QCM : Milieux dispersés et émulsions (16 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Comment caractériser un milieu dispersé qui semble homogène à l’œil nu ?

Il présente des particules visibles à l’œil nu, mais une phase unique au microscope.
Il comporte au microscope plusieurs phases incompatibles sous forme de particules, de gouttelettes ou de bulles.
Il contient des phases compatibles qui restent séparées sous forme de couches macroscopiques.
Il est constitué d’une seule phase homogène, même lorsqu’on l’observe au microscope.

Il comporte au microscope plusieurs phases incompatibles sous forme de particules, de gouttelettes ou de bulles.

Explication

Un milieu dispersé peut paraître homogène à l’œil nu tout en révélant plusieurs phases incompatibles au microscope. La présence d’une seule phase au microscope correspondrait à un milieu homogène, et non à cette description.

2. Dans une émulsion, quelle phase est dispersée dans l’autre ?

Des particules solides dans un gaz qui les transporte.
Des gouttelettes liquides dans un gaz qui forme la phase continue.
Des bulles de gaz dans un liquide qui les maintient séparées.
Des gouttelettes d’un liquide dans un autre liquide non miscible.

Des gouttelettes d’un liquide dans un autre liquide non miscible.

Explication

Une émulsion est constituée de gouttelettes d’un liquide dispersées dans un autre liquide non miscible. Des bulles de gaz dans un liquide caractérisent plutôt une mousse.

3. Quelle méthode permet de former une émulsion en fragmentant les gouttelettes ?

Laisser les liquides au repos pour que leurs phases se répartissent spontanément.
Mouiller une poudre avec un additif, puis disperser ses particules à grande vitesse.
Écraser les particules solides entre des billes afin de réduire leur taille primaire.
Mélanger énergiquement les liquides et, si nécessaire, appliquer un cisaillement qui étire et coupe les gouttelettes.

Mélanger énergiquement les liquides et, si nécessaire, appliquer un cisaillement qui étire et coupe les gouttelettes.

Explication

La fabrication d’une émulsion demande un mélange énergique, parfois complété par un cisaillement qui étire et coupe les gouttelettes. Le mouillage d’une poudre suivi de sa dispersion relève de la préparation d’une suspension.

4. Quelle séquence convient à la fabrication d’une suspension à partir d’une poudre ?

Broyer les particules entre des billes, puis les faire fondre dans la phase continue.
Ajouter la poudre à beaucoup de liquide, puis laisser les agglomérats se disperser au repos.
Mélanger deux liquides non miscibles avec énergie, puis cisailler les gouttelettes formées.
Mouiller la poudre avec peu de liquide et un agent mouillant, puis disperser les particules à grande vitesse pour détruire les agglomérats.

Mouiller la poudre avec peu de liquide et un agent mouillant, puis disperser les particules à grande vitesse pour détruire les agglomérats.

Explication

La préparation d’une suspension commence par le mouillage de la poudre avec peu de liquide et un additif mouillant, puis le disperseur à disque denté à grande vitesse disperse les particules et détruit les agglomérats. Le mélange énergique et le cisaillement des gouttelettes correspondent à la fabrication d’une émulsion.

5. Selon la loi de Stokes, comment varie la vitesse de migration d’une particule avec son rayon, toutes choses égales par ailleurs ?

Elle est proportionnelle au carré du rayon, selon V=2r2gΔρ9μV=\frac{2r^2g\Delta\rho}{9\mu}.
Elle ne dépend pas du rayon, selon V=2gΔρ9μV=\frac{2g\Delta\rho}{9\mu}.
Elle est proportionnelle au rayon, selon V=2rgΔρ9μV=\frac{2rg\Delta\rho}{9\mu}.
Elle est inversement proportionnelle au carré du rayon, selon V=9μ2r2gΔρV=\frac{9\mu}{2r^2g\Delta\rho}.

Elle est proportionnelle au carré du rayon, selon $$V=\frac{2r^2g\Delta\rho}{9\mu}$$.

Explication

La loi de Stokes fait intervenir le carré du rayon au numérateur, donc une particule plus grande migre plus vite si les autres paramètres restent fixes. La formule avec le rayon au dénominateur inverse à tort cette dépendance.

6. Une suspension migre trop rapidement ; quel changement de formulation ralentirait la migration selon les facteurs décrits ?

