Correction 3p151 asd - Enseignement des Sciences Physiques en

Terminale spécialité_Thème 1_LES MATERIAUX
Correction d’exercices
M.Meyniel 1/1
Correction : Tensioactifs, émulsions, mousses 3 p 151 (ASD)
1. On cherche la nature des interactions entre l’eau et la tête d’un tensioactif. Il faut donc connaître en premier lieu les
caractéristiques de chacun afin de répondre.
L’eau est une molécule polaire (le barycentre des charges positives n’est pas au même endroit
que celui des charges négatives), elle possède donc un « moment électrique ».
De plus, l’eau peut réaliser des liaisons hydrogène (H lié à un atome électronégatif : O).
Un tensioactif anionique (R-SO3
-) possède une charge électrique négative : il interagit donc électriquement avec la
charge δ+ des atomes d’hydrogène de l’eau.
Un tensioactif cationique (RNH3
+) possède une charge électrique positive : il interagit donc électriquement avec la
charge δ- de l’atome d’oxygène de l’eau.
Un tensioactif neutre R-O-CH2-CH2-OH ne peut interagir électriquement avec l’eau. Par contre, il possède un groupe
hydroxyle (-OH) et donc peut réaliser des liaisons hydrogène avec les molécules d’eau.
Pour connaître la nature des interactions entre l’octane et la queue d’un tensioactif, on procède de la même façon.
L’octane est apolaire (la molécule C8H18 est symétrique. Par ailleurs, les atomes de carbone et d’hydrogène ont presque la
même électronégativité) et ne peut pas réaliser de liaisons hydrogène (pas d’atome électronégatif lié à un H).
Les seules interactions susceptibles de s’établir entre la queue du tensioactif (apolaire aussi) et l’octane sont alors des
interactions de van der Waals.
2.
a. Surface d’une eau recouverte par un film de tensioactif (du savon, par exemple) :
La tête des espèces tensioactives (polaires ou ioniques) se lie avec l’eau
(liaisons hydrogène ou électriques) alors que la queue apolaire ne peut se lier à l’eau
(pas d’interaction possible) et donc se retrouve dans l’air.
b. Bulle de savon dans une eau savonneuse :
Dans une bulle de savon due à une eau savonneuse, il y a une double couche de
tensioactifs. Les têtes des espèces tensioactives interagissent avec l’eau constituant le film d’eau
de la bulle alors que les queues se retrouvent dans l’air : à l’extérieur ou l’intérieur à la bulle.
3.
L’élimination d’une tache de graisse (espèce organique) résulte de
la formation d’une micelle formée d’une monocouche de tensioactifs, car
l’interaction entre la graisse et le tensioactif se fait par la queue du
tensioactif (interactions de Van der Waals), sa tête interagissant alors avec
l’eau.
Remarque : Les têtes hydrophiles étant chargées électriquement (négativement ou positivement), il en va de même pour les surfaces
micellaires qui se repoussent donc et empêchent les micelles de se regrouper, on parle du pouvoir dispersant.
L’élimination d’une tache de terre (espèce ionique) nécessite la
formation d’une micelle formée d’une bicouche de tensioactifs, car l’interaction
entre la terre et le tensioactif se fait par la tête du tensioactif. La mise en
suspension dans l’eau de ces micelles nécessite aussi une interaction de l’eau
avec les têtes des espèces tensioactives, d’où la nécessité d’une double couche.
salissure
organique
savon
micelle
micelle
en
bicouche
Boue
(ionique)