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Description illustration de l'article Responsable : Dominique Hourdet, Professeur UPMC
Coordinateur de l’UE : Véronique Peyre, Maître de Conférences UPMC

1.Descriptif de l'UE

Volumes horaires globaux :CM 28h,  TD 20h, TP 12h
Nombres de crédits de l'UE : 6 ECTS
Barème total /100 : Ecrit /60 ; TP /30 ; Oral /10

 

2.PrÉsentation pÉdagogique de l'UE

 

Description de l’UE

Les  systèmes formulés à base de tensio-actifs, de colloïdes, et/ou de polymères font partie de notre quotidien en couvrant des domaines d’applications extrêmement variés et dynamiques au niveau du développement et de la recherche. A l’instar des propriétés mécaniques des matériaux, on cherche pour ces fluides complexes à contrôler une texture, une viscosité ou plus particulièrement une propriété spécifique en relation avec une application donnée. Ces applications se retrouvent dans des domaines d’activités très divers tels que l’exploitation pétrolière, les peintures et revêtements, l’agroalimentaire, la cosmétique ou encore le domaine pharmaceutique et biomédical. Dans le cadre de ce semestre encore généraliste du M1S1, l’enseignement de MC601 présente sur des bases fondamentales et appliquées le comportement en solution (ou suspension) des macromolécules et des systèmes dispersés d’un point de vue thermodynamique et structural (conformation et assemblages) tout en passant en revue les grandes méthodes de caractérisation en milieu solvant.

Mots clÉs

Forces intermoléculaires et état liquide, thermodynamique des solutions, systèmes dispersés, effet d’interface, statistique conformationnelle des polymères, propriétés et caractérisation en solution, tensio-actifs, colloïdes, formulations complexes.

Objectifs d’apprentissage

L’objectif de cette UE est de donner aux étudiants les outils fondamentaux nécessaires à la compréhension des relations structure/propriétés des systèmes formulés à base de tensio-actifs, de colloïdes, et/ou de polymères. L’acquisition de ces outils est un pré-requis au développement de stratégies de formulation de systèmes complexes « techniques », stimulables ou réactifs qui sont à la base d’un très grand nombre d’applications.

 

ThÈmes abordÉs

Le cours de physicochimie (voir plan succinct ci-après) est divisé en deux parties dédiées aux macromolécules d’une part et aux solutions colloïdales (ou systèmes dispersés en phase liquide) d’autre part.
Physicochimie des polymères
Conformation des chaînes macromoléculaires
La chaîne idéale, les interactions à longue distance, les polyélectrolytes, les régimes de concentration
Thermodynamique des solutions macromoléculaires
Grandeurs thermodynamiques, les solutions simples, les solutions macromoléculaires concentrées (Théorie de Flory – Huggins), les solutions macromoléculaires diluées.
Méthodes de caractérisation en solution
Méthodes colligatives, viscosimétrie, chromatographie d’exclusion stérique, diffusion de la lumière
Polymérisations en milieux aqueux dispersés
Rappels sur la polymérisation radicalaire, les colloïdes polymères, la polymérisation en émulsion, les polymérisations en miniémulsion
Physicochimie des systèmes dispersés à l’état liquide
Nature des interactions intermoléculaires
Interaction de volume exclu - Interactions électrostatiques (Keesom, Debye)- Interactions de dispersion : forces de (London) – La liaison hydrogène
Description des liquides
Propriétés des liquides non polaires  -  Structure des liquides  -  Liquides particuliers
Effets d'interface
La tension de surface – Equation de Laplace - Conséquence sur les propriétés du corps pur et sur les équilibres chimiques - Cas de plusieurs interfaces: mouillage , adhésion, capillarité (Loi de Young-Dupré et Jurin) -  Méthodes de mesures des tensions de surface
Solutions
Solutions de petites molécules (mélanges réguliers)  - Pression osmotique et autres propriétés colligatives - Solutions de molécules hydrophobes - Solutions électrolytiques (dont macro-ions)
Solutions d'amphiphiles
Définition d'un tensioactif - Effet de surface – Micellisation (aspects thermodynamiques – géométrie des agrégats – méthodes d’étude expérimentales) - Micelles inverses- Microémulsions – Emulsions
Dispersions
Exemples naturels et synthétiques - Etat métastable - Stabilisation

Langue d’enseignement

  • Les cours, les travaux dirigés, les TP sont donnés en français
  • Les documents de cours, les sujets de TD ou TP, les sujets d’examen sont en français
La bibliographie est fournie, indifféremment en français ou en anglais