ISO 9101:1987
(Main)Surface active agents — Determination of interfacial tension — Drop volume method
Surface active agents — Determination of interfacial tension — Drop volume method
The volume of a drop of an aqueous phase formed at the end of a vertical capillary tube is measured when it detaches from the tube in contact with the organic phase. The interfacial tension between two liquid phases is obtained by balancing the weight of the drop with the interfacial tension force supporting it and applying a correction factor. Then the interfacial tension is calculated from the volume of the falling drop, the outer capillary radius, the density difference between the two liquid phases and the acceleration due to gravity.
Agents de surface — Détermination de la tension interfaciale — Méthode au volume de goutte
La présente Norme internationale spécifie une méthode d'essai par mesurage du volume de goutte pour la détermination de la tension interfaciale entre deux phases liquides. Celle-ci est particulièrement applicable au mesurage de la tension interfaciale entre deux solutions aqueuses ou organiques d'agents de surface et elle présente certains avantages par rapport à la méthode par étirement de films liquides (ISO 6889) qui sont les suivants : détermination de la tension interfaciale entre deux phases liquides contenant n'importe quelle catégorie d'agents de surface, y compris les agents de surface cationiques; détermination précise de faibles tensions interfaciales de l'ordre de 1 mN/m; écart-type de répétabilité inférieur à ± 0,5 mN/m (valeur suffisante pour des contrôles en laboratoires industriels); détermination de la tension interfaciale des produits liquides visqueux; détermination de la tension interfaciale
General Information
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Standards Content (Sample)
IS0
INTERNATIONAL STANDARD
First edition
1987-12-15
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
MEWYHAPOAHAR OPTAHM3A~MR I-IO CTAH~APTM3A~MM
Determination of interfacial
Surface active agents -
tension - Drop volume method
D&termination de la tension interfaciale - M&hode au volume
Agents de surface -
de goutte
Reference number
IS0 9101: 1987 (E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national standards bodies (IS0 member bodies). The work of preparing International
Standards is normally carried out through IS0 technical committees. Each member
body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the IS0 Council. They are approved in accordance with IS0 procedures requiring at
least 75 % approval by the member bodies voting.
International Standard IS0 9101 was prepared by Technical Committee ISO/TC 91,
Surface active agents.
Users should note that all International Standards undergo revision from time to time
and that any reference made herein to any other International Standard implies its
latest edition, unless othenGse stated.
0 International Organization for Standardization, 1987
Printed in Switzerland
IS0 9101 : 1987 (E)
INTERNATIONAL STANDARD
Determination of interfacial
Surface active agents -
- Drop volume method
tension
0 Introduction
3 Definition
Interfacial tension is a fundamental property of the interface
interfacial tension : See IS0 862.
between two immiscible or partially miscible liquids. These two
liquids may contain surface active agents which reduce the in-
- The SI unit of interfacial tension is the newton per metre
NOTE
terfacial tension, but it is generally not possible to predict their
(N/m). In practice, the sub-multiple millinewton per metre (mN/m) is
detergent and emulsifying activities from measurements of the
used.
inteffacial tension alone. .
4 Principle
1 Scope and field of application
Measurement of the volume of a drop of an aqueous phase
This International Standard specifies a test method, by measur-
formed at the end of a vertical capillary tube when it detaches
ing the drop volume, for the determination of the intetfacial
from the tube in contact with the organic phase.
tension between two liquid phases.
Obtaining the interfacial tension between two liquid phases by
It is particularly suitable for the measurement of the interfacial
balancing the weight of the drop with the interfacial tension
tension between two solutions of surface active agents in
force supporting it and applying a correction factor; then
aqueous or organic solvents, and provides some advantages
calculation of the interfacial tension from the volume of the
compared with the method by drawing up liquid films
falling drop, the outer capillary radius, the density difference
(IS0 6889), which are the following :
between the two liquid phases and the acceleration due to
gravity.
- determination of interfacial tension between two liquid
phases containing all types of surface active agents,
including cationic surface active agents;
5 Apparatus
-
accurate measurement of low intetfacial tensions of the
order of 1 mN/m;
5.1 Measuring instrument (see figure 1) comprising the
following elements.
-
repeatability standard deviation less than + 0,5 mN/m
(acceptable for control in industrial laboratories);
5.1 .I Glass syringe, accurately calibrated, of 0,5 cm3
volume, driven by a micrometer screw so graduated that the
- determination of interfacial tension of viscous liquids;
volume of the falling drop may be calculated to an accuracy of
+ 0,000 1 cm?
- determination of interfacial tension on only small
amounts of the solution;
5.1.2 Capillary, glass or stainless steel, prepared as in 5.3,
-
time dependence of the interfacial tension can be
connected to the orifice of the syringe, and removable for
measured using a simple automatic apparatus.
cleaning.
5.1.3 Jacketed glass vessel having an inside diameter of 2,5
2 References
to 4 cm and a height of 5 cm or more, capable of being
IS0 758, Liquid chemical products for industrial use - Deter- thermoregulated to the test temperature and of containing the
mination of density at 20 T.
syringe and the capillary.
IS0 862, Surface active agents - Vocabulary.
5.2 Mounting of the apparatus
I SO 2456, Surface active agents - Water used as a solvent for
The syringe (5.1 .l) and capillary (5.1.2) shall be mounted on a
tests - Specifications and test methods.
stand which allows movement in a vertical direction; the tip of
IS0 6889, Surface active agents - Determination of interfacial
the capillary shall be perpendicular to its axis, of uniform
tension by drawing up liquid films:
diameter and with an edge free from defects.
IS0 9101 :1987(E)
6.1.2 The temperature of the solution shall be maintained to
The stand is attached to a metal plate placed on a vibration-free
table. Manual operation of the micrometer screw may in- within 0,5 OC.
troduce vibration so it is preferable to use a small electric motor
NOTE - Determinations carried out close to temperatures of critical
to drive the micrometer screw.
solubility, such as the Krafft temperature or cloud point temperature of
non-ionic surface active agents, are seriously affected by errors. It is
If a d.c. motor is used, provision shall be made for the move-
preferable to carry out the test at a temperature higher than such
ment of the micrometer screw and its speed to be adjusted
temperatures or at a temperature lower than the cloud point
electronically, and care shall be taken to eliminate overrunning
temperature of non-ionic surface active agents.
when the motor is switched off. Alternatively, a step motor
The method provides less accurate values with solutions of surface ac-
may be used and the vertical displacement measured elec-
tive agents having very low concentrations, i.e. lower than IO -4 mol/l,
tronically.
unless the drop formation rate is further decreased.
As the circulation of water may introduce some vibrations, the
6.1.3 As the inter-facial tension of solutions varies with time,
thermostat shall be switched off as the drop approaches its
due to the mutual saturation of the liquid phases, and as the
maximum volume.
adsorption of surface active agents onto the interface are not
instantaneous phenomena, it is difficult to recommend a stan-
5.3 Preparation of capillary tips dard age for the interface. It is, therefore, desirable to make
several measurements over a period of time in order to obtain a
curve for the intetfacial tension as a function of time, and from
a) Glass capillary
this to determine the position of the plateau, which gives the
age at which the interface reached its stationary state.
From good quality, small-bore glass capillary tubing of
suitable diameter, cut a length of about 4 cm and attach to
6.1.4 The surface of liquids is extremely sensitive to con-
one end a ground conical 5/13 glass socket. Accurately
grind the other end of the capillary on a piece of plane glass tamination by atmospheric dust or by vapours from solvents
handled in the vicinity. Therefore no volatile products shall be
covered with moistened emery powder. To prevent rocking
while polishing, embed the capillary in paraffin wax (with handled in the room where the determinations are carried out,
and all the apparatus shall be protected by a bell of the kind
softening point about 70 OC) contained in a glass tube of
about 1,5 cm inside diameter. The tip shall be plane and nor- used for balances. These precautions also reduce variation in
mal to the axis of the capillary; its circumference shall be un- temperature.
damaged.
6.1.5 The recommended method of taking the test portion of
b) Stainless steel capillary the liquid phases to be examined is to suck it, with a pipette,
from the centre of the mass of these phases, as the surface may
be liable to soiling by insoluble particles and dust.
From good quality, small-bore stainless steel capillary
tubing of suitable diameter, cut a length of about 4 cm, cut-
ting one of the ends accurately at right angles to the axis of
6.2 Cleaning the measuring apparatus (5.1)
the tube using a precision tool lathe; at the other end, fit a
junction piece made of polytetrafluoroethylene.
In the presence of impurities such as silicones, which are not
removed by sulfo-chromic acid mixture, phosphoric acid or a
Depending on the value of the interfacial tension and the den-
solution of potassium persulfate in sulfuric acid, clean the glass
sity difference, the outer radius of the capillary will lie between
cylinder of the syringe and the capillary and also the jacketed
0,l and 0,4 cm.
vessel using special products (for example toluene, per-
chloroethylene or methanolic or ethanolic potassium hydroxide
solution). To minimize contamination, always rinse the syringe
5.4 Thermoregulated bath capable of being controlled to
with the aqueous phase.
within + 0,5 OC.
If these impurities are absent, or after cleaning with these pro-
ducts, wash the measuring apparatus carefully with a hot sol-
ution of potassium or ammonium persulfate in sulfuric acid.
6 Procedure
Finally, rinse in double-distilled water until the rinsings are
neutral. The double-distilled water shall be freshly prepared in
accordance with IS0 2456.
6.1 Preparation of solution of surface active
agents
Before the determination, the measuring apparatus shall be
completely dried.
6.1.1 The solutions of surface active agents .for the deter-
mination shall be prepared with all necessary care. The water
6.3 Check of the measuring apparatus
used for their preparation shall be double-distilled water com-
plying with IS0 2456, checked by measuring its surface ten-
6.3.1 Measurement of capillary radius
sion. Cork stoppers and, more particularly, rubber stoppers,
shall on no account be used, either in the construction of the
Measure the radius to better than 0,l % using a travelling
distillation apparatus or for sealing containers in which the
microscope. Take the mean of 5 to 10 measurements.
water is kept.
