Auto-assemblage à la surface ou interface des molécules amphiphiles air eau Conséquence : Formation de couches monomoléculaires à la surface et modification des propriétés de surface, plus spécifiquement la tension interfaciale, puisque l’énergie libre d’interaction des molécules à la surface se trouve modifiée
Auto-assemblage à la surface ou interface des molécules amphiphiles formation de couches moléculaires Eau (ou milieu polaire) huile (ou milieu non polaire) Monocouches: Substrat hydrophobe (ex: teflon) Substrat hydrophile (ex: silice) Eau (ou milieu polaire) bicouche Substrat hydrophile (silice)
Effet de l’adsorption d’amphiphiles sur la tension interfaciale 1) Surface d’eau pure gaz Force résultante sur une molécule non nulle liquide Force résultante nulle 2) Eau + surfactant À la surface, les interactions entre les molécules d’eau et de surfactant peuvent être plus faibles que celles entre l’eau car les surfactants possèdent des groupements non polaires (faible affinité avec l’eau) diminution de la force résultante qui tend à entraîner l’eau au sein du liquide diminution de l’énergie de surface
Changement d’énergie associé à l’adsorption de surfactants Les molécules asymétriques - comme les surfactants - peuvent s’orienter à l’interface. Langmuir a proposé que chaque partie d'une molécule possède une tension de surface "locale". Considérons ces deux cas pour le méthanol: en solution vs à l'interface air-eau. Si la moitié de la molécule CH3OH émerge (r = 2.52 Å), la différence énergétique entre les deux scénarios est:
A B On peut aussi considérer deux orientations à l'interface. Pour une transition de A à B: Changement d’énergie non favorable
Distribution de Boltzmann: Exprime la fonction de distribution: faction de particules Ni / N occupant un ensemble d'états i qui ont pour énergie Ei Ni est le nombre de molécules à la température d’équilibre T dans le niveau d’énergie Ei, N le nombre total de molécules dans le système et k la constante de Boltzmann Exemple: pour le changement d’orientation A B Donc seule 1 molécule sur 13 333 a son groupement hydroxyle orienté vers l'air.