Les systèmes colloïdaux

Résumé du document

En chimie, comme en physique et en mathématiques, on s'est attaqué aux phénomènes les plus simples : les cas de continuité et de régimes constants. Au début, il existe des mélanges hétérogènes et les solutions. Ensuite, il y a les “intermédiaires”: colloïdes, aérosols, émulsions, sols, gels, mousses… Même les métaux présentent des discontinuités : les grains. Pour les mélanges vraiment hétérogènes, on se contente de propriétés macroscopiques simples. Pour les “intermédiaires”, les scientifiques sont de plus en plus intéressés à comprendre ce qui se passe du niveau microscopique, “mésoscopique” et macroscopique. Si les lois pour les solutions sont élégantes et déjà découvertes; ce n'est pas le cas pour les mousses et les gels. On utilisera des concepts “étranges” et nouveaux : la percolation et les fractales.

Ces deux articles ont des points communs. C'est d'abord des problèmes d'ingénieurs: de la technologie. Ensuite, ce sont des problèmes de statistique; nous n'avons pas encore de relations complètes de cause à effet. De plus, il est question de physique et de mathématiques de pointe. Finalement, dans les deux cas, il est question de recherches plurisectorielles: chimie, physique, mathématiques et génie.

Extraits

[...] Si les lois pour les solutions sont élégantes et déjà découvertes; ce n'est pas le cas pour les mousses et les gels. On utilisera des concepts “étranges” et nouveaux: la percolation et les fractales. Ces deux articles ont des points communs. C'est d'abord des problèmes d'ingénieurs: de la technologie. Ensuite, ce sont des problèmes de statistique; nous n'avons pas encore de relations complètes de cause à effet. De plus, il est question de physique et de mathématiques de pointe. Finalement, dans les deux cas, il est question de recherches plurisectorielles: chimie, physique, mathématiques et génie. [...]

[...] En 1975, notons l'invention des fractales par Benoît Mandellrot. Enfin, depuis 25 ans, Pierre-Gilles de Gennes et son équipe étudient les gels et les sols avec les modèles de la percolation et des fractales. Page 4 de 9 Nous voyons que ces deux articles exposent des sujets très actuels. Les débuts furent lents: un problème d'ingénieur, une particularité amusante de géométrie ou un passe-temps de scientifique. Ce qui se dégage: c'est le souhait du mathématicien Henri Poincaré (1854-1912). Selon lui, il faut l'union de plusieurs disciplines pour innover en sciences. [...]

[...] Aujourd'hui, nous en sommes souvent encore à des lois statistiques. Dernièrement, un des auteurs de l'article, F. Graner, a découvert une loi inspirée des charges électriques. Pour les gels et les milieux poreux, les premières études sont de Coulomb (1736-1806). Il étudiait la conduction électrique d'un mélange de grains métalliques. Ensuite, Van der Walls (1837-1923) développa l'étude des “phénomènes à seuils”. En 1890, il y a eu l'invention du cohéreur de Branly; une machine qui détecte le passage d'une onde électromagnétique à l'aide de limailles de fer. [...]

[...] Ils se comportent selon les mêmes lois. La métallurgie a besoin de ces nouveaux développements. L'étude des milieux poreux est utile à la stabilisation des terrains: barkhane, prairie, berge, côte maritime Les études sur les avalanches sont proches de ces théories: le flocon de neige de Van Koch est un fractale (voir annexe sur les fractales). La résistance des matériaux, la supraconduction électrique et surtout les cristaux liquides de nos écrans sont des applications immédiates et très utiles. Il y a 25 ans, ces fameux cristaux liquides étaient encore des suppositions, presque des fables. [...]

[...] Il énonça 4 règles: Ÿ Les bulles s'accolent par groupe de 3. Ÿ L'angle entre les faces d'une bulle est de 120°. Ÿ Chaque sommet est commun à 4 arêtes. Ÿ L'angle entre les arêtes est d'environ 109,5°. En 1887, Lord Kelvin (William Thomson), baron Kelvin, 1824-1907, explique que la bulle idéale serait un polyèdre de 14 côtés: la “tétrakaidécaèdre”. À l'époque, personne n'a osé mettre en doute l'auteur d'une échelle thermométrique. Mais, en 1993, des chercheurs de Dublin prouvent que la théorie était fausse. [...]