IS0 9101 : 1987 (El
NOTE - The radius may also be obtained from accurate measurement 6.5 Selection of capillary tips
of the maximum drop volume using a liquid of known density and inter-
facial tension, with the help of tables (see the annex). Use this method
Harkins and Brown[l] have determined the correction factor f
only when a travelling microscope or a micrometer is not available.
given in the formula (see 7.1) for different values of the ratio
r/ T/1/3 (r and V being defined in 7.1). The most accurate values
off lie in the region of
6.3.2 Measurement of drop volume
0,65 < rl VI/3 < 0,95
To obtain accurately the volume of the detached drop, check,
but the wider region of
by weighing some drops, the indicated reading obtained from
0,3 < rl VI/3 < 1,2
the movement of the micrometer screw.
is also acceptable. [61
However, in practice, the value of r/VI/3 may lie between
6.4 Determination
0,3 and 1,6 or even greater.
Fill the syringe (5.1. l), connected to the appropriate capillary To choose a capillary which will form drops of the test solution
(5.1.2) and chosen as in 6.5, with the aqueous phase and in-
in the desired region of r/ VI/$ use figure 3 which gives r/VI/3
troduce the organic phase into the jacketed vessel (5.1.3). as a function of the outer capillary radius for different values of
the capillary constant k, expressed in centimetres to the power
minus two and defined by the formula AQ g/y (AQ and g being
When the density of the aqueous phase is greater than that of
defined in 7.1).
the organic phase, immerse the capillary in the organic phase to
a depth greater than 0,5 cm.
Using the test solution and a capillary of arbitrary outer radius r,
measure a drop volume K
To ensure complete wetting, completely cover the capillary tip
by a drop of the aqueous phase before immersing it in the From r and r/VI/!, read the capillary constant k from figure 3.
organic phase.
By following the appropriate curve of k in figure 3, the range of
values of r in the desired region of r/VI/3 is obtained.
When the density of the aqueous phase is less than that of the
organic phase, the tip shall face upwards and its orifice should
In practice, interfacial tensions between 1 and 30 mN/m can
be about 2 cm below the surface to allow the lighter drop to
usually be measured with capillaries of radius 0,2 cm. A radius
form.
of 0,l cm may be used for lower interfacial tensions, and 0,3 cm
or greater for higher interfacial tensions.
Before measuring the static inter-facial tension of aqueous sur-
face active agent solutions (i.e. inter-facial tension, which is not
time dependent), first bring the two liquids to the desired
7 Expression of results
temperature, using the thermoregulated bath (5.41, and then
slowly form the drop, with a volume less than the maximum
7.1 Method of calculation
volume, at the capillary tip in 30 to 60 s. The drop should
remain for 2 to 5 min whilst its volume slowly increases. Finally,
The interfacial tension, y, expressed in millinewtons per metre,
the drop should become detached, on further slight enlarge-
is given by the formula
ment.
V&g
If the drop detaches without enlargement, choose a smaller
271 rf
initial volume. If the enlargement is greater than 0,001 cm3, the
initial volume was too small.
where
V is the volume, in cubic centimetres, of the falling drop;
NOTE - Measurements with increasing age of drops (2,5,8 min, etc.)
may thus be carried out until the volume of the detached drop remains
A@ is the density difference, in grams per cubic cen-
constant. Static inter-facial tension can be determined more con-
timetre, at the temperature of the determination, between
veniently by means of an automatic apparatus (see clause 9).
the two liquid phases, measured according to IS0 758;
Enlarge the drop continuously at different speeds until the
g is the acceleration due to gravity, equal to 981 ems-2;
detached drop volume remains constant (see example of
r is the outer radius, in centimetres, of the capillary used;
measurement in figure 2) and record the volume Vdetermined
from reading val
...
IS0
INTERNATIONAL STANDARD
First edition
1987-12-15
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
MEWYHAPOAHAR OPTAHM3A~MR I-IO CTAH~APTM3A~MM
Determination of interfacial
Surface active agents -
tension - Drop volume method
D&termination de la tension interfaciale - M&hode au volume
Agents de surface -
de goutte
Reference number
IS0 9101: 1987 (E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national standards bodies (IS0 member bodies). The work of preparing International
Standards is normally carried out through IS0 technical committees. Each member
body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the IS0 Council. They are approved in accordance with IS0 procedures requiring at
least 75 % approval by the member bodies voting.
International Standard IS0 9101 was prepared by Technical Committee ISO/TC 91,
Surface active agents.
Users should note that all International Standards undergo revision from time to time
and that any reference made herein to any other International Standard implies its
latest edition, unless othenGse stated.
0 International Organization for Standardization, 1987
Printed in Switzerland
IS0 9101 : 1987 (E)
INTERNATIONAL STANDARD
Determination of interfacial
Surface active agents -
- Drop volume method
tension
0 Introduction
3 Definition
Interfacial tension is a fundamental property of the interface
interfacial tension : See IS0 862.
between two immiscible or partially miscible liquids. These two
liquids may contain surface active agents which reduce the in-
- The SI unit of interfacial tension is the newton per metre
NOTE
terfacial tension, but it is generally not possible to predict their
(N/m). In practice, the sub-multiple millinewton per metre (mN/m) is
detergent and emulsifying activities from measurements of the
used.
inteffacial tension alone. .
4 Principle
1 Scope and field of application
Measurement of the volume of a drop of an aqueous phase
This International Standard specifies a test method, by measur-
formed at the end of a vertical capillary tube when it detaches
ing the drop volume, for the determination of the intetfacial
from the tube in contact with the organic phase.
tension between two liquid phases.
Obtaining the interfacial tension between two liquid phases by
It is particularly suitable for the measurement of the interfacial
balancing the weight of the drop with the interfacial tension
tension between two solutions of surface active agents in
force supporting it and applying a correction factor; then
aqueous or organic solvents, and provides some advantages
calculation of the interfacial tension from the volume of the
compared with the method by drawing up liquid films
falling drop, the outer capillary radius, the density difference
(IS0 6889), which are the following :
between the two liquid phases and the acceleration due to
gravity.
- determination of interfacial tension between two liquid
phases containing all types of surface active agents,
including cationic surface active agents;
5 Apparatus
-
accurate measurement of low intetfacial tensions of the
order of 1 mN/m;
5.1 Measuring instrument (see figure 1) comprising the
following elements.
-
repeatability standard deviation less than + 0,5 mN/m
(acceptable for control in industrial laboratories);
5.1 .I Glass syringe, accurately calibrated, of 0,5 cm3
volume, driven by a micrometer screw so graduated that the
- determination of interfacial tension of viscous liquids;
volume of the falling drop may be calculated to an accuracy of
+ 0,000 1 cm?
- determination of interfacial tension on only small
amounts of the solution;
5.1.2 Capillary, glass or stainless steel, prepared as in 5.3,
-
time dependence of the interfacial tension can be
connected to the orifice of the syringe, and removable for
measured using a simple automatic apparatus.
cleaning.
5.1.3 Jacketed glass vessel having an inside diameter of 2,5
2 References
to 4 cm and a height of 5 cm or more, capable of being
IS0 758, Liquid chemical products for industrial use - Deter- thermoregulated to the test temperature and of containing the
mination of density at 20 T.
syringe and the capillary.
IS0 862, Surface active agents - Vocabulary.
5.2 Mounting of the apparatus
I SO 2456, Surface active agents - Water used as a solvent for
The syringe (5.1 .l) and capillary (5.1.2) shall be mounted on a
tests - Specifications and test methods.
stand which allows movement in a vertical direction; the tip of
IS0 6889, Surface active agents - Determination of interfacial
the capillary shall be perpendicular to its axis, of uniform
tension by drawing up liquid films:
diameter and with an edge free from defects.
IS0 9101 :1987(E)
6.1.2 The temperature of the solution shall be maintained to
The stand is attached to a metal plate placed on a vibration-free
table. Manual operation of the micrometer screw may in- within 0,5 OC.
troduce vibration so it is preferable to use a small electric motor
NOTE - Determinations carried out close to temperatures of critical
to drive the micrometer screw.
solubility, such as the Krafft temperature or cloud point temperature of
non-ionic surface active agents, are seriously affected by errors. It is
If a d.c. motor is used, provision shall be made for the move-
preferable to carry out the test at a temperature higher than such
ment of the micrometer screw and its speed to be adjusted
temperatures or at a temperature lower than the cloud point
electronically, and care shall be taken to eliminate overrunning
temperature of non-ionic surface active agents.
when the motor is switched off. Alternatively, a step motor
The method provides less accurate values with solutions of surface ac-
may be used and the vertical displacement measured elec-
tive agents having very low concentrations, i.e. lower than IO -4 mol/l,
tronically.
unless the drop formation rate is further decreased.
As the circulation of water may introduce some vibrations, the
6.1.3 As the inter-facial tension of solutions varies with time,
thermostat shall be switched off as the drop approaches its
due to the mutual saturation of the liquid phases, and as the
maximum volume.
adsorption of surface active agents onto the interface are not
instantaneous phenomena, it is difficult to recommend a stan-
5.3 Preparation of capillary tips dard age for the interface. It is, therefore, desirable to make
several measurements over a period of time in order to obtain a
curve for the intetfacial tension as a function of time, and from
a) Glass capillary
this to determine the position of the plateau, which gives the
age at which the interface reached its stationary state.
From good quality, small-bore glass capillary tubing of
suitable diameter, cut a length of about 4 cm and attach to
6.1.4 The surface of liquids is extremely sensitive to con-
one end a ground conical 5/13 glass socket. Accurately
grind the other end of the capillary on a piece of plane glass tamination by atmospheric dust or by vapours from solvents
handled in the vicinity. Therefore no volatile products shall be
covered with moistened emery powder. To prevent rocking
while polishing, embed the capillary in paraffin wax (with handled in the room where the determinations are carried out,
and all the apparatus shall be protected by a bell of the kind
softening point about 70 OC) contained in a glass tube of
about 1,5 cm inside diameter. The tip shall be plane and nor- used for balances. These precautions also reduce variation in
mal to the axis of the capillary; its circumference shall be un- temperature.
damaged.
6.1.5 The recommended method of taking the test portion of
b) Stainless steel capillary the liquid phases to be examined is to suck it, with a pipette,
from the centre of the mass of these phases, as the surface may
be liable to soiling by insoluble particles and dust.
