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Les molécules amphiphiles 1

Chap. 2:Chap. 2:Les molécules amphiphilesLes molécules amphiphiles


Amphiphile = Tensioactif

SO3 Na+-

Dodécyl benzène sulfonate de sodium

Groupe Lipophileou hydrophobe (apolaire)

Groupe Hydrophile(polaire)

représentation usuelle


Les classes de tensioactifsLes classes de tensioactifs

• les tensioactifs ioniquesanionique, cationique et zwitterionique

• les tensioactifs non ioniques

Ils se distinguent d’après la nature de la tête polaire


Exemple de molécules tensioactives Exemple de molécules tensioactives en agroalimentaireen agroalimentaire

Anioniques Acide grasCOO -

Non-ioniques COO RR = glycérol, sorbitol,...

Ester d ’acide gras

Zwitterioniques Lécithine

COO CH

COO CH2

CH2OP(CH2)2N+(CH3)3

O

O-


En solution aqueuseInteractions favorableset défavorables

molécule d’eau

inte

ract

ion

défa

vora

ble

interactionfavorable i

nter

actio

n

défa

vora

ble

10-12 groupes

méthylène

= huilepour

“équilibrer” le surfactif


Tous les tensioactifs possèdent2 propriétés fondamentales :

� ADSORPTION aux interfaces

ASSOCIATION en solution�


Adsorption superficielleAdsorption superficielle

Les premières molécules ajoutées ...... dans la solution aqueuse

s’adsorbent à la surface

air ou huile

eau

le groupe hydrophobe se “soustrait” de l’eau


Quand la surface se sature ...Quand la surface se sature ...

des agrégats se forment MICELLES

il n’y a pas d’eau au centre

= zone d’exclusion


MICELLE = objet “dynamique”MICELLE = objet “dynamique”

• temps de relaxation (entrée ou sortie) d’une molécule

10 seconde- 6

= “ instantané ”


Activité superficielleActivité superficielle

• l’adsorption superficielle

• la concentration

en solution

La tension de surface (= énergie libre par unité d’aire) est liée à ...


Tension Tension -- ConcentrationConcentrationT

EN

SIO

N (d

yne/

cm o

u m

N/m

)

CONCENTRATION (% tensioactif dans eau)

d γ

dLn C= - R T ΓΓΓΓ

(III)

(II)(I)

0 1010.10.01

2530

65

70

%

CMC

isotherme de Gibbs


Agricultureapplication phytosanitaire

mouillabilité à l’eau - angle de contact

sans tensioactif

θθθθ > 90° θθθθ < 90°les gouttes tombent

CAS FAVORABLECAS FAVORABLE

les gouttes

s’étalent

avec tensioactif


Tout ce qui tend à rendre letensioactif plus hydrophobe

ou à favoriser l’agrégation

Facteurs qui font baisser la Facteurs qui font baisser la CMCCMC(favorables à la (favorables à la micellisationmicellisation))

• groupe apolaire + grand

-> effet hydrophobe + grand

• augmentation force ionique-> moindre répulsion entre “têtes” polaires

• moindre interaction avec eau (désolvatation)• présence d’alcool ou autre additif non-ionique


Effet de la longueur de la chaîneEffet de la longueur de la chaîne

• Octyl sulfate Na• Décyl sulfate Na• Dodécyl sulfate Na• Tetradécyl sulfate Na• Hexadécyl sulfate Na• Octadécyl sulfate Na

12030820.60.2

mmol/L

Log CMC = A - 0.30 N (carbones)

CMC de quelques tensioactifs


Effet de la SalinitéEffet de la Salinité• les ions produisent un effet d’écran

qui permet aux “têtes” de se rapprocher

tensioactif anionique

répulsionécrantage


REPRESENTATION SCHEMATIQUE D’UNE MICELLE DE REPRESENTATION SCHEMATIQUE D’UNE MICELLE DE POLYOXYETHYLENE(16POLYOXYETHYLENE(16--18)18)--44--NONYLPHENYLETHERNONYLPHENYLETHER


Température de Kraft Température de Kraft (ioniques)(ioniques)

• Température à laquelle la solubilité dans l’eau atteint la CMC

0 5 10 15 201

10

100

Température (°C)

SolubilitéDodécyl sulfate de Na

Temp. de Kraft

solide


Point de Trouble Point de Trouble ((nonioniquesnonioniques))

• Température à laquelle une solution de tensioactif nonionique devient trouble

• Phénomène de DESHYDRATATION

de la chaîne Poly-oxyde de éthylène

(par augmentation de l’agitation thermique)

• Une phase riche en “tensioactif” se sépare

en fines gouttes TURBIDITE


Solubilisation micellaireSolubilisation micellaire

• d’huile au “coeur” de la micelle = émulsion


Solubilisation micellaireSolubilisation micellaire

• d’amphiphile par co-micellisation

alcoolphénolamineetc.


Solubilisation micellaireSolubilisation micellaire• de particules colloïdales insolubles dans l’eau et dans l’huile

particule insoluble


Stabilisation des émulsionsStabilisation des émulsions• Par répulsion électrique pour les tensioactifs ioniques


Stabilisation des émulsionsStabilisation des émulsions• Par répulsion stérique pour les tensioactifs non-ioniques


MICELLE inverseMICELLE inverse• en milieu apolaire il se forme ...

... un agrégat à l’envers

(avec la partie polaire à l’interieur)

� taille plus petite10-15 molécules

Micelle inverse


Balance Balance hydrophile hydrophile –– lipophile (HLB)lipophile (HLB)Principale caractéristique des molécules amphiphiles

Bancroft : émulsifiant hydrophile ⇒ stabilisation de huile dans eau émulsifiant hydrophobe ⇒ stabilisation de eau dans huile

Griffin : (uniquement pour les non ioniques)

HLB = 20 * Mh / M0 à 3 = antimousse,4 à 6 = eau dans huile (micelle inverse)7 à 9 = agent mouillant, 8 à 18 = huile dans eau

13 à 15 détergents et 15 à 18 solubilisants


Autre échelle Davies :

HLB = 7 + m * Hh − n * Hlm = nbre de group. hydrophiles et Hh leur valeur (empirique)n = nbre de group. lipophiles et Hl leur valeur (empirique)

-SO4Na = 35,7 -CH2 = -0,475 -CH3 = -0,475⇒ SDS = 7 + 35,7 – 12*0,475 = 37

HLB (suite)HLB (suite)

Ces échelles pratiques pour choisir un émulsifiant à TambProblèmes se posent quand il y a des changements de Tdurant le process ⇒ mélange de TA

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