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R81e de l'alcool dans les microemulsions. 11. Volumes et capacites calorifiques molaires apparents du systeme eau + dodecylsulfate de sodium + isopropanol a 298'15 K VLADIMIR MAJER,'ALAIN-HENRI ROUX, GENEVIEVE ROUX-DESGRANGES ET ANDRE VIALLARD Laboratoire de Thermodynamique er Cirie'rique Chimiqzie, Universitt de Clerrnonr-Ferrand 2, B.P. 45-F, 63170 Aubiere, France R e p le 4 mai 1982 VLADIMIR MAIER, ALAIN-HENRI ROUX, GENEVIEVE ROUX-DESGRANGES et ANDRE VAILLARD. Can. J. Chem. 61, 139 (1983). Les masses volumiques et les capacitCs calorifiques par unit6 de volume du systeme ternaire: eau + dodCcylsulfate de sodium (NaDS) + isopropanol (iPrOH) ont CtC mesurCs en fonction de la concentration en alcool et en tensioactif j. 298.15 K. Les volumes et les capacitCs calorifiques molaires apparents ou partiels de l'alcool dans le systkme ternaire en sont dCrivCs. Leur tvolution en fonction de la composition reflkte le comportement de I'alcool. En milieu diluC, il se solubilise partiellement dans les micelles et contribue a la formation de micelles mixtes. En milieu concentrC, il se solubilise dans des microagrtgats de nature trks proche de celle de l'alcool. La variation de la capacitC calorifique molaire apparente a dilution infinie de l'isopropanol en fonction de la concentration en NaDS, revele l'existence d'une transition dans la structure micellaire vers 0,3 tn. VLADIMIR MAJER, ALAIN-HENRI ROUX, GENEVIEVE ROUX-DESGRANGES, and ANDRE VAILLARD. Can. J. Chem. 61, 139 (1983). Densities and heat capacities per unit volume of the ternary system: water + sodium dodecylsulfate (NaDS) + isopropanol (iPrOH) have been measured as a function of concentration of alcohol and surfactant at 298.15 K. Apparent and partial molar volumes and heat capacities of isopropanol have been derived therefrom. These quantities reflect the behavior of alcohol in the solution. The results confirm that in the dilute region, iPrOH is partially solubilized in the micelles and contributes to the formation of mixed micelles, and that in the concentrated alcohol region, iPrOH is solubilized in microaggregates of alcohol. The variation of apparent heat capacity at infinite dilution of iPrOH as a function of NaDS concentration shows the existence of a transition in the micellar structure around 0.3 m. Introduction Depuis quelques anntes, un interkt croissant est port6 a 1'Ctude des rnicrotmulsions, du fait de leurs applications dans des dornaines varies (1, 2) et plus particulikrement en Rtcupe- ration Assistee du Petrole (3) et dans l'extraction d'hydro- carbures 2 partir des sables biturnineux (4). La presence d'un alcool est indispensable pour la formation et la stabilitt de ces microCrnulsions, rnais son r61e n'est pas encore clair. En milieu rnicellaire, l'action des alcools apparait cornplexe. 11s affectent la structure de l'eau et perturbent la constante diklectrique du milieu (5), mais ils se solubilisent aussi par- tiellernent dans les rnicelles. De ce fait, ils interviennent sur la formation (6), la structure et la stabilite des rnicelles (7- 12). Tous ces effets sont sirnultants et difficiles a stparer (13, 14). L'Ctude des proprietks thermodynarniques des systkrnes eau + tensioactif + alcool est un rnoyen d'investigation du corn- portement des alcools. Dans un travail precedent, nous avons etudie le systkme ternaire eau - dodCcylsulfate de sodium - n-butanol (15). Ce systeme est utilise pour solubiliser le tolukne et la micro- emulsion formCe est une microemulsion rnodkle qui a d6jB fait l'objet de nornbreuses etudes (16-18), thermodynarniques entre autres (19, 20). Dans ce systkrne ternaire, au-dela d'une certaine concentration en tensioactif, le butanol, peu soluble dans l'eau, devient totalernent miscible. L'interprttation des rksultats (15) conduit considkrer un partage de l'alcool entre '~epartment of Physical Chemistry, Institute of Chemical Tech- nology, Suchbatarova 5, 166 28 Prague 6, Czechoslovakia. phase aqueuse et phase rnicellaire et la formation de rnicelles rnixtes alcool-tensioactif. Lorsque la concentration en alcool augmente, 1'Cvolution des propriktts thermodynamiques per- met de penser qu'il y a alors formation de "rnicrophases" 2 caractkre alcool proche de celui du corps pur. I1 nous a alors semblt nkcessaire d'ktudier le comportement d'un alcool totalement soluble dans l'eau, rnais posskdant un faible caractkre hydrophobe. Nous avons choisi l'isopropanol qui a ttC particulikrement 6tudiC dans l'eau (21). Son influence sur les propriCtCs des solutions rnicellaires reste encore contro- versCe (22, 23). L'Ctude des propriktts volurniques et calori- fiques du systkrne ternaire eau + dodecylsulfate de sodium + isopropanol doit perrnettre de rnieux cornprendre les inter- actions de l'isopropanol avec le milieu et ses effets sur la structure micellaire. Conditions expkrimentales Les solutions sont prCparCes par pesCe avec de l'eau dCionisCe et distillCe. Le dodCcylsulfate de sodium (NaDS) est un produit Touzart et Matignon recristallisC deux fois dans l'ethanol et sCchC sous vide.2 L'isopropanol (iPrOH) (Merck pour analyses 99,7%) conservC sur tamis molCculaires est utilisC sans purification ultCrieure. Les masses volumiques p des solutions sont dCterminCes a I'aide d'un densirnetre a Ccoulement liquide permanent (Sodev 02D - 'La puretC du dodCcylsulfate de sodium recristallisC dans les m&mes conditions a CtC vCrifiCe par des mesures de tension de surface. Aucun minimum n'apparait au voisinage de la cmc indiquant l'absence d'im- puretCs. Nous remercions 0 . Dusart qui a bien voulu rCaliser ces mesures. 0008-4042/83/0 10 139-08$0 1 .OO/O 0 1983 National Research Council of Canada/Conseil national dc recherches du Canada Can. J. Chem. Downloaded from www.nrcresearchpress.com by UNIV OF SOUTH DAKOTA on 09/09/13 For personal use only.

