S13 – Interactions moléculaires : solubilité et pénétration cutanée⚓︎

1️⃣ Polarité d'une liaison⚓︎

Électronégativité⚓︎

L'électronégativité (χ) est la capacité d'un atome à attirer les électrons d'une liaison covalente.

Atome	H	C	N	O	Cl
χ (Pauling)	2,2	2,6	3,0	3,4	3,2

Liaison polaire et apolaire⚓︎

Quand deux atomes liés ont des électronégativités différentes, les électrons sont attirés vers l'atome le plus électronégatif : la liaison est polaire.

\[\boxed{\Delta\chi > 0{,}4 \Rightarrow \text{liaison POLAIRE} \qquad \Delta\chi \leq 0{,}4 \Rightarrow \text{liaison APOLAIRE}}\]

Liaison	Δχ	Caractère
O–H	1,2	Polaire
C–O	0,8	Polaire
N–H	0,8	Polaire
C–H	0,4	Apolaire
C–C	0	Apolaire

💡 Dans une liaison polaire, on note δ⁺ sur l'atome le moins électronégatif et δ⁻ sur le plus électronégatif.

2️⃣ Polarité d'une molécule⚓︎

La polarité d'une molécule dépend de deux facteurs :

La polarité des liaisons qu'elle contient
La géométrie de la molécule

Cas	Résultat	Exemple
Liaisons polaires + géométrie dissymétrique	Molécule POLAIRE	H₂O (coudée)
Liaisons polaires + géométrie symétrique	Molécule APOLAIRE	CO₂ (linéaire)
Liaisons apolaires uniquement	Molécule APOLAIRE	CH₄, hexane

📋 Texte

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                                                                 │
│   📌 À RETENIR :                                               │
│                                                                 │
│   • Liaison polaire ≠ molécule polaire                          │
│   • Il faut aussi regarder la GÉOMÉTRIE                         │
│   • Si la géométrie est symétrique, les polarités se compensent │
│                                                                 │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘

3️⃣ Les interactions intermoléculaires⚓︎

Les molécules interagissent entre elles grâce à des forces plus faibles que les liaisons covalentes. Ce sont des forces intermoléculaires.

A) Liaisons hydrogène⚓︎

\[\boxed{\text{Liaison H : } \text{X—H} \cdots \text{Y} \quad \text{avec X, Y = O, N ou F}}\]

Une liaison hydrogène se forme quand un atome H lié à un atome très électronégatif (O, N, F) interagit avec un doublet non liant d'un autre atome électronégatif.

📋 Texte

        O—H ····· O          N—H ····· O

    (entre molécules         (entre molécules
     d'eau)                   biologiques)

Caractéristiques : - Force intermédiaire (10 à 40 kJ/mol) - Responsable des propriétés de l'eau (T° ébullition élevée) - Essentielle en biologie et en cosmétique

B) Interactions de Van der Waals⚓︎

\[\boxed{\text{Van der Waals : existent entre TOUTES les molécules}}\]

Les interactions de Van der Waals sont des forces faibles dues à des fluctuations temporaires de la répartition des électrons.

Caractéristiques : - Force faible (1 à 10 kJ/mol) - Plus la molécule est grande, plus les interactions sont fortes - Seules interactions possibles entre molécules apolaires

Comparaison des forces⚓︎

Force	Intensité	Entre quelles molécules ?
Liaison covalente	Très forte (200-800 kJ/mol)	Au sein d'une molécule
Liaison hydrogène	Intermédiaire (10-40 kJ/mol)	Molécules polaires avec O–H, N–H
Van der Waals	Faible (1-10 kJ/mol)	Toutes les molécules

4️⃣ Solubilité : « qui se ressemble se dissout »⚓︎

Principe fondamental⚓︎

\[\boxed{\text{Polaire dissout polaire} \quad | \quad \text{Apolaire dissout apolaire}}\]

La solubilité repose sur la compatibilité des interactions : - Les molécules polaires forment des liaisons H avec l'eau → solubles dans l'eau - Les molécules apolaires interagissent par Van der Waals avec les huiles → solubles dans les huiles

Vocabulaire⚓︎

Terme	Signification	Affinité	Exemple
Hydrophile	« Qui aime l'eau »	Polaire → eau	Vitamine C, acide hyaluronique
Lipophile	« Qui aime les graisses »	Apolaire → huile	Vitamine E, rétinol
Amphiphile	« Qui aime les deux »	Polaire + apolaire	Niacinamide, tensioactifs

Structure et solubilité⚓︎

Groupe chimique	Caractère	Interaction avec l'eau
O–H (hydroxyle)	Polaire	Liaisons H → hydrophile
N–H (amine)	Polaire	Liaisons H → hydrophile
C=O (carbonyle)	Polaire	Liaisons H → hydrophile
C–H, C–C (chaîne carbonée)	Apolaire	Van der Waals → lipophile

💡 Plus une molécule a de groupes O–H ou N–H, plus elle est hydrophile. Plus elle a de longues chaînes carbonées, plus elle est lipophile.

