Soutenance mémoire
Tension superficielle
Encore appelée tension de surface ou énergie d’interface ou de surface, la tension superficielle est une force qui existe au niveau de toute interface (solide/liquide, liquide/liquide ou liquide/gaz). La tension entre deux solides, deux liquides, ou également entre un liquide et un solide est généralement appelée tension interfaciale. C’est donc la tension superficielle, qui fait qu’une goutte d’eau soit visible sur une feuille d’arbre par exemple, c’est elle qui permet à certains insectes de marcher sur l’eau, ou bien encore c’est elle qui est à l’origine de la forme bombée de l’eau dans un verre rempli à ras bord avec la notion de capillarité. L’unité de mesure de la tension superficielle dans le système S.I (systèmeinternational).est le newton par mètre (N.m-1 ) qui est équivalent aux joules par mètre carré (J.m-2 ) qui est l’unité d’énergie de surface, dans le système CGS (centimètre-gramme-seconde) elle est exprimée en dyne/cm. La tension superficielle est la force qu’il faut appliquer à un liquide pour provoquer l’extension de sa surface. On peut définir l’énergie d’interface comme un surplus d’énergie chimique lorsque les molécules de surface migrent à l’intérieur du liquide (3). En biologie la tension superficielle joue un rôle important dans la respiration des êtres vivants : La surface des poumons est augmentée par la présence des alvéoles. La dilatation des poumons requiert un travail considérable car la tension superficielle qui colle les membranes alvéolaires est élevée. Pour faciliter la ventilation, des surfactants réduisent la tension superficielle à la surface interne des alvéoles. La présence de ces surfactants réduit le travail nécessaire à la dilatation des poumons : Lorsque l’alvéole se dilate, la concentration des surfactants par unité de surface diminue, la tension superficielle augmente. La résistance à la dilatation augmente et protège les alvéoles contre l’éclatement(4).
Methodes des gouttes tombantes
C’est une méthode assez précise et sans doute une des plus commodes à utiliser pour mesurer les tensions superficielles aux interfaces liquide-air ou interfaciales aux interfaces liquide-liquide. La méthode des gouttes tombantes utilise l’idée de former des gouttes à l’extrémité d’un capillaire de rayon r et de les faire tomber dans un récipient, jusqu’à ce que suffisamment de gouttes aient été recueillies pour pouvoir être pesées avec précision (figure 11). Le poids d’une goutte est obtenu en pesant le liquide au fond du récipient et en divisant le poids total par le nombre de gouttes. Cependant, la situation n’est pas aussi simple et en général, les gouttes ne se brisent pas proprement. Ainsi, bien que la goutte puisse initialement avoir atteint l’équilibre peu de temps avant qu’elle ne se détache, cet état d’équilibre ne se manifeste plus pendant les dernières étapes de la détermination où des mouvements turbulents et dynamiques interviennent au cours de la rupture. La méthode des gouttes tombantes peut, bien sûr, être utilisée pour la détermination des tensions interfaciales liquideliquide. Dans ce cas, des gouttes d’un des liquides sont formées au sein de l’autre, où W’ et m sont alors le poids et la masse de la goutte moins ceux du liquide déplacé. Elle n’est pas recommandée pour les solutions, car c’est une méthode dynamique peu appropriée pour les systèmes où les équilibres interfaciaux s’établissent lentement(10).
Huile de tounesol
L’huile de tournesol raffinée est une huile obtenue à partir des graines de la plante appelée Helianthusannuus, par pression mécanique ou par extraction,suivie d’un raffinage.Un antioxydant approprié peut êtreajouté.Le tournesol est une astéracée originaire d’Amérique du nord. Les graines contiennent 20 à 30% d’huile. Sa composition en acide gras est la suivante :
Acide linoléique :48-74%
Acide oléique :14-40%
Acide stéarique :1-7%
Acide palmitique :4-9%
Le trilinoléate (LLL) et l’oléodilinoléate (OLL) représentent environ 1/3 des triacyl glycérols.