Rôle de l'alcool dans les microemulsions. II. Volumes et capacités calorifiques molaires apparents du système eau + dodécylsulfate de sodium + isopropanol à 298,15 K

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R81e de l'alcool dans les microemulsions. 11. Volumes et capacites calorifiques molaires apparents du systeme eau +

dodecylsulfate de sodium + isopropanol a 298'15 K

VLADIMIR MAJER,' ALAIN-HENRI ROUX, GENEVIEVE ROUX-DESGRANGES ET ANDRE VIALLARD Laboratoire de Thermodynamique er Cirie'rique Chimiqzie, Universitt de Clerrnonr-Ferrand 2 , B.P. 45-F, 63170 Aubiere,

France

R e p le 4 mai 1982

VLADIMIR MAIER, ALAIN-HENRI ROUX, GENEVIEVE ROUX-DESGRANGES et ANDRE VAILLARD. Can. J . Chem. 61, 139 (1983).

Les masses volumiques et les capacitCs calorifiques par unit6 de volume du systeme ternaire: eau + dodCcylsulfate de sodium (NaDS) + isopropanol (iPrOH) ont CtC mesurCs en fonction de la concentration en alcool et en tensioactif j. 298.15 K. Les volumes et les capacitCs calorifiques molaires apparents ou partiels de l'alcool dans le systkme ternaire en sont dCrivCs. Leur tvolution en fonction de la composition reflkte le comportement de I'alcool. En milieu diluC, il se solubilise partiellement dans les micelles et contribue a la formation de micelles mixtes. En milieu concentrC, il se solubilise dans des microagrtgats de nature trks proche de celle de l'alcool. La variation de la capacitC calorifique molaire apparente a dilution infinie de l'isopropanol en fonction de la concentration en NaDS, revele l'existence d'une transition dans la structure micellaire vers 0,3 tn.

VLADIMIR MAJER, ALAIN-HENRI ROUX, GENEVIEVE ROUX-DESGRANGES, and ANDRE VAILLARD. Can. J . Chem. 61, 139 (1983).

