De notre nourriture à nos cosmétiques, nous utilisons quotidiennement toutes sortes d'émulsions. Le rôle des tensioactifs est indispensable








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date de publication18.10.2016
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Titre

Emulsion, mousse, tensioactifs : cosmétiques et nourriture.

Type d'activité

Séance d’activité documentaire et expérimentale.

Objectifs de l’activité

Comprendre ce qu’est une émulsion, une mousse et rôle des tensioactifs.


Références par rapport au programme

Cette activité illustre le thème matériaux et le sous thème structure et propriétés en classe de

TERMINALE S spécialité




Mots clés :

  • Tensioactifs,

  • émulsions,

  • mousses.

Compétences attendues :


  • Extraire une information utile ;

  • identifier les paramètres jouant un rôle dans un phénomène physique,

  • mettre au point un protocole,

  • communiquer et argumenter.




Conditions de mise en œuvre


Prérequis : rappels seconde : formulation, principe actif, Loi de Henry.
Durée : 2h , complément possible avec video CNRS.

Contraintes matérielles : salle de chimie :un cristallisoir, produit vaisselle, 2 trombones, 1 œuf, 1 bol, 1 fouet, huile d’arachide, sulfate de cuivre anhydre.

Auteur

Valerie Duboz


Académie de Lyon





  1. L’émulsion.

De notre nourriture à nos cosmétiques, nous utilisons quotidiennement toutes sortes d'émulsions. Le rôle des tensioactifs est indispensable.

I. Etude documentaire.

Document 1 : cosmétiques et émulsions.

On estime qu’environ 90 % des cosmétiques se présentent sous cette forme : crèmes, laits, gommages, masques, fonds de teint, dentifrices… sont tous des émulsions. Et bien que leurs indications soient très différentes, leurs bases ont toutes la même structure : c’est d’abord un mélange d’eau, de corps gras... et de quelques autres ingrédients.

La formulation conditionne la qualité des cosmétiques L’aspect crémeux, onctueux, non gras des différents produits cosmétiques est dû aux émulsions ou encore à l’argile.

Les tensioactifs surfactifs ou surfactants sont les composés indispensables à l' hygiène et à la cosmétologie. Ils dispersent les corps gras dans l'eau en réduisant la tension superficielle et favorisent une répartition uniforme du produit lors de son utilisation. On les retrouve dans les produits de soins : shampooings, produits pour la peau, le bain, le rasage, etc.


La formule générale, et la plus simple d’un tensioactif, associe une tête polaire à une queue hydrophobe.
Extrait « http://www.chimie-sup.fr/formulation.htm »

http://www.aroma-zone.com/aroma/images/herbier_nouveau/tensioactif.png

a)Schéma d’une molécule de tensioactif


b) Schéma simplifié d’une molécule de tensioactif




Les « actifs » servent à donner à l'émulsion des propriétés bien précises

pour la peau :
- hydratante (acide hyaluronique, glycérine végétale...)
- anti-âge et anti-oxydante (co-enzyme Q10, vitamine E...)
- apaisante (allantoine, bisabolol, huile essentielle de Camomille allemande......)
- circulatoire (huile végétale de Callophylle, hydrolat de Cyprès...)
- nutritive et revitalisante (gelée royale BIO, miel, lait de jument...)
Extrait d u site « aroma-zone.com »


doc
















































Queue




Tête




Un exemple de tensioactif : le dodecyl sulfate de sodium ( ou laurylsulfate de sodium): utilisé dans les dentifrices, shampoing…..fichier:sds-2d-skeletal.png


Document 2 : tension superficielle d’un liquide.




Forces agissants sur des molécules

plongées dans le liquide et sur

celles à la surface du liquide.
http://wwwens.uqac.ca/chimie/Chimie_physique

/Chapitres/chap_4.htm




H

2,1



















Li

1,0

Be

1,5

B

2,0

C

2,5

N

3,0

O

3,5

F

4,0

Na

0,9

Mg

1,2

Al

1,5

Si

1,9

P

2,1

S

2,5

Cl

3,0

Echelle de variation de l'électronégativité de PAULING pour quelques éléments chimiques en u.a.m.d (unité atomique de moment dipolaire).

Chimie générale : Suard, Praud


Si deux atomes impliqués dans une liaison de covalence sont d’électronégativités différentes, la répartition des charges est dissymétrique : les électrons de la liaison sont délocalisés vers l’atome le plus électronégatif, qui porte alors une charge partielle négative notée δ-. L’autre atome de la liaison porte, quant à lui, une charge partielle positive notée δ+.

Plus les charges sont réparties de façon asymétrique, plus une liaison ou molécule sera polaire (elle peut être assimilée à un dipôle électrostatique).

http://physique.ac-orleans-tours.fr/php5/site/


Dans un liquide, on peut imaginer que les molécules qui sont à l’intérieur du liquide sont

soumises à des forces différentes de celles subies par les molécules qui sont situées à la

surface du liquide : en effet, dans la phase liquide les molécules se touchent. Bien souvent, ces molécules ne sont pas neutres sur le plan électrique. C’est le cas tout particulièrement de l’eau qui porte un moment dipolaire important. Ces moments dipolaires interfèrent les uns avec les autres de telles sorte qu’au sein du liquide une molécule est l’objet de tensions orientées dans toutes les directions de la sphère qui l’entoure. Sur la surface du liquide, ces tensions sont limitées à la demi sphère située sous la surface. Il s’ensuit que la résultante de ces forces ne peut pas être nulle.

