S21 – Interpréter une mesure de conductivité (CQ) 📝⚓︎
Conductivité σ – Type d'émulsion (H/E, E/H) – Suivi de stabilité – CMC d'un tensioactif
🎯 Objectifs⚓︎
À l'issue de la séance, vous serez capables de :
- définir la conductivité σ d'une solution et donner son unité
- identifier les facteurs influençant σ (concentration, nature des ions, température, solvant)
- déterminer le type d'une émulsion (H/E ou E/H) grâce à σ
- interpréter un suivi de stabilité σ = f(t)
- exploiter une courbe σ = f(C) pour déterminer la CMC d'un tensioactif
- conclure sur la conformité d'un lot cosmétique (posture E2)
🧴 Pourquoi c'est important pour votre métier ?⚓︎
En cosmétique, la mesure de conductivité est un outil de contrôle qualité incontournable pour :
- Identifier le type d'émulsion (H/E ou E/H) rapidement et sans détruire le produit
- Suivre la stabilité d'un produit dans le temps (détecter une inversion de phase)
- Vérifier la conformité d'un lot au cahier des charges
- Déterminer la CMC d'un tensioactif (concentration optimale pour former des micelles)
💡 La conductivité mesure la capacité d'une solution à conduire le courant électrique. Plus il y a d'ions en solution, plus σ est élevée. Pas d'ions = pas de courant !
🧴 Accroche professionnelle⚓︎
Situation : Vous êtes technicienne contrôle qualité dans un laboratoire cosmétique. Un lot de crème hydratante vient d'être fabriqué. Le cahier des charges impose :
σ = 850 ± 50 µS/cm (à 25°C)
Vous mesurez : σ = 620 µS/cm.
Problème : Le lot est-il conforme ? Que s'est-il passé ? Quelle décision prenez-vous ?
(Nous répondrons à cette question à la fin de la séance.)
📄 Documents⚓︎
Document 1 – Conductivité de solutions cosmétiques⚓︎
| Solution | Composition principale | σ (µS/cm) à 25°C |
|---|---|---|
| Eau purifiée (grade cosmétique) | H₂O (très peu d'ions) | 1,2 |
| Eau micellaire | Tensioactifs non ioniques + quelques sels | 180 |
| Lotion tonique | Eau florale + glycérine + sels minéraux | 520 |
| Solution saline isotonique (sérum physiologique) | NaCl à 9 g/L | 15 400 |
| Huile de jojoba | Esters d'acides gras (aucun ion) | < 0,01 |
Document 2 – Facteurs influençant la conductivité⚓︎
Série A – Influence de la concentration⚓︎
| Solution | Concentration NaCl | σ (µS/cm) à 25°C |
|---|---|---|
| A1 | 0,1 g/L | 210 |
| A2 | 1 g/L | 1 870 |
| A3 | 5 g/L | 8 900 |
| A4 | 9 g/L | 15 400 |
Série B – Influence de la nature des ions⚓︎
| Solution | Sel dissous (à 1 g/L) | σ (µS/cm) à 25°C |
|---|---|---|
| B1 | NaCl (M = 58,4 g/mol) | 1 870 |
| B2 | KCl (M = 74,6 g/mol) | 1 790 |
| B3 | MgSO₄ (M = 120,4 g/mol) | 980 |
| B4 | Acide citrique (C₆H₈O₇, M = 192 g/mol) | 340 |
Série C – Influence de la température⚓︎
| Solution NaCl à 1 g/L | T (°C) | σ (µS/cm) |
|---|---|---|
| C1 | 10 | 1 420 |
| C2 | 25 | 1 870 |
| C3 | 40 | 2 340 |
| C4 | 60 | 3 100 |
Document 3 – Émulsions cosmétiques : mesures de conductivité⚓︎
Rappel : structure d'une émulsion⚓︎
| Type | Phase continue | Phase dispersée | σ attendue |
|---|---|---|---|
| H/E (huile dans eau) | Eau (contient des ions) | Gouttelettes d'huile | Élevée (> 50 µS/cm) |
| E/H (eau dans huile) | Huile (pas d'ions) | Gouttelettes d'eau | Faible (< 10 µS/cm) |
⚠️ Remarque : Les seuils « > 50 µS/cm » et « < 10 µS/cm » sont des ordres de grandeur : ils dépendent de la teneur en eau et en électrolytes. Conclure à température identique et en cohérence avec l’aspect / l’usage.
