Tensioactif

Les tensioactifs sont des substances dites actives à la surface, car elles réduisent la tension de surface des liquides ou la tension interfaciale des systèmes à deux phases en raison de l'adsorption respectivement à la surface ou sur l'interface.

Données fondamentales

Structure

Une caractéristique structurelle commune à la plupart des tensioactifs est la présence d'au moins une zone hydrophobe (non polaire) et d'au moins une région hydrophile (polaire). En raison des différentes longueurs de chaîne dans de nombreux tensioactifs, on parle souvent d'une « tête » hydrophile et d'une « queue » hydrophobe.

Structure schématique d'un tensioactif

Lorsque l'adsorption a lieu sur l'interface, la zone avec le moins d'affinité avec la phase volumique dépasse de l'interface tandis que la zone avec une plus grande affinité s'aligne sur la phase volumique. Les tensioactifs sont généralement utilisés comme la phase volumique dans l'eau de manière à ce que le groupe hydrophobe soit celui orienté vers l'extérieur.

Les tensioactifs sont classés en fonction de la nature du groupe hydrophile :

  • Tensioactifs anioniques : Liaisons avec un groupe anionique (par ex. des carboxylates ou des sulfonates), souvent sous forme de sel de métal alcalin.
  • Tensioactifs cationiques : Liaisons avec un groupe cationique, par ex. des amines quaternaires.
  • Tensioactifs ampholytes : Liaisons avec un groupe anionique et cationique ; généralement un groupe de carboxylates et d'amines quaternaires.
  • Tensioactifs non ioniques : Liaisons avec des groupes polaires non ioniques comme l'alcool, l'éther ou l'éthoxylate.

Principe de fonctionnement

Il y a une tension de surface, car du point de vue de l'énergie, les molécules liquides sont plus présentes dans la phase volumique que sur une surface ou une interface. À l'inverse, en raison de la structure des tensioactifs, la présence de molécules liquides sur l'interface est plus bénéfique, et donc le travail requis pour former la surface (= tension de surface) est réduit lorsque les tensioactifs sont présents.

Lorsque la surface est entièrement recouverte de molécules de tensioactifs, des agrégats, appelés micelles, se forment dans la phase volumique. Les micelles peut incorporer des substances qui ne sont pas solubles dans le liquide en vrac (par ex. l'huile dans l'eau). L'action des tensioactifs repose sur ce principe, par ex. pour le lavage.

La concentration de transition au-delà de laquelle des micelles commencent à se former est appelée concentration micellaire critique (CMC). La CMC est une caractéristique importante des tensioactifs.

Rôle

Les tensioactifs ont une grande importance dans l'industrie. Ils sont utilisés là où le contact ou le mélange entre les différentes phases doit être amélioré : dans le nettoyage, le mouillage et le revêtement, dans l'émulsification, la dispersion et l'injection. Les tensioactifs sont également responsables de la formation de mousse.

L'effet actif sur l'interface et à la surface des tensioactifs et la CMC sont mesurés à l'aide des tensiomètres. Les effets de l'ajout des tensioactifs sur le mouillage des surfaces solides sont analysés en mesurant l'angle de contact.