Que ce soit dans les lingettes démaquillantes ou les lotions toniques, le terme "micelle" est très répandu dans le contexte cosmétique. Les micelles sont des molécules de tensioactifs microscopiques qui sont amphiphiles. Cela signifie qu'elles sont à la fois "hydrophiles" (aimant l'eau) et "lipophiles" (aimant les graisses).
- Ce résumé de cours porte sur les micelles.
- Tout d'abord, nous allons définir les micelles, la molécule amphiphile et les tensioactifs.
- Ensuite, nous verrons l'équilibre thermodynamique.
- Enfin, nous explorerons le micellaire avant d'examiner l'eau micellaire.
Micelles : Définition
Une micelle est un groupe de molécules se comportant comme des particules colloïdales.
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 ?
Une molécule amphiphile est une molécule qui présente deux parties (hydrophile et hydrophobe) avec un comportement antagoniste.
Fig.2- Molécule amphiphile
Partie hydrophile
La partie hydrophile est une partie polaire chargée qui s'entoure facilement de molécules d'eau.
Le mot grec "hydro" signifie eau et "phile" signifie ami. C’est donc la partie de la molécule qui aime l'eau.
Partie hydrophobe
La partie hydrophobe est une partie apolaire, constituée principalement par une longue chaîne carbonée. Cette partie va s'orienter pour minimiser les interactions avec les molécules d'eau.
C’est pourquoi cette partie de la molécule est dite aussi lipophile, elle aime les graisses.
Le mot "phile" signifie toujours ami et "lipo" signifie gras, donc il 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 tensioactifs sont des liquides/substances spéciaux qui sont utilisés pour faciliter la réunion de deux liquides qui ne veulent pas se mélanger. Il s'agit donc de substances tensioactives. Les agents de surface les plus connus sont les détergents.
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.
Un mélange d'huile et d'eau en est un exemple.
Si tu mets les deux substances ensemble, l'huile se dépose sur le dessus de l'eau. Le phénomène selon lequel les particules d'huile restent ensemble et ne sont que peu en contact avec l'eau s'appelle la tension interfaciale. Les tensioactifs permettent aux deux liquides de se mélanger.
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.
L'entropie est définie comme une mesure des possibilités d'agencement des particules. Si l'entropie augmente, cela signifie que le niveau de désordre augmente et qu'il y a désormais plus de possibilités d'agencement pour les particules.
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.
Une autre substance souvent présente dans les eaux micellaires est le polyminopropylbiguanide (PHMB). Il s'agit d'un agent de conservation préoccupant, classé comme "probablement cancérigène" dans le cadre de la législation européenne sur les produits chimiques.
Le butylhydroxytoluène (BHT) est également un conservateur qui, en tant qu'antioxydant, doit empêcher l'eau micellaire de s'altérer au contact de l'oxygène. On soupçonne toutefois le BHT d'agir comme une hormone, car dans une expérience sur les animaux, il affecte la fonction thyroïdienne.
En raison de ces substances douteuses, il est recommandé de toujours regarder la liste des ingrédients des eaux micellaires. Les cosmétiques naturels sont également un bon choix, car le sucre ou la graisse de coco sont souvent utilisés comme tensioactifs.
Micelle - Points clés
- La micelle est un groupe de molécules qui se forment lorsqu'un tensioactif rencontre de l'eau.
- Une molécule amphiphile est une molécule qui présente deux parties (hydrophile et hydrophobe) avec un comportement antagoniste.
- Il s'agit d'agrégats de molécules amphiphiles qui s'assemblent spontanément.
- La tête des micelles est hydrophile et s'oriente vers les molécules d'eau voisines, tandis que la queue est hydrophobe et forme une phase distincte.
- Les micelles ont généralement un diamètre de \( 20 \) à \( 50 \) nanomètres.
- La formation des micelles se fait grâce à un équilibre thermodynamique
- Les micelles sont utilisées dans différents produits cosmétiques, car elles peuvent éliminer les résidus de maquillage ou de saleté solubles dans l'eau et dans les graisses.
- Certains produits cosmétiques contiennent toutefois des tensioactifs agressifs, comme des dérivés de polyéthylène glycol (PEG), des poloxamères ou des polysorbates.
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