GENERALITE SUR LES TENSIOACTIFS

La tension superficielle

La tension de surface ou tension superficielle est un phénomène qui résulte des forces intermoléculaires qui agissent sur les molécules de la surface (liaisons hydrogène, forces de Van der Walls ou interactions dipôle-dipôle), et à l’intérieur du liquide (Figure 6) [4]. En revanche, une molécule à la surface subit une force d’attraction nette dirigée vers l’intérieur du liquide puisque les forces d’attraction de la part des molécules d’air sont négligeables. La surface de contact entre l’air et l’eau et donc réduite à son minimum. A l’inverse, augmenter l’aire de la surface de contact (interface) nécessite l’application d’une force et la réalisation d’un travail proportionnel à l’accroissement de surface visé. De ce fait, la tension superficielle se traduit par l’augmentation de l’énergie du système lorsqu’une molécule est déplacée du volume vers la surface et voit son nombre de premiers voisins diminuer. Si des molécules tensioactives sont introduites dans une solution aqueuse, elles vont s’adsorber à l’interface air-liquide pour réduire le contact entre leur partie hydrophobe et l’eau tout en conservant leur partie hydrophile en solution. En conséquence, certaines molécules d’eau à l’interface vont être remplacées par des molécules de tensioactif ce qui va conduire à une réduction de la tension superficielle. Cette diminution de tension superficielle facilite de nombreux phénomènes tels que la formation de mousse, d’émulsion, le mouillage d’une surface, etc. Plus généralement, la diminution de la tension superficielle favorise l’affinité des deux phases non miscibles et la dispersion de l’une dans l’autre.

Adsorption aux interfaces

Les molécules de tensioactifs ont tendance à se concentrer aux interfaces et à s’orienter de façon à augmenter les interactions attractives (partie hydrophile / eau et partie lipophile/ phase lipophile). Ce phénomène d’adsorption du tensioactif provoque une diminution de la tension superficielle ou de la tension interfaciale jusqu’à ce que l’interface soit saturée, comme le montre la figure 7. L’adsorption des tensioactifs à l’interface sera déterminée par les interactions qui existent entre eux. Les tensioactifs ioniques se repoussent entre eux, défavorisant leur proximité, en contrepartie les molécules de tensioactifs non ioniques s’adsorberont de façon plus rapprochée que les molécules de tensioactifs ioniques car elles ne présentent pas de répulsions électriques. La conformation des molécules de tensioactifs non ioniques est limitée par l’hydratation autour de leur tête polaire.

Micellisation Les micelles sont de petits assemblages de molécules amphiphiles (dans l’eau ou dans l’huile) lorsque la concentration en molécules dissoutes dépasse un certain seuil, appelé concentration micellaire critique (CMC). Au-delà de la CMC en effet, l’association des molécules amphiphiles se traduit par des changements importants dans le comportement des solutions. Il existe deux types de micelles (Figure 8), micelles directes et les micelles inverses. Les premiers sont arrangés de telle sorte que les groupes polaires sont au contact de l’eau et que les chaines hydrocarbonées restent isolées dans l’agrégat pour s’échapper d’une ambiance polaire défavorable. Dans le cas de micelles inverses leur partie hydrocarbonée est dirigée vers l’huile et les groupes polaire sont en contact avec l’eau. Cela explique la capacité des solutions micellaires à solubiliser diverses substances par ailleurs insolubles dans l’eau.

Concentration Micellaire Critique (CMC)

Les nombreuses applications des tensioactifs reposent, en partie, sur leur capacité à former des micelles. La concentration à partir de laquelle un composé tensioactif s’auto-associe sous forme micellaire en solution aqueuse est dénommée concentration micellaire critique. La concentration micellaire critique (CMC) est une grandeur physique qui caractérise le potentiel tensioactif d’un composé. Elle peut être déterminée par plusieurs méthodes parmi lesquelles nous avons choisi une méthode consistant à mesurer les tensions superficielles en fonction de la concentration. Ces tensions sont déterminées par une méthode statique, la méthode de Wilhelmy. Son principe repose sur le comportement de la surface du liquide en fonction de la quantité de tensioactif qu’il contient. Après avoir calculé la tension superficielleγ par cette méthode pour une concentration donnée, on trace la courbe de variation de la tension de surface en fonction du logarithme décimal de la concentration du tensioactif en solution. Cette courbe, dont l’allure est représentée dans la Figure 9, permet de déterminer graphiquement la CMC, propre à chaque composé étudié.