5️⃣ Pénétration cutanée⚓︎

Structure de la barrière cutanée⚓︎

Le stratum corneum (couche cornée) est la principale barrière de la peau. Il est organisé en « briques et mortier » :

Briques = cornéocytes (cellules mortes)
Mortier = ciment lipidique intercellulaire (APOLAIRE : céramides, cholestérol, acides gras)

📋 Texte

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│                                                     │
│   📌 À RETENIR :                                   │
│                                                     │
│   Le ciment lipidique est APOLAIRE                  │
│   → Les molécules LIPOPHILES le traversent bien     │
│   → Les molécules HYDROPHILES sont bloquées         │
│                                                     │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

Pénétration selon le caractère de l'actif⚓︎

Type d'actif	Compatibilité avec le ciment	Pénétration
Lipophile	✅ Apolaire ↔ Apolaire (Van der Waals)	Facile
Amphiphile	✅ Partie apolaire compatible	Bonne
Hydrophile	❌ Polaire ↔ Apolaire (incompatible)	Difficile

6️⃣ Améliorer la pénétration d'un actif hydrophile⚓︎

Stratégies de formulation⚓︎

Stratégie	Principe	Exemple
Dérivé lipophile	Greffer un groupe apolaire sur la molécule	Ascorbyl Tetraisopalmitate (vitamine C + chaînes grasses)
Liposomes	Encapsuler dans des vésicules lipidiques	Liposomes de vitamine C
Émulsion E/H	Disperser dans une phase huileuse	Crème eau-dans-huile
Promoteurs d'absorption	Perturber le ciment lipidique	Alcools, terpènes

Exemple : la vitamine C⚓︎

📋 Texte

   VITAMINE C PURE                    DÉRIVÉ LIPOPHILE
   (acide ascorbique)                 (Ascorbyl Tetraisopalmitate)

   Nombreux groupes O–H               Chaînes grasses greffées
   → Liaisons H avec l'eau            → Van der Waals avec le ciment
   → HYDROPHILE                       → LIPOPHILE
   → Ne pénètre PAS                   → PÉNÈTRE la peau

📌 À retenir pour l'E2⚓︎

Les interactions⚓︎

Interaction	Entre quelles molécules ?	Force
Liaison hydrogène	Polaires (O–H, N–H)	Moyenne
Van der Waals	Toutes (seule force entre apolaires)	Faible

Solubilité⚓︎

Principe	Application
Polaire dissout polaire	Vitamine C dans l'eau
Apolaire dissout apolaire	Vitamine E dans l'huile

Pénétration cutanée⚓︎

Règle	Application
Ciment lipidique = apolaire	Barrière pour les hydrophiles
Lipophile → pénètre	Van der Waals avec le ciment
Hydrophile → ne pénètre pas	Pas d'interaction avec le ciment
Dérivé lipophile = solution	Greffer des chaînes apolaires

Vocabulaire à maîtriser⚓︎

Terme	Définition
Électronégativité	Capacité d'un atome à attirer les électrons d'une liaison
Liaison polaire	Liaison entre deux atomes d'électronégativités différentes (Δχ > 0,4)
Liaison hydrogène	Interaction entre X–H et un doublet non liant de Y (X, Y = O, N, F)
Van der Waals	Interactions faibles entre toutes les molécules
Hydrophile	Affinité pour l'eau (molécule polaire)
Lipophile	Affinité pour les graisses (molécule apolaire)
Amphiphile	Possède une partie hydrophile et une partie lipophile
Stratum corneum	Couche cornée, principale barrière cutanée

🔗 Lien avec la suite de la progression⚓︎

Séance	Réinvestissement
S14	pH et cosmétiques
S19	Fonctions organiques (alcools, acides, esters)

🔧 Fiche méthode associée⚓︎

➡️ Fiche méthode 01 – Justifier une réponse scientifique (O.A.C.J.)

➡️ Fiche méthode 06 – Lire une formule de Lewis