Une mousse prodigieuse

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Sujets
Soumya Satheesan
Lisibilité
7.07

Quels sont les liens avec mon programme d'études?

Chaque fois que tu te laves les mains avec du savon, des réactions chimiques complexes se produisent.

Lorsque j’étais enfant, me laver les mains signifiait pour moi trois minutes interminables extrêmement fastidieuses. Pour rendre la tâche plus agréable, je frottais ensemble mes mains pleines de savon. Je rapprochais ensuite l’extrémité de mes pouces avec celle de mes majeurs et de mes index pour créer une mince pellicule savonneuse en forme de « O ». En soufflant sur cette pellicule, je faisais apparaître une superbe bulle de savon. Le jeu consistait à créer des bulles de plus en plus grosses.

Je jouais avec le savon plusieurs fois par jour. Mais, à l’époque, je n’avais pas la moindre idée que je m’amusais avec le produit d’une réaction chimique complexe!

Le savais-tu? 

L’usage du savon remonte à l’Antiquité romaine. À l’époque, les gens fabriquaient du savon en utilisant de l’eau, des cendres et une graisse animale.

Les savons peuvent sembler magiques. En vérité, leur pouvoir nettoyant tient au fait qu’il s’agit d’agents de surface et d’émulsifiants. En tant qu’agents de surface, ils abaissent la tension superficielle de l’eau, ce qui a pour effet d’augmenter ses propriétés mouillantes. Nous approfondirons cet aspect dans une minute. En tant qu’émulsifiants, les savons peuvent faciliter la suspension de l’huile ou de la saleté pour permettre de les enlever.

Examinons maintenant ces processus plus en détail.

Le savais-tu? 

Tu penses sans doute que le savon est un produit qui sert à nettoyer. Or, il servait autrefois à toutes sortes d’usages – même en médecine!

Qu’est-ce que le savon? 

Les ingrédients de base de tout savon sont un corps gras (qui renferme un acide gras) et un alcali (une base chimique), généralement de la soude ou de l’hydroxyde de potassium. Le mélange d’un acide et d’une base provoque une réaction de neutralisation, qui produit un sel (le savon) et de l’eau. Donc, tous les savons sont en réalité des sels! 

Le processus de neutralisation à l’origine du savon est appelé « saponification ». Pour permettre la fabrication du savon, la base doit renfermer un ion d’hydroxyde (comme la soude ou l’hydroxyde de potassium). L’acide doit être un triglycéride (c’est-à-dire trois molécules d’acides gras et une molécule de glycérol). En général, le triglycéride se présente sous la forme d’une graisse animale ou d’une graisse végétale, comme l’huile d’olive. Deux réactions se produisent. Premièrement, le glycérol se transforme en glycérine, qui est un humectant. Ensuite, la base et l’acide forment le savon.

Les fabricants de savon ajoutent divers ingrédients pour améliorer la senteur, l’apparence et l’efficacité du savon ainsi que la sensation qu’il procure. Par exemple, ils ajoutent au mélange de savon des parfums et des fragrances afin qu’il dégage une odeur fraîche. Ils ajoutent aussi des abrasifs, par exemple du talc ou de la pierre ponce (cendre volcanique) afin de lui donner une belle texture, et de la couleur (pigments), afin de le rendre encore plus attrayant.

Certains fabricants ajoutent parfois aussi des enzymes pour faciliter l’élimination des résidus biologiques, comme les taches de sang ou d’herbe sur tes vêtements.

Pourquoi le savon est-il un nettoyant efficace?

Pour nettoyer quelque chose, l’eau doit se répandre et humecter les surfaces rapidement. En raison de sa tension superficielle élevée, elle ne peut pas toujours y parvenir facilement par elle-même. Cette tension élevée signifie que les molécules dans l’eau sont fortement attirées les unes vers les autres, ce qui l’empêche de se répandre facilement. En abaissant sa tension superficielle, on facilite l’étalement de l’eau.

(A) tension superficielleée élevée (B) tension superficielle modérée (C) tension superficielle faible (D) tension superficielle très faible
(A) Une tension superficielleée élevée (B) Une tension superficielle modérée (C) Une tension superficielle faible (D) Une tension superficielle très faible (Source : MesserWoland [CC BY-SA 3.0] via Wikimedia Commons).