Réduire la viscosité et l’écart de masses volumiques, tout en augmentant la taille des particules.
Augmenter la taille des particules, diminuer la viscosité et accentuer l’écart de masses volumiques.
Augmenter la taille des particules et la viscosité, tout en accentuant l’écart de masses volumiques.
Réduire la taille des particules, augmenter la viscosité de la phase continue et rapprocher les masses volumiques.

Réduire la taille des particules, augmenter la viscosité de la phase continue et rapprocher les masses volumiques.

Explication

La migration est ralentie par de petites particules, une phase continue plus visqueuse et un faible écart de masse volumique entre les particules et le milieu. Augmenter la taille des particules, comme le propose un distracteur, favorise au contraire une migration plus rapide.

7. Dans une suspension, quel phénomène concerne des particules solides plus denses que le liquide ?

La floculation, qui désigne leur fusion en gouttelettes plus grandes dans la phase continue.
La sédimentation, qui correspond à leur déplacement vers le bas sous l’effet de leur densité supérieure.
La coalescence, qui désigne leur rapprochement réversible sous l’effet de liaisons intermoléculaires.
Le crémage, qui correspond à leur déplacement vers le haut parce qu’elles sont plus denses que le liquide.

La sédimentation, qui correspond à leur déplacement vers le bas sous l’effet de leur densité supérieure.

Explication

La sédimentation concerne les particules plus denses que le liquide, tandis que le crémage concerne celles qui sont moins denses. La floculation désigne un regroupement lié à des interactions intermoléculaires, et non la fusion de gouttelettes.

8. Dans une émulsion, que se passe-t-il lors de la coalescence après une éventuelle floculation ?

Les particules solides forment des amas sous l’effet de liaisons intermoléculaires.
Les gouttelettes se fragmentent en plus petites unités, ce qui réduit leur taille moyenne.
Les gouttelettes fusionnent, ce qui réduit l’aire interfaciale et l’énergie du système.
Les gouttelettes se rapprochent sans fusionner, ce qui accroît l’aire interfaciale du système.

Les gouttelettes fusionnent, ce qui réduit l’aire interfaciale et l’énergie du système.

Explication

Lors de la coalescence, les gouttelettes fusionnent et l’aire interfaciale ainsi que l’énergie du système diminuent. Leur rapprochement sans fusion correspond à la floculation, qui peut précéder la coalescence.

9. Une émulsion disperse des gouttelettes d’eau dans une phase huileuse continue. Comment la classe-t-on ?

Comme une émulsion inverse H/E (O/W ou L/H)
Comme une émulsion directe H/E (O/W ou L/H)
Comme une émulsion directe E/H (W/O ou H/L)
Comme une émulsion inverse E/H (W/O ou H/L)

Comme une émulsion inverse E/H (W/O ou H/L)

Explication

Une émulsion inverse disperse l’eau dans l’huile, qui constitue alors la phase continue. Une émulsion directe correspond au cas opposé, où l’huile est dispersée dans l’eau.

10. Une émulsion contient 12 mL de phase interne sur un volume total de 40 mL. Quelle est sa fraction volumique interne ?

φ=0,30\varphi=0{,}30
φ=0,48\varphi=0{,}48
φ=3,33\varphi=3{,}33
φ=0,70\varphi=0{,}70

$$\varphi=0{,}30$$

Explication

La fraction volumique se calcule en divisant le volume de la phase interne par le volume total, soit 12/40=0,3012/40=0{,}30. La valeur 0,480{,}48 ne convient pas, car elle ne résulte pas de ce rapport.

11. Quel est le rôle principal d’un émulsifiant lors de la formation d’une émulsion ?

Faciliter la formation de l’émulsion et la stabiliser en réduisant la tension interfaciale
Augmenter la tension interfaciale afin de maintenir séparées les phases aqueuse et huileuse
Accroître la taille des gouttelettes pour réduire l’aire de contact entre les phases
Modifier le volume des phases afin d’empêcher leur séparation par décantation

Faciliter la formation de l’émulsion et la stabiliser en réduisant la tension interfaciale

Explication

Un émulsifiant est un tensioactif qui facilite la formation et la stabilisation de l’émulsion en réduisant la tension interfaciale, donc l’énergie de surface. Augmenter cette tension va à l’encontre du rôle décrit pour l’émulsifiant.

