INTERFACES

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Forces

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Représentation vectorielle de Young

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Énergies superficielles et interfaciales

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Adsorption : représentation de Lennard-Jones

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Les différents types d'interfaces

Rappelons qu'il n'y a pas d'interface lorsque les atomes ou les molécules ont tendance à se mélanger ; c'est toujours le cas des gaz. Cependant, lorsque les gaz ont des densités très différentes, la décantation peut entraîner à forte échelle l'apparition d'une limite, mais il ne s'agit pas là d'une véritable interface puisque la composition varie de façon continue.

Interface corps condensé-gaz

Les échanges possibles entre un solide ou un liquide et un gaz sont la sublimation, l'évaporation et la condensation. La sublimation d'un solide ou l'évaporation d'un liquide donnent naissance à une phase gazeuse dont la pression à l'équilibre est appelée pression de vapeur saturante. Cet équilibre correspond, en fait, à un échange incessant de molécules entre chaque phase : il y a autant de molécules qui passent en phase gazeuse que de molécules qui se condensent. Leur nombre par unité de temps et de surface (n) est égal au nombre de chocs de molécules gazeuses à l'interface ; il se calcule par la théorie cinétique des gaz d'après la formule :

où Pv est la pression de vapeur en pascals, T la température en kelvins et M la masse molaire en kilogrammes. S'il n'y a pas condensation, cette formule permet de calculer la perte de molécules par évaporation. La pression de vapeur saturante croît avec la température. Sa loi de variation présente un changement de pente et non une discontinuité à la température de fusion.

Lorsque la phase gazeuse et la phase condensée sont de nature différente, il peut y avoir adsorption en surface, éventuellement suivie d'une dissolution en volume dont la cinétique est contrôlée par la vitesse de diffusion. À l'équilibre, la concentration du gaz en solution dans un liquide est, aux faibles teneurs, proportionnelle à la pression (loi de Henry). Dans le cas des solides, l'équilibre est régi par la dissociation des molécules en surface lors de l'adsorption : la solubilité d'un gaz diatomique est proportionnelle à la racine carrée de la pression (loi de Sievert).

Le principe de minimisation de l'énergie impose une surface liss [...]

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Écrit par :

  • : directeur de recherche au C.N.R.S., ingénieur, École nationale supérieure de chimie de Paris
  • : docteur ès sciences, maître de conférences à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie

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Pour citer l’article

Jean-Paul LANGERON, Simone BOUQUET, « INTERFACES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 juillet 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/interfaces/