Méthode de la plaque de Wilhelmy

Méthode pour mesurer la tension de surface (TS) d'un liquide, la tension interfaciale (TI) entre les deux liquides et l'angle de contact entre un liquide et un solide. La force agissant sur une plaque immergée à la verticale est mesurée.

Données fondamentales

Lorsqu'une plaque suspendue à la verticale touche une surface ou une interface liquide, alors une force F, qui est liée à la tension de surface ou la tension interfaciale σ et à l'angle de contact θ selon l'équation suivante, agit sur cette plaque :

Schéma de la méthode de la plaque de Wilhelmy

La longueur mouillée L de la plaque est égale à son périmètre. Pour mesurer la force F, la plaque est attachée au capteur de force d'un tensiomètre.

Méthodes de mesure

  • Mesure de la tension de surface dynamique ou de la tension interfaciale : Le matériau choisi pour la plaque afin de mesurer la TS ou la TI est le platine, car il est chimiquement inerte et facile à nettoyer, et parce qu'il peut être mouillé de manière optimale grâce à son énergie de surface très élevée et forme donc généralement un angle de contact θ de 0° (cos θ = 1) avec des liquides. La variable requise σ peut être calculée directement à partir de la force mesurée. Contrairement à la méthode de l'anneau quasi-statique selon Du Noüy, dans laquelle la surface est déformée pendant la mesure, la méthode de la plaque est purement statique. Il est ainsi possible d'enregistrer la TS ou la TI en fonction du temps ainsi que les valeurs finales à l'équilibre. Instruments : K100, K11, K20
  • Mesure de l'angle de contact : Pour mesurer l'angle de contact, l'échantillon solide, qui est généralement utilisé sous forme plate, est immergé dans un liquide avec une TS connue. L'angle de contact peut être calculé à partir de la force mesurée en posant l'équation de Wilhelmy :


Avec la méthode de Wilhelmy, un angle de contact dynamique est normalement mesuré en immergeant et en retirant lentement le solide. L'angle à l'avancée est déterminé pendant le processus de mouillage et l'angle au retrait pendant le processus de démouillage.

La longueur mouillée L du solide (périmètre au niveau de la surface du liquide) doit être connue et ne doit pas dépendre de la profondeur d'immersion. Pour déterminer la longueur mouillée, une mesure peut être réalisée avec un liquide de mouillage (étalement) optimal avec une TS connue, dont l'angle de contact θ est 0° (cos θ = 1).

Les résultats pour l'angle de contact de Wilhelmy peuvent être utilisés pour déterminer l'énergie de surface du solide.