Bac s 2014 Liban Spécialité Exercice III : Tensioactifs (5 points)








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Bac S 2014 Liban Spécialité Exercice III : Tensioactifs (5 points)

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1. L’ion dodécylsulfate




(0,5)


2. Le SDS dans l’eau

2.1. « les têtes hydrophiles plongent dans l’eau et les chaînes carbonées se dressent hors de l’eau, serrées les unes contre les autres. »



(0,25)


eau

2.2. « les chaînes carbonées se regroupent, entourées des têtes hydrophiles en contact avec l’eau »

eau

eau

(0,5)


S
eau
chéma B


2.3. (0,75) Mmicelle = 17 kg.mol–1 (on suppose qu’elle prend en compte les cations Na+)

MSDS = 288 g.mol-1 = 0,288 kg.mol-1

Chaque micelle contient x ions de SDS

Mmicelle = x . MSDS

x =

x = = 59 ions de SDS par micelle

Le schéma B ne montre que 8 ions, ce nombre est inférieur à la réalité.
3. Détermination de la concentration micellaire critique du SDS

3.1. (0,75) Il s’agit d’une dilution du SDS dans 75 mL d’eau distillée.

Solution mère : Solution fille :

V = 5,0 mL de SDS Veau + V = 75+5,0 = 80 mL

CSDS = 0,040 mol.L-1 = 40 mmol.L-1 C mol.L-1

La quantité de matière de SDS versée se conserve lors de la dilution : nSDS versée = nSDSfille

CSDS.V = C.(Veau+V)

C =

C = = 2,5 mmol.L–1

Cette valeur est bien encadrée par les concentrations voisines du tableau.

3.2.1. (0,5) Il s’agit de la courbe représentative de la conductivité (exprimée en mS.m-1) en fonction de la concentration molaire C en SDS (exprimée en mmol.L-1), donc σ en ordonnée et C en abscisse.
. 3.2.2. (0,75) La première partie de la courbe décrit une droite passant par l’origine : la conductivité de la solution augmente proportionnellement à l’ajout de SDS.

L’ajout de SDS dans l’eau, conduit à l’apparition d’ions dodécylsulfate et sodium, ce qui contribue à l’augmentation de la conductivité de la solution.
Lorsque la concentration en tensioactif dépasse une valeur seuil alors les micelles se forment.

Les micelles regroupant une soixantaine d’ions, elles constituent une grosse structure dont on peut supposer qu’elle est moins mobile en solution que ne le sont les ions dodécylsulfate libres.

La conductivité molaire ionique des micelles est plus faible que celle des ions dodécylsulfate.

Dès lors la conductivité de la solution augmente moins fortement, il y a rupture de pente sur la courbe.
3.2.3. (1) Pour savoir si la solution comporte de micelles, déterminons sa concentration massique CSDS en SDS et comparons là à la CMC.
On détermine la valeur de la concentration micellaire critique (CMC) du SDS à l’aide de l’abscisse du point de la rupture de pente. Voir courbe ci-après.

On lit CMC = 6,6 mmol.L-1

Mais l’énoncé précise que cette concentration s’exprime en g.L-1.

CMC (g/L) = CMC.MSDS

CMC (g/L) = 6,6×10–3 ×288 = 1,9 g.L-1

CSDS =

CSDS = = 1,5 g.L–1

CSDS < CMC donc la solution ne comporte pas de micelles.




12,2 cm

4,5 cm

12,2 cm  18 mmol.L-1

4,5 cm  CMC mmol.L-1
CMC =

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