Le schéma ci-dessus représentent les forces qui agissent sur les molécules plongées

dans un liquide, et sur celles qui sont au voisinage de sa surface libre. Cette résultante est nécessairement dirigée vers le bas, puisque (sauf s’il y a évaporation) le liquide ne s’échappe pas du récipient. Ce phénomène se traduit par l’apparition d’une tension de surface caractéristique de chacun des liquides. On peut dire qu’il se forme un film de molécules en surface qui n’a pas plus tout à fait la même structure que celle que l’on retrouve au sein du liquide.

Extrait http://www-lemm.univ-lille1.fr/physique/mecaflu_stat/cours/chap5.pdf


Document 3 : Mode d’action des tensioactifs.
Les molécules du composé tensioactif se regroupent pour former des structures sphériques que l’on appelle des micelles. On retrouvera les têtes à la surface de ces sphères et les queues « bien protégées de l’eau » à l’intérieur. Lorsqu’on fouette le mélange huile et eau, les molécules tensioactives enrobent des goutelettes d’huile et se« fixent » à elles par contact de leur partie hydrophobe. Il se forme des micelles.

Ces micelles, portant toutes la même charge électrique, se repoussent par interaction électrostatique et se dispersent dans l’eau.


air




eau








Micelle




Micelle entourant une goutte d'huile



D’après un document académie de Nancy


c:\users\valérie\appdata\local\microsoft\windows\temporary internet files\content.ie5\nktj4mk2\mc900384040[1].wmfQuestions :

Q.1. Qu’est-ce que la formulation d’un cosmétique ?

Q.2. Sur un site commercial, on trouve quelques constituants utilisés plus spécialement dans les cosmétiques pour la peau, donnez en leurs effets annoncés. Comment nomme- t- on  ces substances?

Q.3. Compléter doc 1 le schéma b) d’une molécule de tensioactif en précisant les propriétés de chaque partie de la molécule.

Q.4. Expliquer pourquoi la molécule d’eau est polaire. La schématiser et faire apparaître les charges partielles .

Justifier l’importance des tensioactifs dans les cosmétiques en expliquant leur rôle.


c:\users\valérie\appdata\local\microsoft\windows\temporary internet files\content.ie5\9a5oxn5f\mc900411047[1].wmf


Expériences :

E.1. Rôle du tensioactif (le tensioactif est ici une goutte de produit vaisselle).
Remplir à la moitié un cristallisoir d’eau. Déplier un trombone , lui donner la forme d’un L.

A l’aide de ce premier trombone, disposer le deuxième trombone délicatement à la surface de l’eau. Ajouter alors une goutte de produit vaisselle dans l’eau.

  1. Noter vos observations.

  2. Interpréter le phénomène..



 Parmi les autres constituants du blanc d’oeuf, on trouve des protéines, la principale étant appelée ovalbumine (plus de 50 % de toutes les protéines). Elle est intéressante par ses propriétés de coagulant et de tensioactif .
La phosphatidylcholine est plus connue sous le nom lécithine, présente dans le jaune d’œuf, elle possède un pôle hydrophile ( la choline et le groupe phosphate), une queue hydrophobe (acides palmitique et oléique) wikipédia

fichier:popc details.svg

https://encrypted-tbn2.google.com/images?q=tbn:and9gcqjzp9churfqjfqo6klzyvn-nrhbao6p3fcmzjv0siocykjf3ag

Sauce mayonnaise
sauce mayonnaise
Figure

 E.2. « La mayonnaise est techniquement une émulsion ».

Justifier cette affirmation en mettant en évidence

le rôle de chacun des constituants nécessaires.
On attend :

  • une liste du matériel.


«  La moutarde, est composée de cellules, dont l'enveloppe est composée de molécules de la même famille chimique que les lécithines du jaune d'œuf .

Hervé This, casseroles et éprouvettes

un protocole expérimental,

  • vos observations

  • une conclusion



c:\users\valérie\appdata\local\microsoft\windows\temporary internet files\content.ie5\nktj4mk2\mc900384040[1].wmfQuestions :
Q.1.Expliquer comment obtenir une mousse.

Q.2.Nommer le gaz présent dans une boisson gazeuse et expliquer la formation des bulles lors de l’ouverture de la bouteille.

Q.3.Citer, en cuisine, un exemple courant « d’incorporation du gaz par fouettage ». Nommer le gaz incorporé.

Q.4.Représenter la position des molécules de tensioactif dans le cas d’une bulle. Préciser le type d’interface concernée. Précisez le rapport diamètre bulle / épaisseur film de molécules.

Q.5.Donner l’allure du graphique Moussabilité = f [tensioactif].

Q.6.Peut-on obtenir une mousse à partir d’ un liquide pur ?Justifier.

Q.7.A partir du document 4, justifier l’usage courant du tensioactif cité document1.

Q.8.Les mousses présentent aussi un intérêt dans l’industrie, lequel ?
Pour compléter l’activité, un dossier CNRS tout en image…………………

http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doschim/decouv/peau/tensio.html


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