Données CQ⚓︎
| Produit | σ mesurée (µS/cm) | Aspect | Utilisation |
|---|---|---|---|
| Crème hydratante visage | 920 | Texture légère, fluide | Soin quotidien |
| Baume protecteur lèvres | 3,2 | Texture riche, épaisse | Protection barrière |
| Lait démaquillant | 1 150 | Texture fluide, laiteuse | Nettoyage doux |
Document 4 – Suivi de stabilité d'une crème H/E⚓︎
Une crème H/E est stockée à 40°C (test de vieillissement accéléré). On mesure σ chaque semaine :
| Semaine | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| σ (µS/cm) | 860 | 855 | 850 | 845 | 840 | 410 | 85 | 12 | 8 |
Cahier des charges : σ = 850 ± 100 µS/cm
Document 5 – CMC d'un tensioactif par conductimétrie⚓︎
Le dodécylsulfate de sodium (SDS)⚓︎
Le SDS est un tensioactif ionique très utilisé en cosmétique (shampooings, gels douche). En solution aqueuse :
SDS → Na⁺ + CH₃(CH₂)₁₁OSO₃⁻
cation anion dodécylsulfate
Données σ = f(C) du SDS à 25°C⚓︎
| C (mmol/L) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| σ (µS/cm) | 0 | 72 | 145 | 218 | 290 | 362 | 435 | 507 | 560 | 590 | 615 | 660 | 700 | 735 | 768 | 798 |
Formation des micelles⚓︎
Formation de Micelles
Avant la CMC :
- Chaque SDS → 1 Na⁺ + 1 DS⁻
- → σ augmente proportionnellement
Après la CMC :
- SDS ajouté → forme des micelles
- → peu de nouveaux ions libres
- → σ augmente plus lentement
🔬 Travail 1 – Classer et analyser (5 min)⚓︎
🎯 Compétence E2 : Mobiliser
À partir du Document 1 :
1. Classez les solutions de la moins conductrice à la plus conductrice :
……………… < ……………… < ……………… < ……………… < ………………
2. Quel est le point commun des solutions qui ont une conductivité élevée ?
3. Pourquoi l'huile de jojoba a-t-elle une conductivité quasi nulle ?
🔍 Travail 2 – Identifier les facteurs (10 min)⚓︎
🎯 Compétence E2 : Mobiliser, Analyser
À partir du Document 2, complétez le tableau :
| Facteur | Série | Observation | Effet sur σ |
|---|---|---|---|
| Concentration en ions | A | Quand C ↑, σ …… | σ …… |
| Nature des ions | B | Les petits ions (NaCl) donnent σ …… que les gros ions | σ dépend de …… |
| Température | C | Quand T ↑, σ …… | σ …… |
Question bonus : En CQ, pourquoi est-il obligatoire de noter la température lors d'une mesure de conductivité ?
🧪 Travail 3 – Déterminer le type d'émulsion (8 min)⚓︎
🎯 Compétence E2 : Analyser, Argumenter
À partir du Document 3, pour chaque produit, déterminez le type d'émulsion et justifiez avec au moins 2 arguments (méthode E2) :
1. Crème hydratante visage :
Type d'émulsion : ………………
Argument 1 :
Argument 2 :
2 Baume protecteur lèvres :
Type d'émulsion : ………………
Argument 1 :
Argument 2 :
c) Lait démaquillant :
Type d'émulsion : ………………
Argument 1 :
Argument 2 :
📊 Travail 4 – Interpréter la stabilité (10 min)⚓︎
🎯 Compétence E2 : Interpréter, Argumenter, Décider
À partir du Document 4 :
1. Décrivez l'évolution de σ au cours du temps (en distinguant les deux phases) :
Phase 1 (semaines 0 à 4) :
Phase 2 (semaines 5 à 8) :
2. À partir de quelle semaine le produit ne respecte-t-il plus le cahier des charges ?