L’huile de tournesol de la marque Oléor que nous avons utilisée présente un indice d’iode de 125-144,un indice d’acide de 0,05% et un indice de saponification 188- 194. Son point de fusion est de -15°C et son point de fumée est de l’ordre de 232°C (13).
COMMENTAIRES
Lors de la réalisation d’émulsions, de nombreuses études sont menées dans un but d’optimiser le rendements de formulation. De ce fait, les résultats des études ont montré que la maitrise de la tension interfaciale est d’un grand intérêt. De plus en plus, les méthodes des gouttes sont utilisées pour les mesures de la tension à l’interface de deux milieux différents. Les techniques les plus courantes sont, la méthode de la goutte pendante et celle de la goutte oscillante. Cette dernière méthode, en plus de donner des informations sur la tension interfaciale, donne des renseignements sur les propriétésrhéologique de la goutte. En ce qui concerne notre étude, nous nous sommes intéressé à cette tension interfaciale en étudiant le comportement de la goutte de phase dispersée lors de sa formation dans la phase dispersante. Nous avons mesuré le diamètre des ces dernières puisque le rayon est lié à la tension interfaciale par l’intermédiaire de l’équation de Laplace. L’étude de l’évolution de la taille des gouttes a été faite en fonction du type d’huile.Les huiles étudiées sont l’huile de tournesol et l’huile d’amande douce. Les agents tensioactifs utilisés sont le span 80 et le crémophore qui sont tous les deux des tensioactifs lipophiles et non ioniques.Avecces derniers, nous avons préparé des solutions à des concentrations différentes. Trois phases hydrophiles préparées en quantité suffisante pour 20 ml ont été utilisées, ces dernères sont constituées par du glucose 5% et à 10% et une solution de sérum salé contenant du NaCl à 0,9 %
CONCLUSION
Dans la vie quotidienne, de nombreux produits sont sous formed’émulsions, c’està-dire des systèmes dispersés liquide/liquide.. Les émulsions ont de multiples applications et sont rencontrées dans de nombreux domaines notamment en médecine avec les vaccins, en pharmacie via les crèmes et pommades, en cosmétiques par les shampoings et lotions, dans les peintures et les carburants… Pour formuler une émulsion, il faut une phase hydrophile et une phase lipophile. Les deux phases étant naturellement non miscibles, on utilise un tensioactif afin de lier ces deux phases. Le tensioactif est le constituant clé , sans lui il est impossible de former une émulsion puisqu’il intervient en modulant la tension à l’interface des deux liquides favorisant ainsi la dispersion de l’un dans l’autre. Nous nous sommes intéressé à cette tension interfaciale en étudiant le comportement de la goutte de phase dispersée lors de sa formation dans la phase dispersante. Nous avons mesuré le diamètre de ces dernières puisque le rayon est lié à la tension interfaciale par l’intermédiaire de l’équation de Laplace. L’étude de l’évolution de la taille des gouttes a été faite en fonction du type d’huile. Les huiles étudiées sont l’huile de tournesol et l’huile d’amande douce. Les agents tensioactifs utilisés sont le span 80 et le crémophore qui sont tous les deux des tensioactifs lipophiles et non ioniques. Avec ces derniers, nous avons préparé des solutions à des concentrations différentes. Trois phases hydrophiles préparées en quantité suffisante pour 20 ml ont été utilisées, ces dernères sont constituées par du glucose 5% et à 10% et une solution de sérum salé contenant du NaCl à 0,9 % L’observation de l’évolution de la taille des gouttes représenté sous forme de courbes et de tableaux nous a permis de voir que pour l’huile de tournesol, on a une tendance globale à la baisse de la taille de la goutte.Ceci montre une diminution des forces de cohésion des molécules de phase aqueuse avec les