From good quality, small-bore stainless steel capillary
tubing of suitable diameter, cut a length of about 4 cm, cut-
ting one of the ends accurately at right angles to the axis of
6.2 Cleaning the measuring apparatus (5.1)
the tube using a precision tool lathe; at the other end, fit a
junction piece made of polytetrafluoroethylene.
In the presence of impurities such as silicones, which are not
removed by sulfo-chromic acid mixture, phosphoric acid or a
Depending on the value of the interfacial tension and the den-
solution of potassium persulfate in sulfuric acid, clean the glass
sity difference, the outer radius of the capillary will lie between
cylinder of the syringe and the capillary and also the jacketed
0,l and 0,4 cm.
vessel using special products (for example toluene, per-
chloroethylene or methanolic or ethanolic potassium hydroxide
solution). To minimize contamination, always rinse the syringe
5.4 Thermoregulated bath capable of being controlled to
with the aqueous phase.
within + 0,5 OC.
If these impurities are absent, or after cleaning with these pro-
ducts, wash the measuring apparatus carefully with a hot sol-
ution of potassium or ammonium persulfate in sulfuric acid.
6 Procedure
Finally, rinse in double-distilled water until the rinsings are
neutral. The double-distilled water shall be freshly prepared in
accordance with IS0 2456.
6.1 Preparation of solution of surface active
agents
Before the determination, the measuring apparatus shall be
completely dried.
6.1.1 The solutions of surface active agents .for the deter-
mination shall be prepared with all necessary care. The water
6.3 Check of the measuring apparatus
used for their preparation shall be double-distilled water com-
plying with IS0 2456, checked by measuring its surface ten-
6.3.1 Measurement of capillary radius
sion. Cork stoppers and, more particularly, rubber stoppers,
shall on no account be used, either in the construction of the
Measure the radius to better than 0,l % using a travelling
distillation apparatus or for sealing containers in which the
microscope. Take the mean of 5 to 10 measurements.
water is kept.
IS0 9101 : 1987 (El
NOTE - The radius may also be obtained from accurate measurement 6.5 Selection of capillary tips
of the maximum drop volume using a liquid of known density and inter-
facial tension, with the help of tables (see the annex). Use this method
Harkins and Brown[l] have determined the correction factor f
only when a travelling microscope or a micrometer is not available.
given in the formula (see 7.1) for different values of the ratio
r/ T/1/3 (r and V being defined in 7.1). The most accurate values
off lie in the region of
6.3.2 Measurement of drop volume
0,65 < rl VI/3 < 0,95
To obtain accurately the volume of the detached drop, check,
but the wider region of
by weighing some drops, the indicated reading obtained from
0,3 < rl VI/3 < 1,2
the movement of the micrometer screw.
is also acceptable. [61
However, in practice, the value of r/VI/3 may lie between
6.4 Determination
0,3 and 1,6 or even greater.
Fill the syringe (5.1. l), connected to the appropriate capillary To choose a capillary which will form drops of the test solution
(5.1.2) and chosen as in 6.5, with the aqueous phase and in-
in the desired region of r/ VI/$ use figure 3 which gives r/VI/3
troduce the organic phase into the jacketed vessel (5.1.3). as a function of the outer capillary radius for different values of
the capillary constant k, expressed in centimetres to the power
minus two and defined by the formula AQ g/y (AQ and g being
When the density of the aqueous phase is greater than that of
defined in 7.1).
the organic phase, immerse the capillary in the organic phase to
a depth greater than 0,5 cm.
Using the test solution and a capillary of arbitrary outer radius r,
measure a drop volume K
To ensure complete wetting, completely cover the capillary tip
by a drop of the aqueous phase before immersing it in the From r and r/VI/!, read the capillary constant k from figure 3.
organic phase.
By following the appropriate curve of k in figure 3, the range of
values of r in the desired region of r/VI/3 is obtained.
When the density of the aqueous phase is less than that of the
organic phase, the tip shall face upwards and its orifice should
In practice, interfacial tensions between 1 and 30 mN/m can
be about 2 cm below the surface to allow the lighter drop to
usually be measured with capillaries of radius 0,2 cm. A radius
form.
of 0,l cm may be used for lower interfacial tensions, and 0,3 cm
or greater for higher interfacial tensions.
Before measuring the static inter-facial tension of aqueous sur-
face active agent solutions (i.e. inter-facial tension, which is not
time dependent), first bring the two liquids to the desired
7 Expression of results
temperature, using the thermoregulated bath (5.41, and then
slowly form the drop, with a volume less than the maximum
7.1 Method of calculation
volume, at the capillary tip in 30 to 60 s. The drop should
remain for 2 to 5 min whilst its volume slowly increases. Finally,
The interfacial tension, y, expressed in millinewtons per metre,
the drop should become detached, on further slight enlarge-
is given by the formula
ment.
V&g
If the drop detaches without enlargement, choose a smaller
271 rf
initial volume. If the enlargement is greater than 0,001 cm3, the
initial volume was too small.
where
V is the volume, in cubic centimetres, of the falling drop;
NOTE - Measurements with increasing age of drops (2,5,8 min, etc.)
may thus be carried out until the volume of the detached drop remains
A@ is the density difference, in grams per cubic cen-
constant. Static inter-facial tension can be determined more con-
timetre, at the temperature of the determination, between
veniently by means of an automatic apparatus (see clause 9).
the two liquid phases, measured according to IS0 758;
Enlarge the drop continuously at different speeds until the
g is the acceleration due to gravity, equal to 981 ems-2;
detached drop volume remains constant (see example of
r is the outer radius, in centimetres, of the capillary used;
measurement in figure 2) and record the volume Vdetermined
from reading val
...
ISO
NORME INTERNATIONALE
Première édition
1987-12-15
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
MEXAYHAPO)JHAR OPrAHll3A~MR Il0 CTAH)JAPTM3A~MM
Agents de surface -
Détermination de la tension
interfaciale - Méthode au volume de goutte
Surface active agents -
Deter=mination of interfacial tension - Drop volume hetbod
I I
Numéro de référence
ISO 9101: 1987 (F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’6laboration
des Normes internationales est normalement confiée aux comités techniques de I’ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 9101 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 91,
Agents de surface.
L’attention des utilisateurs est attirée sur le fait que toutes les Normes internationales
sont de temps en temps soumises à révision et que toute référence faite 3 une autre
Norme internationale dans le présent document implique qu’il s’agit, sauf indication
contraire, de la dernière edition.
0 Organisation internationale de normalisation, 1987
Imprimé en Suisse
ISO 9101 : 1987 (F)
NORME INTERNATIONALE
Détermination de la tension
Agents de surface -
interfaciale - Méthode au volume de goutte
ISO 2456, Agents de surface - Eau employ4e comme solvant
0 Introduction
Spécifications et m&hodes d’essai.
pour les essais -
La tension interfaciale est une propriété fondamentale de
l’interface entre deux liquides non miscibles ou partiellement
ISO 6009, Agents de surface - Dbtermination de la tension
miscibles. Ces deux liquides peuvent contenir des agents de interfaciale par &irement de fïlms liquides.
surface qui réduisent la tension interfaciale, mais la mesure de
cette seule caractéristique ne permet généralement pas de pré-
voir l’activité détergente,. émulsifiante, etc., des solutions
3 Définition
d’agents de surface.
tension interfaciale : Voir ISO 862.
1 Objet et domaine d’application
NOTE - L’unité SI de la tension interfaciale est le newton par métre
(N/m). Dans la pratique, son sous-multiple utilisé est le millinewton par
La présente Norme internationale spécifie une méthode d’essai
métre (mN/m).
par mesurage du volume de goutte pour la détermination de la
tension interfaciale entre deux phases liquides.
4 Principe
Celle-ci est particuliérement applicable au mesurage de la ten-
sion inter-faciale entre deux solutions aqueuses ou organiques
Mesurage du volume d’une goutte ‘dè p7iase aqueuse formée à
d’agents de surface et elle présente certains a,vantages par rap-
I’extremité d’un tube capillaire vertical au moment où elle se
port a la méthode par étirement de films liquides US0 6889) qui
détache du tube au contact de la phase organique.
sont les suivants :
Obtention de la tension inter-faciale entre les deux phases liqui-
-
détermination de la tension inter-faciale entre deux pha-
des, à partir de l’équilibre du poids de la goutte avec la force de
ses liquides contenant n’importe quelle catégorie d’agents
tension interfaciale la supportant et par application d’un facteur
de surface, y compris les agents de surface cationiques;
de correction; puis calcul de la tension intetfaciale à partir du
volume de la goutte se détachant, du rayon externe du tube
-
détermination précise de faibles tensions interfaciales
capillaire, de la difference des masses volumiques entre les
de l’ordre de 1 mN/m;
deux phases liquides et I’acceleration due a la pesanteur.
-
écart-type de répétabilité inférieur à i: 0,5 mN/m
(valeur suffisante pour des contrôles en laboratoires
5 Appareillage
industriels);
5.1 Appareil de mesure (voir figure 11, comprenant les 616
-
détermination de la tension inter-faciale des produits
ments suivants.
liquides visqueux;
-
détermination de la tension interfaciale avec un volume
5.1.1 Seringue en verre, exactement jaugée, de capacité
réduit de solution;
0,5 cm3, actionnée avec une vis micrométrique graduée de
sorte que le volume de la goutte se détachant puisse être
-
détermination de la tension inter-faciale en fonction du
mesure à * 0,000 1 cm?
temps d’équilibre grâce à l’utilisation d’un appareil auto-
matique.
5.1.2 Capillaire, en verre ou en acier inoxydable, préparé
selon 5.3, fixé à l’orifice de la seringue et qui doit être amovible
pour pouvoir le nettoyer.
2 Références
5.1.3 Rbcipient en verre chemisé, ayant un diamètre inte-
ISO 758, Produits chimiques liquides à usage industriel -
Dbtermination de la masse volumique à 20 OC. rieur de 2,5 à 4 cm et une hauteur de 5 cm ou plus, pouvant être
thermorégulé à la température de l’essai et pouvant contenir la
ISO 062, Agents de surface - Vocabulaire. seringue et le capillaire.
