Maintenant que nous avons vu la composition et la fabrication du savon, nous pouvons comprendre son fonctionnement. Comment lave le savon de Marseille ? Comment le savon associé à l’eau lave tandis que l’eau seule n’en est pas capable ?

 

I/ Comment le savon lave-t-il ?

 

           A/ Les ions carboxylates : les agents tensioactifs

 

    Le savon est constitué d’agents tensioactifs qui lui confèrent des propriétés mouillantes, moussantes et émulsionnantes. En effet, un tensioactif est un composé qui modifie la tension superficielle.

 

                       1/ Qu’est ce que la tension superficielle ?

 

A l’intérieur d’un liquide, toutes les molécules le constituant sont en interaction et s’attirent entre elles. L’attraction entre les molécules se compense à l’intérieur du liquide, cependant, les molécules qui sont à la surface ne peuvent réagir que avec les molécules à côté ou sous elles. Il y a donc un déséquilibre entre les forces que subissent ces molécules. Elles vont le compenser en créant des liaisons fortes entre elles : ce phénomène est la tension superficielle, et permet de rétablir une structure stable.

 

 

​

​

​

​

​

​

​

 

​

 

 La couche superficielle du liquide agit comme une fine membrane élastique qui peut se déformer. Par exemple, lorsque l’on verse de l’huile dans de l’eau, ces deux liquides ne sont pas miscibles car il y a une tension de surface qui empêche que les molécules s’interpénètrent.

 

De plus, la tension de surface est d’autant plus forte que la surface est grande. Il est démontré mathématiquement que la surface la plus réduite pour un volume donné est la surface d’une sphère. C’est pour cela que les molécules d’eau se regroupent sous forme de gouttes sphériques. 

 

    Le pouvoir mouillant du savon permet d’améliorer le nettoyage grâce aux tensioactifs. Ils diminuent la tension superficielle de l’eau et ainsi permettent un étalement de l’eau plus important et pénétration dans la peau plus importante.

 

 Un tensioactif possède une structure moléculaire qui lui permet une grande activité au niveau des interfaces tel que air/eau ou huile/eau. 

 

                       2/ L'ion carboxylate

​

 Pour le savon, ce caractère diminuant la tension superficielle est rendu possible grâce à l'ion carboxylate (RCOO-). Les ions carboxylates possèdent deux parties :

 

-La tête de la molécule: le groupe carboxylate COO- chargé négativement. Elle est : 

       - hydrophile (affinité avec l’eau) parce que le groupe carboxylate est polaire, ce qui lui permet de créer des liaisons d’hydrogène avec l’eau, qui est aussi une molécule polaire. 

       - lipophobe (pas d’affinité avec les chaînes carbonées présentes dans les graisses). 

 

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

 

​

​

​

​

 

 

​

-La « queue » de la molécule : la chaîne hydrocarbonée (R) est apolaire. Elle est :

      - hydrophobe (pas d’affinité avec l’eau) 

      - lipophile (grande affinité avec les chaînes carbonées présentes dans les graisses) parce que les corps gras possèdent aussi une longue chaîne carbonée apolaire. 

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

 

Sa formule brute varie en fonction de l'huile utilisée, on l'appelle R (radical carboné qui varie en fonction des différents types de savons).

 

  ==>  Le savon est constitué d’ions carboxylates formés d’une tête et d’une queue. La tête est attirée par l’eau, elle est donc hydrophile, et la queue, par les graisses, elle est donc lipophile. Il s’agit d’une espèce amphiphile.

Dans la fabrication du savon, les huiles apportent la partie hydrophobe (parce que l’huile n’est pas miscible à l’eau) et la soude apporte la partie hydrophile. 

 

          B/ La formation des micelles

 

Si la concentration de savon dans l'eau est faible (peu de tensioactifs), les ions carboxylates se regroupent à la surface de l'eau, la tête hydrophile étant dans l'eau et la queue hydrophobe dans l'air, formant ainsi un film à l'interface eau/air. Il se forme ainsi une couche pratiquement unimoléculaire.

 

​

​

​

​

​

​

​

    Le caractère amphiphile des savons permet d’expliquer la formation des micelles, à partir d’une certaine concentration en tensioactifs dans l’eau (concentration micellaire critique), les molécules ne peuvent pas se placer à la surface par manque de place. En effet, lorsque l'on met en contact des ions carboxylates avec de l'eau, les extrémités hydrophiles sont pointées vers l'extérieur, tandis que les chaines carbonées se regroupent à l'abri de l'eau formant ainsi une petite sphère d’environ 100nm de diamètre : les micelles. 

 

Il existe deux sortes de micelles :

• Dans l’eau, les micelles sont dites directes: les queues (hydrophobes) sont à l’intérieur et les têtes (hydrophiles) à l’extérieur.

• Lorsque la concentration de graisse est supérieure à celle de l’eau, les micelles sont dites inverses : les queues (hydrophobes) sont à l’extérieur et les têtes (hydrophiles) à l’intérieur.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

​

​

​

​

​

          C/ Les étapes du lavage

 

 Le savon, grâce à ses différentes propriétés, agit en plusieurs étapes:

 

- Lors du lavage, il se crée une émulsion entre l'eau, la saleté et le savon. L'émulsion est le mélange dans lequel deux substances non miscibles telles que l'eau et l'huile sont mélangées grâce à une substance autre appelée « émulsifiant » (ici le savon). Dans cette première étape l'huile est stabilisée dans l'eau, emprisonnée de micelles. En effet, la partie lipophobe de l’ion carboxylate s’accroche à la graisse et la partie hydrophile à l’eau. Comme les ions carboxylates sont nombreux et cherchent à orienter leur queue hydrophobe vers la graisse, ils parviennent à s'insinuer entre la peau et la graisse. Le savon fait donc le lien entre l’eau et la saleté. La saleté va ainsi se décoller et la graisse se retrouvera en suspension, entourée d’ions carboxylates. (Cf. protocole)

 

- Le pouvoir émulsifiant du savon permet de faire le lien entre le gras et l’eau grâce à la formation de micelles. Les tensioactifs diminuent la tension superficielle entre les deux liquides, ce qui facilite leur miscibilité. Ainsi, le pouvoir émulsifiant du savon permet le nettoyage.

 

 

 

​

​

 

​

​

​

​

​

​

- Lors du rinçage, l'eau entraîne ce mélange graisse/savon, c'est donc l'élimination des graisses et autres saletés. 

 

           

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

   -Le pouvoir moussant. En début de lavage, les ions carboxylates ont tendance à se regrouper en micelles autour d’une tâche de graisse et le savon mousse peu. Mais au fur et à mesure de l’élimination des saletés, la mousse sera plus abondante parce que les ions carboxylates créer des bulles. Le pouvoir moussant du savon permet de voir si la surface à laver est propre.