Densities and heat capacities per unit volume of the ternary system: water + sodium dodecylsulfate (NaDS) + isopropanol (iPrOH) have been measured as a function of concentration of alcohol and surfactant at 298.15 K. Apparent and partial molar volumes and heat capacities of isopropanol have been derived therefrom. These quantities reflect the behavior of alcohol in the solution. The results confirm that in the dilute region, iPrOH is partially solubilized in the micelles and contributes to the formation of mixed micelles, and that in the concentrated alcohol region, iPrOH is solubilized in microaggregates of alcohol. The variation of apparent heat capacity at infinite dilution of iPrOH as a function of NaDS concentration shows the existence of a transition in the micellar structure around 0.3 m.

Introduction Depuis quelques anntes, un interkt croissant est port6 a

1'Ctude des rnicrotmulsions, du fait d e leurs applications dans des dornaines varies ( 1 , 2) et plus particulikrement en Rtcupe- ration Assistee du Petrole (3) et dans l'extraction d'hydro- carbures 2 partir des sables biturnineux (4). La presence d'un alcool est indispensable pour la formation et la stabilitt d e ces microCrnulsions, rnais son r61e n'est pas encore clair.

En milieu rnicellaire, l'action des alcools apparait cornplexe. 11s affectent la structure d e l'eau et perturbent la constante diklectrique du milieu (5), mais ils se solubilisent aussi par- tiellernent dans les rnicelles. De ce fait, ils interviennent sur la formation (6), la structure et la stabilite des rnicelles (7- 12). Tous ces effets sont sirnultants et difficiles a stparer (13, 14). L'Ctude des proprietks thermodynarniques des systkrnes eau + tensioactif + alcool est un rnoyen d'investigation du corn- portement des alcools. Dans un travail precedent, nous avons etudie le systkme ternaire eau - dodCcylsulfate de sodium - n-butanol (15).

C e systeme est utilise pour solubiliser le tolukne et la micro- emulsion formCe est une microemulsion rnodkle qui a d6jB fait l'objet de nornbreuses etudes (16-18), thermodynarniques entre autres (19, 20). Dans ce systkrne ternaire, au-dela d'une certaine concentration en tensioactif, le butanol, peu soluble dans l'eau, devient totalernent miscible. L'interprttation des rksultats (15) conduit considkrer un partage de l'alcool entre

'~epartment of Physical Chemistry, Institute of Chemical Tech- nology, Suchbatarova 5, 166 28 Prague 6, Czechoslovakia.

phase aqueuse et phase rnicellaire et la formation de rnicelles rnixtes alcool-tensioactif. Lorsque la concentration en alcool augmente, 1'Cvolution des propriktts thermodynamiques per- met de penser qu'il y a alors formation de "rnicrophases" 2 caractkre alcool proche d e celui du corps pur.

I1 nous a alors semblt nkcessaire d'ktudier le comportement d'un alcool totalement soluble dans l'eau, rnais posskdant un faible caractkre hydrophobe. Nous avons choisi l'isopropanol qui a ttC particulikrement 6tudiC dans l'eau (21). Son influence sur les propriCtCs des solutions rnicellaires reste encore contro- versCe (22, 23). L'Ctude des propriktts volurniques et calori- fiques du systkrne ternaire eau + dodecylsulfate de sodium + isopropanol doit perrnettre de rnieux cornprendre les inter- actions d e l'isopropanol avec le milieu et ses effets sur la structure micellaire.

Conditions expkrimentales Les solutions sont prCparCes par pesCe avec de l'eau dCionisCe et

distillCe. Le dodCcylsulfate de sodium (NaDS) est un produit Touzart et Matignon recristallisC deux fois dans l'ethanol et sCchC sous vide.2 L'isopropanol (iPrOH) (Merck pour analyses 99,7%) conservC sur tamis molCculaires est utilisC sans purification ultCrieure.

Les masses volumiques p des solutions sont dCterminCes a I'aide d'un densirnetre a Ccoulement liquide permanent (Sodev 02D -

'La puretC du dodCcylsulfate de sodium recristallisC dans les m&mes conditions a CtC vCrifiCe par des mesures de tension de surface. Aucun minimum n'apparait au voisinage de la cmc indiquant l'absence d'im- puretCs. Nous remercions 0 . Dusart qui a bien voulu rCaliser ces mesures.

