Le bicarbonate n'a pas encore dévoilé tous ses secrets
Publié par Isabelle le 04/11/2018 à 12:00
Source: CNRS-INC
Le bicarbonate de soude est un composé aux multiples usages aussi bien en cuisine que pour le nettoyage. Pour les chimistes, il pourrait en fait être responsable de la charge négative aux interfaces entre l'eau et des composés hydrophobes. Ces travaux impliquant des chercheurs du laboratoire Ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la responsabilité de la construction et au contrôle des équipements d'une...) des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) polymères (CNRS/Université Jean Monnet/INSA Lyon/Université Claude Bernard), de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for...) Charles Gerhardt Montpellier (CNRS/Université de Montpellier/ENSC Montpellier), du laboratoire Charles Coulomb (CNRS/Université de Montpellier) et de l'Institut Charles Sadron (CNRS) ont fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et...) de deux publications successives dans la revue Journal of Physical Chemistry Letters.


Vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :) de l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) de composés carbonés (marron)
avec les interfaces huile (L'huile est un terme générique désignant des matières grasses qui sont à l'état liquide à température ambiante et...) (en bleu)/eau (en rose)
© 2018, all rights reserved. Denis Bendejacq, COMPASS,
CNRS / Rhodia / University of Pennsylvania, UMI 3254

Pourquoi la plupart des interfaces entre l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) et une substance hydrophobe (Un composé est dit hydrophobe (du grec υδρο, hydro = eau, et Φοβοσ, phóbos = peur) ou lipophile...) (huile, air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est...), plastique, lipides, etc.) sont-elles chargées négativement ? Ce type d'interfaces étant omniprésent dans la nature (peau, cheveux, tissus, etc.), cette observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) a souvent été faite, mais l'origine du phénomène anime un intense débat (Un débat est une discussion (constructive) sur un sujet, précis ou de fond, annoncé à l'avance, à laquelle prennent part des individus ayant des avis, idées, réflexions ou opinions divergentes pour le sujet...) entre deux écoles de physico-chimistes depuis plus de quarante ans. Toutefois, un consensus pourrait avoir été trouvé grâce à la découverte impliquant des chercheurs de plusieurs laboratoires1 du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) pilotés par le laboratoire Ingénierie des matériaux polymères (CNRS/Université Jean Monnet/INSA Lyon/Université Claude Bernard). Selon eux, cette charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à...) négative provient de l'action des ions bicarbonates présents naturellement dans l'eau ou issus de la transformation de CO2 atmosphérique. Leur structure chimique, des ions "encombrés" dont la charge est délocalisée entre ses différents atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est généralement constitué...), leur confère une propension à se fixer sur des surfaces apolaires. La carbonatation de l'eau, souvent sous-exploitée, jouerait donc un rôle essentiel dans la physico-chimie des interfaces.

Cette découverte permet également d'expliquer un phénomène incompris jusqu'ici: la formation d'une émulsion (ici sous forme de petites gouttelettes d'huile) dans un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de...) huile/eau soumis à des cycles répétés de gel et dégel. Lors de la congélation (On appelle congélation toutes technique visant à faire passer un produit à l'état solide par des techniques de refroidissement forcé. On parle de congélation...), le dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone (appelé parfois, de façon impropre « gaz carbonique ») est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et dont la formule brute est : CO2.) présent dans l'air est piégé avant de se transformer en ions bicarbonates, stabilisant des gouttelettes d'huile en se collant à leur surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...). Cette transformation de CO2 en bicarbonate pourrait intéresser d'autres domaines comme l'océanographie (L’océanographie (de « océan » et du grec γρ?φειν / gráphein, écrire) est l'étude des océans et des mers de la Terre. Les océanographes étudient un très grand nombre de sujets, incluant la...) et notamment l'étude de la capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la gravisphère de ce dernier. La capture de l'objet céleste...) du CO2 par les océans (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a commencé en 2004 et produit en 2009.).

Note:
(1) Ces travaux ont impliqué des scientifiques du laboratoire Ingénierie des matériaux polymères (CNRS/Université Jean Monnet/INSA Lyon/Université Claude Bernard), de l'Institut Charles Gerhardt Montpellier (CNRS/Université de Montpellier/ENSC Montpellier), du laboratoire Charles Coulomb (CNRS/Université de Montpellier) et de l'Institut Charles Sadron (CNRS).


Références publication:

X. Yan, A. Stocco, J. Bernard, F. Ganachaud
Freeze/Thaw-Induced Carbon Dioxide Trapping Promotes Emulsification of Oil in Water
Journal of Physical Chemical Letters – Octobre 2018
DOI: 10.1021/acs.jpclett.8b02919

X. Yan, M. Delgado, J. Aubry, O. Gribelin, A. Stocco, F. Boisson-Da Cruz, J. Bernard et F. Ganachaud
Central Role of Bicarbonate Anions in Charging Water/Hydrophobic Interfaces
Journal of Physical Chemistry Letters – Décembre 2017
DOI: 10.1021/acs.jpclett.7b02993

Contacts chercheur:
François Ganachaud, Complex Assemblies of Soft Matter (COMPASS UMI3254, CNRS/Rhodia/University of Pennsylvania)
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