Savons : propriétés, applications et illustrations - Maxicours

Savons : propriétés, applications et illustrations

Objectifs
  • Expliquer le caractère amphiphile et les propriétés lavantes d’un savon à partir de la formule semi-développée de ses entités.
  • Illustrer les propriétés des savons.
Points clés
  • Un savon est un mélange de carboxylate et de sodium (ou de potassium).
  • L’ion carboxylate possède une partie hydrophile et une partie lipophile : il est amphiphile.
  • L’ion carboxylate forme une monocouche autour d’une salissure d’origine organique et une bicouche autour d’une salissure d’origine minérale.
Pour bien comprendre
  • L’ion
  • La formule semi-développée
1. La structure d'un savon
Un savon est un mélange de carboxylates de sodium Na (ou de potassium K), qui a la formule générale suivante.

R—CO2Na
(ou R—CO2K)

avec :
  • R une chaine carbonée non ramifiée, qui comporte plus de 10 atomes de carbone, de formule CnH2n + 1 ;
  • CO2Na où l’on a Na+ et

Une chaine carbonée non ramifiée possède une formule brute de la forme CnH2n + 1 où les atomes de carbone réalisent tous 4 liaisons simples.


Chaine carbonée non ramifiée avec 6 atomes de carbone

Un savon est composé d’un ion carboxylate R—CO et d’un ion sodium Na+ (ou potassium K+).

Exemple
L’oléate de sodium de formule C17H33CONa+ est un carboxylate de sodium qui possède une chaine carbonée contenant 17 atomes de carbone.
Son modèle moléculaire est le suivant.

Exemple de modèle moléculaire d’un savon
Remarque
Dans un modèle moléculaire, une boule noire correspond à un atome de carbone, une boule blanche correspond à un atome d’hydrogène, et une boule rouge correspond à un atome de d’oxygène.
2. Les propriétés d'un savon
a. Les parties hydrophile et lipophile d'un savon

Les ions carboxylate R—CO qui sont contenus dans les savons possèdent deux parties : l’une est hydrophile (et lipophobe) et l’autre est lipophile (et hydrophobe).

  • La partie CO est hydrophile : CO est chargée négativement, cette partie attire donc les molécules d’eau, qui sont des molécules polaires.
  • La partie R est lipophile : R est électriquement neutre car elle est uniquement composée d’atomes de carbone et d’hydrogène, cette partie attire donc les corps gras qui sont des molécules organiques à longue chaine carbonée et qui sont des molécules apolaires.

Structure de l’ion carboxylate
Remarque
  • Hydrophile signifie « qui aime l’eau » et hydrophobe signifie « qui n’aime pas l’eau ».
  • Lipophile signifie « qui aime la graisse » (ou les corps gras) et lipophobe signifie « qui n’aime pas la graisse » (ou les corps gras).

Les ions carboxylate sont des espèces amphiphiles, c’est-à-dire qu’elles ont une partie attirée par les molécules d’eau et une autre partie attirée par les molécules organiques telles que les corps gras (huile, beurre, etc.).

On peut aussi les représenter de manière schématique de la façon suivante.


Représentation de l’ion carboxylate
b. Le pouvoir lavant du savon

Le savon possède un pouvoir lavant : il peut éliminer les salissures de différentes sortes.

Les salissures peuvent avoir deux origines différentes : organiques (huiles, corps gras, graisses, etc.) ou minérales (terre, fruits, etc.).

Principe
  1. Les ions carboxylate interagissent avec les salissures d’une manière différente selon leur nature : soit par leur partie lipophile, soit par leur partie hydrophile.
  2. Les ions carboxylate se regroupent ensuite sous forme d’agrégats autour des salissures, ce qui permet leur élimination.
Un agrégat est un ensemble de particules formant une coquille autour de la salissure, en fonction de sa nature.
c. Quelle interaction des ions carboxylate ?
Si la salissure est d’origine organique (donc lipophile et hydrophobe), l’ion carboxylate approche son groupe R car c’est sa partie lipophile, tandis que si la salissure est d’origine minérale (donc hydrophile et lipophobe), l’ion carboxylate approche son groupe CO car c’est sa partie hydrophile.

Comme le groupe carboxylate CO2  est chargé négativement, il s’entoure de molécules d’eau polaires ; celles-ci sont en effet polaires et sont donc sensibles à l’interaction électrostatique (elles approchent la partie qui porte la charge +q, c’est-à-dire les atomes d’hydrogène).

d. Quel type d'agrégat autour des salissures ?

Avec une salissure d’origine organique (graisse, beurre, huile, etc.), il se forme une monocouche de savon, c’est-à-dire qu’une seule couche d’ions carboxylate entoure la salissure.

La partie hydrophile est au contact de la salissure et la partie hydrophile au contact de l’eau.

Exemple

Formation d’une monocouche

Avec une salissure d’origine minérale, il se forme une bicouche de savon, c’est-à-dire une double couche d’ions carboxylate entoure la salissure.

La partie lipophile est au contact de la salissure puis, pour la seconde couche, la partie hydrophile est au contact de l’eau.

Exemple

Formation d’une bicouche
Remarque
On dit que le savon est un tensioactif car il permet de solubiliser dans l’eau des substances qui ne le sont pas au départ (graisse, huile, corps gras, etc.).

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