

La

_figure

3

_représente

le résultat des mesures sur

chacune de ces solutions.

’

Les courbes en trait

plein

de la

figure

4

repré-’

Fig. 3.

sentent les résultats des mesures relatives à une

solu-tion contenant simultanément les deux constituant,,

aux concentrations _n, et _n2

_{(viscosité cinématique}

à

_{18,6- : 0,0179),}

les courbes en trait

_pointillé

re-présentent

les résultats du calcul.

Fig. 4.

Donnons un deuxième

_exemple

du même

_{type :}

Une solution de

_{sérumglobuline}

₍₁₎

non

_délipidée,

Fig. 5.

à 2 pour

100,

dans l’eau

_{glycérinée présente (courbes}

’If

et à de la

_figure

₅₎

les

_propriétés

_{caractéristiques}

du

(1) Cet _exemple est tiré d’un ensemble de mesures faites, en

-

collaboration avec M. BONOT, de l’Institut de _Physiologie de la

-

Faculté de Médecine de _Strasbourg, sur une série de _protéines

386

mélange

à constituants de

_{biréfringences}

de

_signes

contraires. Le même

_{échantillon,}

_privé

des

_lipides

par un traitement

convenable,

se conduit comme un

milieu

_{monodispersé}

_(courbes

(p et 8 de la

figure

5).

Mais nous nous trouvons là dans un cas

_particulier

auquel

il a été fait allusion à la fin du mémoire

pré-cédent : il n’est pas

possible

d’isoler le deuxième

constituant,

ou, du

moins,

il n’est

_{plus possible}

de le

dissoudre dans le solvant commun. Si l’on essaie en effet de _{faire passer} en solution dans l’eau

glycé-rinée les

_lipides

extraits de l’ensemble

sérumglo-buline-lipides,

on obtient un

_liquide

_présentant

un

très fort

_phénomène

de

_Tyndall.

Cette

pseudo-solu-tion

_présente

néanmoins une faible

biréfringence

dynamique qui

est

_bien,

comme on devait le

_prévoir,

du

_signe

contraire à celle de la

_{sérumglobuline}

_pure.

Des

_exemples

cités ci-dessus il résulte que les

conséquences

du calcul sont _{vérifiées par}

_{l’expérience,}

avec des différences

_{systématiques}

_{qui apparaissent}

surtout _pour le

_système

méthylcellulose-thymonu-cléinate de soude.

Ces discordances

_peuvent

_{s’expliquer}

facilement du fait _{que le} calcul n’est

_{rigoureusement}

valable

que pour les concentrations nulles. De

plus,

en ce

qui

concerne le deuxième

exemple,

l’interaction

entre les deux constituants est certainement consi-dérable _par suite de l’introduction dans la solution

de

_{méthylcellulose}

d’ions

_provenant

du

thymonu-cléinate de soude.

Enfin n,ous avons admis _que

_chaque

constituant

était

_{monodispersé,}

ce

_qui

n’est

_qu’une

approxima-tion. On sait en _{effet que}

_lorsque

l’on

_prépare

un

polymère

de

_grande

masse

_{moléculaire,}

on obtient un

mélange

de molécules de masses différentes. En

général, après

les

_opérations

de fractionnement

aux-quelles

on se

_livre,

les masses des

_particules

existant

dans le

_mélange

se

_{répartissent}

en fonction de leur

nombre,

selon une courbe en cloche

_{(1) présentant}

un maximum d’autant

_{plus aigu}

que le

fractionne-ment a été

_plus

serré. On attribue

_{généralement}

à ce

mélange

la masse moléculaire

_{correspondant}

au

maximum de la courbe.

C’est donc en réalité un milieu très

_complexe

_que

nous

_désignons

sous le nom de milieu

_{monodispersé.}

Lorsqu’une

telle

_substance,

en

solution,

est soumise

à

_{l’écoulement,}

elle

_présente

un effet Maxwell _que nous

_pourrions

_calculer,

en

_principe,

au _{moyen des}

formules 3’

_{généralisées}

au cas d’une

_répartition

continue. Ce

_problème

_est,

en

_pratique,

insoluble

par suite de l’insuffisance de nos connaissances

rela-tives aux dimensions moléculaires de la matière

employée.

Mais sans aller aussi

_loin,

nous _pouvons

raisonner ainsi : à

_partir

d’une valeur suffisante du

gradient

de

_vitesse,

les _grosses

_particules

sont

prati-(1) Voir par exemple SICNER, Kollnid-Zeitschrijt, 70, 1935,

p. 24.

quement

orientées à

_saturation,

_{tandis que} la

biré-fringence

des

_{plus petites}

_augmente

encore

linéaire-ment. Nous nous trouvons alors dans des conditions

qui

s’apparentent

avec celles

_qui

ont été

schéma-tisées dans la

_figure

2 du

_précédent

mémoire :

_l’angle

(p du milieu «

_{monodispersé}

» _{doit évoluer} en fonction

de ~

comme

_l’angle

W de la

_figure

3 du même mé-moire..

C’est ce _que montre la

_figure

6 relative à une

solu-Fig. 6.

tion,

dans la

_{cyclohexanone,}

d’une nitrocellulose fractionnée par

Signer

et de masse _moyenne

_égale

à

158 000.

_L’angle

cp passe par un minimum très

_plat.

Dans les conditions

habituelles,

il

_peut

arriver que

l’on ne

puisse

réaliser des valeurs

de ~

suffisamment

élevées pour que l’on

_puisse

observer le relèvement de la courbe des

angles

~. On se trouve alors dans la

région

très étendue du minimum et l’on est amené à

_conclure,

comme l’un de nous a cru

_pouvoir

le

faire

_(1),

_que

_l’angle

cp tend vers une limite non nulle

quand

le

_gradient

de vitesse

_augmente

indéfiniment. Cette discordance avec les

_conceptions

générale-ment admises

_s’explique

d’une manière satisfaisante

par les considérations que nous venons de

déve-lopper.

Nous remercions très vivement M. R.

_Signer,

professeur

à l’Université de

_Berne,

_qui

nous a

pro-curé les diverses substances dont nous avions

_besoin,

et

_qui

veut bien nous aider de sa

_précieuse

collabo-ration.

(~) SADRON, Schweizer Archiv, 1936, 1, p. 8.