3. Proposez une interprétation du phénomène observé à partir de la semaine 5 :
d) Rédigez une conclusion professionnelle (type E2) :
« Au vu des résultats, ………………………… En effet, ……………………………… (argument 1) De plus, ……………………………… (argument 2) Par conséquent, je recommande ……………………………… »
⚓︎
📈 Travail 5 – Détermination graphique de la CMC (8 min)⚓︎
🎯 Compétence E2 : Analyser, Interpréter
À partir du Document 5 :
1. Sur un tableur, tracez la courbe σ = f(C).
2. Identifiez les deux zones de la courbe : - Zone 1 (avant CMC) : σ augmente ……………………… (rapidement / lentement) - Zone 2 (après CMC) : σ augmente ……………………… (rapidement / lentement)
3. Tracez les deux droites moyennes (une pour chaque zone) et repérez leur intersection.
4. Lisez la valeur de la CMC : CMC ≈ ……… mmol/L
5. La valeur de référence du SDS est CMC = 8,2 mmol/L à 25°C. Calculez l'écart relatif :
Écart relatif = |valeur mesurée – valeur référence| / valeur référence × 100 = ……… %
6. Votre mesure est-elle compatible avec la référence (tolérance : ± 5%) ?
🔙 Travail 6 – Retour sur la situation professionnelle (5 min)⚓︎
🎯 Compétence E2 : Argumenter, Décider
Reprenons la situation de départ : - Cahier des charges : σ = 850 ± 50 µS/cm - Mesure : σ = 620 µS/cm
1. Le lot est-il conforme ? Justifiez :
2. Proposez au moins 2 hypothèses pour expliquer cet écart :
Hypothèse 1 :
Hypothèse 2 :
3. Quelle(s) action(s) recommanderiez-vous ?
✅ Synthèse personnelle⚓︎
Complétez le tableau récapitulatif :
| Application CQ | Ce qu'on mesure | Ce qu'on en déduit |
|---|---|---|
| Type d'émulsion | σ d'une émulsion | ……………… |
| Stabilité | ……………… | ……………… |
| CMC | σ = f(C) d'un tensioactif | ……………… |
| Conformité d'un lot | ……………… | ……………… |
🧭 Auto-évaluation⚓︎
| Je sais… | Pas du tout | Un peu | Plutôt bien | Très bien |
|---|---|---|---|---|
| Définir σ et donner son unité | ☐ | ☐ | ☐ | ☐ |
| Identifier les 4 facteurs influençant σ | ☐ | ☐ | ☐ | ☐ |
| Déterminer le type d'émulsion (H/E ou E/H) par σ | ☐ | ☐ | ☐ | ☐ |
| Lire une courbe σ = f(C) et trouver la CMC | ☐ | ☐ | ☐ | ☐ |
| Conclure sur la conformité d'un lot | ☐ | ☐ | ☐ | ☐ |
| Rédiger une conclusion type E2 (2 arguments) | ☐ | ☐ | ☐ | ☐ |
Si vous avez coché "Pas du tout" ou "Un peu" :⚓︎
| Notion à retravailler | Action |
|---|---|
| Définition et facteurs de σ | Revoir Documents 1 et 2, trace écrite sections 1-2 |
| Type d'émulsion H/E vs E/H | Revoir le schéma comparatif, Document 3, trace écrite section 3 |
| CMC et rupture de pente | Revoir Document 5, trace écrite section 5 |
| Conclusion professionnelle E2 | Revoir FM01 (O.A.C.J.), s'entraîner sur Travail 4d et 6 |
🔧 Outils méthodologiques⚓︎
➡️ Fiche méthode 01 – Justifier une réponse scientifique (O.A.C.J.)
➡️ Fiche méthode 05 – Lire une représentation microscopique (E2)
📺 Pour réviser en vidéo⚓︎
🎬 La conductivité des solutions – 8 min Comprendre σ, ions, porteurs de charge.
🎬 Émulsions H/E et E/H – 6 min Déterminer le type d'émulsion par conductivité.
🎬 La CMC d'un tensioactif – 7 min Formation des micelles, rupture de pente sur σ = f(C).
🔗 Lien avec la suite⚓︎
⬅️ Séance précédente : S20 – TP3 Dossier moléculaire (E2)
➡️ Séance suivante : S22 – Évaluation type E2 transversale