ISO 9101 : 1987 (FI
5.2 Assemblage de l’appareil conforme à I’ISO 2456, contrôlée par mesurage de sa tension
superficielle. L’emploi de bouchons en liège, et surtout en
La seringue (5.1.1) et le capillaire (5.1.2) doivent être assemblés caoutchouc, est à proscrire formellement, aussi bien dans la
sur un support qui permet le déplacement dans une direction construction de l’appareil à distiller que pour boucher les réci-
verticale; l’extrémité du capillaire doit être coupée perpendicu- pients dans lesquels l’eau est conservée.
lairement à son axe, de diamètre uniforme et exempte de
défauts.
6.1.2 La température des solutions doit être maintenue à
0,5 OC près.
Le support est fixé à une plaque métallique placée sur une table
antivibratoire. La manipulation de la vis micrométrique peut
NOTE - Les déterminations effectuées aux environs des températures
créer des vibrations; de ce fait, il est préférable d’utiliser un
de solubilité critique, telles que la température de Krafft, la température
moteur électrique pour commander la vis micrométrique. de trouble des agents de surface non ioniques, sont fortement enta-
chées d’erreur. II est préférable d’opérer à une température supérieure
à celles des points singuliers, ou à une température inférieure à la tem-
Si un moteur électrique à courant continu est utilise, s’assurer
pérature de trouble pour les agents de surface non ioniques.
que le mouvement de la vis micrométrique et sa vitesse soient
réglés électroniquement, et prendre soin d’eliminer tout dépas-
La méthode devient également moins précise avec des solutions
sement lorsque le moteur est arrêté. En alternative, un moteur à
d’agents de surface dont la concentration est très faible c’est-à-dire
pas peut être utilisé et le déplacement vertical peut être mesuré
inférieure à 10-d mol/l, à moins que la vitesse de formation de la
électroniquement.
goutte soit en ce cas réduite.
Comme la circulation d’eau peut provoquer certaines vibra-
6.1.3 La tension inter-faciale des solutions variant au cours du
tions, le thermostat doit être arrêté dès que la goutte atteint
temps, du fait que la saturation mutuelle des phases liquides,
presque son volume maximal.
ainsi que I’adsorption des agents de surface sur l’interface ne
sont pas des phénoménes instantanés, il est par conséquent
difficile de recommander un âge étalon pour l’interface. II est,
. Préparation des extrbmités des capillaires
de ce fait, souhaitable d’effectuer plusieurs mesurages sur une
période de temps, de façon à construire la courbe représentant
Capillaire en verre
a)
les variations de la tension inter-faciale en fonction du temps, et
de déterminer la position du palier, ce qui donne l’âge à partir
À partir d’un tube capillaire en verre de petit diamètre appro-
duquel l’interface a atteint son état stationnaire.
prié et de bonne qualité, couper une longueur de 4 cm envi-
ron et, à une extrémité, fixer un joint conique rodé 5/13.
Polir soigneusement l’autre extrémité du capillaire sur une
6.1.4 La surface des liquides est extrêmement sensible aux
plaque en verre avec de la poudre emeri mouillée. Pour évi-
contaminations par les poussiéres atmosphériques ou par les
ter le balancement du capillaire au cours du polissage,
vapeurs de solvants manipulés à proximité. II faut donc éviter
l’enrober dans une graisse de paraffine (avec un point de
toute manipulation de produits volatils dans la pièce où les
ramollissement de 70 OC environ) contenue dans un tube en
déterminations sont effectuées, et protéger l’ensemble de
verre de diamètre interne 1,5 cm environ. L’extrémité doit
l’appareil par une cloche du genre de celJes qui sont utilisées
être plane et perpendiculaire à l’axe du capillaire; sa circon-
pour les balances. Cette précaution permet également de
férence doit être intacte.
réduire les variations de la température.
b) Capillaire en acier inoxydable
6.1.5 La méthode de prélèvement recommandée pour la prise
d’essai des phases liquides a examiner est d’aspirer, avec une
À partir d’un tube capillaire en acier inoxydable de petit dia-
pipette, au centre de la masse de ces phases, la surface pou-
metre approprié et de bonne qualité, couper une longueur
vant éventuellement être souillée par des particules insolubles
de 4 cm environ dont l’une des extrémités avec un tour de
et des poussières.
bijoutier selon un plan rigoureusement perpendiculaire à son
axe; à l’autre extrémité, fixer une pièce de connexion en
polytétrafluoroéthylène.
6.2 Nettoyage de l’appareil de mesure (5.1)
En fonction de la valeur de la tension interfaciale et de la diffé-
En présence de salissures telles que les silicones, qui ne sont éli-
rence des masses volumiques entre les deux phases liquides, le
minees ni par le mélange sulfochromique, ni par l’acide phos-
diamétre externe du capillaire variera entre 0,l et 0,4 cm.
phorique, ni par la solution de persulfate d’ammonium ou de
potassium dans l’acide sulfurique, nettoyer le corps de la serin-
5.4 Bain thermorbguld, réglable à k 0,5 OC.
gue et du capillaire ainsi que le récipient chemise avec des pro-
duits spéciaux (par exemple toluéne, perchloroéthylène ou
solution méthanolique ou éthanolique d’hydroxyde de
potassium).
6 Mode opératoire
En l’absence de ces salissures ou aprés un nettoyage a l’aide de
6.1 Préparation des solutions d’agents de surface
ces produits, laver soigneusement l’appareil de mesure a l’aide
d’une solution chaude de persulfate d’ammonium ou de potas-
sium dans l’acide sulfurique. Finalement, rincer à l’eau bidistil-
6.1.1 Les solutions d’agents de surface destinées aux déter-
minations, doivent être préparées avec tout le soin nécessaire. Iée jusqu’à neutralité des eaux de rincage. L’eau bidistillée doit
être fraîchement préparée selon I’ISC 2456.
L’eau utilisée pour les préparer doit être de l’eau bidistillée
ISO 9101 : 1987 (FI
Avant la détermination, l’appareil de mesure doit être parfaite-
Augmenter le volume de la goutte de façon continue et à diffé-
ment séché. Pour réduire la contamination, rincer toujours la rentes vitesses jusqu’à ce que le volume de la goutte se déta-
seringue avec la phase aqueuse.
chant reste constant (voir exemple de mesurages à la figure 2)
et noter la valeur du volume V déterminée à partir des valeurs
lues sur l’échelle de la vis micrométrique.
6.3 Contrôle de l’appareil de mesure
Une seringue remplie peut permettre d’effectuer plusieu
rs
mesurages en fonction de la valeur de la tension inter-faciale
6.3.1 Mesurage du rayon du capillaire
Prendre la moyenne d’au moins quatre mesures du volume de
Mesurer, à 0,l % près, le rayon du capillaire à l’aide d’un
la goutte se détachant, excepté celui de la première, pour cal-
microscope. Prendre la moyenne de 5 à 10 mesures.
culer la tension interfaciale.
NOTE - Le rayon peut également être déterminé à partir du mesurage
précis du volume maximal de la goutte en utilisant un liquide de masse
6.5 Choix des capillaires
volumique et de tension interfaciale connues, et avec l’aide de tables
(voir l’annexe). Utiliser uniquement cette méthode lorsqu’un micros-
Harkins et Brown[tl ont déterminé le facteur de correction f
cope ou un micromètre n’est pas disponible.
figurant pour la formule de calcul (voir 7.1) pour differentes
valeurs du rapport r/ V1/3 (r et V étant définis en 7.1). Les
6.3.2 Mesurage du volume de la goutte
valeurs les plus précises de f sont dans l’intervalle
Pour déterminer le volume exact de la goutte qui se détache,
0,65 < r/ V’/3 < 0,95
contrôler par pesées de quelques gouttes l’indication lue sur le
mais un intervalle plus grand
pas de vis micrométrique de la seringue.
0,3 < rl Y113 < 1,2
6.4 Détermination est également acceptable. [GI
Remplir la seringue (5.1.11, munie du capillaire (5.1.2) approprié Toutefois, en pratique, la valeur de r/ VI/3 peut être prise entre
et défini selon 6.5, avec la phase aqueuse et introduire la phase 0,3 et 1,6 ou même au-delà.
organique dans le récipient chemisé (5.1.3).
Pour choisir un capillaire formant des gouttes de la solution
d’essai dans l’intervalle desiré de r/ VI/S, utiliser l’abaque de la
Lorsque la phase aqueuse est la plus dense, immerger le
figure 3 qui donne r/VJ/3 en fonction du rayon externe du
capillaire dans la phase organique à une profondeur supérieure
capillaire r pour différentes valeurs de la constante du capillaire
à 0,5 cm.
k, exprimée en centimètres à la puissance moins deux et définie
par la formule AQ gly (AQ et g étant définis en 7.1).
Pour assurer le mouillage complet, recouvrir complétement
l’extrémité du capillaire avec une goutte de la phase aqueuse
Mesurer un volume de goutte V en utilisant la solution
avant son immersion dans la phase organique.
et un capillaire de rayon extérieur arbitraire r.
Dans le cas où la masse volumique de la phase aqueuse est
À partir de r et de r/ V1/3, lire la constante du capillaire k sur
inférieure à celle de la phase organique, placer l’extrémité du
l’abaque de la figure 3.
capillaire vers le haut; son orifice doit se trouver à environ 2 cm
en dessous de la surface de la phase organique pour permettre
À partir de la courbe correspondante de k donnée a la figure 3,
la formation de la goutte plus Iégére.
on obtient par lecture le domaine des valeurs d
...
ISO
NORME INTERNATIONALE
Première édition
1987-12-15
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
MEXAYHAPO)JHAR OPrAHll3A~MR Il0 CTAH)JAPTM3A~MM
Agents de surface -
Détermination de la tension
interfaciale - Méthode au volume de goutte
Surface active agents -
Deter=mination of interfacial tension - Drop volume hetbod
I I
Numéro de référence
ISO 9101: 1987 (F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’6laboration
des Normes internationales est normalement confiée aux comités techniques de I’ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 9101 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 91,
Agents de surface.
L’attention des utilisateurs est attirée sur le fait que toutes les Normes internationales
sont de temps en temps soumises à révision et que toute référence faite 3 une autre
Norme internationale dans le présent document implique qu’il s’agit, sauf indication
contraire, de la dernière edition.
