Dans la trousse des écoliers, dans un nécessaire de couture ou la mallette de bricolage, la colle se trouve partout et fait partie intégrante de notre quotidien. Indispensable dans de nombreuses situations, cette substance intervient aussi bien dans les travaux manuels que dans la réparation d’un vase, ou la confection d’un vêtement. Mais alors, vous êtes-vous déjà demandé pourquoi la colle colle ? Nous allons répondre à cette question ici, grâce à une explication scientifique.
Sommaire
🔍 Pourquoi la colle colle ? – L’essentiel en un clin d’œil
| ⚛️ Principe | 🧪 Explication simplifiée | 🔧 Conséquences pratiques |
|---|---|---|
| Liaisons covalentes 🤝 | Partage d’électrons entre les atomes de la colle et du matériau | Création d’un lien chimique solide et durable |
| Liaisons ioniques ⚡ | Échange d’électrons créant une attraction entre ions positifs et négatifs | Collage encore plus puissant, idéal pour certains matériaux spécifiques |
| Tension de surface 💧 | Les molécules de colle doivent bien s’étaler sur le matériau | Application homogène = meilleure adhésion, moins de bulles d’air |
| Présence de solvants 🧴 | Solvants (eau, alcool) facilitent l’application, puis s’évaporent | Permet le durcissement de la colle pour un collage efficace |
| Colles thermofusibles 🔥 | Chauffées avant usage, elles se liquéfient puis durcissent | Adaptées aux matériaux résistants ou aux usages spécifiques (ex. bricolage) |
| Superglue 💥 | Réagit avec les molécules d’eau présentes sur toutes surfaces | Polyvalente, colle presque tous les matériaux facilement |
La colle colle, grâce à aux électrons partagés par les atomes
Pour comprendre le fonctionnement de la colle, il est essentiel de revenir aux basiques, avec la conception d’un atome. Celui-ci se compose d’un noyau, autour duquel gravite plusieurs couches composées d’électrons. Pour rappel, les atomes composent tous les corps simples, c’est-à-dire toutes les substances qui sont formées d’un seul élément chimique. Néanmoins, les atomes peuvent se mélanger, générant ainsi la création de liaisons. Il existe plusieurs liaisons possibles entre les atomes. Nous allons nous intéresser un peu plus en détail à la liaison covalente et ionique, pour comprendre comment fonctionne la colle.
La liaison covalente
L’atome recherche sans cesse la stabilité et pour cela, il fait en sorte que la dernière couche d’électrons qui le compose, la plus externe, soit complète. De ce fait, lorsque la colle est appliquée sur un matériau, les atomes vont partager les électrons situés sur leur couche externe, grâce à un procédé chimique. De ce fait, les atomes de la colle et du matériau se lient entre eux, de manière très solide. Voilà qui explique, entre autres, pourquoi la colle colle.
La liaison ionique
Les atomes qui composent la colle donnent également un électron au matériau. De ce fait, l’atome de colle devient négatif, puisqu’il a perdu un électron. En revanche, l’atome du matériau devient positif, puisqu’il a gagné un électron. Or, vous le savez, le positif et le négatif s’attirent. Voilà qui permet de créer une liaison solide et rigide, permettant ainsi la réparation de tout type de matériau.
La colle colle, grâce à la tension de surface
Vous l’avez certainement constaté, lorsque la colle est appliquée sur le matériau à reconstituer, elle est sous forme liquide. Aussi, on recommande une application homogène, afin de réaliser un collage efficace. Mais, pour que la substance puisse s’appliquer aisément, celle-ci doit disposer d’une surface de tension moins importante que celle du matériau à coller.
La surface de tension désigne l’attraction des molécules entre elles. Celles qui se situent à l’intérieur du liquide attirent et sont attirées par les molécules voisines. En revanche, ce n’est pas le cas de celles qui se trouvent à la surface. De ce fait, pour que la colle colle, il est nécessaire de réduire la tension de surface. Voilà pourquoi il convient de l’appliquer en fine couche homogène.
En préservant la tension de surface indiquée, il devient également possible de limiter l’apparition de bulles d’air et de favoriser la pénétration de la colle dans les petites aspérités du matériau à reconstituer.
La colle colle, grâce aux solvants qu’elle convient
Pour que la colle puisse coller efficacement de la céramique, du papier, du tissu ou encore du bois, celle-ci doit se solidifier. Et pour cela, un solvant doit être mélangé à la substance collante sous forme liquide, pour la diluer et permettre une application plus facile. Lorsque la colle est appliquée, le solvant peut alors s’évaporer en dégageant une odeur particulière. La colle, une fois débarrassée de ce solvant (de l’eau ou de l’alcool), revient à sa forme originelle et durcit. Ce phénomène de durcissement permet alors de sceller les différentes liaisons que nous avons vues précédemment, à savoir le partage et la cession des électrons contenus dans les atomes.
Toutefois, il existe également des colles solides, qui devront être chauffées avant utilisation pour se liquéfier. Le principe est alors le même : une fois appliquée, la colle durcit et fixe durablement les liaisons atomiques. Ce type de produit est qualifié de « thermofusible ».
Pourquoi la colle doit-elle durcir pour être efficace ?
L’immense majorité des colles que nous utilisons sont sous forme liquide. Cela permet de les étaler plus facilement, mais il faut aussi attendre qu’elles sèchent pour que les deux matériaux soient collés. Ce phénomène s’explique simplement par la présence d’un diluant ajouté par les fabricants. Il faut que le diluant s’évapore pour que les atomes de colles se durcissent et que les liaisons faites soient définitives.