 

Graphique - Version textuelle

 

A : Une tension superficielle élevée signifie que la surface n’est pas mouillée. B : Une tension superficielle modérée signifie que la surface est légèrement mouillée. C : Une tension superficielle faible signifie que la surface est plutôt mouillée. D : Une tension superficielle très faible signifie que la surface est très mouillée.

 

Les substances qui peuvent abaisser la tension superficielle sont appelées « agents de surface » (ou « agents tensioactifs »). Le savon est un type d’agent de surface appelé « émulsifiant ». Les émulsifiants peuvent faire se mélanger deux liquides qui autrement ne se mélangeraient pas – par exemple l’huile et l’eau. Comme le savon est un émulsifiant, il permet de disperser l’huile de sorte que l’eau puisse l’éliminer.

Le savais-tu? 

Tu penses peut-être qu’un acide est une substance dangereuse et corrosive et qu’une base est une substance qui le neutralise. Mais, dans le cas du savon, c’est la base (par exemple la soude) qu’il faut manipuler avec soin.

Une extrémité de la molécule de savon est hydrophile, c’est-à-dire qu’elle se mélange avec l’eau. L’autre extrémité est hydrophobe, c’est-à-dire qu’elle ne se mélange pas avec l’eau. Elle s’accroche plutôt à des composés qui ne se dissolvent pas dans l’eau, comme l’huile.

Lorsqu’une molécule est mélangée avec l’eau et l’huile, de petites gouttelettes se forment et permettent ainsi de retirer l’huile de l’eau
Lorsqu’une molécule est mélangée avec l’eau et l’huile, de petites gouttelettes se forment et permettent ainsi de retirer l’huile de l’eau (© 2019 Parlons sciences).

Les deux extrémités travaillent ensemble pour combiner tous les composants dans le mélange en formant une émulsion, qui peut facilement s’enlever d’une surface. C’est également ce mélange qui abaisse la tension superficielle de l’eau. Ce phénomène est un peu complexe. Mais, en gros, on peut dire que l’extrémité hydrophile de la molécule de savon s’introduit entre les molécules d’eau et interfère ainsi avec les forces d’attraction entre elles.

Alors, la prochaine fois que tu te laveras les mains, tu sauras que des réactions chimiques complexes se cachent derrière ces bulles!

Le savais-tu? 

Le savon à base de soude est souvent appelé « savon dur ». Il sert couramment pour la lessive. Celui à base de potassium, davantage soluble dans l’eau, est souvent appelé « savon mou ». Il est couramment utilisé dans les mousses à raser.

Points de départ

Connecter et Relier

  • Quels savons ou produits savonniers utilises-tu régulièrement au quotidien?
  • Après avoir pris un bain, as-tu déjà constaté que des dépôts de savon s'étaient formés autour de la baignoire? Te demandes-tu pourquoi le savon s’accumule toujours à cet endroit?
  • Préfères-tu un certain type de savon? Quel aspect de ce savon te plaît? 
     

Connecter et Relier

  • Quels savons ou produits savonniers utilises-tu régulièrement au quotidien?
  • Après avoir pris un bain, as-tu déjà constaté que des dépôts de savon s'étaient formés autour de la baignoire? Te demandes-tu pourquoi le savon s’accumule toujours à cet endroit?
  • Préfères-tu un certain type de savon? Quel aspect de ce savon te plaît? 
     

Relier la Science et la Technologie à la Société et à l'Environnement

  • Le savon se présente sous différentes formes. Peux-tu en citer quelques-unes? À ton avis, pourquoi existe-t-il tant de types de savon?
  • Sais-tu si les savons provoquent des problèmes environnementaux? Quels ingrédients entrant dans leur composition peuvent être nocifs pour l'environnement?
  • De nombreux fabricants proposent maintenant des savons écologiques. Qu'entend-on par « savon sans danger pour l'environnement »? 
     

Relier la Science et la Technologie à la Société et à l'Environnement

  • Le savon se présente sous différentes formes. Peux-tu en citer quelques-unes? À ton avis, pourquoi existe-t-il tant de types de savon?
  • Sais-tu si les savons provoquent des problèmes environnementaux? Quels ingrédients entrant dans leur composition peuvent être nocifs pour l'environnement?
  • De nombreux fabricants proposent maintenant des savons écologiques. Qu'entend-on par « savon sans danger pour l'environnement »? 
     

