Soutenance mémoire
Les solutions aqueuses sont des mélanges homogènes en phase liquide que l’on obtient en solubilisant une substance dans de l’eau. Ces solutions sont divisées en solutions moléculaires et en solutions ioniques. Ces deux types de solutions se différencient par leur conductivité : les solutions ioniques sont conductrices tandis que les solutions moléculaires ne le sont pas [1]. Dans tous les deux cas, lorsque les molécules du soluté se dispersent dans l’eau, il se crée une énergie attractive au sein de la solution qui est due aux forces de dispersion. Cette énergie offre la possibilité aux molécules du soluté d’exercer des forces attractives sur les molécules de l’eau. Ces interactions favorisent la formation de liaisons créant ainsi des forces de cohésions entre les molécules du soluté et celles de l’eau [2].
Ainsi, dans le cadre de la formulation des produits pharmaceutiques liquides, l’industrie pharmaceutique utilise le plus souvent les sucres et les sels pour masquer le goût des principes actifs amers, pour solubiliser les principes actifs peu solubles et pour stabiliser les formulations. Ces sucres et sels facilitent le transport des principes actif, leur ciblage et assurent également leur protection. Ils participent pleinement à l’activité biologique des principes actifs [3]. L’évaluation des formulations médicamenteuses via l’étude des paramètres physico-chimiques constitue une étape clé car elle permet de prouver la qualité ou non de la formulation. En effet, ces paramètres physico-chimiques donnent des renseignements sur la stabilité ou l’instabilité de la formulation [4]. Une mauvaise qualité d’une formulation médicamenteuse peut être à l’origine soit d’une toxicité soit d’une inefficacité du produit entraînant un échec thérapeutique au cours de son utilisation [5]. Toutefois, les paramètres physico-chimiques sont influencés par la température. Ce qui peut conduire à des résultats erronés [6].
GENERALITES SUR L’EBULLIOMETRIE ET SUR L’EAU
Définition de l’ébulliométrie
L’ébulliométrie est la détermination du point d’ébullition d’une solution en vue de déterminer la quantité de substance dissoute. L’ébullition est un phénomène accompagnant le passage d’un corps de l’état liquide à l’état gazeux et qui consiste en la formation dans le liquide de bulles de vapeur qui viennent crever à la surface[7].
Enoncé de la loi de Raoult
D’après Raoult, la température d’ébullition est proportionnelle à la fraction molaire de la solution étudiée [8].
Notions de base sur la thermodynamique
La thermodynamique est la science des transformations de l’énergie. Elle étudie les caractéristiques énergétiques relatives à la transformation de la matière, qu’elle soit physique (production de travail ou de la chaleur, changement d’état physique etc.) ou chimique (réactions chimiques). Elle s’intéresse plus particulièrement à la transformation d’un système matériel en étudiant deux grandeurs fondamentales à savoir l’énergie et l’entropie. Pour cela, elle étudie l’évolution du système depuis son état initial jusqu’à son état final [9].
Energie
L’énergie est une grandeur qui ne varie pas. Elle ne peut être ni crée ni détruite. Autrement dit, lorsqu’un système reçoit une quantité d’énergie, il peut soit l’emmagasiner soit la restituer à l’extérieur, mais en aucun cas, il ne peut la détruire. Les échanges d’énergie entre systèmes et/ou entre système et son environnement, permettent d’observer toutes les transformations de la matière et même tous les phénomènes dans l’univers. L’énergie est exprimée en joules [9]. En thermodynamique, l’énergie est divisée sous deux formes: l’énergie interne et l’enthalpie [9].
Energie interne
L’énergie interne noté U caractérise le contenu énergétique de la matière. Elle est égale à la somme de toutes les énergies que possèdent les particules de la matière (noyaux, électrons, atomes, molécules, ions etc.). Il s’agit essentiellement des énergies cinétiques responsables des mouvements browniens (translation, vibration, rotation) des particules et des énergies potentielles responsables des interactions (attraction ou répulsion) entre les particules. Elle est souvent à l’origine des phénomènes d’instabilité des systèmes [9].