Alors pourquoi les fabricants rendent-ils la colle liquide avec du diluant ? Tout simplement pour profiter de la tension de surface. Celle-ci rend plus difficile d’étaler la colle, mais cela lui permet aussi de s’appliquer plus facilement sur les matériaux dont la tension de surface est plus importante. Résultat, être liquide est le meilleur moyen pour une colle de pénétrer un matériau et de le coller.
Pourquoi existe-t-il différents types de colles ?
Normalement, si vous avez correctement lu tout l’article, vous avez déjà un embryon de réponse à cette question. Il existe différents types de colles tout simplement parce qu’il existe différents types de matériaux. D’abord, il y a la tension de surface qui implique que chaque colle devra être différente pour offrir une tension de surface idéale par rapport à la tension de surface de chaque matériau.
Pour que l’échange d’électrons entre la colle et chaque matériau soit optimal, il faut que la formule de la colle soit idéalement adaptée au matériau qu’elle doit coller. C’est encore plus vrai dans le cas des colles ioniques qui sont exactement développées pour faire réagir un type particulier d’électrons.
Pourquoi la superglue colle-t-elle toutes les matières ?
Vous l’aurez compris, les atomes qui composent la colle doivent être associés avec des atomes complémentaires, afin de pouvoir créer des liaisons. Voilà qui explique pourquoi il existe des colles spécifiques, en fonction du matériau à réparer. À titre d’exemple, nous pouvons citer la colle à papier, la colle à bois, ou encore la colle à textile et la colle à métaux.
Mais alors, pourquoi la superglue est-elle en mesure de coller tous les matériaux ? En réalité, cette substance est conçue dans le but de se fixer aux molécules d’eau, via des liaisons spécifiques. L’eau étant présente dans la majeure partie des corps simples, il devient alors possible de réparer tout type de matériau, avec un seul et même produit. Pratique, n’est-ce pas ?
Le principe de la tension de surface
Le principe de la tension de surface s’applique à tous les liquides présents sur Terre et, donc, à la colle. Ce principe n’est pas vraiment au cœur du phénomène de collage de la colle, mais il en explique une partie et permet surtout de comprendre comment réaliser un collage de qualité. En effet, pour bien coller, la colle doit être étalée de manière homogène.
En fait, tous les liquides de la Terre subissent ce que l’on appelle la tension de surface. C’est un principe physique qui rend parfois difficile d’étaler un liquide parce qu’il implique que les molécules de ce liquide ont naturellement tendance à se regrouper. En fait, chaque molécule attire les autres molécules.
Les molécules à la surface sont celles qui subissent le plus cette tension. Par ailleurs, cette tension réduit la capacité collante de la colle puisqu’elle réduit sa capacité d’étalage et de pénétration des matériaux à coller. Pour qu’une colle soit le plus efficace possible, il faut que sa tension de surface soit inférieure à celle du matériau qu’elle doit coller. Ainsi, le lien entre les deux sera plus solide.
Le fonctionnement atomique de la colle
Aussi intéressante et importante que soit la tension de surface, ce n’est pas elle qui explique pourquoi la colle est collante. Elle explique seulement comment optimiser son usage en l’étalant correctement et en réduisant les bulles d’air. Effectivement, pour comprendre pourquoi la colle parvient à coller, il faut se tourner vers sa composition atomique.
Une colle est formée par différents types d’atomes bien particuliers. Ces atomes sont entourés d’électrons répartis par couches. Les électrons de colle ont la particularité d’avoir une couche extérieure qui aime être complète. Résultat, elle fera tout pour obtenir le nombre maximum d’électrons dans sa couche extérieure.
Ainsi, les atomes de colles et les atomes du matériau que vous cherchez à coller vont s’échanger autant d’atomes que nécessaires pour obtenir des couches extérieures complètes. Cet échange va créer une liaison particulièrement solide que l’on appelle covalente en physique et en chimie. Grâce aux échanges d’électrons permis par la nature de la colle, les atomes des deux matériaux seront solidement reliés.
Le concept de la liaison ionique
La liaison atomique est donc à l’origine de la solidité du lien que la colle crée entre deux matériaux que vous essayez de coller. Cependant, ce n’est pas la seule technique qui existe et certaines colles sont appelées « colles ioniques ». Pourquoi ? Parce qu’elles utilisent un procédé un tout petit peu différent des autres colles.
En fait, comme toutes les autres colles, les atomes de la colle vont récupérer des électrons du matériau pour compléter leur couche extérieure. Cependant, l’échange d’électrons entre le matériau et la colle va aussi modifier la nature de ces électrons. Ils vont devenir des ions négatifs et des ions positifs.
Ainsi, la couche extérieure de l’atome de colle disposera d’un électron du matériau qui va devenir un ion négatif. De son côté, l’atome de matériau va compléter sa couche extérieure avec un atome de colle qui va devenir un ion positif. Or, en physique, les ions négatifs et les ions positifs s’attirent. Résultat, la colle est encore plus puissante grâce à cette attirance.
La colle, nous nous en sommes tous déjà servi de très nombreuses fois. Que ce soit la simple colle à papier de nos années passées à l’école ou la colle surpuissante pour réparer nos bêtises et des objets cassés. Cependant, peu de gens savent vraiment comment la colle fonctionne et pourquoi elle fonctionne. Derrière cet outil si simple et accessible, se cachent des phénomènes physiques fascinants.
