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1 Introduction Un tensioactif ou agent de surface (surfactant en anglais) est u

1 Introduction Un tensioactif ou agent de surface (surfactant en anglais) est un composé qui modifie la tension superficielle entre deux surfaces. Les composés tensioactifs sont des molécules amphiphiles, c'est-à-dire qu'elles présentent deux parties de polaritédifférente, l'une lipophile (qui retient les matières grasses) et apolaire, l'autre hydrophile (miscible dans l'eau) et polaire. Ils permettent ainsi de solubiliser deux phases non miscibles, en interagissant avec l'une apolaire par sa partie hydrophobe tandis qu'avec l'autre phase qui est polaire, il interagira par sa partie hydrophile. Les propriétés des tensioactifs sont dues à leur structure amphiphile. Cette structure leur confère une affinité particulière pour les interfaces de type huile/eau et eau/huile et donc, par là même, leur donne la capacité d'abaisser l'énergie libre de ces interfaces. On distingue quatre types de composés tensioactifs ; tensioactifs anioniques tensioactifs cationiques tension actifs zwitterioniques ou amphotères tensioactifs non ioniques La propriété principale des tensioactifs est de pouvoir s'auto-organiser4. Cette tendance est d'habitude caractérisée par la concentration micellaire critique (CMC)3,5. En dessous de la CMC, le tensioactif forme une couche en surface du liquide et le reste est dispersé dans la solution. Lorsqu'on augmente la quantité de tensioactif, sa concentration augmente de manière proportionnelle jusqu'à atteindre une valeur limite: la CMC. À partir de cette dernière le tensioactif ajouté forme des micelles sphériques3, 6Les micelles peuvent ne pas être purement sphériques et on se place dans l'hypothèse où la température de kraft est atteinte. La CMC est donc la concentration totale en tensioactif pour laquelle un nombre constant et petit de molécules de surfactant sont sous forme agrégées, selon Corin7. Il existe d'autres manières de définir cette concentration: C'est également la concentration de tensioactif libre en solution en équilibre avec du tensioactif sous forme agrégé (concentration maximale) 3. William l'a posée comme étant la concentration de tensioactif en solution telle que lorsqu'on représente l'évolution d'une propriété en fonction de cette concentration, les tangentes avant et après la CMC se coupent 2 Généralités -Conductimètre : Un conductimètre, ou conductivimètre, est un appareil permettant de mesurer une propriété de conductivité. -Conductance électrique : La conductance est la capacité d'un corps, soumis à une différence de potentiel, à laisser passer une certaine quantité de courant électrique. Elle est donc l'inverse de la résistance La conductance s'exprime dans le Système international en siemens (symbole : S) -Tension actif : Un tensioactif ou agent de surface (surfactant en anglais) est un composé qui modifie la tension superficielle entre deux surfaces. Les composés tensioactifs sont des molécules amphiphiles, c'est-à-dire qu'elles présentent deux parties de polarité différente, l'une lipophile (qui retient les matières grasses) et apolaire, l'autre hydrophile (miscible dans l'eau) et polaire. Ils permettent ainsi de solubiliser deux phases non miscibles, en interagissant avec l'une apolaire (c'est-à-dire lipophile donc hydrophobe), par sa partie hydrophobe ; tandis qu'avec l'autre phase qui est polaire, il interagira par sa partie hydrophile - Concentration micellaire critique: En chimie la concentration micellaire critique CMC est la concentration en tensioactif1 dans un milieu au-dessus de laquelle des micelles se forment spontanément2, dans un modèle d'association fermé. C'est une caractéristique importante d'un tensioactif pur en solution 3 But Déterminer la CMC de la solution SDS par la mesure conductimetrie 4 Matériels et produits Matériels Produits Eprouvette SDS Bécher Eau distillé Burette Agitateur magnétique Conductimètre 5 Mode opératoire Remplir une burette graduée avec une solution mère S0 SDS de concentration molaire 0 ,04 M Les verser dans un bécher de 50 ml eau distille à l’aide d’une éprouvette. Plonger la cellule conductimétrique. Placer le bécher sur l’agitateur magnétique et la burette au-dessus du bécher, de façon à ce que la solution qu’elle contient puisse s’écouler dans le bécher sans obstacle. Mesurer la conductivité âpre ajout de 1 ml de solution S0 jusqu'à 25 ml d’ajout 6 Résultats et calcules V (ml) 1 2 3 4 5 6 7 8 σ(μS/cm) 56.2 97.4 129.1 163.2 193.7 219 246 269 CSDS (mol/l) 7.8*10-4 15.4*10-4 22.6*10-4 29.6*10-4 37*10-4 42.9*10-4 49.1*10-4 55.2*10-4 V (ml) 9 10 11 12 13 14 15 16 σ(μS/cm) 293 313 331 351 363 384 400 419 CSDS (mol/l) 61*10-4 66.7*10-4 72.1*10-4 77.4*10-4 82.5*10-4 87.5*10-4 92.3*10-4 97*10-4 V (ml) 17 18 19 20 21 22 23 24 σ(μS/cm) 432 446 462 475 488 499 510 521 CSDS (mol/l) 101.5*10-4 