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Chapitre 4 – Savons et détergents — Activité de découverte

Terminale Bac Pro | Physique-Chimie | Groupement 5 (Chimie)

Situation professionnelle — Laboratoire de formulation cosmétique

Nadia est technicienne chimiste dans un laboratoire spécialisé en cosmétologie. Elle doit formuler un nouveau gel douche à destination de personnes aux peaux sensibles. Le cahier des charges impose :

Elle dispose de trois formulations proposées par son équipe et doit choisir la meilleure.

Problématique : Quelle formulation respecte le mieux le cahier des charges et offre la meilleure efficacité nettoyante ?

Partie 1 – Analyse des formulations proposées

CritèreFormule AFormule BFormule C
Tensioactif principalSDS (anionique) 12 %Coco glucoside (non ionique) 10 %Bétaïne (amphotère) 8 % + coco glucoside 4 %
pH mesuré7,85,85,5
Efficacité sur graisse (test)★★★★★★★★
Test irritation cutanéeModérément irritantNon irritantNon irritant
BiodégradabilitéBonneExcellenteExcellente
Questions 1 à 4
  1. Quelle(s) formule(s) respecte(nt) le critère de pH (5,0–6,5) ? Justifier.
  2. La formule A contient un tensioactif anionique (SDS). Pourquoi est-elle exclue selon le cahier des charges ?
  3. Comparer les formules B et C sur les critères efficacité et irritation. Laquelle recommanderiez-vous ? Justifier.
  4. La formule C contient un mélange de deux tensioactifs. Quel avantage peut apporter la combinaison d'un amphotère et d'un non ionique ?
  1. Formules B (pH 5,8) et C (pH 5,5) respectent le critère pH 5,0–6,5. La formule A (pH 7,8) est hors norme.
  2. Le cahier des charges impose des tensioactifs non ioniques ou amphotères. Le SDS est anionique → la formule A est exclue dès le départ, indépendamment du pH.
  3. B et C sont non irritantes. B a une efficacité ★★ contre ★★★ pour C. La formule C est recommandée : elle cumule non-irritation, pH conforme (5,5 ≈ pH peau) et efficacité optimale ★★★.
  4. La combinaison amphotère + non ionique offre un effet synergique : meilleure efficacité dégraissante à concentration totale réduite, propriétés moussantes contrôlées, et excellente tolérance cutanée (non ionique = sans charge, amphotère = charge neutre à pH peau).

Partie 2 – Mécanisme d'action sur une tache de crème solaire

La crème solaire contient des filtres UV hydrophobes (graisses) et des filtres hydrophiles. La tache à éliminer est principalement hydrophobe.

Questions 5 à 7
  1. Expliquer en 4 étapes comment les tensioactifs de la formule C éliminent la tache de crème solaire lors du lavage.
  2. La CMC du coco glucoside est 0,8 g/L. La formule C en contient 40 g/L (4 % dans 1 L de gel). Les micelles se forment-elles bien dans cette formulation ?
  3. Après rinçage, pourquoi la peau ne doit-elle pas rester « grasse » ni « trop sèche » ? Que cherche à préserver la formule C avec son pH de 5,5 ?
  1. 1. Les molécules de tensioactif s'adsorbent à l'interface eau/tache grasse (crème solaire).
    2. Les queues hydrophobes s'intercalent dans la tache grasse, les têtes restent vers l'eau.
    3. Les micelles se forment : la tache est emprisonnée au cœur hydrophobe.
    4. Le rinçage emporte les micelles → tache éliminée.
  2. 40 g/L >> CMC (0,8 g/L) → on est largement au-dessus de la CMC → les micelles se forment abondamment → formulation efficace.
  3. La peau possède un film hydrolipidique naturel (pH ~5,5) qui la protège des bactéries et de la dessiccation. Un pH de 5,5 dans la formule C préserve ce film protecteur → peau non trop sèche ni irritée après lavage. Un pH trop basique (comme la formule A à 7,8) perturberait ce film.

Partie 3 – Validation finale et bilan

Question 8 – Synthèse
  1. Nadia doit rédiger une fiche de validation de la formule C pour son responsable. Compléter les rubriques suivantes :
Critère du cahier des chargesValeur mesurée / typeConforme ?
pH entre 5,0 et 6,5……
Tensioactifs non ioniques ou amphotères uniquement……
Efficacité nettoyante sur graisse ≥ ★★★……
Test non irritant (peau sensible)……
Biodégradabilité excellente……
CritèreValeur / typeConforme ?
pH entre 5,0 et 6,55,5Oui
Tensioactifs non ioniques ou amphotères uniquementBétaïne (amphotère) + coco glucoside (non ionique)Oui
Efficacité nettoyante sur graisse ≥ ★★★★★★Oui
Test non irritantNon irritantOui
Biodégradabilité excellenteExcellenteOui

→ La formule C est conforme à l'ensemble des critères du cahier des charges. Elle est validée pour les essais cliniques.