VIII. Propriétés colloïdes des
argiles
Dans la littérature, la stabilité
colloïdale des particules chargées se résume, en grande
partie, à l'étude de la distribution des charges
électriques sur les surfaces des particules argileuses hydratées
(la double couche électrique) et à l'étude des
différentes conditions de stabilité ou
Chapitre-I- Etude bibliographie
Année : 2012/2013 PFE - Master - Chimie Fondamentale
Page 37
d'agrégation à travers la combinaison entre
toutes les forces d'attraction et de répulsion dans le système
(la théorie DLVO) [25].
VIII.1. Théorie de la double couche
Les feuillets des minéraux argileux sont chargés
négativement, et les ions compensateurs hydratés sont
attirés par la surface négative des feuillets [7].
D'après Israelachvili [26], la population des
cations attirés par la surface pour rétablir
l'électroneutralité au voisinage de celle-ci peut être
séparée en deux couches. Une couche de cations immobiles
liés à la surface, appelée couche de Stern, et une couche
de cations mobiles au voisinage de la surface appelée couche diffuse. La
limite entre la couche de Stern et la couche diffuse est appelée plan
d'Helmotz ou plan de cisaillement. L'ensemble de ces deux couches constitue la
double couche électrique de la particule en suspension. La concentration
en ions positifs est donc importante au voisinage de la surface et
décroît progressivement lorsqu'on s'éloigne de la
particule. Au voisinage de la surface, il y a également un
déficit en anions, repoussés de la surface par les forces
électrostatiques. Cette différence de concentration entre anions
et cations crée un potentiel électrique. Nous avons
représenté schématiquement l'évolution de la
concentration en ions, et celle du potentiel électrique, en fonction de
la distance à la surface de la particule sur la Figure I-26. L'existence
de la couche de Stern (ions immobiles à la surface du feuillet) est
cependant controversée [24].
Chapitre-I- Etude bibliographie
Année : 2012/2013 PFE - Master - Chimie Fondamentale
Page 38
Figure I-26 :
Représentation schématique de la double couche
électrique et de l'évolution du potentiel électrique en
fonction de la distance à la particule [27].
Le potentiel électrique vaut W0 à la surface de
la particule et décroit linéairement dans la couche de Stern. La
valeur du potentiel au plan d'Helmotz est le potentiel æ (potentiel
Zêta). C'est la seule valeur accessible expérimentalement selon la
théorie de Gouy Chapman à partir de l'équation [7]
:
Wx = æexp[-?(x)]
Avec :
- Wx : Valeur du potentiel
à une distance x du plan d'Helmotz
- æ : Valeur du potentiel au plan
d'Helmotz correspond au potentiel Zêta -
?-1 : Epaisseur de la double couche électrique
ou longueur de Debye
Chapitre-I- Etude bibliographie
Année : 2012/2013 PFE - Master - Chimie Fondamentale
Page 39
A une distance infinie du feuillet, le potentiel s'annule puisque
l'électroneutralité est
respectée dans la solution. L'épaisseur de la
double couche électrique est régie
principalement par la
concentration en électrolyte de la solution et par la valence des ions
présents. Plus la force ionique est élevée, plus la double
couche sera comprimée. Cette double couche offre aux particules
argileuses leur stabilité en dégageant un effet répulsif
lorsque deux particules s'approchent l'une de l'autre. On comprend donc que
l'augmentation de la concentration en électrolyte aura tendance à
précipiter la floculation de la suspension en réduisant
l'épaisseur de la double couche électrique garante de la
stabilité des particules. Ce phénomène est
schématisé sur la Figure I-27.
Figure I-27 :
Représentation schématique de la chute du
potentiel de surface et de la contraction de la double couche
électrique, dues à une augmentation de la force ionique
[25].
| 