105.9*10-4 110.4*10-4 114.3*10-4 118.3*10-4 122.2*10-4 126*10-4 129.7*10-4 V (ml) 25 σ(μS/cm) 533 CSDS (mol/l) 133.3*10-4 - Graphe f ( c ) = σ 0 20 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 400 500 600 C * 10-4 M σ(μS/cm) La courbe représentée correspond à la fonction σ = f(C) donc la conductivité σ de la solution (μS/cm) est en ordonnée et la concentration molaire de la solution (mol.L-1) est en abscisse. Les unités sont données dans le tableau de mesures. - Valeur de la concentration micellaire critique: 70*10 -4 M - Explication de la variation de la conductivité: Dans une solution aqueuse, la conduction du courant est assurée par les ions. Tant que la concentration des ions n’est pas trop grande, il y a proportionnalité entre cette concentration et la capacité de la solution à conduire le courant (conductivité). On obtient donc, au départ, une portion de droite passant par l’origine. A partir d’une certaine concentration en ions dodécylsulfate, nommée concentration micellaire critique, ceux-ci forment des micelles et ne sont donc plus aussi disponibles pour conduire le courant ; Les micelles elles mêmes sont de grosses entités peu mobiles en solution et donc participent peu au transport des charges. Il n’y a donc plus proportionnalité entre concentration des ions et conductivité de la solution, et on observe une rupture de pente (changement de coefficient directeur). L’abscisse du point où a lieu cette rupture de pente correspond à la concentration micellaire critique (CMC), concentration limite à partir de laquelle les micelles se forment. Tête hydrophile contenant des atomes S et O donc des liaisons polarisées.et Longue queue hydrophobe contenant des atomes C et H donc apolaire. Le SDS dans l’eau ; Positions prises par les ions dodécylsulfate à la surface de l’eau : les têtes hydrophiles plongent dans l’eau alors que les queues hydrophobes restent hors de l’eau, dans l’air. Les têtes hydrophiles sont dirigées vers l’extérieur de la micelle et donc au contact des molécules d’eau polaires, alors que les queues des molécules tensioactives sont regroupées entre elles et forment l’intérieur de la micelle afin de ne pas avoir de contact avec les molécules d’eau. Si l’on verse 0,5 g de SDS dans 250 mL d’eau distillée, la concentration massique est : = m/C*M = 0.5/0.25*288,= 69.44 * 10- 4 M La valeur est inferieure à la concentration micellaire critique donc il y’a pas de micelles dans la solution à cette concentration. - Méthodes de mesures de la CMC : Méthode d’arrachement Méthode de goutte ou bulle Méthode de tube capillaire -Les facteurs d’influence de la CMC -Longueur de chaine : À même tête polaire et dans les mêmes conditions, un tensioactif avec une plus grande chaîne alkyle (queue hydrophobe) aura une CMC plus faible. Selon Klevens (1953), la relation empirique suivante relie le nombre d'atomes de carbone de la chaîne hydrophobe -Influence de la tète hydrophile : En général, la CMC des tensioactifs ioniques est plus grande que celles des tensioactifs neutres. -Point de Krafft : La température de Krafft, ou point de Krafft, est la température à laquelle la concentration micellaire critique est égale à la limite de solubilité. Les tensioactifs ioniques présentent généralement un point de Krafft, mais pas tous. La CMC augmente avec la température mais si la température est trop basse, un tensioactif possédant une température de Krafft ne forme plus de micelles, même au-dessus de la CMC. En dessous de la température de Krafft, le tensioactif précipite au lieu de former des micelles. Les tensioactifs non ioniques de type alcools éthoxylés présentent un point trouble, cette fois ci par augmentation de la température. Il y a démixtion à température trop importante. Certains tensioactifs non ioniques peuvent également présenter un point de Krafft, qu'il s'agisse d'alcools éthoxylés ou même d'alkylpolyglycosides -Effet de sel : L'ajout de sel (augmentation de force ionique) dans le milieu écranté les charges d'un tensioactif ionique et la micellisation survient plus tôt (diminution de la CMC). 7 Conclusion Un bon nombre de facteurs tels que la longueur de chaîne du tensioactif ou la température ont uneinfluence sur la CMC et l’efficacité du produit. Bien que certains changements peuvent être subtils (tel que l’ajout d’un atome sur la queue hydrophobe), il est tout de même important de tester chaque combinaison et d’effectuer une série de tests pour déterminer les caractéristiques de chacun. C’est donc un domaine où il faut être patient et méthodique mais où l’importance des débouchés industriels et la pression de la politique environnementale en font un domaine très intéressant car il est et restera un domaine en sans cesse évolution et perfectionnement. uploads/Finance/ tensioactifs-anioniques-tensioactifs-cationiques-tension-actifs-zwitterioniques-ou-amphoteres-tensioactifs-non-ioniques.pdf