BTS_DM THEME : COMPRTEMENT DES MATERIAUX Tensioactifs

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COURS : Tensioactifs DEFINITION : les tensioactifs (surfactants en anglais) sont des substances solubles dans l’eau, qui ont la propriété de se concentrer et de s’agréger aux interfaces entre l’eau et d’autres substances non/peu solubles dans l’eau (ex : les corps gras).

I. STRUCTURE CHIMIQUE DES TENSIOACTIFS : Les molécules des produits tensioactifs sont dites amphiphiles : c’est-à-dire constituées de 2 parties présentant des propriétés antagonistes :

une partie hydrophile (ou lipophobe) : qui a une forte affinité (solubilité) avec l’eau et peu d’affinité avec les graisses ;

une partie hydrophobe (ou lipophile) : qui a une faible affinité avec l’eau et une forte affinité (solubilité) avec les graisses.

Les molécules de tensioactifs sont souvent représentées de la manière suivante :

Selon la nature de la tête hydrophile, on peut distinguer 4 types de tensioactifs :

anioniques :

cationiques :

Ces 4 types de tensioactifs se classent en 2 catégories selon leur origine : les naturels (dont le savon est le seul représentant) et les synthétiques = les détergents.

II. TENSIOACTIFS NATURELS, LES SAVONS :

1. Historique : Le plus ancien mode de préparation de savons a été retrouvé sur une tablette d’argile dans le Sumer (ancienne région de Mésopotamie, Irak actuel) datant de 2500 av J.C. Il tire son nom du plus ancien centre européen de fabrication de savon : la ville de Savona en Italie du Nord. Pour préparer un savon, il faut effectuer une réaction entre : une matière grasse animale ou végétale et une base forte (soude : NaOH / potasse : KOH). C’est une réaction lente, pour l’accélérer il faut chauffer (80 – 100°C) et catalyser la réaction (en général, une catalyse acide). Pour la culture :

- si la base utilisée est de la soude, on obtient des savons « solides » (type savon de Marseille ou d’Alep). - si la base utilisée est de la potasse, on obtient des savons « liquides » (type savon noir). - dans les savonneries, on fabrique le savon par méthode à froid (chauffage vers 30°C) car même si les temps

de réaction sont plus long, la qualité de texture du savon s’en trouve très nettement améliorée.

queue hydrophobe

tête hydrophile

+

– amphotères : non-ioniques :

+ –

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2. Réaction de saponification : Cas général :

Dans le cas de la réaction de saponification d’un triglycéride, on aura :

III. TENSIOACTIFS SYNTHETIQUES, LES DETERGENTS : Avec l’avènement de la pétrochimie, un nombre considérable de tensioactifs synthétiques ont pu être obtenus et sont produits en très grande quantité dans le monde (rien que pour l’hygiène et les produits d’entretien ce n’est pas moins d’environ 12 millions de tonnes utilisées par an dans le monde, soit environ 380 kg chaque seconde).

1. Anioniques : les majoritaires - le SDS ou SLS : Le dodécylsulfate de sodium (désigné par l'abréviation SDS dérivée de son nom anglais) encore appelé Laurylsulfate de sodium (ou SLS) est un tensio-actif anionique très utilisé comme agent moussant dans les shampooings, mousses à raser, dentifrices, bains moussants...

- Le SLES : qu'il ne faut pas confondre avec la molécule précédente, est le Lauryl éther sulfate de sodium ou laureth sulfate de sodium. C'est aussi un agent moussant efficace et très utilisé en cosmétologie. Sa molécule à comme formule :

avec n fréquemment égal à 3.

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2. Cationiques :

le chlorure de triméthyldécylammonium :

IV. MODE D’ACTION des tensioactifs sur les tâches de GRAISSE déposées sur un tissu = LE POUVOIR DETERGENT :

Ce que l’on nomme « pouvoir détergent » d’un tensioactif, se constitue en réalité de 4 actions : a) Le pouvoir mouillant Pourquoi est-ce que les brins de laine coulent dans le bécher contenant l’eau et le liquide vaisselle ? En tant qu’agent tensioactif, le liquide vaisselle abaisse la tension superficielle de l’eau. Le mélange peut donc pénétrer les plus petits interstices de la laine et la mouiller, ce qui provoque son immersion totale dans le bécher. b) Le pouvoir émulsifiant Pourquoi est-ce que des gouttes d’huile apparaissent ? En tant qu’agent tensioactif (tout comme la lécithine dans la mayonnaise), le liquide vaisselle va s’immiscer entre l’huile et les fibres constituant la laine et ainsi , petit à petit, diviser le corps gras puis former des micelles englobant de petites gouttes d’huile.

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c) Le pouvoir dispersant Pourquoi est-ce que les gouttes remontent à la surface ? Comme nous le savons, les micelles se repoussent l’une l’autre et elles se retrouvent donc dispersées dans le mélange eau-liquide vaisselle. Pour des raisons de densité (l’huile est moins dense que l’eau), elles vont remonter vers la surface du liquide. d) Le pouvoir moussant Pourquoi est-ce l’eau additionnée de liquide vaisselle mousse si on la remue ? En agitant l’eau additionnée de liquide vaisselle, on fait s’y dissoudre de l’air d’autant plus facilement que la tension superficielle est faible. Les bulles d’air ensuite, en s’échappant du liquide, entraînent avec elles un film de liquide et forment de la mousse.

V. EFFET DE LA DURETE DE L’EAU SUR L’EFFICACITE D’UN TENSIOACTIF : Une eau dure est une eau qui contient des ions calcium (𝐶𝑎2+) et magnésium (𝑀𝑔2+) qui vont faire précipiter les molécules de tensioactifs et donc diminuer les propriétés lavantes du tensioactifs. Pour des raisons similaires : il ne faut pas utiliser les tensioactifs dans le l’eau acide ou dans de l’eau salée.