Stalagmomètre

Un stalagmomètre est un instrument simple, généralement manuel, utilisé pour mesurer la tension superficielle (TS) des liquides et, plus rarement, la tension interfaciale (TI) entre deux liquides. La mesure implique la détermination de la masse ou du volume des gouttes de liquide qui tombent de la pointe d’un capillaire vertical après avoir coulé à travers ce dernier. Le stalagmomètre est une forme antérieure du tensiomètre à volume de goutte, qui mesure les TI ou TS dynamiques grâce à un système d’alimentation du liquide contrôlé de manière électronique et une détection optique de la goutte.

Données fondamentales

Selon la loi de Tate, la masse m des gouttes qui tombent dépend de la tension superficielle (TS) σ, du rayon capillaire interne r et de l’accélération due à la gravité g:

Loi de Tate
Représentation schématique d’un stalagmomètre

Cette équation décrit le fait que la goutte tombe exactement au moment où son poids contrebalance la force appliquée pour former la nouvelle surface liquide au point de rupture. La masse ou, en supposant que la densité du liquide soit connue, le volume des gouttes est mesuré(e). Il est également possible de compter les gouttes qui sont formées à partir d’un volume donné. Si le diamètre interne du capillaire n’est pas précisément connu, la TS relative de l’échantillon peut être mesurée par rapport à un liquide dont la TS est connue (généralement l’eau).

Applicabilité aux solutions de tensioactifs

Le résultat mesuré n’est pas une TS statique mais plutôt une TS dynamique, car la mesure est réalisée lorsqu’une nouvelle surface se forme. Pour les tensioactifs, en raison de la dynamique de diffusion et d’adsorption, les résultats dépendent de l’âge de surface au point de rupture, à condition qu’une valeur d’équilibre n’ait pas été atteinte. Lorsqu’on utilise un stalagmomètre manuel, le débit, et par conséquent l’âge de surface, ne peut être ajusté que dans une très faible mesure. Il varie également en cours de mesure en raison de la diminution de la pression hydrostatique. Cet effet ne peut donc être quantifié. 

Utilisation du principe de mesure dans un tensiomètre à volume de goutte

Les tensiomètres à volume de goutte électroniques permettent de prédéterminer le débit et de le faire varier à travers une large plage de valeurs. Ces appareils utilisent la dépendance de la TI ou de la TS d’une solution de tensioactif vis-à-vis de l’âge de surface pour évaluer les propriétés dynamiques de tensioactifs et quantifier leurs comportements dans des processus techniques à différentes vitesses. En outre, en utilisant les débits, il est souvent possible de mesurer la valeur d’équilibre de la TI/TS, correspondant au résultat d’une mesure statique.

Bibliographie

T. Tate, Phil. Mag. 22, 176 (1864)