La structure de la matière Les trois états de la matière

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Sommaire CHAPITRE I : La structure de la matière ........................................ 5 Les trois états de la matière - Les matières de notre environnement - Structure et caractéristiques de l'atome - La mole d'atomes - La classification périodique des éléments - Les ions - L'indispensable du chapitre I - Exercices de contrôle. CHAPITRE II : Les liaisons chimiques .......................................... 21 Introduction - Les liaisons inter-atomiques - Les liaisons intermoléculaires - Les liaisons de cohésion de la kératine - L'indispensable du chapitre II - Exercices de contrôle. CHAPITRE III : L'eau, ses propriétés et ses traitements ............. 35 L'eau, substance unique - Les propriétés physiques de l'eau - La structure de l'eau - La tension superficielle de l'eau - Le pouvoir solvant de l'eau - L'autoprotolyse de l'eau - Les eaux naturelles et leur traitement - L'indispensable du chapitre III - Exercices de contrôle. CHAPITRE IV : Les milieux acides et les milieux basiques ........ 47 Introduction - Les acides et les bases - Les solutions acides et les solutions basiques - Le pH des solutions aqueuses - La réaction de neutralisation - Les sels - Les principaux acides, bases et sels utilisés en chimie capillaire - Le cheveu et le pH des produits capillaires - L'indispensable du chapitre IV - Exercices de contrôle. CHAPITRE V : Les réactions d'oxydo-réduction .......................... 71 Les oxydo-réductions par voie sèche - Les oxydo-réductions en milieu aqueux - Généralisation - Les oxydants en coiffure - Les réducteurs en coiffure - L'indispensable du chapitre V - Exercices de contrôle.

  • mouve- ments individuels des molécules

  • matière extensible

  • molécule

  • tension superficielle de l'eau

  • produits de maintien de la coiffure

  • liaison

  • appelée tension superficielle


Publié le : lundi 18 juin 2012
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Sommaire
CHAPITRE I : La structure de la matière........................................ 5 Les trois états de la matière  Les matières de notre environnement  Structure et caractéristiques de l’atome  La mole d’atomes  La classification périodique des éléments  Les ions  L’indispensable du chapitre I-Exercices de contrôle.
CHAPITRE II : Les liaisons chimiques.......................................... 21 Introduction  Les liaisons interatomiques  Les liaisons intermoléculaires  Les liaisons de cohésion de la kératine  L’indispensable du chapitre II-Exercices de contrôle. CHAPITRE III : L’eau, ses propriétés et ses traitements............. 35 L’eau, substance unique-Les propriétés physiques de l’eau-La structure de l’eau-La tension superficielle de l’eau  Le pouvoir solvant de l’eau-L’autoprotolyse de l’eau-Les eaux naturelles et leur traitement-L’indispensable du chapitre III-Exercices de contrôle. CHAPITRE IV : Les milieux acides et les milieux basiques........ 47 Introduction-Les acides et les bases-Les solutions acides et les solutions basiques- Le pH des solutions aqueuses-La réaction de neutralisation  Les sels-Les principaux acides, bases et sels utilisés en chimie capillaire-Le cheveu et le pH des produits capillaires  L’indispensable du chapitre IV-Exercices de contrôle.
CHAPITRE V : Les réactions d’oxydoréduction.......................... 71 Les oxydoréductions par voie sèche-Les oxydoréductions en milieu aqueux  Généralisation-Les oxydants en coiffure  Les réducteurs en coiffure  L’indispensable du chapitre V-Exercices de contrôle.
CHAPITRE VI : Introduction à la chimie organique...................... 85 La chimie organique  Les caractères des substances organiques  Les molécules organiques  Les chaînes carbonées  Les fonctions chimiques  La nomenclature des composés organiques.
CHAPITRE VII : Les hydrocarbures............................................ 91 Définition  Classification-Les alcanes-Les alcènes  Les hydrocarbures aromatiques-L’indispensable du chapitre VII  Exercices de contrôle.
