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Les molécules amphiphiles 1
Chap. 2:Chap. 2:Les molécules amphiphilesLes molécules amphiphiles
Les molécules amphiphiles 2
Amphiphile = Tensioactif
SO3 Na+-
Dodécyl benzène sulfonate de sodium
Groupe Lipophileou hydrophobe (apolaire)
Groupe Hydrophile(polaire)
représentation usuelle
Les molécules amphiphiles 3
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
Les molécules amphiphiles 4
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-
Les molécules amphiphiles 5
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
Les molécules amphiphiles 6
Tous les tensioactifs possèdent2 propriétés fondamentales :
� ADSORPTION aux interfaces
ASSOCIATION en solution�
Les molécules amphiphiles 7
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
Les molécules amphiphiles 8
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
Les molécules amphiphiles 9
MICELLE = objet “dynamique”MICELLE = objet “dynamique”
• temps de relaxation (entrée ou sortie) d’une molécule
10 seconde- 6
= “ instantané ”
Les molécules amphiphiles 10
Activité superficielleActivité superficielle
• l’adsorption superficielle
• la concentration
en solution
La tension de surface (= énergie libre par unité d’aire) est liée à ...
Les molécules amphiphiles 11
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
Les molécules amphiphiles 12
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
Les molécules amphiphiles 13
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
Les molécules amphiphiles 14
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
Les molécules amphiphiles 15
Effet de la SalinitéEffet de la Salinité• les ions produisent un effet d’écran
qui permet aux “têtes” de se rapprocher
tensioactif anionique
répulsionécrantage
Les molécules amphiphiles 16
REPRESENTATION SCHEMATIQUE D’UNE MICELLE DE REPRESENTATION SCHEMATIQUE D’UNE MICELLE DE POLYOXYETHYLENE(16POLYOXYETHYLENE(16--18)18)--44--NONYLPHENYLETHERNONYLPHENYLETHER
Les molécules amphiphiles 17
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
Les molécules amphiphiles 18
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
Les molécules amphiphiles 19
Solubilisation micellaireSolubilisation micellaire
• d’huile au “coeur” de la micelle = émulsion
Les molécules amphiphiles 20
Solubilisation micellaireSolubilisation micellaire
• d’amphiphile par co-micellisation
alcoolphénolamineetc.
Les molécules amphiphiles 21
Solubilisation micellaireSolubilisation micellaire• de particules colloïdales insolubles dans l’eau et dans l’huile
particule insoluble
Les molécules amphiphiles 22
Stabilisation des émulsionsStabilisation des émulsions• Par répulsion électrique pour les tensioactifs ioniques
Les molécules amphiphiles 23
Stabilisation des émulsionsStabilisation des émulsions• Par répulsion stérique pour les tensioactifs non-ioniques
Les molécules amphiphiles 24
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
Les molécules amphiphiles 25
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
Les molécules amphiphiles 26
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