bords de l’extrémité de la seringue utilisée, en effet lors de la formation d’une goutte, on note un équilibre entre le poids de la goutte et les forces de tension superficielle. Ainsi, plus la tension superficielle baisse plus la taille de la goutte à travers son rayon diminue, la masse volumique étant la même. Ceci explique la baisse de la taille de la goutte lorsque la tension superficielle ou interfaciale diminue (augmentation de la proportion en tensioactif). Pour ce qui concerne les résultats obtenus avec le crémophore on note l’existance d’un minimum pour les solutions glucosées à 5 et 10% formées dans l’huile de tournesol. Par contre concernant le crémophore utilisé dans l’huile d’amande douce, on note l’existance d’un maximum dans la courbe de variation de la taille de la goutte en fonction de la concentration en tensioactif. Ces variations pourraient être expliquées par le fait que nous n’avons pas réellement tenu compte de la profondeur à laquelle la goutte est formée. En effet cette profondeur (h) influe beaucoup sur la taille de cette dernière. Les résultats obtenus avec le sérum salé, aussi bien pour le crémophore que pour le span sont relativement homogènes avec une tendance globale à une augmentation surtout pour l’huile de tournesol. Contrairement à nos attentes, on note que la taille des gouttes augmente avec les proportions en tensioactifs. Ceci est sûrement lié au fait que avec la présence de NaCl, il y a une ionisation possible du milieu du fait de la possibilité de substitution d’un hydrogène (labile) par un ion Na+ . Cette possibilité de modification de la structure chimique de la tête hydrophile du span qui peut aquérir facilement des charges négatives fait apparaître des forces de répulsions électrostatiques. Ceci aura pour conséquence une diminution du nombre de molécules tensioactives autour de la gouttelette pouvant entrainer une minimisation de la baisse de la tension à la surface des gouttes. Ainsi au vu des résultats on peut noter l’existance de plusieurs paramètres physiques qui interviennent dans l’évolution de la taille des gouttes formées dans différents milieux et un détail saillant que l’on peut noter ici est que la composition du milieux joue un grand rôle dans ce phénomène
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Table des matières
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE: GENERALITES
I. NOTIONS D’INTERFACE ET DE TENSION SUPERFICIELLE
I.1. Définitions
I.1.1. Interface
I.1.2. Tension superficielle
I.2. Structure d’une interface
I.3. Propriétés des interfaces
II. TECHNIQUES DE MESURE DE LA TENSION SUPERFICIELLE
II.1. MÉTHODES PAR CAPILLARITÉ
II.1.1. Méthode de l’ascensioncapillaire
II.1.2. Méthode du capillaire horizontal
II.2. METHODE DE PRESSION MAXIMALE DANS UNE BULLE
II.3. METHODES DES GOUTTES
II.3.1. Methode de la goutte pendante
II.3.2. Methodes des gouttes tombantes
II.3.3. Methode de la goutte en rotation
III. TECHNIQUE DE MESURE DE LA TENSION INTERFACIALE : LE TENSIOMETRE A GOUTTE AUTOMATISE OU TRACKER
DEUXIÈME PARTIE : TRAVAIL EXPERIMENTAL
I. OBJECTIFS
II. CADRE DE L’ETUDE
III. MATERIEL ET METHODES
III.1. Materiel
III.1.1. Appareillage et verrerie
III.1.2. Matières premières
III.1.2.1.Phaseaqueuse
III.1.2.2.Phasehuileuse
III.1.2.3.Agentsemulsionnants
III.2. Méthodes
III.2.1. Préparation des phases hydrophiles
III.2.2. Préparation des phases lipophiles
III.2.3. Mesure de la taille des gouttes
IV. RESULTATS
IV.1. Evolution de la taille des gouttes
IV.2. Formation de gouttes dans l’huile d’amande douce
IV.2.1. Formation avec le span 80
IV.2.2. Formation avec le crémophore
IV.3. Formation de gouttes dans l’huile de tournesol
IV.3.1. Formation avec le span 80
IV.3.2. Formation avec le crémophore
V. COMMENTAIRES
CONCLUSION
REFERENCES
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