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MAlER ET AL. 141

FIG. 1. Volumes rnolaires apparents de I'isopropanol 298,15 K en fonction de la molalitk en isopropanol in3, a diffkrentes molalitks en NaDS ( m z ) du solvant mixte H 2 0 + NaDS: rn2 = 0 (41) --; 0,0029, V ; 0,0063, V; 0,0100, 0; 0,0499, *; 0,0985, a; 0,1979, *; 0,2632, 0; 0,3064, 0; 0,3475, A; 0,3984, A; 0,4261, 0; 0,5132, H.

rnolalitC par rapport au solvant de rCfCrence; po et c,, sont les masses volurniques et capacitCs calorifiques du solvant de rCfCrence; dans le cas d'un systkrne ternaire, le solvant de reference est le systkrne binaire dans lequel est ajoutC le solutC i . Les diffkrences (c, - c,,) sont calcultes a partir des capaci- t ts calorifiques volurniques rnesurkes ( a - uo), a l'aide de la relation:

dans laquelle uo = cpOpo et u = c,,p. Le solutt i est l'isopropanol ( i = 3), le solvant de rCf6rence

est le rnClange binaire H,O (1) + NaDS (2). Les valeurs p, et c,, du binaire sont dCterrninCes par rapport a l'eau (26,27). Les masses volumiques et capacitCs calorifiques dtterminCes en fonction de la rnolalitC en isopropanol, ainsi que les grandeurs apparentes V+,3 et C+,, qui en rtsultent sont indiquCes tableau 1.

Les variations de V+,3 et C+,3 sont reprCsentCes respec- tivernent sur les figures 1 et 2. L'erreur estirnCe sur V+,3 est de 0 , l crn3 rnol-' a m3 = 0 , l rnol kg-', rnais dirninue trks rapide- ment pour de plus fortes concentrations (elle est de 0,03 crn3 rnol-I pour m3 = 0,5 rnol kg-' par exernple). Pour les rn2rnes rnolalitCs, l'erreur sur C+,3 est respectivernent 1 et 0 ,2 J K- ' mol-I. Les valeurs B dilution infinie v:,, et c:,, sont obtenues par extrapolation a partir des courbes V+,3 = f(m3) et C + , = f(m3) quand m3 -+ 0. Pour le dornaine diluC en alcool,

FIG. 2. Capacitks calorifiques molaires apparentes de l'isopropanol a 298,15 K, en fonction de la rnolalitk en isopropanol rn3 diffkrentes molalitks en NaDS ( m 2 ) du solvant mixte H 2 0 + NaDS: rn, = 0 (41) --; 0,0029, V ; 0,0063, V; 0,0100, 0; 0,0499, *; 0,0985, a; 0,1979, *; 0,2632, 0; 0,3064, 0; 0,3475, A; 0,3984, A; 0,4261, 0; 0,5132, H.

une Cquation du type Redlich-Meyer peut 2tre utilisCe pour rkpresenter les variations de V+,, et C+,3:

avec Y = V ou C. Une rnCthode de rnoindres carrCs (premier ou second degrC) permet 17Cvaluation des pararnktres Y: et Ay, ainsi que leur incertitude dans le dornaine de rnolalitC 0-m3.max en isopropanol. Ces diffkrentes valeurs sont donnCes dans le tableau 2. Cependant, pour les rnolalitCs en NaDS comprises entre 0,2 et 0,3 m, la forrne particulikre des courbes C+,3 = f(m3) dans leur partie initiale n'autorise pas l'utilisation d'une rnCthode de rnoindres carrCs aussi simple. Les valeurs de c:., et Ac,3 sont alors obtenues graphiquement; elles sont en- t2chCes d'une erreur relativernent irnportante.

Discussion Les grandeurs rnolaires partielles ou apparentes d'un solutC

sont caracttristiques de l'environnernent rnolCculaire du solutt dans le milieu. Ces grandeurs traduisent non seulement la con- tribution propre du solute, rnais aussi la contribution des inter- actions subies par le solutC et des perturbations subies par le solvant. Ainsi, l'exarnen des variations des grandeurs rnolaires apparentes d'un solutC apporte des informations sur les change-

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CAN. I. CHEM. VOL. 61. 1983

TABLEAU 2. Volumes et capacitks calorifiques molaires apparents a dilution infinie de I'isopropanol dans le mtlange binaire H 2 0 + NaDS 298,15 K (les incertitudes sont entre parentheses)

m2 m3 G . 3 A",1 m3 c:,.3 AC3 (mol kg.-') rnax (cm3 mol-') (cm3 rnol-' kg) max (J K-' mol-') (J K- ' mol-* kg)

*Valeurs extrapolies graphiquement. tRiference 41.

rnents de structure de la solution qui rCsultent de l'addition du solutC.