0 Organisation internationale de normalisation, 1987
Imprimé en Suisse
ISO 9101 : 1987 (F)
NORME INTERNATIONALE
Détermination de la tension
Agents de surface -
interfaciale - Méthode au volume de goutte
ISO 2456, Agents de surface - Eau employ4e comme solvant
0 Introduction
Spécifications et m&hodes d’essai.
pour les essais -
La tension interfaciale est une propriété fondamentale de
l’interface entre deux liquides non miscibles ou partiellement
ISO 6009, Agents de surface - Dbtermination de la tension
miscibles. Ces deux liquides peuvent contenir des agents de interfaciale par &irement de fïlms liquides.
surface qui réduisent la tension interfaciale, mais la mesure de
cette seule caractéristique ne permet généralement pas de pré-
voir l’activité détergente,. émulsifiante, etc., des solutions
3 Définition
d’agents de surface.
tension interfaciale : Voir ISO 862.
1 Objet et domaine d’application
NOTE - L’unité SI de la tension interfaciale est le newton par métre
(N/m). Dans la pratique, son sous-multiple utilisé est le millinewton par
La présente Norme internationale spécifie une méthode d’essai
métre (mN/m).
par mesurage du volume de goutte pour la détermination de la
tension interfaciale entre deux phases liquides.
4 Principe
Celle-ci est particuliérement applicable au mesurage de la ten-
sion inter-faciale entre deux solutions aqueuses ou organiques
Mesurage du volume d’une goutte ‘dè p7iase aqueuse formée à
d’agents de surface et elle présente certains a,vantages par rap-
I’extremité d’un tube capillaire vertical au moment où elle se
port a la méthode par étirement de films liquides US0 6889) qui
détache du tube au contact de la phase organique.
sont les suivants :
Obtention de la tension inter-faciale entre les deux phases liqui-
-
détermination de la tension inter-faciale entre deux pha-
des, à partir de l’équilibre du poids de la goutte avec la force de
ses liquides contenant n’importe quelle catégorie d’agents
tension interfaciale la supportant et par application d’un facteur
de surface, y compris les agents de surface cationiques;
de correction; puis calcul de la tension intetfaciale à partir du
volume de la goutte se détachant, du rayon externe du tube
-
détermination précise de faibles tensions interfaciales
capillaire, de la difference des masses volumiques entre les
de l’ordre de 1 mN/m;
deux phases liquides et I’acceleration due a la pesanteur.
-
écart-type de répétabilité inférieur à i: 0,5 mN/m
(valeur suffisante pour des contrôles en laboratoires
5 Appareillage
industriels);
5.1 Appareil de mesure (voir figure 11, comprenant les 616
-
détermination de la tension inter-faciale des produits
ments suivants.
liquides visqueux;
-
détermination de la tension interfaciale avec un volume
5.1.1 Seringue en verre, exactement jaugée, de capacité
réduit de solution;
0,5 cm3, actionnée avec une vis micrométrique graduée de
sorte que le volume de la goutte se détachant puisse être
-
détermination de la tension inter-faciale en fonction du
mesure à * 0,000 1 cm?
temps d’équilibre grâce à l’utilisation d’un appareil auto-
matique.
5.1.2 Capillaire, en verre ou en acier inoxydable, préparé
selon 5.3, fixé à l’orifice de la seringue et qui doit être amovible
pour pouvoir le nettoyer.
2 Références
5.1.3 Rbcipient en verre chemisé, ayant un diamètre inte-
ISO 758, Produits chimiques liquides à usage industriel -
Dbtermination de la masse volumique à 20 OC. rieur de 2,5 à 4 cm et une hauteur de 5 cm ou plus, pouvant être
thermorégulé à la température de l’essai et pouvant contenir la
ISO 062, Agents de surface - Vocabulaire. seringue et le capillaire.
ISO 9101 : 1987 (FI
5.2 Assemblage de l’appareil conforme à I’ISO 2456, contrôlée par mesurage de sa tension
superficielle. L’emploi de bouchons en liège, et surtout en
La seringue (5.1.1) et le capillaire (5.1.2) doivent être assemblés caoutchouc, est à proscrire formellement, aussi bien dans la
sur un support qui permet le déplacement dans une direction construction de l’appareil à distiller que pour boucher les réci-
verticale; l’extrémité du capillaire doit être coupée perpendicu- pients dans lesquels l’eau est conservée.
lairement à son axe, de diamètre uniforme et exempte de
défauts.
6.1.2 La température des solutions doit être maintenue à
0,5 OC près.
Le support est fixé à une plaque métallique placée sur une table
antivibratoire. La manipulation de la vis micrométrique peut
NOTE - Les déterminations effectuées aux environs des températures
créer des vibrations; de ce fait, il est préférable d’utiliser un
de solubilité critique, telles que la température de Krafft, la température
moteur électrique pour commander la vis micrométrique. de trouble des agents de surface non ioniques, sont fortement enta-
chées d’erreur. II est préférable d’opérer à une température supérieure
à celles des points singuliers, ou à une température inférieure à la tem-
Si un moteur électrique à courant continu est utilise, s’assurer
pérature de trouble pour les agents de surface non ioniques.
que le mouvement de la vis micrométrique et sa vitesse soient
réglés électroniquement, et prendre soin d’eliminer tout dépas-
La méthode devient également moins précise avec des solutions
sement lorsque le moteur est arrêté. En alternative, un moteur à
d’agents de surface dont la concentration est très faible c’est-à-dire
pas peut être utilisé et le déplacement vertical peut être mesuré
inférieure à 10-d mol/l, à moins que la vitesse de formation de la
électroniquement.
goutte soit en ce cas réduite.
Comme la circulation d’eau peut provoquer certaines vibra-
6.1.3 La tension inter-faciale des solutions variant au cours du
tions, le thermostat doit être arrêté dès que la goutte atteint
temps, du fait que la saturation mutuelle des phases liquides,
presque son volume maximal.
ainsi que I’adsorption des agents de surface sur l’interface ne
sont pas des phénoménes instantanés, il est par conséquent
difficile de recommander un âge étalon pour l’interface. II est,
. Préparation des extrbmités des capillaires
de ce fait, souhaitable d’effectuer plusieurs mesurages sur une
période de temps, de façon à construire la courbe représentant
Capillaire en verre
a)
les variations de la tension inter-faciale en fonction du temps, et
de déterminer la position du palier, ce qui donne l’âge à partir
À partir d’un tube capillaire en verre de petit diamètre appro-
duquel l’interface a atteint son état stationnaire.
prié et de bonne qualité, couper une longueur de 4 cm envi-
ron et, à une extrémité, fixer un joint conique rodé 5/13.
Polir soigneusement l’autre extrémité du capillaire sur une
6.1.4 La surface des liquides est extrêmement sensible aux
plaque en verre avec de la poudre emeri mouillée. Pour évi-
contaminations par les poussiéres atmosphériques ou par les
ter le balancement du capillaire au cours du polissage,
vapeurs de solvants manipulés à proximité. II faut donc éviter
l’enrober dans une graisse de paraffine (avec un point de
toute manipulation de produits volatils dans la pièce où les
ramollissement de 70 OC environ) contenue dans un tube en
déterminations sont effectuées, et protéger l’ensemble de
verre de diamètre interne 1,5 cm environ. L’extrémité doit
l’appareil par une cloche du genre de celJes qui sont utilisées
être plane et perpendiculaire à l’axe du capillaire; sa circon-
pour les balances. Cette précaution permet également de
férence doit être intacte.
réduire les variations de la température.
b) Capillaire en acier inoxydable
6.1.5 La méthode de prélèvement recommandée pour la prise
d’essai des phases liquides a examiner est d’aspirer, avec une
À partir d’un tube capillaire en acier inoxydable de petit dia-
pipette, au centre de la masse de ces phases, la surface pou-
metre approprié et de bonne qualité, couper une longueur
vant éventuellement être souillée par des particules insolubles
de 4 cm environ dont l’une des extrémités avec un tour de
et des poussières.
bijoutier selon un plan rigoureusement perpendiculaire à son
axe; à l’autre extrémité, fixer une pièce de connexion en
polytétrafluoroéthylène.
6.2 Nettoyage de l’appareil de mesure (5.1)
En fonction de la valeur de la tension interfaciale et de la diffé-
En présence de salissures telles que les silicones, qui ne sont éli-
rence des masses volumiques entre les deux phases liquides, le
minees ni par le mélange sulfochromique, ni par l’acide phos-
diamétre externe du capillaire variera entre 0,l et 0,4 cm.
phorique, ni par la solution de persulfate d’ammonium ou de
potassium dans l’acide sulfurique, nettoyer le corps de la serin-
5.4 Bain thermorbguld, réglable à k 0,5 OC.
gue et du capillaire ainsi que le récipient chemise avec des pro-
duits spéciaux (par exemple toluéne, perchloroéthylène ou
solution méthanolique ou éthanolique d’hydroxyde de
potassium).
6 Mode opératoire
En l’absence de ces salissures ou aprés un nettoyage a l’aide de
6.1 Préparation des solutions d’agents de surface
ces produits, laver soigneusement l’appareil de mesure a l’aide
d’une solution chaude de persulfate d’ammonium ou de potas-
sium dans l’acide sulfurique. Finalement, rincer à l’eau bidistil-
6.1.1 Les solutions d’agents de surface destinées aux déter-
minations, doivent être préparées avec tout le soin nécessaire. Iée jusqu’à neutralité des eaux de rincage. L’eau bidistillée doit
être fraîchement préparée selon I’ISC 2456.
L’eau utilisée pour les préparer doit être de l’eau bidistillée
ISO 9101 : 1987 (FI
Avant la détermination, l’appareil de mesure doit être parfaite-
Augmenter le volume de la goutte de façon continue et à diffé-
ment séché. Pour réduire la contamination, rincer toujours la rentes vitesses jusqu’à ce que le volume de la goutte se déta-
seringue avec la phase aqueuse.
chant reste constant (voir exemple de mesurages à la figure 2)
et noter la valeur du volume V déterminée à partir des valeurs
lues sur l’échelle de la vis micrométrique.
6.3 Contrôle de l’appareil de mesure
Une seringue remplie peut permettre d’effectuer plusieu
rs
mesurages en fonction de la valeur de la tension inter-faciale
6.3.1 Mesurage du rayon du capillaire
Prendre la moyenne d’au moins quatre mesures du volume de
Mesurer, à 0,l % près, le rayon du capillaire à l’aide d’un
la goutte se détachant, excepté celui de la première, pour cal-
microscope. Prendre la moyenne de 5 à 10 mesures.
culer la tension interfaciale.