Enthalpie
C’est la quantité de chaleur (énergie) échangée entre systèmes et/ou entre système et son environnement à une pression constante. Elle dépend de l’énergie interne et du volume du système. Elle est soit positive soit négative. Sa positivité signifie que le système a reçu de l’énergie. La présence de cette énergie dans le système se traduit par la rupture des liaisons particulaires qui augmente avec l’enthalpie positive du système. Cette enthalpie serait responsable des phénomènes d’instabilité observés au cours de l’évolution d’un système [9]. Par contre, sa négativité, correspond à une perte d’énergie du système. Ce qui se traduit par la formation de nouvelles liaisons entre les particules en formant ainsi ce qu’on appelle le réseau du système. La formation de liaisons augmente si l’enthalpie tend vers moins l’infini [9]. En résumé, l’énergie interne et l’enthalpie positive sont proportionnelles à la température surtout quand on travaille à des volumes et à des pressions constantes. Tandis que, l’enthalpie négative est inversement proportionnelle à température [9].
Entropie
C’est une grandeur thermodynamique qui évalue le désordre particulaire du système. L’entropie est faible dans les solides, moyenne dans les liquides et élevée dans les gaz. L’entropie est également proportionnelle à la température et donc, augmente avec la température d’ébullition du liquide. Par ailleurs, quand la température est égale au zéro absolu (T=0K), l’entropie de tout corps pur est nulle [9].
Structures et propriétés physico-chimiques des états de la matière
Structures
Dans la majorité des cas, l’ordre adopté est celui permettant aux particules d’occuper le plus petit volume possible compte tenu de leurs tailles et de leurs formes. Ce facteur géométrique (ordre) est souvent le principal facteur déterminant de la structure des solides. En général, le solide est soit cristallin soit amorphe. La forme cristalline présente des atomes plus ordonnés que la forme amorphe [2]. Par ailleurs, le solide n’est rien d’autre qu’un polymère de particules plus ou moins ordonnées dans l’espace. Ainsi, dans le cas des systèmes sphéroïdiques, ellipsoïdiques, cylindriques plus ou moins allongés, les particules ont un empilement compact qui détermine la structure cristalline des solides. On trouve cet empilement fréquemment dans les structures en chaînes ou en feuillets. Les structures en feuillets résultent d’assemblages planaires les plus compacts possibles [2]. Concernant les liquides, l’empilement compact ou d’ordonnance régulier des particules est moins prononcé comparé à celui des solides. De ce fait, les particules constituant le liquide sont rapprochées, mais libres de se déplacer les unes par rapport aux autres. Par rapport aux gaz, les liquides présentent deux différences importantes :
❖ ils sont pratiquement incompressibles (volume spécifique V varie très peu lorsqu’on les compresse);
❖ ils sont sujets aux effets de la tension de surface [2].
S’agissant des gaz, les particules sous formes de sphères disposées dans l’espace de façon désordonnée et restent plus ou moins éloignées les unes des autres. C’est ce qui confère le caractère compressible aux gaz [9].
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Table des matières
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE: GENERALITES SUR L’EBULLIOMETRIE ET SUR L’EAU
I. Définition de l’ébulliométrie
II. Enoncé de la loi de Raoult
III. Notions de base sur la thermodynamique
III.1.Energie
III.1.1.Energie interne
III.1.2.Enthalpie
III.2.Entropie
IV. Structures et propriétés physico-chimiques des états de la matière
IV.1.Structures
IV.2.Propriétés physico-chimiques
V. Etude des systèmes
V.1.Système ouvert
V.2.Système fermé
VI. Paramètres régissant la loi de Raoult sur l’ébulliométrie
VI.1.Concentrations
VI.1.1.Fraction molaire
VI.1.2.Concentration pondérale
VI.1.3.Concentration molaire ou Molarité
VI.1.4.Concentration molale ou Molalité
VI.1.5.Concentration équivalente
VI.1.6.Concentration particulaire osmolaire ou osmolarité
VI.2.Température
VI.3.pH
VI.4.Conductivité
VI.5.Tension superficielle
VI.6.Densité
VII. Eau
VII.1.Structure
VII.2.Propriétés physico-chimiques
VII.2.1.Propriétés physiques
VII.2.2.Propriétés chimiques
DEUXIEME PARTIE : TRAVAIL EXPERIMENTAL
I. Objectif
II. Cadre d’étude
III. Matériel et méthode
III.1. Matériel
III.1.1. Appareillage et verrerie
III.1.2.Produits utilisés
III.1.2.1.Saccharose
III.1.2.3.Bicarbonate de sodium
III.2. Méthode
IV. Résultats
IV.3.Solutions de bicarbonate de sodium
V. Discussion
V.1.L’évolution des paramètres physico-chimiques en fonction des concentrations molaires et équivalentes
V.2. L’évolution de la température d’ébullition en fonction des concentrations molaires et équivalentes
CONCLUSION
REFERENCES
