Le Savon

Tension Superficielle: La tension superficielle est la tension qui existe à la surface de séparation de deux milieux. Cet effet permet par exemple aux insectes de marcher sur l’eau (une araignée d’eau), la formation des bulles de savon et explique la capillarité (étude des comportements des liquides dans des tubes fins, exemple: La forme du ménisque, les forces d’adhésion qui forment un raccordement géométrique.)

Expérience : Matériels : Eau +Huile + Savon (Introduction) Matériels : Eau +Huile + Savon On sait tous que l’eau et l’huile ne se mélangent pas. En mettant 1/3 d’eau dans un verre avec un peu d’huile on remarque bien que ça reste hétérogène. Même en les mélangeant à nouveau. Parce que l’huile n’est pas miscible avec l’eau. On ajoute du liquide vaisselle (savon), et on mélange : l’eau et l’huile restent homogène pendant un certain temps…

MAIS POURQUOI !??? La molécule de savon est composée de deux parties. La première partie est un groupement carboxylate (COO-) qui constitue la «tête» de la molécule de savon appelée hydrophile. Elle est polaire. Et dans une molécule polaire, un ou plusieurs atomes attire d’avantage les électrons de la liaison vers lui. Il en résulte une molécule avec des pôles de charges opposées. Par exemple: l’eau H2O est une molécule polaire. L’oxygène attire davantage les électrons de l’hydrogène. L’atome d’oxygène est donc légèrement chargé négativement et les atomes d’hydrogène positivement. La deuxième partie est une chaîne hydrocarbonée qui constitue la «queue» de la molécule. Cette partie est dite «hydrophobe» et «lipophile» car elle retient les graisses. Elle est apolaire. Lorsque les atomes de la molécule attirent les électrons de la liaison de façon symétrique, il n’y a pas de formation de pôle.

Ainsi le savon est une molécule dite "amphiphile" ou "amphipathique" car elle possède une partie hydrophobe et une autre hydrophile. Il a donc, aussi, des propriétés tensio-actives réduisant la tension entre l'eau et l’acide gras. De cette manière l'eau et le savon se mélangent… C’est-à-dire des molécules de savons sont dans l'eau les deux parties vont tenter de se mettre dans la configuration adaptée. Elles vont donc s'accumuler à la surface de l'eau. La partie hydrophobe sera hors de l'eau et la partie hydrophile en contact avec l'eau. Mais une fois la surface recouverte de molécule de savon les autres doivent trouver une autre solution pour atteindre cette configuration :

Schéma de la tension superficielle

Soit elles se rassemblent et se place de façon circulaire, les têtes hydrophiles du côté de l'eau protègent les queues hydrophobes qui sont, elles, au centre de ce regroupement. Les têtes vont réagir entre elles. Tête hydrophile Queue hydrophobe Eau Soit elles trouvent une tâche de graisse et les queues s'y enfoncent. Il se forme alors un complexe que l'on nomme "micelle". Les queues apolaires sont orientées vers l'intérieur, où elles réagissent avec les matières grasses à dissoudre. Les têtes chargées négativements sont à la surface de la micelle et réagissent avec l'eau environnante et entre elles. Queue hydrophobe Corps gras Tête hydrophile Eau

Ah ! Jouons avec les Réactions du Savon

Expérience 1 : A la surface de l’eau les molécules d’eau se regroupent entre elles formant un petit film: il y a tension superficielle ce qui permet au trombone de flotter à la surface. Pourtant elle a une densité supérieure à celle de l’eau, mais en la déposant délicatement elle reste sur la membrane (tendue) de l’eau, comme un support. En y déposant le savon, cette tension superficielle se casse donc il n’y a plus de membrane, le trombone coule. Trombone + Eau+ Savon

Composition du lait: pour 1L tension superficielle Expérience 2: Lait + Colorants + Liquide vaisselle Le lait est constitué en partie d’eau et du gras. Le liquide vaisselle est un produit qui permet de mélanger deux entités non miscibles au départ. Ici le lait et le colorant. Composition du lait: pour 1L Environ 900g d’Eau 50g de Glucides 40g de Lipides … Donc, à la surface du lait, les molécules d’eau du lait forment une sorte de membrane tendue. Ce phénomène es dû à une force appelée tension superficielle

Alors en touchant la surface du lait avec du produit vaisselle, on affaiblit la tension superficielle et les gouttes d’encres se dispersent progressivement. Le liquide vaisselle joue ici la fonction d’un agent de dispersion, c’est-à-dire que les molécules amphiphiles du liquide vaisselle dispersent les éléments non miscibles entre eux et se mélangent. 1. 3. 2.

Expérience 3 : 4 Allumettes + eau+ savon On dispose 4 allumettes au centre pour former une sorte de croix. Lorsque l'on met du savon au centre des allumettes, on casse la peau. Mais sur les bords elle reste tendue. Résultat la peau est tirée sur les côtés comme un trou et les allumettes suivent.

Expérience 4 : Le Poivre : Eau + Poivre + Savon Même principe que les allumettes le poivre (qui est placé au centre) va s’écarter au contact du liquide vaisselle. Mais là on comprend bien que les molécules amphiphiles du liquide vaisselle vont former des micelles sphériques autour du poivre.

Expérience 5: Mini bateau en papier + eau + savon Lorsque le bateau est déposé sans savon, la tension superficielle de l’eau s’applique de manière équivalente sur tous les côtés de la pièce de papier, le système est donc en équilibre. Une molécule de savon possède un côté qui se lie avec l’eau (hydrophile) et un côté qui se lie avec autre chose (graisse par exemple, on dit alors hydrophobe). En se mélangeant à l’eau, les molécules de savon cassent la tension superficielle de l’eau. La surface de l’eau se « déchire » en entraînant le bateau. Cependant, après quelques temps, les molécules de savon se répandent dans l'eau du récipient et font diminuer la tension superficielle à l'avant du bateau. Par conséquent, celui-ci ralentit et s'arrête, car les forces (voir schéma suivant) redeviennent égales. Ça va ? Bateau…

Schéma de l’expérience du bateau

VIVE LE SAVON !