NOTE - Le rayon peut également être déterminé à partir du mesurage
précis du volume maximal de la goutte en utilisant un liquide de masse
6.5 Choix des capillaires
volumique et de tension interfaciale connues, et avec l’aide de tables
(voir l’annexe). Utiliser uniquement cette méthode lorsqu’un micros-
Harkins et Brown[tl ont déterminé le facteur de correction f
cope ou un micromètre n’est pas disponible.
figurant pour la formule de calcul (voir 7.1) pour differentes
valeurs du rapport r/ V1/3 (r et V étant définis en 7.1). Les
6.3.2 Mesurage du volume de la goutte
valeurs les plus précises de f sont dans l’intervalle
Pour déterminer le volume exact de la goutte qui se détache,
0,65 < r/ V’/3 < 0,95
contrôler par pesées de quelques gouttes l’indication lue sur le
mais un intervalle plus grand
pas de vis micrométrique de la seringue.
0,3 < rl Y113 < 1,2
6.4 Détermination est également acceptable. [GI
Remplir la seringue (5.1.11, munie du capillaire (5.1.2) approprié Toutefois, en pratique, la valeur de r/ VI/3 peut être prise entre
et défini selon 6.5, avec la phase aqueuse et introduire la phase 0,3 et 1,6 ou même au-delà.
organique dans le récipient chemisé (5.1.3).
Pour choisir un capillaire formant des gouttes de la solution
d’essai dans l’intervalle desiré de r/ VI/S, utiliser l’abaque de la
Lorsque la phase aqueuse est la plus dense, immerger le
figure 3 qui donne r/VJ/3 en fonction du rayon externe du
capillaire dans la phase organique à une profondeur supérieure
capillaire r pour différentes valeurs de la constante du capillaire
à 0,5 cm.
k, exprimée en centimètres à la puissance moins deux et définie
par la formule AQ gly (AQ et g étant définis en 7.1).
Pour assurer le mouillage complet, recouvrir complétement
l’extrémité du capillaire avec une goutte de la phase aqueuse
Mesurer un volume de goutte V en utilisant la solution
avant son immersion dans la phase organique.
et un capillaire de rayon extérieur arbitraire r.
Dans le cas où la masse volumique de la phase aqueuse est
À partir de r et de r/ V1/3, lire la constante du capillaire k sur
inférieure à celle de la phase organique, placer l’extrémité du
l’abaque de la figure 3.
capillaire vers le haut; son orifice doit se trouver à environ 2 cm
en dessous de la surface de la phase organique pour permettre
À partir de la courbe correspondante de k donnée a la figure 3,
la formation de la goutte plus Iégére.
on obtient par lecture le domaine des valeurs d
...
ISO
NORME INTERNATIONALE
Première édition
1987-12-15
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
MEXAYHAPO)JHAR OPrAHll3A~MR Il0 CTAH)JAPTM3A~MM
Agents de surface -
Détermination de la tension
interfaciale - Méthode au volume de goutte
Surface active agents -
Deter=mination of interfacial tension - Drop volume hetbod
I I
Numéro de référence
ISO 9101: 1987 (F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’6laboration
des Normes internationales est normalement confiée aux comités techniques de I’ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 9101 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 91,
Agents de surface.
L’attention des utilisateurs est attirée sur le fait que toutes les Normes internationales
sont de temps en temps soumises à révision et que toute référence faite 3 une autre
Norme internationale dans le présent document implique qu’il s’agit, sauf indication
contraire, de la dernière edition.
0 Organisation internationale de normalisation, 1987
Imprimé en Suisse
ISO 9101 : 1987 (F)
NORME INTERNATIONALE
Détermination de la tension
Agents de surface -
interfaciale - Méthode au volume de goutte
ISO 2456, Agents de surface - Eau employ4e comme solvant
0 Introduction
Spécifications et m&hodes d’essai.
pour les essais -
La tension interfaciale est une propriété fondamentale de
l’interface entre deux liquides non miscibles ou partiellement
ISO 6009, Agents de surface - Dbtermination de la tension
miscibles. Ces deux liquides peuvent contenir des agents de interfaciale par &irement de fïlms liquides.
surface qui réduisent la tension interfaciale, mais la mesure de
cette seule caractéristique ne permet généralement pas de pré-
voir l’activité détergente,. émulsifiante, etc., des solutions
3 Définition
d’agents de surface.
tension interfaciale : Voir ISO 862.
1 Objet et domaine d’application
NOTE - L’unité SI de la tension interfaciale est le newton par métre
(N/m). Dans la pratique, son sous-multiple utilisé est le millinewton par
La présente Norme internationale spécifie une méthode d’essai
métre (mN/m).
par mesurage du volume de goutte pour la détermination de la
tension interfaciale entre deux phases liquides.
4 Principe
Celle-ci est particuliérement applicable au mesurage de la ten-
sion inter-faciale entre deux solutions aqueuses ou organiques
Mesurage du volume d’une goutte ‘dè p7iase aqueuse formée à
d’agents de surface et elle présente certains a,vantages par rap-
I’extremité d’un tube capillaire vertical au moment où elle se
port a la méthode par étirement de films liquides US0 6889) qui
détache du tube au contact de la phase organique.
sont les suivants :
Obtention de la tension inter-faciale entre les deux phases liqui-
-
détermination de la tension inter-faciale entre deux pha-
des, à partir de l’équilibre du poids de la goutte avec la force de
ses liquides contenant n’importe quelle catégorie d’agents
tension interfaciale la supportant et par application d’un facteur
de surface, y compris les agents de surface cationiques;
de correction; puis calcul de la tension intetfaciale à partir du
volume de la goutte se détachant, du rayon externe du tube
-
détermination précise de faibles tensions interfaciales
capillaire, de la difference des masses volumiques entre les
de l’ordre de 1 mN/m;
deux phases liquides et I’acceleration due a la pesanteur.
-
écart-type de répétabilité inférieur à i: 0,5 mN/m
(valeur suffisante pour des contrôles en laboratoires
5 Appareillage
industriels);
5.1 Appareil de mesure (voir figure 11, comprenant les 616
-
détermination de la tension inter-faciale des produits
ments suivants.
liquides visqueux;
-
détermination de la tension interfaciale avec un volume
5.1.1 Seringue en verre, exactement jaugée, de capacité
réduit de solution;
0,5 cm3, actionnée avec une vis micrométrique graduée de
sorte que le volume de la goutte se détachant puisse être
-
détermination de la tension inter-faciale en fonction du
mesure à * 0,000 1 cm?
temps d’équilibre grâce à l’utilisation d’un appareil auto-
matique.
5.1.2 Capillaire, en verre ou en acier inoxydable, préparé
selon 5.3, fixé à l’orifice de la seringue et qui doit être amovible
pour pouvoir le nettoyer.
2 Références
5.1.3 Rbcipient en verre chemisé, ayant un diamètre inte-
ISO 758, Produits chimiques liquides à usage industriel -
Dbtermination de la masse volumique à 20 OC. rieur de 2,5 à 4 cm et une hauteur de 5 cm ou plus, pouvant être
thermorégulé à la température de l’essai et pouvant contenir la
ISO 062, Agents de surface - Vocabulaire. seringue et le capillaire.
ISO 9101 : 1987 (FI
5.2 Assemblage de l’appareil conforme à I’ISO 2456, contrôlée par mesurage de sa tension
superficielle. L’emploi de bouchons en liège, et surtout en
La seringue (5.1.1) et le capillaire (5.1.2) doivent être assemblés caoutchouc, est à proscrire formellement, aussi bien dans la
sur un support qui permet le déplacement dans une direction construction de l’appareil à distiller que pour boucher les réci-
verticale; l’extrémité du capillaire doit être coupée perpendicu- pients dans lesquels l’eau est conservée.
lairement à son axe, de diamètre uniforme et exempte de
défauts.
6.1.2 La température des solutions doit être maintenue à
0,5 OC près.
Le support est fixé à une plaque métallique placée sur une table
antivibratoire. La manipulation de la vis micrométrique peut
NOTE - Les déterminations effectuées aux environs des températures
créer des vibrations; de ce fait, il est préférable d’utiliser un
de solubilité critique, telles que la température de Krafft, la température
moteur électrique pour commander la vis micrométrique. de trouble des agents de surface non ioniques, sont fortement enta-
chées d’erreur. II est préférable d’opérer à une température supérieure
à celles des points singuliers, ou à une température inférieure à la tem-
Si un moteur électrique à courant continu est utilise, s’assurer
pérature de trouble pour les agents de surface non ioniques.
que le mouvement de la vis micrométrique et sa vitesse soient
réglés électroniquement, et prendre soin d’eliminer tout dépas-
La méthode devient également moins précise avec des solutions
sement lorsque le moteur est arrêté. En alternative, un moteur à
d’agents de surface dont la concentration est très faible c’est-à-dire
pas peut être utilisé et le déplacement vertical peut être mesuré
inférieure à 10-d mol/l, à moins que la vitesse de formation de la
électroniquement.
goutte soit en ce cas réduite.
Comme la circulation d’eau peut provoquer certaines vibra-
6.1.3 La tension inter-faciale des solutions variant au cours du
tions, le thermostat doit être arrêté dès que la goutte atteint
temps, du fait que la saturation mutuelle des phases liquides,
presque son volume maximal.
ainsi que I’adsorption des agents de surface sur l’interface ne
sont pas des phénoménes instantanés, il est par conséquent
difficile de recommander un âge étalon pour l’interface. II est,
. Préparation des extrbmités des capillaires
de ce fait, souhaitable d’effectuer plusieurs mesurages sur une
période de temps, de façon à construire la courbe représentant
Capillaire en verre
a)
les variations de la tension inter-faciale en fonction du temps, et
de déterminer la position du palier, ce qui donne l’âge à partir
À partir d’un tube capillaire en verre de petit diamètre appro-
duquel l’interface a atteint son état stationnaire.
prié et de bonne qualité, couper une longueur de 4 cm envi-
ron et, à une extrémité, fixer un joint conique rodé 5/13.