A. Evolution des grandeurs molaires apparentes de l'alcool dans le systbme ter-naire

1. Examen des variations de V,,, et C,,, L'allure des diffkrentes courbes V,, = f(m,) (Fig. 1) d'une

part, et C+., = f(m,) (Fig. 2) d'autre part, est comparable a celle de V, et C, de l'isopropanol dans l'eau pure (21).

Lorsque la concentration en NaDS augrnente, pour une rn&me concentration en alcool, V,,, croit et CO,, decroit. Les pentes initiales A,,,, et Ac,, varient peu (tableau 2). Les vari- ations particulikres observCes au voisinage de la cmc (0,008 m), et entre 0,2 et 0,3 m, traduisent des changements de structure a propos desquels nous reviendrons au paragraphe B-2.

Les variations des grandeurs rnolaires partielles Vj et Cp3 sur tout le domaine de fraction molaire en isopropanol sont don- ntes (Fig. 3) pour diffkrentes compositions du binaire H 2 0 + NaDS. V3 et Cp3 ont Ctt dCterminCs a partir des variations de V,,, et C,,, selon la procedure utilisee par Desnoyers et al. (28). Les variations de V, et G3 sont comparables a celles de Vet de l'isopropanol dans l'eau pure. Au-dela des extremums situCs dans le dornaine diluC, V, et Cpj tendent trbs rapidement vers le volume et la capacitk calorifique molaire de l'isopropanol pur. Pour les fractions molaires en alcool supkrieures 2 0,15, quelle que soit la concentration en NaDS dans le domaine CtudiC, V3 et C,, apparaissent confondus avec V et Cp de l'alcool dans l'eau.

2. Interprttation A l'exarnen de ces diffkrentes variations, une remarque gen-

Crale s'impose: le comporternent de l'isopropanol en solution micellaire est sirnilaire a son cornportement dans l'eau pure.

En systPme binaire eau + isopropanol(21), l'isopropanol se cornporte cornme d'autres solutes organiques dans l'eau tels que le terbutanol (29), des alkoxyCthanols (30), des amines (21), des amines oxydes (31), etc. La similitude observee entre les variations de V+ et C, en fonction de la rnolalitC pour ces solutCs et celles pour des tensioactifs vrais (32), suggkre que de tels solutCs ont la propriCtC de slagrCger pour former des micro- hCtCrogCntites dans l'eau. La formation de ces agrCgats se traduit par une variation rapide de V, et C, (et surtout Vet (?,,) dans un Ctroit domaine de concentration en solute. Ensuite Vet C, ont sensiblement les valeurs du corps pur Vo et C,,. Ceci indique que les molecules de solute sont essentiellement local- isees au sein d'un microenvironnement organique de nature proche de celui qui leur est offert dans le corps pur.

En systbme ternaire H 2 0 + NaDS + iPrOH, on constate (Figs. 1 et 2) que les variations de V,,, et C,,, en fonction de la concentration en alcool, pour differentes concentrations en tensioactif ont toutes la m&me allure gkntrale, m&rne a des concentrations ClevCes en tensioactif. Dans le domaine diluC en alcool, les variations de V+,, sont essentiellement reprksenta- tives des interactions solute-solutC dans la phase aqueuse: elles traduisent les interactions hydrophobes de l'alcool. Avec l'augmentation de la concentration en tensioactif du binaire (H20 + NaDS) a m&me teneur en alcool, les faibles variations de V,,, et C1,3 conduisent 2 adrnettre que la quantitC d'iso- propanol solubilisCe dans les micelles est faible. En effet, le caracthre hydrophile de la molCcule d'isopropanol fait qu'en solution dilute, en prtsence de tensioactif, il est pour l'essen- tie1 dans la phase aqueuse. Les propriCtes apparentes sont alors

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MAJER ET AL. 143

FIG. 3. Volumes et capacitks calorifiques molaires partiels de I'iso- propanol i 298,15 K, en fonction de la fraction rnolaire en isopropanol x,, i diffkrentes molalitks en NaDS du solvant mixte H 2 0 + NaDS:

tn2 = 0 (41); --------- 0,0985; ---, 0,3984.

assez peu differentes de celles dans l'eau pure, et ce, d'autant plus que certains auteurs (12- 14) ont suggtre qu'il serait solu- bilist dans la partie la plus externe de la rnicelle.

