Étude des propriétés superficielles de quelques oxydes métalliques par chromatographie gazeuse inverse et par zétamétrie en milieux aqueux et organique

Institut de chimie des surfaces et interfaces (ICSI-CNRS), 15, rue Jean-Starcky, BP 2478, F-68057 Mulhouse cedex, France.

Résumé

Les résultats obtenus par chromatographie gazeuse inverse montrent que les composantes dispersives de l’énergie de surface du monogai (contenant de l’oxyde de zinc en surface) et de l’oxyde de zinc, sont toutes deux voisines de 80 mJ/m² à la température ambiante et diminuent linéairement avec la température. La composante dispersive de l’énergie de surface (γ_S^D) de Zn(OH)₂ est plus élevée (170 mJ/m²) et décroît aussi linéairement avec la température. Cependant, le γ_S^D de l’oxyde de magnésium ne varie pas avec la température et se maintient autour d’une valeur moyenne de 45 mJ/m². Nous avons observé que le monogai, ZnO et Zn(OH)₂ interagissent avec les bases, les acides et les sondes amphotères. Ils ont donc une surface amphotère.

En milieu organique, les mesures du potentiel zêta montrent que les deux oxydes ZnO et MgO ont le même comportement envers les divers solvants. Cependant, MgO est chargé plus positivement dans les solvants acides et moins négativement dans les solvants basiques. Il donne plus d’électrons aux solvants acides et en reçoit moins des solvants basiques. De même dans les solvants amphotères, ZnO reçoit plus de charges négatives que MgO. Ce dernier est donc légèrement plus basique que ZnO au sens de Lewis.

En étudiant le potentiel zéta des différents oxydes en milieu aqueux en fonction du pH, nous avons observé que le monogai possède un point isoélectrique (PIE) de pH = 4,7 alorss que celui de Zn(QH)₂2. est de 6. Ces deux matériaux présentent donc une surface acide. La surface de l’oxyde de zinc est neutre (PIE = 7,2). Enfin, l’oxyde de magnésium se distingue nettement des autres produits par la très forte basicité de sa surface (PIE = 11).

Abstract

Inverse gas chromatography and zeta potential techniques are usedito study some of the surface properties of zinc oxide ZnO, monogai (essentially constituted; by ZnO), zinc hydroxide Zn (OH)₂ and magnesium oxide MgO. The dispersive component of their surface energy,; their (Lewis) acide-base characteristics and isoelectic point (IEP) in both aqueous and organic-media, are determined in order to understand and predict the adhesive capacity of such oxides.

We showed that the dispersive component of the surface energy γ_S^D of these oxides depends; on temperature T ; irregularly for monogai and linearly for ZnO and Zn (OH)₂- For MgO) γ_S^D remains constant as a function of the temperature.

It is shown, that Zn (OH)_O exhibits the highest surface acidity followed respectively in decreasing acidity order by monogai, ZnO and MgO. Zeta potential measurements of the oxides in aqueous medium lead to the conclusion that MgO is more basic (IEP = 11) than the other oxides, whereas monogai is the most acidic one, in tema of Brönsted acide-base concept.