Micelle

Micelles : Définition

Les micelles ont généralement une taille de quelques nanomètres. Elles ont généralement un diamètre de \( 20 \) à \( 50 \) nanomètres.

Les micelles sont des structures qui se forment lorsqu'un tensioactif rencontre de l'eau. Les tensioactifs sont des liquides/substances spéciaux qui peuvent réduire la tension interfaciale entre deux liquides.

Fig.1- Une micelle

Lorsqu’un savon est dissous dans l'eau, ses molécules forment des micelles. Une molécule de savon présente une extrémité hydrophobe et une extrémité hydrophile. Lorsqu’elles sont présentes dans l'eau, les molécules de savon s'alignent de manière que leurs extrémités hydrophobes soient présentes vers le centre et à l'opposé de l'eau.

Mais qu'en est-il des extrémités hydrophiles ?

Les extrémités hydrophiles sont exposées à l'eau. Cet arrangement de molécules s'appelle un micellaire.

Qu'est-ce qu'une molécule amphiphile ?

Fig.2- Molécule amphiphile

Partie hydrophile

Partie hydrophobe

C’est pourquoi cette partie de la molécule est dite aussi lipophile, elle aime les graisses.

Il s'agit d'agrégats de molécules amphiphiles qui s'assemblent spontanément. Le processus de formation des micelles est également appelé auto-agrégation.

Les micelles peuvent se former à partir d'une certaine concentration de substances à partir de molécules de tensioactifs, en raison de la tendance des tensioactifs à la séparation de phase.

Tensioactifs

Les agents tensioactifs réduisent la tension interfaciale ou la tension de surface entre deux liquides. Il s'agit de deux liquides qui ne se mélangent pas lorsqu'on les met ensemble.

Les agents de surface ont deux propriétés importantes qui leur permettent de mélanger un mélange d'eau et d'huile. Ils possèdent une partie lipophile (qui aime les graisses"), constituée de résidus d'hydrocarbures, et une partie hydrophile ("qui aime l'eau"), sous forme de molécule.

Fig.3- Micelle : Huile dans l'eau.

Micelle inversée

Dans les solvants organiques non polaires, on trouve des micelles à orientation inversée, dans lesquelles les groupes hydrophiles et les éventuelles gouttelettes d'eau incluses se trouvent à l'intérieur. Ces micelles sont appelées micelles inversées.

Fig.4- Micelle inversée

Dans ce cas, les queues hydrophobes sont orientées vers l'extérieur et les têtes hydrophiles vers l'intérieur. Les micelles ne peuvent exister que sous cette forme dans les solvants organiques, car ces solvants sont des substances carbonées, comme les huiles par exemple, qui repousseraient les parties hydrophiles des micelles. Outre la forme géométrique de la sphère, les micelles ont également d'autres formes, comme les bâtonnets ou les plaquettes. Ces formes dépendent du rapport taille/longueur de la tête à la queue.

Équilibre thermodynamique

La formation des micelles se fait grâce à un équilibre thermodynamique. L'équilibre thermodynamique regroupe l'équilibre mécanique, chimique et thermique. La condition préalable est ici que rien ne change dans l'environnement comme le nombre de particules, la pression ou la température. Vu de l'extérieur, il semble que plus rien ne change lors de la réaction. Cependant, la réaction aller et la réaction retour se déroulent simultanément dans la même mesure.

En raison de cet équilibre, les micelles se forment toujours spontanément. Les micelles se forment lorsque les molécules de tensioactif sont libérées par les molécules d'eau environnantes. L'eau se répartit alors autour des micelles et, en fonction de l'environnement, les micelles emprisonnent des huiles ou des résidus de maquillage. Cela entraîne une augmentation de l'entropie.

La chaleur (enthalpie) de la formation de micelles peut être décrite à l'aide de cette formule :

$$ \Delta H_m = -n. ( \frac { \delta ln(C_k)}{ \delta T}). RT^2 $$

• \( n \) = constante, varie entre \( 1 \) et \( 2 \) selon la charge des micelles ;
• \( C_k \) = concentration critique de la formation de micelles ;
• \( T \) = température en Kelvin ;
• \( R \) = constante universelle des gaz ;
• \( \Delta H_m \) = enthalpie de formation des micelles.

En général, l'enthalpie de formation désigne la quantité d'énergie libérée (réaction exothermique) ou consommée (réaction endothermique) lors de la formation d'un composé.

Micellaire

Selon l'état actuel des connaissances, les micelles sont considérées comme inoffensives. Elles sont utilisées dans différents produits cosmétiques parce qu'elles peuvent éliminer les résidus de maquillage ou de saleté solubles dans l'eau et dans les graisses. Un produit fréquemment utilisé dans ce contexte est ce que l'on appelle l'eau micellaire.

Eau micellaire

Grâce à la propriété amphiphile des micelles, l'eau micellaire fait office de démaquillant et de lotion tonique en un seul produit. Lorsque l'eau micellaire rencontre des résidus de maquillage gras, ces particules de saleté sont emprisonnées à l'intérieur des micelles. L'eau micellaire présente toutefois des avantages et des inconvénients.

L'avantage est que l'eau micellaire nettoie sans trop d'efforts les couches profondes de la peau lors du nettoyage du visage. Elle est donc souvent plus efficace que le savon normal. L'inconvénient est que certains produits contiennent des substances douteuses. Certains produits contiennent des tensioactifs agressifs, comme des dérivés de polyéthylène glycol (PEG), des poloxamères ou des polysorbates.

Ces substances peuvent affaiblir la barrière cutanée et rendre ainsi la peau plus vulnérable aux rayons UV. Des rougeurs peuvent apparaître, en particulier sur les peaux sensibles.