Dans le dornaine plus concentrt en alcool, au-deli du rnini- mum de V,,, (du maximum de C+,,) la contribution du phCno- rnene d'agrkgation de l'isopropanol l'emporte; le tensioactif serait susceptible de stabiliser ces agregats sous forme de "micelles mixtes". Les variations de V+., et C+,, traduisent la rtsultante des interactions entre molecules d'alcool en phase aqueuse et celle de l'alcool solubilisC dans les micelles ou sous forme d'agrtgats. Pour des valeurs de .r3 suptrieures a 0,15 (Fig. 3), l'alcool est presque entierement sous forrne de micro- agrigats et l'isopropanoi se solubilise dans un milieu res- semblant a un milieu alcool pur. L'existence de ces rnicro- htttrogtneitts est encore discutte, rnais de rtcents travaux sur les systemes eau + iPrOH + benzene (33) et eau + iPrOH + hexane (34) confortent cette hypothese, les auteurs qual- ifiant m&me I'isopropanol de composant actif d'une "micro- trnulsion sans detergent".

B. Grandeurs a dilution infinie v :,, et c:,~ 1. Volumes La variation de v:., en fonction de la molalitt rn, en NaDS

est reprtsentee (Fig. 4). v:,, reste constant avant la cmc, puis

ensuite augrnente rtgulierernent sur tout le dornaine de concen- tration en NaDS Ctudit. Dans le dornaine prkrnicellaire, l'iso- propanol est en phase aqueuse et v:,, rtsulte des interactions de l'alcool avec les rnonorneres de NaDS et l'eau; en milieu rni- cellaire, cornme il est reparti entre la phase aqueuse et les rnicelles sa propriett molaire apparente est une rnoyenne pon- dCrCe de celles dans chacune des deux phases. Les valeurs de v:,, tres proches de celle de I'isopropanol a dilution infinie dans l'eau pure et la tres faible variation de v:,, dans tout le domaine de concentration Ctudit rnontrent que la contribution de l'alcool dans la phase micellaire est tres faible; l'isopropanol est donc solubilist dans une tres large proportion en phase aqueuse. Ce resultat est en accord avec ceux de Manabe et al. (35); ces auteurs ont ttudiC v:,~, de part et d'autre de la crnc dans un ttroit dornaine de concentration en NaDS pour la strie des alcools linkaires; ils n'observent pas de variation de cette grandeur pour les alcools inftrieurs a C4, ce qui va dans le sens d'une solubilisation de ces alcools, essentiellement en phase aqueuse. Pour des alcools a longue chaine, peu solublesdans l'eau, v:,, est alors tres proche du volume rnolaire de I'alcool pur, en raison de la solubilisation quasi totale de l'alcool dans la phase rnicellaire de nature organique (23, 35).

2. Capacite's calorifiques L'tvolution de c:,, en fonction de la molalitt m2 en NaDS,

representte Fig. 4, apparait plus cornplexe que celle de v:,,. Au voisinage de la crnc c:,, sernble tendre vers une valeur maximum. Pour m, cornpris entre 0,2 et 0,35 m , c:,, reste d'abord a peu pres constant, puis dtcroit rapidement. Dans ce

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dornaine, cornpte-tenu de l'incertitude sur les valeurs extrapo- ltes de c&, la forrne de la courbe c:,, reste significative et traduit l'existence d'un phenomene rtel. Ce phtnomene obser- v t a dilution infinie est encore la pour des concentrations finies en alcool, mais disparait progressivernent lorsque la concen- tration en alcool augrnente, cornme en ttrnoigne la forrne des courbes C+,, (m,) pour difftrentes valeurs de m, (Fig. 4). Bien que le partage de l'isopropanol se fasse prkftrentiellement en faveur de la phase aqueuse, la contribution a c!, des inter- actions de l'aicool solubilist dans les micelles ~ e r & t de rnettre en evidence vers 0,3 m un changement dans la structure mi- cellaire du binaire H,O + NaDS. Ce changement observt lors de l'ttude du binaire HzO + NaDS (36) a aussi t t t rnis en evidence dans 1'Ctude du systtrne ternaire HzO + NaDS + n-BuOH (15). Des changements de rn2me type ont tgalernent CtC observts avec des carboxylates de sodium (37) et, si l'on admet l'existence de "pseudo-phases" (37), ils correspon- draient des transitions entre des structures stables difftrentes.

