Mûrissement d'Ostwald

Le mûrissement d'Ostwald[1][2] est l'augmentation spontanée de la granulométrie d'un précipité. C'est un phénomène irréversible au cours duquel les plus petites gouttelettes ou les plus petits cristaux en suspension dans une phase continue se dissolvent, tandis que les plus grosses gouttelettes ou les plus gros cristaux croissent.

Mûrissement d'Ostwald de nanoparticules de palladium en suspension dans du méthanal : photographies au MET de la suspension après 6 (a), 24 (b), 48 (c) et 72 (d) heures. Les plus petites particules sont dissoutes puis consommées au fur et à mesure que les plus grosses grossissent.

Origine

La force motrice pour le mûrissement d'Ostwald est la différence de pression de Laplace entre petites et grandes gouttelettes. En effet on peut exprimer la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur d'une goutte de fluide comme avec le coefficient de tension superficielle entre le liquide constituant la goutte et le fluide dans lequel elle se trouve, et , les deux rayons de courbure de la goutte. Cette expression est en réalité valable localement en tout point de l'interface intérieur - extérieur de la goutte, et on peut donc seulement la généraliser à la goutte dans son ensemble si cette dernière a une forme régulière (proche d'une sphère). On voit donc que plus les gouttes seront petites plus la pression à l'intérieur de ces dernières sera élevée relativement à la pression du fluide qui les entoure. Lors d'une rencontre entre deux gouttes de tailles différentes la petite va donc spontanément se vider dans la grande. Si on considère maintenant une émulsion contenant un grand nombre de gouttes on en déduit que les petites gouttes vont progressivement être intégrées dans les plus grosses, qui vont donc grossir ou "mûrir", d'où le nom de "mûrissement d'Ostwald".

On peut par exemple citer le cas de la vinaigrette qui peut se ramener à une émulsion d'huile dans de l'eau, où on observe si on attend suffisamment longtemps la formation de grosses gouttes d'huile puis finalement d'une couche d'huile séparée de l'eau. Il faudra alors fournir de l'énergie en remuant pour perturber cet état d'équilibre et reformer une émulsion.

Notes et références

  1. Pierre-Gilles de Gennes, Françoise Brochard-wyart, David Quéré, Gouttes, bulles, perles et ondes
  2. Étienne Guyon, Jean-Pierre Hulin and Luc Petit, Hydrodynamique physique

Voir aussi

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