Aurélie 22/02/10
 

 

 Tensioactifs, étude d'un agent de blanchiment, capesa 2010.

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Les tensioactifs.
Un tensioactif est un composé amphiphile. Il existe quatre grande classes de tensioactifs : les anioniques, les cationiques, les amphotères et les non-ioniques.
Souvent on les schématise ainsi :


Quel est le rôle d'un tensioactif ? Préciser ses propriétés essentielles.
Un tensioactif modifie la tension superficielle entre deux surfaces. Il permet de solubiliser deux phases non miscibles.
Ce sont des agents émulsifiants ou des agents stabilisants.
Définir le terme amphiphile.
Les tensioactifs possèdent deux parties de polarité différente, l'une est liphophile et apolaire ( qui fixe les matières grasses ), l'autre hydrophile et polaire ( qui est miscible à l'eau).
Donner un exemple ( nom et formule ) d'un tensioactif anionique, cationique et amphotère.
anionique : R-SO3- Na+, alkylbenzènesulfonate
cationique R-N(CH3)3+ Cl-, chlorure de tétralkylammonium
amphotère -OOC-CH2-N+(CH3)3, acides aminés substitués.
Préciser la propriété de la partie A d'un tensioactif non ionique. Expliquer comment cette partie se lie avec le solvant.
La partie A possède  des groupes hydrophiles non ionisés ( fonction alcool par exemple). Il se forme ainsi des liaisons hydrogène entre les molécules d'eau et les fonctions de la partie hydrophile A.
Mécanisme d'enlèvement d'une tache de graisse.
Expliquer ( schémas à l'appui ) la façon dont un tensioactif anionique détache une salissure de graisse sur un tissu.


Lors de l'action d'un agent tensio-actif il y a formation de micelles.
Le schéma ci-dessous représente une micelle de type " huile dans l'eau".
 
1 : huile
2 :  partie hydrophile du tensioactif
3 : partie hydrophobe du tensio-actif
4 : eau.

Lorsqu'on frotte le tissu, la graisse se décolle de celui-ci et se retrouve entourée de molécules de tensioactif, enfermée dans une micelle qui ne se colle pas au tissu puisque la surface de la micelle est hydrophile".


 
Les eaux dures sont néfastes à l'action d'un tensioactif anionique, notamment sur les fibres de coton ( qui présentent de nombreux sites négatifs ).
Expliquer pourquoi ? Comment résoudre ce problème ?
Une eau dure contient des ions calcium et magnésium. Ces ions donnent avec les molécules tensioactives présentes dans le savon des composés insolubles.
Il y a donc moins de savon disponible en solution : le pouvoir détergent d'un savon dans une eau dure est plus faible que dans une eau douce.

On introduit des additifs qui masquent les ions métalliques aux tensioactifs.

Etude d'un agent de blanchiment.
Les taches colorées de thé, chocolat, curry... ne sont pas enlevées par les tensioactifs mais sont décolorées par des agents de blanchiment tels que le perborate de sodium ou le percarbonate de sodium.
L'anion perborate a pour formule semi-développée :

Déterminer le nombre d'oxydation des différents éléments mis en jeu.

Le nombre d'oxydation de l'élément hydrogène  vaut +1.
Le nombre d'oxydation  de l'élément oxygène dans les groupes OH est égal à -2.
Le nombre d'oxydation  de l'élément oxygène dans les groupes peroxyde O-O est égal à -1.
Pour l'ensemble de l'ion, le nombre d'oxydation est égal à la charge soit -2 :
4 n.o(H) + 4n.o(O) groupe OH + 4 n.o(O) peroxyde + 2 n.o(B) = -2
4 +4*(-2) +4*(-1) + 2n.o(B) = -2 ; -8 + 2n.o(B) = -2 ; n.o(B) = +3.






Lorsqu'il se dissout dans l'eau, le perborate de sodium Na2B2O8
H4, 6H2O se décompose à chaud, à des températures supérieures à 60°C, pour donner des ions tétrahydroxoborate B(OH)4- et de l'eau oxygénée.
Ecrire l'équation de cette décomposition. Justifier s'il s'agit d'une réaction d'oxydoréduction.
Na2B2O8H4, 6H2O = 2B(OH)4- + 2H2O2 + 2Na++ 2H2O.
Dans
B(OH)4- : n.o(B) = 3 ; n.o(H) =1 ; n.o(O) = -2
Dans
H2O2 : n.o(H) =1 ; n.o(O) = -1 ;
Dans H2O : n.o(H) =1 ; n.o(O) = -2 ;
Dans Na2B2O8H4, 6H2O :
10 éléments oxygène ont pour nombre d'oxydation -2 et 4 élément oxygène ont pour nombre d'oxydation -1.
dans les produits :
2B(OH)4- + 2H2O2 + 2Na++ 2H2O.
10 éléments oxygène ont pour nombre d'oxydation -2 et 4 élément oxygène ont pour nombre d'oxydation -1.
Aucun nombre d'oxydation ne change, ce n'est pas une réaction d'oxydoréduction.


Préciser sous quelle forme se trouve majoritairement l'eau oxygénée, sachant que l'eau de lessive est fortement basique.
pKa ( H2O2 / H2O-) = 11,6 ; à pH supérieur à pKa, la forme base du couple acide base prédomine, c'est à dire H2O-.

Pour permettre de faire la lessive à température plus basse, on utilise des activateurs. C'est le cas du tétraacéthyléthylènediammine, ou TAED. En réagissant avec l'eau oxygénée, il conduit à la formation d'acide peracétique.
Donner les formules semi-développées du TAED et de l'acide peracétique.








La curcumine est un colorant alimentaire jaune de code E100 issu du curcuma. Il est notamment utilisé dans les glaces, les yaourth, le curry. Sa structure est précisée ci-dessous :

Expliquer pourquoi cette molécule est colorée. Comment qualifie t-on les groupes hydroxyle lorsqu'on s'intéresse à la couleur de la curcumine ?
Le déplacement bathochrome est une modification de la position de la bande spectrale d’une molécule vers les plus grandes longueurs d'onde.
Quand la taille du système conjugué croit, on observe une augmentation de la longueur d'onde du maximum d'absorption.  Lorsque le nombre de double liaisons conjuguées est très élevé, la molécule absorbe la lumière dans la partie visible du spectre.
De plus la déprotonation et le passage à l'ion phénolate provoquent un effet bathochrome, le nombre de liaisons conjuguées est encore plus élevé. Les groupes hydroxyles, groupes auxochromes, jouent un rôle dans la couleur.

L'eau oxygénée en milieu basique oxyde certaines doubles liaisons carbone carbone.
Pourquoi les lessives contenant des agents de blanchiments peuvent-elles décolorer les taches de curcumine ?
Un agent de blanchiment libère de l'eau oxygénée ; le milieu étant basique, l'eau oxygénée oxyde certaines doubles liaisons carbone carbone. La taille du système conjugué diminue et en conséquence, la molécule n' absorbe plus la lumière dans la partie visible du spectre.








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