Les variations particulieres de c:, au voisinage de la crnc et vers 0,3 m en NaDS, sont likes aux deplacernents des equilibres chimiques, par suite de l'tltvation de temptrature provoquCe pour 1'Cvaluation de la capacitt calorifique (38). Ainsi, les tquilibres du tensioactif entre phase aqueuse et phase mi- cellaire au voisinage de la cmc et entre les structures diffkrentes vers 0 ,3 m sont modifits. I1 en rCsulte une perturbation du partage de I'alcool entre les diffkrentes structures tvoqutes et, corrClativement, des valeurs de c:,,. C. Grandeurs molaires apparentes relatives a NaDS en milieu

eau + isopropanol Les rnesures de masses volumiques et de capacitts cal-

orifiques rkalistes dans 1e systkme ternaire perrnettent, au rnoyen d'interpolations, de calculer les grandeurs molaires ap- parentes V+.? et C m , assocites au tensioactif dans des solvants mixtes H,O + iPrOH de composition donnee lorsque varie la

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FIG. 4. Volumes et capacitts calorifiques molaires apparents de l'isopropanol i 298,15 K, en fonction de la molalitt en NaDS m, du solvant mixte H,O + NaDS. @O valeurs extrapoltes i dilution infinie m3 = 0; Ovaleurs interpolkes A m3 = 0,5; Ovaleurs interpoltes a m3 = 1; @valeurs interpoltes Am3 = 2.

I concentration en NaDS. Les courbes representant les variations de V+,2 et C+:2 en fonction de rn2 pour des solutions 0,5, 1, 2, 3 et 4 m en iPrOH sont donnkes respectivement figs. 5 et 6.

I1 est bien connu que l'isopropanol abaisse la crnc du dode- cylsulfate de sodium (11); a l'exarnen de ces courbes, on remarque que l'augmentation rapide de V+,, et la dCcroissance de C+,2 se produisent pour des concentrations en tensioactif de plus en plus faibles, au fur et a rnesure que la quantitC d'alcool augrnente dans le solvant rnixte.

Duns la rdgion prdtnieellaire, Ctant donne la tres faible va- leur de la crnc de NaDS (8,3 X lo-' rn (39)), il est difficile d'effectuer l'etude auantitative de l'influence de l'alcool sur les propriktts molaires du monornere de tensioactif, comrne l'ont rtaliste Vikingstad et Kvarnmen (14) avec la sCrie des alcools a chaine courte dans les solutions de decanoate de sodium ou Giiveli et al. (40) avec les rn&rnes alcools dans le systeme H1O - brornure de dodCcyltrimCthylammonium. Qualitativement, lorsque la quantitC d'isopropanol augmente, on observe que le volume apparent du monomkre NaDS augmente et sa capacitC calorifique decroit, en accord avec les r6sultats precites. Ces auteurs expliquent ces variations a la fois par une diminution de l'hydratation hydrophobe de la partie hydrocarbonie du ten- sioactif et par une diminution de l'hydratation hydrophile de sa t6te ionique, le rnonomkre se trouvant dans un environnernent de plus en plus organique.

Dans la re'gion post-mieellaire, les valeurs de V6,? augmen- tent et celles de C6,, diminuent lorsque la quantitt de l'alcool croit dans le solvant mixte H20 + iPrOH. L'effet de l'alcool doit &tre relit a des changernents de la couche superficielle rnicellaire par suite de la solubilisation de I'alcool dans les micelles ( 12). Vikingstad et Kvamrnen ( 14) considkrent que l'augrnentation de volume apparent du tensioactif est due a une

reduction de l'electrostriction des rnolCcules d'eau sur la sur- face micellaire.

Les courbes V+, (m?) passent par un maximum (un minimum pour C+,,) puis tendent vers la valeur du volume apparent (et de la capacite calorifique apparente) de NaDS dans les rnicelles. I1 semble que ces extrernums soient d'autant plus prononcks que la composition du binaire H20 + iPrOH est proche de celle pour laquelle il se forrne des microh6terogCnCites dans le binaire.