CHAPITRE VIII : Les fonctions oxygénées.......................................105 Les alcools-Les acides carboxyliques  Les esters  Les phénols  Les aldéhydes et les cétones  L’indispensable du chapitre VIII-Exercices de contrôle.
CHAPITRE IX : Les fonctions azotées........................................... 117 Les amines organiques-Les amides  Les aminoacides  L’indispensable du chapitre IX-Exercices de contrôle.
CHAPITRE X : Les fonctions soufrées............................................. 127 Les thiols  Les composés sulfonés et sulfatés.
CHAPITRE XI : Les polymères et les macromolécules............. 129 Définitions  La polymérisation  Deux polymères naturels  Les enzymes.
CHAPITRE XII : Les matières colorantes.................................... 135 La lumière et les couleurs  Théorie des matières colorantes.
CHAPITRE XIII : Les produits de coloration directe.................. 141 But de la coloration semipermanente  Les impératifs de la formulation  La composition du produit.
CHAPITRE XIV : Les produits de coloration d’oxydation.......... 145 But de la coloration d’oxydation  Principe de la coloration d’oxydation  La présentation du produit  Le complexe colorant  L’excipient du complexe colorant.
CHAPITRE XV : Les produits de décoloration........................... 153 But de la décoloration  Chimie de la décoloration  Les produits oxydants  La formulation des produits décolorants.
CHAPITRE XVI : Les produits de maintien de la coiffure.......... 157 Le cheveu, matière extensible  Les produits de maintien de la coiffure. CHAPITRE XVII : Les produits de permanente et de défrisage.... 159 Principe de la permanente  Les produits de permanente  Les deux oxydoréductions en permanente  Les différents types de permanentes  La formulation des produits de permanente Les produits de défrisage CHAPITRE XVIII : Les détergents................................................ 169 Mécanisme de la détergence  Les savons  Les shampooings L’indispensable du chapitre XVIII.
50 EXERCICES ET PROBLÈMES D’EXAMEN......................... 183 et leur correction
LEXIQUE.................................................................................... 205
CHAPITRE III
 L'eau, ses propriétés et ses traitements
1. L'EAU, SUBSTANCE UNIQUE
L'eau qui couvre environ les 3/4 de la surface du globe sous forme d'océans, de glaciers, de lacs et de fleuves est une substance unique, indispensable à toute vie animale ou végétale.
L'eau est la base de vie sur terre. Sans l'eau, la vie n'existerait pas, la matière vivante en contenant de grandes quantités (60 à 65 % chez l'homme).
Ses propriétés physiques et chimiques exceptionnelles et son haut pouvoir sol-vant en font le milieu indispensable à toute vie cellulaire active.
2. LES PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DE L'EAU
L'eau existe sur notre planète sous lestrois états: solide, liquide et gazeux. Elle est liquide à la température ordinaire, inodore, incolore et sans saveur quand elle est pure. L'eause solidifieà O°C (point de congélation) etse vaporiseà 100°C (point d'ébullition). Le passage à l'état solide se fait avec augmentation de volume de près de 10 %. Cette augmentation de volume explique les ruptures de canalisa-tions pendant le gel. À température ordinaire, ladensitéde l'eau est égale à 1 (un litre d'eau pèse 1 kg). Cependant l'eau a une densité maximum à 4°C ce qui explique que lors de la solidification, la glace, partie soluble et plus légère, flotte sur l'eau.
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CHIMIE POUR UN COIFFEUR (BP)
3. LA STRUCTURE DE L'EAU
3.1. La molécule d'eau
La formule chimique de l'eau est H O. 2 Les liaisons chimiques unissant les trois atomes de sa molécule sont des liaisons fortes, mettant en jeu une énergie considérable. Aussi cette combinai-son est très solide, ce qui explique la grande stabilité de l'eau. Dans la molécule d'eau, l'atome d'oxygène est entouré de 4 doublets d'électrons : 2 qu'il partage avec les ato-mes d'hydrogène et 2 doublets libres. Or, l'oxygène est plus électronégatif que l'hydrogène : les doublets d'électrons qui assurent les liaisons O—H sont plus proches de l'atome d'oxygène que des atomes d'hydrogène.
