INTERFACES
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Énergies superficielles et interfaciales
Définition thermodynamique
La définition thermodynamique de l'interface a été souvent sujette à controverses. J. W. Gibbs l'a considérée comme une surface de division sans épaisseur, une surface mathématique, alors que J. D. Van der Walls et H. Bakker lui ont attribué une épaisseur faible mais finie. E. A. Guggenheim a introduit le concept de « phase superficielle », traitant l'interface comme une phase plane séparant deux phases homogènes. Considérons par exemple deux phases, un liquide et un gaz, et mettons-les en contact. On peut décrire le système comme étant la somme de trois régions : un liquide homogène, un gaz homogène, et une phase superficielle. Dans le concept de Guggenheim, on affecte aux phases superficielles les mêmes grandeurs extensives qu'aux phases volumiques mais avec un terme supplémentaire γdA, où γ est la tension superficielle de l'interface et A l'aire de la surface de contact des deux phases en présence. Pour augmenter l'aire de la surface de contact d'une quantité dA, il faut fournir un travail :

La tension superficielle γ correspond à une force qui s'exerce sur l'unité de longueur d'une ligne imaginaire découpant une surface, pour maintenir en contact les deux parties de la coupure. Cette force est tangente à la surface et perpendiculaire à la coupure. Elle s'exprime en newton par mètre alors que l'énergie superficielle s'exprime en joule par mètre carré. Tension et énergie superficielles ont donc les mêmes équations aux dimensions et sont souvent confondues. En fait, l'assimilation faite entre ces deux termes n'est pleinement justifiée que dans le cas des liquides en équilibre avec leur vapeur.
Physiquement, l'énergie superficielle a pour origine les forces exercées sur un atome par ses voisins. La résultante des forces d'attraction et de répulsion exercées entre deux atomes passe par un maximum pour une distance d entre ces atomes correspondant également au minimum d'énergie d'interaction et donc à l'équilibre. L'énergie qu'il faut fo [...]
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Écrit par :
- Simone BOUQUET : docteur ès sciences, maître de conférences à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie
- Jean-Paul LANGERON : directeur de recherche au C.N.R.S., ingénieur, École nationale supérieure de chimie de Paris
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COLLOÏDES
Dans le chapitre « Les micelles sphériques » : […] Lorsque l'on solubilise des molécules tensioactives dans l'eau, à très basse concentration et au-dessous d'une concentration micellaire critique (C.M.C.), les molécules sont dispersées de façon homogène et on a une solution moléculaire vraie. Au-dessus de la C.M.C., les molécules s'assemblent spontanément pour former de petits objets sphériques dont le diamètre est typiquement de l'ordre de trois […] Lire la suite
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Dans le chapitre « Structure et défauts des oxydes. Diffusion » : […] Pour que la réaction puisse se poursuivre, il est nécessaire que le métal et l'oxygène puissent venir au contact l'un de l'autre, c'est-à-dire qu'ils puissent diffuser à travers l'oxyde. Donc, suivant les cas, la réaction d'oxydation se produira : à l' interface métal-oxyde s'il s'agit d'une diffusion préférentielle d'oxygène (c'est le cas de Ti/TiO 2 , Zr/ZrO 2 et U/UO 2 ), à l'interface oxyde- […] Lire la suite
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Pour citer l’article
Simone BOUQUET, Jean-Paul LANGERON, « INTERFACES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 février 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/interfaces/