Exercice III Spécialité Tensioactifs (5 points)

Bac S 2014 Liban Spécialité Exercice III : Tensioactifs (5 points)
Correction © http://labolycee.org

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)



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


(0,5)



Schéma 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 = [pic]
x = [pic]= 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 = [pic]
C = [pic] = 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 ? 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 = [pic]
CSDS = [pic] = 1,5 g.L-1
CSDS < CMC donc la solution ne comporte pas de micelles.



-----------------------
Partie hydrophile
= Tête


Partie hydrophobe
= longue chaîne carbonée


eau


eau


eau


eau


[pic]



12,2 cm ( 18 mmol.L-1
4,5 cm ( CMC mmol.L-1

CMC =


4,5 cm


12,2 cm