La molécule étant globalement neutre, chaque hydrogène porte une charge po-sitive, tandis que l'oxygène porte deux charges négatives (charges notéesδ).
On dit que la liaison O—H est une liaison polarisée.La molécule d'eau est une molécule polaire.
3.2. Les forces d'attraction intermoléculaires
À l'état liquide ou solide, l'eau est formée par un nombre considérable de molé-cules très stables qui s'attirent entre elles ; ces forces s'opposent aux mouve-ments individuels des molécules. Mais quand la température augmente, les mo-lécules se libèrent les unes des autres : l'eau finit par se vaporiser.
Dans l'eau liquide ou solide, les molécules sont liées les une aux autres par de nombreusesliaisons hydrogènequi s'établissent entre l'atome d'oxygène d'une molécule et un des atomes d'hydrogène d'une molécule voisine.
Les liaisons hydrogène dans l'eau
Les liaisons hydrogène dans le cristal de glace
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À l'état solide, l'eau possède une structure cristalline. Un cristal de glace est un tétraèdre dont chaque sommet est occu pé par une molécule d'eau liée à une cinquième molécule cen trale. À l'état liquide, l'eau pré sente une structure plus irrégu lière, mais plus compacte (moins de liaisons hydrogène).
CHAPITRE III - L'eau, ses propriétés et ses traitements
4. LA TENSION SUPERFICIELLE DE L'EAU
4.1. Faits d'observation
— De l'huile, du pétrole, des poudres fines et légères (talc, farine, etc.) restent à la surface de l'eau sans y pénétrer. — Un moustique peut se déplacer sur l’eau sans s’y enfoncer. — Une goutte d’eau déposée sur du verre, du plastique, etc. prend une forme sphérique et ne s’étale pas, alors qu’une goutte d’eau savonneuse s’étale. — Il est possible de faire un château de sable avec du sable mouillé, mais pas avec du sable sec. Tout se passe comme si la surface de l'eau avait les propriétés d’une membrane élastique tendue.
4.1. Interprétation
Un liquide a toujours tendance à prendre une forme lui donnant la plus faible surface. Autrement dit, il résiste à toute déformation qui tendrait à aug-menter sa surface.
Cette résistance que le liquide oppose à la déformation de sa surface est appelée tension superficielle. L’eau est le liquide qui possède la plus forte tension superficielle.
Il existeà l'interface entre deux liquidesune tension analogue à la tension qui existe à l'interface liquide / air. Si l’affinité des 2 liquides est forte, la tension est faible. À la limite, elle est nulle, le mélange est spontané (mélange eau - alcool). Si l’affinité est faible, ils s’étalent l’un sur l’autre sans se mélanger (eau - huile) ; s’ils ont été mélangés par agita-tion, ils se séparent dès que cesse l’agitation. Laforme sphériquede la goutte d'eau s’explique de la même façon : pour un volume donné, la sphère est la forme dont la surface est la plus faible. Cela explique que l’eau roule sans s’étaler sur un support non hydrophile : l'eau est un médiocre "mouillant".
Certaines substances, dites tensioactives, diminuent la tension super ficielle de l'eau et réduisent ainsi les forces de répulsion qui existent entre l’eau et les substances non miscibles (graisses, etc.). Ces substances trouvent de nombreuses applications : mouillabilité, stabilisa-tion des émulsions, détergence.
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CHIMIE POUR UN COIFFEUR (BP)
5. LE POUVOIR SOLVANT DE L'EAU
En chimie, l'eau est un solvant de premier ordre, du fait de son abondance, mais aussi de ses propriétés particulières. En biologie, l'eau, en tant que solvant, est le milieu de toutes les réactions : elle est indispensable à la vie.