Conclusion L'etude des volumes et capacitts calorifiques du systerne

ternaire H,O + NaDS + iPrOH contribue a une rneilleure connaissance du r61e de l'alcool dans les solutions micellaires. La nature de l'isopropanol, de par son caractere Itgerernent amphiphile, fait qu'il est susceptible de former des micro- agrCgats dans l'eau, aussi certains auteurs ont-ils CvoquC le "r61e actif de l'isopropanol dans les micro6mulsions sans detergent" (33, 34). Dans les solutions micellaires, l'iso- propanol agit a la fois sur la structure du solvant ct sur les proprietts micellaires provoquant un abaissernent de la cmc du tensioactif. Nos rksultats corroborent l'hypothkse selon la- quelle l'isopropanol s'incorpore dans la micelle a l'interface rnicelle-solvant pour former des micelles mixtes, sans pent- trer profondement dans le coeur rnicellaire. En jouant un r61e d'tcran entre les t&tes ioniques du tensioactif, il abaisserait la densitt superficielle de charge et contribuerait ainsi a stabiliser la micelle. Les alcools a plus longue chaine, leur caractkre hydrophobe augmentant, ptnktrent alors plus a I'inttrieur de la micelle et perturbent de fason plus importante la structure de la micelle (12, 40).

L'ttude des capacitis calorifiques molaires apparentes a di-

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MAIER ET AL. 145

FIG. 5. Volumes molaires apparents de NaDS B 298,15 K en fonc- tion de la molalitt en NaDS m2 B difftrentes molalitts en isopropanol 0 0.2 dans le solvant mixte H 2 0 + iPrOH: 0.4 m2/ mol kg-'

m) = O W , @);0,5, 0; 1, @ , 2 , @;3, @;4, @. FIG. 6. Capacitts calorifiques molaires apparentes de NaDS, B

lution infinie de ~~i~~~~~~~~~~ (ou dans le domaine tres di lut en 298,15 K, en fonction de la molalitt en NaDS m2, B diffirentes

alcool) a permis de mettre en Cvidence des changements d e molalitts en isopropanol dans le solvant mixte H20 + iPrOH:

structure dans le binaire HzO + NaDS. En plus d e la transition nz, = 0(36) , @);0.5, 0; I, @;2, @;3 , @,4, @.

correspondant a la concentration critique micellaire du tensio- actif, l'existence d'une seconde transition pourrait 6tre respon- recovery. EditPpar R. T. Johansen et R. L. Berg. A.C.S. Sym- sable des changements observCs vers 0 , 3 m en NaDS (plus posium Stries No 91. Washington, DC. 1979. p. 81. clairement mise en tvidence que lors de I'Ctude du seul binaire 4. J . E. DESNOYERS, F. QUIRION, D. HETU et G. PERRON. Fuel.

H?O + NaDS (36)). Cette transition semblerait jouer un rBle Sous presse.

essentiel pour la solubilisation de molCcules organiques telles 5. F. et D. J . G . IVES. Q. Rev. 20,

que le butanol (15) et pour la solubilisation des hydrocarbures 6. H. N . 'INGH et S. 'WARUP. Jpn. 51, 1534

en milieu microtmulsion (19, 20). (1978). 7. B. D. FLOCKART et A. R. UBBELOHDE. J. Colloid. Sci. 8, 428

(1953). Remerciements 8. K. SHINODA. J. Phys. Chem. 58, 1136 (1954).

L'un de nous (V. M.) tient a exprimer ses remerciements 9. M. F. EMERSONet A. HOLTZER. J. Phys. Chem. 71,3320(1967). pour ['obtention d'une bourse de la D.G.R.C.S.T. , Ministere 10. A. S. C. L A U R E N C E ~ ~ J . T. PARSON. Trans. Faraday SOC. 63,495

des Relations ExtCrieures, dans le cadre des echanges (1967).

France-Tch~coslovaquie, Nous remercions aussi M. le Pro- 11. K. SHIRAHAMA et T. KASHIWABARA. J. Colloid Interface Sci. 36, 65 (1971).

fesseur J. E. Desnoyers (UniversitC de Sherbrooke' Canada) 12. R. ZANA, S. YIV, C. S T A Z ~ E L L E ~ ~ P. LIANOS. J. Colloid Interface pour les discussions fructueuses et l'intCr6t qu'il a bien voulu Sci. 80, 208 (1981). porter a ce travail. 13. J . W. LARSEN et L. B. TEPLEY. J. Colloid Interface Sci. 49, 113

(1974). 1 . K. L. MITI-AL (Edileur). Micellization, solubilization and micro- 14. E. VIKINGSTAD et 0. KVAMMEN. J. Colloid Interface Sci. 74, 16

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