Polir soigneusement l’autre extrémité du capillaire sur une
6.1.4 La surface des liquides est extrêmement sensible aux
plaque en verre avec de la poudre emeri mouillée. Pour évi-
contaminations par les poussiéres atmosphériques ou par les
ter le balancement du capillaire au cours du polissage,
vapeurs de solvants manipulés à proximité. II faut donc éviter
l’enrober dans une graisse de paraffine (avec un point de
toute manipulation de produits volatils dans la pièce où les
ramollissement de 70 OC environ) contenue dans un tube en
déterminations sont effectuées, et protéger l’ensemble de
verre de diamètre interne 1,5 cm environ. L’extrémité doit
l’appareil par une cloche du genre de celJes qui sont utilisées
être plane et perpendiculaire à l’axe du capillaire; sa circon-
pour les balances. Cette précaution permet également de
férence doit être intacte.
réduire les variations de la température.
b) Capillaire en acier inoxydable
6.1.5 La méthode de prélèvement recommandée pour la prise
d’essai des phases liquides a examiner est d’aspirer, avec une
À partir d’un tube capillaire en acier inoxydable de petit dia-
pipette, au centre de la masse de ces phases, la surface pou-
metre approprié et de bonne qualité, couper une longueur
vant éventuellement être souillée par des particules insolubles
de 4 cm environ dont l’une des extrémités avec un tour de
et des poussières.
bijoutier selon un plan rigoureusement perpendiculaire à son
axe; à l’autre extrémité, fixer une pièce de connexion en
polytétrafluoroéthylène.
6.2 Nettoyage de l’appareil de mesure (5.1)
En fonction de la valeur de la tension interfaciale et de la diffé-
En présence de salissures telles que les silicones, qui ne sont éli-
rence des masses volumiques entre les deux phases liquides, le
minees ni par le mélange sulfochromique, ni par l’acide phos-
diamétre externe du capillaire variera entre 0,l et 0,4 cm.
phorique, ni par la solution de persulfate d’ammonium ou de
potassium dans l’acide sulfurique, nettoyer le corps de la serin-
5.4 Bain thermorbguld, réglable à k 0,5 OC.
gue et du capillaire ainsi que le récipient chemise avec des pro-
duits spéciaux (par exemple toluéne, perchloroéthylène ou
solution méthanolique ou éthanolique d’hydroxyde de
potassium).
6 Mode opératoire
En l’absence de ces salissures ou aprés un nettoyage a l’aide de
6.1 Préparation des solutions d’agents de surface
ces produits, laver soigneusement l’appareil de mesure a l’aide
d’une solution chaude de persulfate d’ammonium ou de potas-
sium dans l’acide sulfurique. Finalement, rincer à l’eau bidistil-
6.1.1 Les solutions d’agents de surface destinées aux déter-
minations, doivent être préparées avec tout le soin nécessaire. Iée jusqu’à neutralité des eaux de rincage. L’eau bidistillée doit
être fraîchement préparée selon I’ISC 2456.
L’eau utilisée pour les préparer doit être de l’eau bidistillée
ISO 9101 : 1987 (FI
Avant la détermination, l’appareil de mesure doit être parfaite-
Augmenter le volume de la goutte de façon continue et à diffé-
ment séché. Pour réduire la contamination, rincer toujours la rentes vitesses jusqu’à ce que le volume de la goutte se déta-
seringue avec la phase aqueuse.
chant reste constant (voir exemple de mesurages à la figure 2)
et noter la valeur du volume V déterminée à partir des valeurs
lues sur l’échelle de la vis micrométrique.
6.3 Contrôle de l’appareil de mesure
Une seringue remplie peut permettre d’effectuer plusieu
rs
mesurages en fonction de la valeur de la tension inter-faciale
6.3.1 Mesurage du rayon du capillaire
Prendre la moyenne d’au moins quatre mesures du volume de
Mesurer, à 0,l % près, le rayon du capillaire à l’aide d’un
la goutte se détachant, excepté celui de la première, pour cal-
microscope. Prendre la moyenne de 5 à 10 mesures.
culer la tension interfaciale.
NOTE - Le rayon peut également être déterminé à partir du mesurage
précis du volume maximal de la goutte en utilisant un liquide de masse
6.5 Choix des capillaires
volumique et de tension interfaciale connues, et avec l’aide de tables
(voir l’annexe). Utiliser uniquement cette méthode lorsqu’un micros-
Harkins et Brown[tl ont déterminé le facteur de correction f
cope ou un micromètre n’est pas disponible.
figurant pour la formule de calcul (voir 7.1) pour differentes
valeurs du rapport r/ V1/3 (r et V étant définis en 7.1). Les
6.3.2 Mesurage du volume de la goutte
valeurs les plus précises de f sont dans l’intervalle
Pour déterminer le volume exact de la goutte qui se détache,
0,65 < r/ V’/3 < 0,95
contrôler par pesées de quelques gouttes l’indication lue sur le
mais un intervalle plus grand
pas de vis micrométrique de la seringue.
0,3 < rl Y113 < 1,2
6.4 Détermination est également acceptable. [GI
Remplir la seringue (5.1.11, munie du capillaire (5.1.2) approprié Toutefois, en pratique, la valeur de r/ VI/3 peut être prise entre
et défini selon 6.5, avec la phase aqueuse et introduire la phase 0,3 et 1,6 ou même au-delà.
organique dans le récipient chemisé (5.1.3).
Pour choisir un capillaire formant des gouttes de la solution
d’essai dans l’intervalle desiré de r/ VI/S, utiliser l’abaque de la
Lorsque la phase aqueuse est la plus dense, immerger le
figure 3 qui donne r/VJ/3 en fonction du rayon externe du
capillaire dans la phase organique à une profondeur supérieure
capillaire r pour différentes valeurs de la constante du capillaire
à 0,5 cm.
k, exprimée en centimètres à la puissance moins deux et définie
par la formule AQ gly (AQ et g étant définis en 7.1).
Pour assurer le mouillage complet, recouvrir complétement
l’extrémité du capillaire avec une goutte de la phase aqueuse
Mesurer un volume de goutte V en utilisant la solution
avant son immersion dans la phase organique.
et un capillaire de rayon extérieur arbitraire r.
Dans le cas où la masse volumique de la phase aqueuse est
À partir de r et de r/ V1/3, lire la constante du capillaire k sur
inférieure à celle de la phase organique, placer l’extrémité du
l’abaque de la figure 3.
capillaire vers le haut; son orifice doit se trouver à environ 2 cm
en dessous de la surface de la phase organique pour permettre
À partir de la courbe correspondante de k donnée a la figure 3,
la formation de la goutte plus Iégére.
on obtient par lecture le domaine des valeurs d
...
ISO
NORME INTERNATIONALE
Première édition
1987-12-15
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
MEXAYHAPO)JHAR OPrAHll3A~MR Il0 CTAH)JAPTM3A~MM
Agents de surface -
Détermination de la tension
interfaciale - Méthode au volume de goutte
Surface active agents -
Deter=mination of interfacial tension - Drop volume hetbod
I I
Numéro de référence
ISO 9101: 1987 (F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’6laboration
des Normes internationales est normalement confiée aux comités techniques de I’ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 9101 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 91,
Agents de surface.
L’attention des utilisateurs est attirée sur le fait que toutes les Normes internationales
sont de temps en temps soumises à révision et que toute référence faite 3 une autre
Norme internationale dans le présent document implique qu’il s’agit, sauf indication
contraire, de la dernière edition.
0 Organisation internationale de normalisation, 1987
Imprimé en Suisse
ISO 9101 : 1987 (F)
NORME INTERNATIONALE
Détermination de la tension
Agents de surface -
interfaciale - Méthode au volume de goutte
ISO 2456, Agents de surface - Eau employ4e comme solvant
0 Introduction
Spécifications et m&hodes d’essai.
pour les essais -
La tension interfaciale est une propriété fondamentale de
l’interface entre deux liquides non miscibles ou partiellement
ISO 6009, Agents de surface - Dbtermination de la tension
miscibles. Ces deux liquides peuvent contenir des agents de interfaciale par &irement de fïlms liquides.
surface qui réduisent la tension interfaciale, mais la mesure de
cette seule caractéristique ne permet généralement pas de pré-
voir l’activité détergente,. émulsifiante, etc., des solutions
3 Définition
d’agents de surface.
tension interfaciale : Voir ISO 862.
1 Objet et domaine d’application
NOTE - L’unité SI de la tension interfaciale est le newton par métre
(N/m). Dans la pratique, son sous-multiple utilisé est le millinewton par
La présente Norme internationale spécifie une méthode d’essai
métre (mN/m).
par mesurage du volume de goutte pour la détermination de la
tension interfaciale entre deux phases liquides.
4 Principe
Celle-ci est particuliérement applicable au mesurage de la ten-
sion inter-faciale entre deux solutions aqueuses ou organiques
Mesurage du volume d’une goutte ‘dè p7iase aqueuse formée à
d’agents de surface et elle présente certains a,vantages par rap-
I’extremité d’un tube capillaire vertical au moment où elle se
port a la méthode par étirement de films liquides US0 6889) qui
détache du tube au contact de la phase organique.
sont les suivants :
Obtention de la tension inter-faciale entre les deux phases liqui-
-
détermination de la tension inter-faciale entre deux pha-
des, à partir de l’équilibre du poids de la goutte avec la force de
ses liquides contenant n’importe quelle catégorie d’agents
tension interfaciale la supportant et par application d’un facteur
de surface, y compris les agents de surface cationiques;
de correction; puis calcul de la tension intetfaciale à partir du
volume de la goutte se détachant, du rayon externe du tube
-
détermination précise de faibles tensions interfaciales
capillaire, de la difference des masses volumiques entre les
de l’ordre de 1 mN/m;
deux phases liquides et I’acceleration due a la pesanteur.
-
écart-type de répétabilité inférieur à i: 0,5 mN/m
(valeur suffisante pour des contrôles en laboratoires
5 Appareillage
industriels);
5.1 Appareil de mesure (voir figure 11, comprenant les 616
-
détermination de la tension inter-faciale des produits
ments suivants.
liquides visqueux;
-
détermination de la tension interfaciale avec un volume
5.1.1 Seringue en verre, exactement jaugée, de capacité
réduit de solution;
0,5 cm3, actionnée avec une vis micrométrique graduée de
sorte que le volume de la goutte se détachant puisse être
-
détermination de la tension inter-faciale en fonction du
mesure à * 0,000 1 cm?
temps d’équilibre grâce à l’utilisation d’un appareil auto-
matique.