5.1. Les solutions
Lorsqu'on incorpore certaines substances telles que du sucre ou du sel de cuisine dans de l'eau par exemple, on observe unedissolution, c'est-à-dire que la substance se disperse dans l'eau et semble devenir invisible. Dissoudre, c'est amener un corps solide, liquide ou gazeux à former un mélange homogène (c'est-à-dire pareil en tous points) avec un liquide.
La substance introduite est lesoluté. Le liquide dans lequel s'est effectuée la dissolution est lesolvant. Le mélange homogène obtenu est une solution.
soluté
solvant
solution
Une solution est le mélange homogène d'un solvant et d'un soluté.
Une substance dissoute dans de l'eau est dite en solution aqueuse. Exemple: lorsqu'on dissout du gaz ammoniac dans de l'eau, on obtient une so-lution aqueuse d'ammoniac, appelée plus couramment ammoniaque.
La concentration d’une solution exprime le rapport entre la quantité de soluté et la quantité de solvant.Elle peut se définir : en masse de soluté par unité de volume de solution; la concentration s’expri-–1 me alors en grammes par litre (g . l ) ; en moles de soluté par unité de volume de solution; la concentration s’expri-–1 me alors en moles par litre (mol . l ), elle est appeléemolarité. Pour un soluté A, le symbole de la concentration est [A]. Exemple: on dissout 20 grammes de soude NaOH dans un demi litre d’eau. Calculez la molarité de cette solution sachant que Na = 23 ; O = 16 ; H = 1. Réponse : une mole de NaOH pesant 23 + 16 + 1 = 40 g, un demi litre de solu-tion contient 0,5 mole de soude ; un litre de solution contient 1 mole de soude. –1 Donc : [NaOH] = 1 mol . l
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CHAPITRE III - L'eau, ses propriétés et ses traitements
5.2. Le caractère de solubilité
Certains liquides sont miscibles en toutes proportions (eau / alcool). Cependant, lorsqu'on dissout un solide dans un solvant, il arrive un moment où le solide ne se dissout plus. La concentration est maximale. On appellesolubilitéla masse maximale de soluté qui peut se dissoudre dans un litre de solvant donné. À la limite de la solubilité, on dit que la solution est saturée(par exemple, on ne peut dissoudre plus de 35 grammes de sel dans 100 grammes d'eau). Dans un solvant donné, la solubilité croît généralement avec l'agitationet la température.
5.3. Les effets thermiques liés à la dissolution
Si la dissolution : — s'accompagne d'un échauffement, elle estexothermique — s'accompagne d'un refroidissement, elle estendothermique — ne s'accompagne d'aucun effet thermique, elle estathermique
5.4. La dissolution des composés ioniques
Les composés ioniques, solides à température ordinaire, sont souvent solubles dans l'eau (ex. : le sel). Or, leur cohésion interne est très forte : une température de 800 °C est néces-saire pour disloquer le cristal de chlorure de sodium (sel) et pourtant, il se dis-sout dans l'eau à la température ordinaire ! C'est dire l'extraordinaire pouvoir solvant de l'eau !
5.4.1. EXPÉRIENCE
Dissolution du chlorure de sodium dans de l'eau.
Fig.1
Fig.2
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CHIMIE POUR UN COIFFEUR (BP)
Nous remarquons que : — l'eau pure ne conduit pas le courant électrique (fig. 1). — l'eau salée conduit le courant électrique (fig. 2).
5.4.2. INTERPRÉTATION
Lasolution de chlorure de sodiumest conductrice, alors que lechlorure de sodium,solidecristallisé ionique (sel de cuisine), n'est pas conducteur. Or, dans une solution,le courant électrique est dû à un mouvement d'ions. C'est donc que l'eau salée contient des ions.
