Transfert d'une espèce chimique d'une phase aqueuse a une phase organique

[invitefa77fa6e]

Bonjour à tous,

Tout d'abord j'espère poster ce sujet au bon endroit, vu qu'il aborde des questions de physicochimie.

Je dispose d'un produit biphasé (une phase aqueuse et une phase organique), qui est agité relativement souvent (2 fois par semaine environ). Après agitation, le retour à une interface plane se fait en environ 2 minutes.

Au sein de ma phase aqueuse, il y a une espèce chimique (un conservateur) introduite en deça de sa limite de solubilité dans l'eau (Solubilité max = 40g/L, alors que j'introduis cette espèce à 10g/L) avec un coefficient de partage octanol/eau logKow = 1,1.

Après un mois d'utilisation, je constate qu'une partie importante (60%) de cette substance se retrouve dans la phase organique, ce que je veux à tout prix éviter. D'où mes questions :

Comment déterminer un log Kow maximal pour éviter que toute mon espèce passe dans la phase organique ? Si cela est possible, de quoi cela dépend-il ?
- Composition de la phase organique (LogKow des différentes espèces en présence ? densité ?)
- Volume relatifs des deux phases ?
- Taille de l'interface ?

En plus simple, ma question serait : quel est le comportement d'un composé en phase aqueuse au contact d'une interface avec une phase organique en fonction de sa solubilité max dans l'eau et de son coefficient de partage ?

D'avance merci pour vos contributions, je suis vraiment dans l'impasse !

Tonio
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[moco]

Il n'y a pas de réponse générale à cette question. Le problème de la solubilité d'une substance dans un solvant quelconque fait partie de la longue liste des problèmes non encore compris. Il y a des tendances générales, du genre qui se rassemble s'assemble. mais ces règles ont beaucoup d'exceptions et de cas particulier. Par exemple, personne n'est capable d'expliquer pour quoi deux substances aussi proches chimiquement que CaCl2 et CaF2 sont l'une (CaCl2) fait partie des substances les plus solubles connues dans l'eau (elle se dissous dans moins de son propre poids d'eau), et l'autre (CaF2) fait partie des substances les moins solubles dans l'eau.

Pour en venir à ton problème particulier, il y a un point qui m'étonne, c'est que tu dis qu'une partie importante de ton conservateur se retrouve dans la phase organique au bout d'un mois. C'est le "au bout d'un mois" qui m'étonne. Cela signifie que cette solubilité indésirable n'existait pas au début de son emploi, et qu'elle est apparue seulement au bout d'un mois. Cela pourrait bien signifier qu'il s'est produit un changement chimique dans ton système. Quelque chose s'est modifié dans ton système, par oxydation, par apparition d'une moisissure, ou tout autre phénomène. C'est quoi ton conservateur ?

[invitefa77fa6e]

Bonjour Moco, merci de ta réponse !

Afin de préciser un peu les choses, le "au bout d'un mois" signifie que le dosage n'a été réalisé qu'au bout d'un mois. Je pense que le transfert Phase aqueuse => Phase grasse est progressif, à mesure des agitations.

Pour le conservateur, il s'agit du phenoxyethanol. Si tu me dis que ce phénomène n'est pas encore expliqué, je vais donc y aller au petit bonheur la chance. Ne pourrait-on pas néanmoins utiliser un outil tel que le paramètre de Hansen pour aiguiller un peu les recherches ?

[inviteb7fede84]

Bonjour. Je suis aussi quelque peu sceptique comme moco. As-tu vérifié par analyse, la composition de ta phase organique. J'ai aussi noté que le phénoxyéthanol pouvait subir des biotransformations sous l'action des moisissures...

As-tu aussi contrôlé les volumes respectifs de tes phases par rapport au volumes initiaux ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitefa77fa6e]

Bonjour shaddock91 !

Pour répondre à tes questions : Le phenoxyethanol n'a pu être biodégradé par une moisissure, controles microbiologiques à l'appui. Les volumes également ont été controlés régulièrement, et il n'y a pas eu de variation notable.

Quant à la composition de la phase organique, on a une silicone linéaire de haut poids moléculaire, un ester d'acide gras (acide palmitique) et un alcane ramifié. Rien de bien méchant ou présentant une réactivité particulièrement importante... De plus, on y retrouve les 60% de phenoxyethanol et rien d'autre. Avec le dosage de la phase aqueuse qui donne 39,6% de phénoxyethanol, aux erreurs de mesure et de pesées près, il n'y a pas eu dégradation du conservateur...

Je pense que l'équilibre des concentrations s'effectue naturellement, un peu comme dans une extraction liq/liq à mesure des agitations. Mon problème, c'est que pour pouvoir agir, mon conservateur doit être légèrement lipophile afin de pénétrer la barrière lipidique des microorganismes, mais pas trop non plus pour ne pas trop migrer dans la phase aqueuse...

Je vais aussi réaliser un suivi plus précis de l'évolution des concentrations au cours du temps, histoire d'avoir une vision plus précise qu'à un mois seulement...

Merci pour votre aide !

Tonio

[inviteac45697a]

A moins que ta phase organique ne soit très visqueuse, je crois que l'équilibre (la distribution de ton conservateur entre les 2 phases) ce fait rapidement si tu mélanges (genre dans la minute) et moins rapidement si tu ne mélanges pas (je dirais une question de minutes ou d'heures).

[skeptikos]

Bonsoir,
Le phénoxyéthanol ayant une partie hydrophile et une partie hydrophobe, ne pourrait-on envisager que comme un tensio-actif il ait plutôt tendance à se placer à l'interface de la phase aqueuse et de la phase organique?
@+

[inviteac45697a]

tu peux envisager cela mais seulement à très très faibles concentrations, il ne faut pas beaucoup de molécules pour faire une interface.

en solution il y aura donc partition entre les 2 phases, avec un très léger excès à l'interface (mais globalement très minime).

[invitefa77fa6e]

Bonjour à tous,

Effectivement, le phenoxyethanol fonctionne un peu comme un tensioactif, ce qui lui confère également ses propriétés conservatrice : il se place à l'interface eau/huile, mais également à la surface de la couche lipidique qui constitue la membrane extérieure des microorganismes... Tout le problème est là pour le choix d'un conservateur : trouver une espèce suffisemment lipophile pour venir perturber la paroi des microorganismes, mais pas assez pour ne pas "trop" passer en phase grasse...

Gramon pour répondre à ta question, les deux phases ont une viscosité a peine plus élevée que de l'eau pure...

[invite2313209787891133]

Bonjour

Le problème des solubilité n'est pas parfaitement expliqué, mais il existe des modèles thermodynamiques très fiables, surtout concernant les solvants. Par exemple pour ton problème UNIFAC doit pouvoir prédire la valeur de partage. J'ai cherché à le simuler, malheureusement ce composé n'est pas dans ma base de données.

Une autre solution consiste à déterminer cette valeur de partage expérimentalement : Tu mélanges ton conservateur avec la phase inf (dans les bonnes proportions), et tu analyses.
Dans une ampoule à décanter tu introduis ce mélange avec la phase sup (éventuellement dans les mêmes proportions que dans ton bac). Tu secoues, tu laisses décanter et tu analyses de nouveau la phase aqueuse. La quantité "disparue" a migré dans la phase sup; la proportion des 2 concentrations correspond alors à la valeur de partage. Il n'y a plus qu'à effectuer le calcul pour savoir quelle quantité doit être introduite au départ pour avoir la bonne concentration après équilibre.

Éventuellement tu peux conserver un échantillon du mélange dans une petite bouteille et l'analyser au bout de quelques jours pour vérifier l'hypothèse de shaddock (dégradation du produit).