12. Comment interpréter la comparaison des HLB de deux tensioactifs ?

Le HLB le plus faible indique un tensioactif plus hydrophile et plus miscible à l’eau
Le HLB le plus élevé indique un tensioactif plus lipophile et moins miscible à l’eau
Le HLB le plus élevé indique un tensioactif plus hydrophile et plus miscible à l’eau
Le HLB le plus élevé indique une plus grande tension interfaciale, sans rapport avec l’affinité pour l’eau

Le HLB le plus élevé indique un tensioactif plus hydrophile et plus miscible à l’eau

Explication

Pour les tensioactifs, un HLB plus élevé correspond à un caractère plus hydrophile et à une meilleure miscibilité dans l’eau. Un HLB plus faible indique plutôt une hydrophilie moins marquée, et non plus forte.

13. Si l’aire d’une interface reste constante mais que sa tension interfaciale diminue, que devient son énergie de surface selon E=γSE=\gamma S ?

Elle devient nulle dès que la tension interfaciale diminue
Elle augmente proportionnellement à la baisse de la tension interfaciale
Elle diminue proportionnellement à la baisse de la tension interfaciale
Elle reste constante puisque seule l’aire détermine l’énergie de surface

Elle diminue proportionnellement à la baisse de la tension interfaciale

Explication

L’énergie de surface est le produit de la tension interfaciale par l’aire; à aire constante, sa diminution entraîne donc celle de l’énergie. L’aire n’est pas le seul facteur de la relation, puisque la tension interfaciale intervient aussi.

14. Un mélange contient des masses égales de deux tensioactifs, dont les HLB sont 6 et 14. Quel est le HLB du mélange ?

20
8
10
12

10

Explication

Le HLB du mélange est la moyenne des HLB pondérée par les masses; des masses égales donnent ici (6+14)/2=10(6+14)/2=10. La valeur 8 correspondrait à une pondération inégale favorisant le tensioactif de HLB 6.

15. Lors du choix d’un tensioactif, que désigne le HLB requis d’une matière grasse ?

Le HLB du tensioactif donnant la meilleure émulsion, quel que soit le sens choisi
Le HLB du tensioactif donnant la meilleure émulsion avec cette matière grasse dans le sens choisi
Le HLB moyen des matières grasses, indépendamment du sens de l’émulsion recherché
Le HLB intrinsèque du mélange de tensioactifs destiné à caractériser sa composition

Le HLB du tensioactif donnant la meilleure émulsion avec cette matière grasse dans le sens choisi

Explication

Le HLB requis est la valeur de HLB du tensioactif qui produit la meilleure émulsion avec la phase grasse pour le sens d’émulsion choisi. Le HLB caractérise le tensioactif lui-même, tandis que le HLB requis dépend de la matière grasse et du sens visé.

16. Une formulation doit être préparée à partir d’une phase grasse donnée. Quelle démarche permet de sélectionner un mélange de tensioactifs adapté ?

Choisir d’abord le tensioactif le moins coûteux, puis modifier le sens de l’émulsion pour correspondre à son HLB
Déterminer le HLB requis de la phase grasse, puis choisir un mélange dont le HLB s’en approche à environ 0,5 ou 1 près en considérant aussi les contraintes pratiques
Sélectionner le mélange d’après son HLB, puis déterminer la phase grasse qui correspond à cette valeur
Calculer le HLB moyen de l’ensemble de l’émulsion, puis choisir un mélange ayant une valeur nettement supérieure

Déterminer le HLB requis de la phase grasse, puis choisir un mélange dont le HLB s’en approche à environ 0,5 ou 1 près en considérant aussi les contraintes pratiques

Explication

La démarche consiste à choisir la phase grasse, à déterminer son HLB requis, puis à sélectionner un mélange dont le HLB lui correspond à environ 0,5 ou 1 près, tout en tenant compte d’autres critères de formulation. Choisir d’abord en fonction du coût et changer le sens de l’émulsion ne suit pas cette méthode.

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Quelles phases un milieu dispersé présente-t-il au microscope ?

Plusieurs phases incompatibles sous forme de particules, de gouttelettes ou de bulles.

Que disperse une émulsion dans un autre liquide ?

Des gouttelettes d’un liquide non miscible.

Qu’exige la fabrication d’une émulsion ?

Un mélange énergique.

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