5.1.2 Capillaire, en verre ou en acier inoxydable, préparé
selon 5.3, fixé à l’orifice de la seringue et qui doit être amovible
pour pouvoir le nettoyer.
2 Références
5.1.3 Rbcipient en verre chemisé, ayant un diamètre inte-
ISO 758, Produits chimiques liquides à usage industriel -
Dbtermination de la masse volumique à 20 OC. rieur de 2,5 à 4 cm et une hauteur de 5 cm ou plus, pouvant être
thermorégulé à la température de l’essai et pouvant contenir la
ISO 062, Agents de surface - Vocabulaire. seringue et le capillaire.
ISO 9101 : 1987 (FI
5.2 Assemblage de l’appareil conforme à I’ISO 2456, contrôlée par mesurage de sa tension
superficielle. L’emploi de bouchons en liège, et surtout en
La seringue (5.1.1) et le capillaire (5.1.2) doivent être assemblés caoutchouc, est à proscrire formellement, aussi bien dans la
sur un support qui permet le déplacement dans une direction construction de l’appareil à distiller que pour boucher les réci-
verticale; l’extrémité du capillaire doit être coupée perpendicu- pients dans lesquels l’eau est conservée.
lairement à son axe, de diamètre uniforme et exempte de
défauts.
6.1.2 La température des solutions doit être maintenue à
0,5 OC près.
Le support est fixé à une plaque métallique placée sur une table
antivibratoire. La manipulation de la vis micrométrique peut
NOTE - Les déterminations effectuées aux environs des températures
créer des vibrations; de ce fait, il est préférable d’utiliser un
de solubilité critique, telles que la température de Krafft, la température
moteur électrique pour commander la vis micrométrique. de trouble des agents de surface non ioniques, sont fortement enta-
chées d’erreur. II est préférable d’opérer à une température supérieure
à celles des points singuliers, ou à une température inférieure à la tem-
Si un moteur électrique à courant continu est utilise, s’assurer
pérature de trouble pour les agents de surface non ioniques.
que le mouvement de la vis micrométrique et sa vitesse soient
réglés électroniquement, et prendre soin d’eliminer tout dépas-
La méthode devient également moins précise avec des solutions
sement lorsque le moteur est arrêté. En alternative, un moteur à
d’agents de surface dont la concentration est très faible c’est-à-dire
pas peut être utilisé et le déplacement vertical peut être mesuré
inférieure à 10-d mol/l, à moins que la vitesse de formation de la
électroniquement.
goutte soit en ce cas réduite.
Comme la circulation d’eau peut provoquer certaines vibra-
6.1.3 La tension inter-faciale des solutions variant au cours du
tions, le thermostat doit être arrêté dès que la goutte atteint
temps, du fait que la saturation mutuelle des phases liquides,
presque son volume maximal.
ainsi que I’adsorption des agents de surface sur l’interface ne
sont pas des phénoménes instantanés, il est par conséquent
difficile de recommander un âge étalon pour l’interface. II est,
. Préparation des extrbmités des capillaires
de ce fait, souhaitable d’effectuer plusieurs mesurages sur une
période de temps, de façon à construire la courbe représentant
Capillaire en verre
a)
les variations de la tension inter-faciale en fonction du temps, et
de déterminer la position du palier, ce qui donne l’âge à partir
À partir d’un tube capillaire en verre de petit diamètre appro-
duquel l’interface a atteint son état stationnaire.
prié et de bonne qualité, couper une longueur de 4 cm envi-
ron et, à une extrémité, fixer un joint conique rodé 5/13.
Polir soigneusement l’autre extrémité du capillaire sur une
6.1.4 La surface des liquides est extrêmement sensible aux
plaque en verre avec de la poudre emeri mouillée. Pour évi-
contaminations par les poussiéres atmosphériques ou par les
ter le balancement du capillaire au cours du polissage,
vapeurs de solvants manipulés à proximité. II faut donc éviter
l’enrober dans une graisse de paraffine (avec un point de
toute manipulation de produits volatils dans la pièce où les
ramollissement de 70 OC environ) contenue dans un tube en
déterminations sont effectuées, et protéger l’ensemble de
verre de diamètre interne 1,5 cm environ. L’extrémité doit
l’appareil par une cloche du genre de celJes qui sont utilisées
être plane et perpendiculaire à l’axe du capillaire; sa circon-
pour les balances. Cette précaution permet également de
férence doit être intacte.
réduire les variations de la température.
b) Capillaire en acier inoxydable
6.1.5 La méthode de prélèvement recommandée pour la prise
d’essai des phases liquides a examiner est d’aspirer, avec une
À partir d’un tube capillaire en acier inoxydable de petit dia-
pipette, au centre de la masse de ces phases, la surface pou-
metre approprié et de bonne qualité, couper une longueur
vant éventuellement être souillée par des particules insolubles
de 4 cm environ dont l’une des extrémités avec un tour de
et des poussières.
bijoutier selon un plan rigoureusement perpendiculaire à son
axe; à l’autre extrémité, fixer une pièce de connexion en
polytétrafluoroéthylène.
6.2 Nettoyage de l’appareil de mesure (5.1)
En fonction de la valeur de la tension interfaciale et de la diffé-
En présence de salissures telles que les silicones, qui ne sont éli-
rence des masses volumiques entre les deux phases liquides, le
minees ni par le mélange sulfochromique, ni par l’acide phos-
diamétre externe du capillaire variera entre 0,l et 0,4 cm.
phorique, ni par la solution de persulfate d’ammonium ou de
potassium dans l’acide sulfurique, nettoyer le corps de la serin-
5.4 Bain thermorbguld, réglable à k 0,5 OC.
gue et du capillaire ainsi que le récipient chemise avec des pro-
duits spéciaux (par exemple toluéne, perchloroéthylène ou
solution méthanolique ou éthanolique d’hydroxyde de
potassium).
6 Mode opératoire
En l’absence de ces salissures ou aprés un nettoyage a l’aide de
6.1 Préparation des solutions d’agents de surface
ces produits, laver soigneusement l’appareil de mesure a l’aide
d’une solution chaude de persulfate d’ammonium ou de potas-
sium dans l’acide sulfurique. Finalement, rincer à l’eau bidistil-
6.1.1 Les solutions d’agents de surface destinées aux déter-
minations, doivent être préparées avec tout le soin nécessaire. Iée jusqu’à neutralité des eaux de rincage. L’eau bidistillée doit
être fraîchement préparée selon I’ISC 2456.
L’eau utilisée pour les préparer doit être de l’eau bidistillée
ISO 9101 : 1987 (FI
Avant la détermination, l’appareil de mesure doit être parfaite-
Augmenter le volume de la goutte de façon continue et à diffé-
ment séché. Pour réduire la contamination, rincer toujours la rentes vitesses jusqu’à ce que le volume de la goutte se déta-
seringue avec la phase aqueuse.
chant reste constant (voir exemple de mesurages à la figure 2)
et noter la valeur du volume V déterminée à partir des valeurs
lues sur l’échelle de la vis micrométrique.
6.3 Contrôle de l’appareil de mesure
Une seringue remplie peut permettre d’effectuer plusieu
rs
mesurages en fonction de la valeur de la tension inter-faciale
6.3.1 Mesurage du rayon du capillaire
Prendre la moyenne d’au moins quatre mesures du volume de
Mesurer, à 0,l % près, le rayon du capillaire à l’aide d’un
la goutte se détachant, excepté celui de la première, pour cal-
microscope. Prendre la moyenne de 5 à 10 mesures.
culer la tension interfaciale.
NOTE - Le rayon peut également être déterminé à partir du mesurage
précis du volume maximal de la goutte en utilisant un liquide de masse
6.5 Choix des capillaires
volumique et de tension interfaciale connues, et avec l’aide de tables
(voir l’annexe). Utiliser uniquement cette méthode lorsqu’un micros-
Harkins et Brown[tl ont déterminé le facteur de correction f
cope ou un micromètre n’est pas disponible.
figurant pour la formule de calcul (voir 7.1) pour differentes
valeurs du rapport r/ V1/3 (r et V étant définis en 7.1). Les
6.3.2 Mesurage du volume de la goutte
valeurs les plus précises de f sont dans l’intervalle
Pour déterminer le volume exact de la goutte qui se détache,
0,65 < r/ V’/3 < 0,95
contrôler par pesées de quelques gouttes l’indication lue sur le
mais un intervalle plus grand
pas de vis micrométrique de la seringue.
0,3 < rl Y113 < 1,2
6.4 Détermination est également acceptable. [GI
Remplir la seringue (5.1.11, munie du capillaire (5.1.2) approprié Toutefois, en pratique, la valeur de r/ VI/3 peut être prise entre
et défini selon 6.5, avec la phase aqueuse et introduire la phase 0,3 et 1,6 ou même au-delà.
organique dans le récipient chemisé (5.1.3).
Pour choisir un capillaire formant des gouttes de la solution
d’essai dans l’intervalle desiré de r/ VI/S, utiliser l’abaque de la
Lorsque la phase aqueuse est la plus dense, immerger le
figure 3 qui donne r/VJ/3 en fonction du rayon externe du
capillaire dans la phase organique à une profondeur supérieure
capillaire r pour différentes valeurs de la constante du capillaire
à 0,5 cm.
k, exprimée en centimètres à la puissance moins deux et définie
par la formule AQ gly (AQ et g étant définis en 7.1).
Pour assurer le mouillage complet, recouvrir complétement
l’extrémité du capillaire avec une goutte de la phase aqueuse
Mesurer un volume de goutte V en utilisant la solution
avant son immersion dans la phase organique.
et un capillaire de rayon extérieur arbitraire r.
Dans le cas où la masse volumique de la phase aqueuse est
À partir de r et de r/ V1/3, lire la constante du capillaire k sur
inférieure à celle de la phase organique, placer l’extrémité du
l’abaque de la figure 3.
capillaire vers le haut; son orifice doit se trouver à environ 2 cm
en dessous de la surface de la phase organique pour permettre
À partir de la courbe correspondante de k donnée a la figure 3,
la formation de la goutte plus Iégére.
on obtient par lecture le domaine des valeurs d
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