Explorer les Concepts

  • Qu'est-ce que le savon? Énumère les principaux ingrédients du savon.
  • Qu'est-ce que la saponification? Écris la formule chimique de la saponification.
  • Fais la distinction entre les termes « hydrophile » et « hydrophobe ». 
  • Qu'est-ce qu'une émulsion? Cite quelques exemples d'émulsions.
     

Explorer les Concepts

  • Qu'est-ce que le savon? Énumère les principaux ingrédients du savon.
  • Qu'est-ce que la saponification? Écris la formule chimique de la saponification.
  • Fais la distinction entre les termes « hydrophile » et « hydrophobe ». 
  • Qu'est-ce qu'une émulsion? Cite quelques exemples d'émulsions.
     

Nature de la Science / Nature de la Technologie

  • On fabrique du savon depuis l’an 2 800 avant Jésus-Christ. En quoi la science de la chimie a-t-elle modifié le processus de fabrication du savon? 

Nature de la Science / Nature de la Technologie

  • On fabrique du savon depuis l’an 2 800 avant Jésus-Christ. En quoi la science de la chimie a-t-elle modifié le processus de fabrication du savon? 

Littératie Médiatique

  • La concurrence est très vive dans le secteur de la fabrication de savon pour la lessive. À ton avis, pourquoi est-ce le cas? Comment les fabricants de savon s'y prennent-ils pour que leurs produits se démarquent de ceux de leurs concurrents?
  • Regardes-tu parfois des téléromans (aussi appelés « feuilletons télévisés »)? Peux-tu nommer un téléroman en ondes à l'heure actuelle? Sais-tu pourquoi ces émissions portent le nom de « soap operas » en anglais »?
     

Littératie Médiatique

  • La concurrence est très vive dans le secteur de la fabrication de savon pour la lessive. À ton avis, pourquoi est-ce le cas? Comment les fabricants de savon s'y prennent-ils pour que leurs produits se démarquent de ceux de leurs concurrents?
  • Regardes-tu parfois des téléromans (aussi appelés « feuilletons télévisés »)? Peux-tu nommer un téléroman en ondes à l'heure actuelle? Sais-tu pourquoi ces émissions portent le nom de « soap operas » en anglais »?
     

Suggestions d'enseignement

  • L'article peut servir pour l'enseignement et l'apprentissage de la chimie organique, des réactions de décomposition et des liaisons moléculaires. Il introduit les concepts d'agents de surface, d'émulsifiants, de saponification, d'enzymes et de tension superficielle.
  • Après avoir lu l'article, les élèves peuvent utiliser une stratégie d'apprentissage axée sur une toile de définition du concept pour mieux comprendre un concept clé qui y est introduit (par exemple la saponification, la tension superficielle ou l'émulsion). Il est possible de télécharger les fiches reproductibles de la toile de définition du concept prêtes à utiliser en format [Google doc] ou [.pdf].

Suggestions d'enseignement

  • L'article peut servir pour l'enseignement et l'apprentissage de la chimie organique, des réactions de décomposition et des liaisons moléculaires. Il introduit les concepts d'agents de surface, d'émulsifiants, de saponification, d'enzymes et de tension superficielle.
  • Après avoir lu l'article, les élèves peuvent utiliser une stratégie d'apprentissage axée sur une toile de définition du concept pour mieux comprendre un concept clé qui y est introduit (par exemple la saponification, la tension superficielle ou l'émulsion). Il est possible de télécharger les fiches reproductibles de la toile de définition du concept prêtes à utiliser en format [Google doc] ou [.pdf].

En savoir plus

La Saponification À Froid  Aroma-Zone - apprendre à confectionner vos savons maison

Le Savon  Tout savoir sur le monde 2016 (3 min 48 sec) - Explique comment et pourquoi le savon est important pour bien nettoyer la peau
 

Références

Amrita Online Lab. (2019). Saponification: The process of making soap Ministry of Electronics and Information Technology.

 Helmenstine, A. M. (2019). What is soap made of and how does it clean? ThoughtCo.