5.4.3. CONCLUSION
L'eau a détruit les liaisons chimiques qui assuraient la cohésion du réseau cristallin NaCl. + – Désolidarisés, les ions Na et les ions Cl se sont séparés et se déplacent libre-ment au sein de la solution.
5.4.4. GÉNÉRALISATION
Les solides cristallins ioniques tels que l’hydroxyde de sodium NaOH, le chlorure de sodium NaCl, le chlorure d'ammonium NH Cl, le sulfate de cuivre CuSO , 4 4 sont, en solution aqueuse, entièrement dissociés en ions libres.
5.4.5. LES TROIS ÉTAPES DE LA DISSOLUTION Chaque ion libéré est immédiatement enrobé d'une couche de molécules d'eau qui orientent vers lui leur pôle de signe contraire. Ce phénomène s'appellehydratation. Les ions hydratés se dispersent dans l'eau.
Le pouvoir solvant de l'eau sur les solides cristallins ioniques s'effectue donc en trois étapes simultanées : — dissociation du composé ionique (dislocation du réseau cristallin) — hydratation des ions libérés — dispersion des ions
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CHAPITRE III - L'eau, ses propriétés et ses traitements
L’INDISPENSABLE DU CHAPITRE III
LES ÉTATS NATURELS DE L'EAU ET SES PROPRIÉTÉS PHYSIQUES Dans la nature, on rencontre l'eau sous lestrois étatspossibles : solide, liquide et gazeux. L'eau pure est caractérisée par ses constantes physico-chimiques : 3 point d'ébullition (100°C) ; point de congélation (0°C) ; masse volumique (1 g/cm ).
LA STRUCTURE DE L'EAU L'eau pure est un corps pur composé de formule chimique H O. Chacune des 2 deux liaisons O—H de la molécule d'eau est uneliaison polarisée. On dit que l'eau est un composépolaire. Dans l'état solide et liquide, les molécules d'eau sont liées entre elles par des liaisons hydrogèneaux mouvements individuels des molécules.qui s'opposent
LA TENSION SUPERFICIELLE DE L'EAU Il existe à la surface de l'eau une certaine tension, ditetension superficielle. À cause de sa forte tension superficielle, la surface de l'eau se comporte comme une membrane élastique tendue ; les gouttes d'eau sont sphériques. La tension superficielle de l’eau peut être diminuée par la mise en solution de substancestensioactives.
LES PROPRIÉTÉS SOLVANTES DE L'EAU — Le pouvoir solvant de l'eau sur les solides cristallins ioniques s'effectue en 3 étapes simultanées :dissociationdu composé ionique,hydratationdes ions etdispersiondes ions hydratés. — La dissolution dans l'eau de composés covalents fortement polarisés tels que HCl, NH , etc. provoque leur ionisation (pouvoir ionisant de l'eau). Les ions for-3 més s'hydratent et se dispersent dans l'eau.
L'AUTOPROTOLYSE DE L'EAU L'eau pure contient toujours une très faible quantité d'ions qui proviennent de la dissociation permanente de quelques molécules d'eau. Dans l'eau pure, la concentration en ions hydronium est toujours égale à la con-+ – –7 –1 centration en ions hydroxyle : [H O ] = [OH ] = 10 mol.l . 3 LA DURETÉ DE L'EAU ET LE TRAITEMENT DES EAUX NATURELLES C'est la présence d'une importante quantité desels de calcium et de magné siumqui confère à l'eau une certainedureté. Ledegré hydrotimétriqued'une eau caractérise la concentration de cette eau en hydrogénocarbonate de calcium. L'eau doit être myennement dure aussi bien pour la santé que pour les usages domestiques. L'eau peut êtredéminéralisée, stérilisée, chélatée ou adoucie. Adoucir une eau, c'est remplacer les carbonates de calcium et de magnésium (insolubles) par des carbonates de sodium (solubles) sur des résines échangeuses d'ions.