Les molécules tensioactives possèdent la propriété d’abaisser la tension de surfaces de l’eau pure (72,8 mN/m) depuis des concentrations inférieurs à la CMC jusqu’à la CMC. La micellisation observée à la CMC, correspond à une variation brutale des propriétés physicochimiques de la solution. Cela concerne non seulement la tension de surface mais aussi bien d’autre propriété de la solution (pression osmotique, turbidité, conductivité pour les tensioactifs chargés, etc …). Cette variation se traduit par la cassure sur les courbes expérimentales de l’évolution de la tension de surface en fonction de la concentration en tensioactifs. Au delà de la CMC, la tension de surface γn’est presque plus affectée par l’augmentation de la concentration en tensioactifs. I.3.5. Point de krafft Krafft et coll. [5] ont étudié l’effet de la température et de la concentration sur la solubilité d’un tensioactif.

Ils rapportent que pour une même concentration, si on se place au-dessus d’une certaine température, spécifique à chaque molécule, la solubilité s’accroît fortement. Cette augmentation de solubilité est dûe à la formation de petits agrégats de trente à cent monomères appelés micelles. La température à laquelle ces micelles commencent à se former est appelée point de Krafft ou température de Krafft (TK) à laquelle est associée une concentration minimale qui est la concentration micellaire critique (CMC) définie précédemment. Le phénomène de micellisation est visible sur le diagramme de phase d’un tensioactif dans l’eau ci-après (Figure 10). Lorsqu’on se situe à une concentration inférieure à la concentration micellaire critique CMC (zone 1), les molécules de monomères sont en solution dans l’eau et ceci pour n’importe quelle température. Une fois la CMC atteinte, deux comportements sont observés: en-dessous de la température de Krafft TK, les monomères constituent une phase solide que l’on pourrait définir comme le mélange de composés organisés tels que des cristaux ou des cristaux liquides au sein de la solution (zone 2). Cela se traduit par une solution d’aspect trouble. Puis, au-delà de la température de Krafft, les monomères adoptent une organisation en micelles rendant les molécules solubles dans la solution (zone 3), se traduisant par le passage d’une solution trouble à une solution limpide.

Le rapport de stage ou le pfe est un document d’analyse, de synthèse et d’évaluation de votre apprentissage, c’est pour cela rapport gratuit propose le téléchargement des modèles gratuits de projet de fin d’étude, rapport de stage, mémoire, pfe, thèse, pour connaître la méthodologie à avoir et savoir comment construire les parties d’un projet de fin d’étude.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : GENERALITE SUR LES TENSIOACTIFS
I.Généralité sur les tensioactifs
I.1. Définition
I.2. Classification des tensioactifs
I.2.1.Les tensioactifs anioniques
I.2.2. Les tensioactifs cationiques
I.2.3. Les tensioactifs zwitterioniques
I.2.4. Les tensioactifs non ioniques
I.2.5. Les tensioactifs bolaformes
I.3. Propriétés des agents tensioactifs
I.3.1 la tension superficielle
I.3.2. Adsorption aux interfaces
I.3.3. Micellisation
I.3.4. Concentration Micellaire Critique (CMC)
I.3.5. Point de krafft
I.3.6. Point de trouble
I.4. Domaine d’application des tensioactifs
I.4.1. Secteur de la détergence
I.4.2. Secteur de la cosmétique
I.4.3. Secteur industriel
CHAPITRE II : RAPPEL BIBLIOGRAPHIQUE
A/SYNTHESE DES THIOLS
B / ADDITION RADDICALAIRE DES THIOLS SUR LES MONOMERES A DOUBLE LIAISON
I.Action des thiols sur les monomères vinyliques
I.1. Action d’un thiol hydrocarboné sur les vinylphosphonates
I.2. Action d’un thiol hydrocarboné sur l’acide vinylphosphonique
I.3. Action d’un thiol fluoré sur l’acide vinylphosphonique
I.4. Action des composés dithiolés sur l’acide vinylphosphonique
I.5 Action des thiols sur les monomères acryliques
I.6. Action des thiols sur les monomères methacryliques
II.Action des thiols sur les allyliques
II.1 Action d’un thiol hydrocarboné sur les allylphosphonates
III. Action des thiols sur le styrène
CHAPITRE III : SYNTHESE DE TENSIOACTIFS A BASE DE PEG PAR ADDITION RADICALAIRE SUR L’ACIDE METHACRYLIQUE
I.Thiolation de polyéthylène glycol
I.1.Thiolation de Brij 30
I.2.Thiolation de Brij 58
Addition radicalaire de PEG-SH sur le méthacrylate de méthyle
PARTIE EXPERIMENTALE
I.Estérification de l’acide thioglycolique par le polyéthylène glycol
I.1. Estérification de l’ATG par Brij 30
I.2. Estérification de l’ATG par Brij 58
II.Addition radicalaire du polyéthylène glycol thiolé sur l’acide méthacrylique
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE