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TPE coloration cheveux stan

En quoi la couleur du cheveu, résultant de phénomènes naturels, peut-elle être modifiée ?
by

Rakine MOUHOUBI

on 15 February 2015

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Transcript of TPE coloration cheveux stan

Expérience 3
Mais c'est quoi un cheveu ?
Expérience 1
La soude :
révélatrice de secrets insoupçonnés
$1.25
Mardi 6 Janvier 2015
Vol I, No. I
Déduction des expériences
Des expériences... Et puis ?
Expérience 2
COLORATION CAPILL'HAIR
TPE fait par :
MOUHOUBI Rakine
LALANDE Florian
PROTHAIS Benjamin
Merci de votre attention. Suivez-nous sur twitt'hair ou fairbook pour plus d'informations.
Expérience 4
Les colorants, un bien fait pour les cheveux?
Structure du cheveu :
1) La tige pilaire composée de différentes couches
Protège le cheveu en lui donnant brillance et souplesse
Donne sa couleur au cheveu et la plupart de ses propriétés physiques et mécaniques
Ne possède pas une grande importance fonctionelle
2) La racine d'un cheveu
Sécrètant le sébum, elle élimine les bactéries
Contient la partie nourricière nécessaire au développement du cheveu
Enveloppe d'épiderme où se déroule la formation du cheveu
A la base du follicule pileux, il permet le développement du cheveu
Schéma représentant la composition de la racine d'un cheveu
Schéma représentant les différentes couches de la partie libre et visible du cheveu
MISE EN EVIDENCE DE LA MELANINE
ET DE LA KERATINE
Protocole expérimental
Matériel utilisé
:


- 5 tubes à essais + support et bouchons
- Hydroxyde de sodium (NaOH) à 40% + Acide chlorydrique (HCl)
- Pince (gants, lunettes)
- Mèches de cheveux blonds, châtins (clair et foncé) et bruns
Protocole :
Disposer les 5 mèches de cheveux dans chaque tube à essais (dont une des mèches comporte plus de cheveux que les autres). Verser la solution de soude dans chacun des tubes à essais à égale quantité (excepté pour celui comportant beaucoup de cheveux).

* L'effet de la soude pouvant mettre plusieurs jours pour être visibles, nous avons placé le support avec les tubes à essais dans le frigidaire, en vérifiant chaque semaine l'évolution de l'expérience
Observations
Après une heure :
Après une semaine / deux semaines
Nous pouvons observer une légère teinte dans chaque tube à essais contenant la soude, notamment dans le tube à essais contenant les cheveux blonds, mais rien de concret à ce moment de l'expérience.
Nous pouvons observer que, dans chaque tube à essais, les cheveux sont situés à la surface de la solution de soude. Cette dernière est colorée en fonction de la couleur des cheveux et de leur quantité : la solution de soude contenant les cheveux blonds a légèrement jauni, celles contenant les cheveux châtains sont devenues jaunes et celle comprenant les cheveux bruns est devenue marron. Le tube à essais contenant la soude avec le plus de cheveux a, quant à lui, une couleur plus marquée que les autres.
Après trois semaines :
Nous pouvons observer une teinte légèrement plus foncée qu'une semaine auparavant dans chaque tube à essais. Nous décidons donc de mettre un terme à l'effet de la soude sur les cheveux à l'aide d'un inhibiteur, l'acide chlorydrique, qui va nous permettre de ralentir et même de stopper la vitesse de réaction, sans pour autant y prendre part. Puis nous homogénéisons le mélange. Nous observons alors, avec stupéfaction, que toutes les mèches de cheveux, quelque soit le tube à essais, ne sont plus visibles. Nous remarquons alors un dépôt de mousse blanchâtre qui surplombe la solution dans chacun des tubes à essais.
Mèches de cheveux après l'arrêt de la réaction
Dépôt de mousse blanchâtre
Exploitation des résultats
Les mèches de cheveux introduites dans la solution d'hydroxyde de sodium ont donc été attaquées par cette dernière. La cuticule, protégeant le cheveu, a été détruite progressivement et a permis la libération des molécules de mélanine dans la soude, lui donnant différentes teintes en fonction de la couleur du cheveu : la mélanine est donc soluble dans la soude (aucun précipité n'étant apparu durant la réaction). Le dépôt de mousse blanchâtre observé est en réalité un ensemble de molécules de kératine : leurs liaisons ont été totalement détruites, n'assurant plus aucune cohésion et libérant ainsi les molécules de mélanine.

Nous connaissons maintenant les principaux composants intervenant dans la coloration naturelle des cheveux. Mais comment agissent-ils afin de permettre à ces derniers de posséder une couleur ?
L'eau oxygénée:
quand la couleur s'en va...
L'indigo ou comment colorer des cheveux sans les modifier
Commet décolorer les cheveux?
Protocole expérimental
Matériel utilisé
Résultats mélange eau oxygénée+ammoniaque
La mèche de cheveux trempées dans de l'eau oxygénée mélangée à de l'ammoniaque est devenue beaucoup plus claire avec des reflets roux.
Résultats eau oxygénée
La mèche dans le bécher d'eau oxygénée est plus claire mais moins que dans le mélange précédent. D'un point de vue microscopique le cheveu a l'air intact.
Résultats Ammoniaque
Les cheveux trempés dans l'ammoniaque n'ont pas été décolorés par contre il semble avoir eu un impact au niveau microscopique.
Conclusion à partir des résultats
La décoloration est due à l'eau oxygénée car l'ammoniaque seul n'influence pas la couleur de la mèche. L'eau oxygénée a oxydé les pigments des cheveux c'est donc dans ce cas-ci une réaction d'oxydoréduction.
-Ammoniaque (NH4OH) à 5%
-Peroxyde d'hydrogène (N2O2) à 3%
-3 Béchers
-3 Mèches de cheveux bruns non-colorés
-Gants, lunettes, blouse, hotte aspirante
Protocole
Mélanger dans un bécher l'ammoniaque et l'eau oxygénée puis tremper une des mèches dedans durant une minute et enfin la laisser sécher. Procéder de même en trempant une mèche dans un bécher rempli d'ammoniaque puis avec une seconde dans un bécher d'eau oxygénée.
Réaction d'oxydoréduction
Explication de la synthèse de la mélanine :
Phénotype cellulaire
Phénotype moléculaire
Génotype
Création de notre propre colorant
Protocole
expérimental
Observation
Mise en évidence du colorant indigo
Observations + Interprétation
Matériel utilisé
- 35 mL d'eau distillée
- 20 mL d'acétone
- 2 g de 2-nitrobenzaldéhyde
- 5 mL de soude (2,0 mol/L)
- Agitateur magnétique
- Erlenmeyer
- Eprouvettes graduées (250 mL et 10 mL)
- Filtre + spatule (filtration büchner / sous vide)
Protocole
Dans l'erlenmeyer placé sur l'agitateur magnétique, ajouter 2 g de 2-nitrobenzaldhéyde. Puis verser 20 mL d'acétone, l'agitateur magnétique alors allumé, progressivement dans l'erlenmeyer. Ajouter ensuite 5 mL de solution aqueuse de soude. Enfin filtrer le mélange pour récupérer les cristaux de colorant que l'on prélèvera à l'aide d'une spatule.
Après l'ajout de la solution aqueuse d'hydroxyde de sodium, nous pouvons observer un changement au niveau de la couleur de la solution, passant du jaune à une couleur foncée, proche du noir.
Dans le même temps, nous pouvons aussi observer une cristallisation lorsque l'agitateur magnétique est arrêté : comme nous pouvons le voir sur la photographie, une couche solide se forme à la surface de la solution.











Nous avons donc récupéré les cristaux de colorant à l'aide la spatule.
Matériel utilisé
- Morceaux de coton
- 2 béchers
- Eau distillée + Eau de Javel
- Cristaux prélevés précédemment
Protocole
Tremper un morceau de coton, imprégné préalablement d'indigo, dans chacun des béchers rempli soit d'eau distillée, soit d'eau de Javel. Puis frotter énergiquement le morceau de coton
Observations :
Interprétations :
On observe que sous l'action de l'eau de Javel, le colorant se détache du coton alors que sous l'action de l'eau, il ne se détache pas.
Nous savons que l'eau de Javel a des propriétés chimiques lui permettant d'être un puissant oxydant pouvant notamment décolorer des tissus composés de pigments chimiques comme l'indigo : nous avons donc bien synthétisé notre propre colorant.



Mais pour quelles raisons ?
Observations
Exploitation des résultats
Mise en application de notre colorant sur des cheveux
Protocole expérimental
Matériel utilisé
- Mèches de cheveux blondes
- 2 béchers
- Eau distillée + Eau de Javel
- Colorant indigo synthétisé précédemment
Protocole
Prélever 2 mèches de cheveux blonds et les enduire du colorant indigo de l'expérience précédente. Puis tremper chacune des mèches dans le bécher contenant l'eau distillée ou l'eau de Javel.
Nous pouvons observer que les cheveux se colorent, notamment au contact de l'eau distillée. Mais nous remarquons aussi que si l'on rince et sèche la mèche, les cheveux retrouvent leur couleur initiale
Nous pouvons déduire de cette expérience que notre colorant indigo agit en réalité comme un pigment, car il est insoluble dans l'eau. Nous avons aussi pu voir que le colorant indigo ne colorait plus les cheveux après le rinçage et le séchage de ces derniers : nous avons ainsi exprimé le fait que des fixateurs doivent être incorporés dans les colorants pour qu'ils puissent colorer pendant une période plus longue.


Le colorant n'ayant un effet que sur la couche externe du cheveu, pourquoi ne pas l'introduire dans des couches plus profondes ?
v
Problématique :
En quoi la couleur du cheveu, résultant de phénomènes naturels, peut-elle être modifiée ?
Plan
I. Le cheveu, une structure naturelle, ...

1) Expérience 1 :
Kératine et mélanine : facteurs essentiels pour la coloration naturelle du cheveu

2) Expérience 2 :
Des phénomènes naturels pouvant être perturbés


II. … dont la couleur dépend

1) Expérience 3 :
Un colorant insoluble

2) Expérience 4 (conclusion) :
Un colorant de profondeur
Alpha-kératine
(constituant de la mélanine)
Perte d'un électron

==>Oxydant
Eau oxygénée
Gain d'un électron

==> Réducteur
Electron libre capté par le réducteur lors de la réaction entre l'eau oxygénée et la mélanine
Ce qui se passe concrètement sur les cheveux lors de l'oxydoréduction...
La mèche n'a pas encore été trempée dans le mélange d'eau et d'ammoniaque: les écailles du cuticule sont fermées et les pigments du cortex sont intacts.
La mèche est trempée dans l'ammoniaque: le cheveu absorbe alors le liquide ce qui fait gonfler la tige et provoque l'ouverture des écailles du cuticule mais ce dernier n'est pas à l'origine de la décoloration.
La mèche est trempée dans l'eau oxygénée: les écailles du cuticule une fois ouverte il est plus facile pour l'eau oxygénée de pénétrer dans le cheveu et ainsi le décolorer; c'est l'oxydoréduction.
Une réaction d’Oxydoréduction est une réaction chimique au cours de laquelle a lieu un échange d’électrons. L’espèce chimique qui capte les électrons est appelée « le réducteur» et celle qui les cède « l’oxydant ». Ces réactions interviennent au cours de réactions chimiques très variées.
C'est l'oxydation (perte d'un électron) de l'alpha-kératine qui entraîne la décoloration du cheveu. Les électrons ne peuvent pas être libres en solution aqueuse, c’est pourquoi un électron libéré par un oxydant, devra être capté par un réducteur.
Cette réaction peut s'écrire sous la forme d'une formule:
H2O2 + 2 OH- -----> O2 + 2 H2O + 2 e –
Le processus de décoloration repose donc sur l’oxydation des mélanines, pigments colorant nos cheveux. Cette réaction produit des molécules de dioxygène et d’eau.
Le rôle de l'ammoniaque
-Facilite la pénétration de l'eau oxygénée dans le cheveu pour qu'elle puisse réagir avec l'alpha-kératine.
-Les écailles du cheveux s'ouvrent grâce au gonflement de la tige après l'absorption du liquide.
-Les liaisons disulfures des cystéine dans la kératine (mammifère) sont responsables de la solidité du cheveux et de sa structure: l'ammoniaque peut à terme abîmer le cheveu.
-Il est possible de refermer et "réparer" le cuticule grâce à certains shampoings.
Les écailles sont fermées
Pigments naturels
Ecailles ouvertes grâce à l'ammoniaque
L'ammoniaque ne produit aucun effet sur les pigments
Les pigments sont brûlés par l'eau oxygénée
La molécule d'indigo absorbe dans le jaune (600 nm)
Expérience concluant notre TPE
Protocole expérimental
Matériel
Observations de la coloration de la mèche blonde
On observe que la couleur a changé la couleur a donc bien pénétré dans le cheveu.
Observations de la coloration de la mèche brune
La coloration blonde n'a eu aucun effet sur la mèche de cheveu déjà teinte en brun.
Conclusion
Nous pouvons conclure en disant que nos différentes ont fonctionné pour aboutir à ce résultat.
-2 tubes l'oréal professionnel majirel 1(noir) et 10 (blond)
-Oxydants 30 volumes (quantité 20 mL)
-Récipient (coupelle)
-Mèche de cheveux blonde (pas colorée)
-Mèche de cheveux noire (Déjà colorée)
-Gants, pinceau
1/ Mélange du colorant 1 avec l'oxydant 30 volumes 9% jusqu'à obtenir une crème onctueuse
2/Application sur l'ensemble du cheveu puis laisser reposer 35min
3/ Rinçage
4/ Procéder de même avec la mèche de cheveux brun et le colorant 10
Protocole
Fixateur
-L'agent oxydant ==> Eau oxygénée
-Acides faibles ==> Acide phosphorique
-Diluant ==> Eau
-Produits moussants et mouillants ==> Alcool cetearylique + Ceteareth
-Additif
Il y a toujours la même composition dans les fixateurs:
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