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CHIMIE POUR UN COIFFEUR (BP)
ENTRAÎNEZ-VOUS 1. Écrivez la formule brute, puis la formule développée de la molécule d'eau. 2. Que peut-on dire des liaisons O — H de cette molécule ? 3. Quelle est la nature de la liaison qui s'établit entre les molécules d'eau ? 4. L'eau a-t-elle un bon pouvoir mouillant ? Pourquoi ? 5. Comment appelle-t-on les produits capables d'abaisser la tension superfi-cielle de l'eau ? 6. Complétez la phrase : une solution est le mélange homogène d'un ..................... et d'un ........................ 7. Qu'appelle-t-on solubilité ? 8. Qu'est-ce-qu'une solution saturée ? 9. La dissolution de certaines substances dans l'eau s'accompagne d'un dé-gagement de chaleur. Comment qualifie-t-on ce type de réaction ? 10. Les sels responsables de la dureté de l'eau sont des carbonates de cal-cium CaCO et de magnésium MgCO . Écrivez la formule chimique des ions 3 3 calcium, magnésium, carbonate. 11. Pourquoi les hydrogénocarbonates (bicarbonates) de calcium et de ma-gnésium contenus dans les eaux naturelles ne provoquent pas de dépôts, alors que les carbonates en provoquent ? 12. Quels sont les inconvénients d'une eau trop douce ? d'une eau trop dure ? 13. Comment mesure-t-on la dureté d'une eau ? 14. Complétez la phrase : adoucir une eau, c'est remplacer des ions calcium et des ions magnésium par des ions ................................. car les carbonates de .......................... sont .......................... dans l'eau. 15. Une eau déminéralisée est-elle une eau stérilisée ? 16. Quelle est l'abréviation du séquestrant utilisé dans les produits cosmétiques ?
Vous trouverez dans le chapitre les réponses qui ne sont pas données ci-dessous
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16. L'EDTA. 15. L'eau déminéralisée est débarrassée des minéraux, mais pas des bactéries. 14. Les ions sodium car les carbonates de sodium sont solubles dans l'eau. dessèche, provoque des dépôts de calcaire et diminue le pouvoir lavant des savons. 12. Une eau douce mousse trop et devient impropre à la consommation ; une eau dure bles et se déposent. 11. Les hydrogénocarbonates sont solubles dans l'eau, les carbonates sont insolu-9. Réaction exothermique 5. Agents tensio-actifs 4. Non, à cause de sa forte tension superficielle 3. Liaisons hydrogène 2. Les liaisons O—H sont polarisées
CHAPITRE XV
Les produits de décoloration
1. BUT DE LA DÉCOLORATION
La décoloration est l'éclaircissement de la nuance naturelle des cheveux. En fait, le but de la décoloration peut être double : éclaircir les cheveux, mais aussi les préparer à l'application d'un produit de coloration. Leseumélaninessont facilement décolorées, alors quephaéomélaninessont beaucoup plus résistantes à l'oxydation, ce qui explique l'apparition de nuances roussâtres au cours de la décoloration.
2. CHIMIE DE LA DÉCOLORATION
La mélanine, très résistante aux réducteurs, est assez facilement dégradable par oxydation.
Tous les procédés de décoloration sont des procédés d'oxydation. Sous l'action des oxydants, le grain de mélanine donne naissance à des com-posés solubles en milieu alcalin et donc éliminables par rinçage. Dans la pratique,l'éclaircissement des cheveux est donc obtenu par oxydation des pigments de mélanine en milieu alcalin.
Le milieu alcalin déstabilise l'eau oxygénée conservée en milieu acide et solu-bilise les mélanines. Le processus de décoloration est globalement une oxydoréduction qui intervient entre les mélanines à comportement réducteur et l'eau oxygé née à comportement oxydant. Autrement dit, les molécules de mélanine sont oxydées par H O et les molé-2 2 cules de H O sont réduites par les molécules de mélanine. 2 2
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