Les propriétés du savon

Le savon naturel a des propriétés détergentes, c’est à dire qu’il a le pouvoir, lorsqu’il est appliqué sur une surface quelconque, de détacher les impuretés grasses adhérentes à cette surface et de les mélanger à l’eau. Comme les impuretés grasses manquent d’affinité à l’eau (hydrophobie), nous avons besoin d’un pont entre l’eau et les impuretés. Le savon, dissout dans l’eau, est bien placé pour jouer le rôle du pont car il a une partie qui est lipophile et une partie qui est fortement hydrophile. Il va ainsi faciliter le détachement des impuretés grasses.

Rôle du savon

Notre peau est hydrophobe de par son film hydrolipidique qui est la couche supérieure de cette dernière formée de sébum sécrété naturellement par notre organisme. De nature lipidique comme son nom l’indique, elle protège la peau contre toutes les infections étrangères et dangereuses, elle permet de même l’hydratation de la peau. Nous savons que l’eau et le gras ne se mélangent pas. En conséquence, notre peau préfère les saletés grasses que l’eau. C’est la raison pour laquelle l’eau ruisselle pour enlever ces saletés qui sont grasses et qui s’accrochent à la peau. Nous pouvons donc, par cela, justifier l’utilisation du savon.

La mousse

Qu’est ce que la mousse ? Pourquoi ça mousse ?

Lorsque l’on passe du savon sous l’eau et qu’on le frotte un peu, il se met alors à mousser et les bulles durent assez longtemps. En fait, cette action se produit car les molécules constituant le savon sont en deux parties : les ions négatifs faits d’un atome de carbone, deux d’oxygène et d’un ion positif fait de sodium ainsi que des atomes de carbone et d’hydrogène.

Lorsque l’ion positif est au contact de l’eau, il s’isole des autres. La tête adopte le contact avec l’eau et la queue qui est hydrophobe, le rejette. Ainsi les molécules se mettent de part et d’autre des couches d’eau et forment ainsi la surface des bulles de savon.

Grâce au savon, la graisse peut être enlevée par l’eau, alors que normalement, l’eau et la graisse ne peuvent se mélanger.

Le savon est un produit « amphiphile », c’est-à-dire qu’il ne se dissout pas dans l’eau, mais il assure la connexion entre l’eau et la graisse, et produit ainsi une émulsion ou une suspension stable.

La même propriété « amphiphile » du savon explique la mousse et les bulles : le savon forme une surface particulière entre l’eau et l’air. La tension de cette surface lui permet de former des bulles.

Est ce que c’est parce que le savon mousse que cela signifie qu’il lave ?

 Tout ce qui lave a aussi la propriété de faire de la mousse. Et pourtant, ça n’est pas la mousse elle-même qui nous lave, son apparition n’est qu’un phénomène collatéral, lié à la nature physico-chimique des molécules qui sont le principe actif des produits nettoyants.

Notre peau est lipophile et plutôt hydrophobe. En conséquence, notre peau préfère les saletés grasses que l’eau d’une bonne douche. D’ailleurs si on regarde bien, l’eau ne mouille pas tellement notre peau : elle se met sur notre peau en gouttes, pour minimiser sa surface de contact.

mousse-1

La composition de la peau 

D’une part la peau constitue l’organe le plus grand du corps humain : elle représente 16% de son poids total. Composée de plusieurs couches de tissus, elle forme une barrière de protection de l’organisme contre le milieu extérieur, mais assure également d’autres fonctions vitales. D’un point de vue chimique, la peau comprend en moyenne :

  • 70% d’eau
  • 27,5% de protéines
  • 2% de matière grasses
  • 0,5% de sels minéraux

Elle est constituée de trois couches de tissus :

  • L’épiderme, la couche superficielle, c’est un tissu épithélial de revêtement semi-perméable.
  • Le derme, la couche intermédiaire, c’est un tissu conjonctif qui soutient l’épiderme, protège le réseau vasculaire et les fibres nerveuses.
  • L’hypoderme, couche profonde, c’est un tissu adipeux se trouvant sous le derme. Il est traversé par les vaisseaux et les nerfs arrivant dans le derme.

D’autre part il faut comprendre que la peau à un pH acide c’est à dire entre 5,2 et 7,0. Le pH d’une peau saine d’un individu est à peu près de 6,5. Sachant qu’un pH acide inferieur à 6,5 correspond à une peau sèche, une peau à tendance grasse a donc un pH supérieur à 6,5.                                                   Le pH du savon étant basique, situé autour de 9, l’acidité de l’épiderme est perturbée pendant son utilisation. Par conséquent, les glandes sébacées, qui se trouvent dans l’épiderme, doivent retrouver une activité normale afin que la peau retrouve son pH de base après chaque savonnage.

Ce que le savon enlève sur la peau

Pour que le savon soit efficace et enlève la saleté, il est nécessaire que la peau soit parfaitement nettoyée, afin d’en éliminer tous les déchets, impuretés, etc.

En effet, les peaux mortes, le sébum qui est une sécrétion par les glandes sébacées de la peau d’un film lipidique qui sert à la protéger du dessèchement, ainsi que la sueur, constituent des déchets cutanés qui peuvent ternir le teint s’ils ne sont pas régulièrement éliminés.

Il convient d’y rajouter le maquillage, les poussières et bactéries accumulés tout au long de la journée dont il faut débarrasser l’épiderme.

Lors d’une douche, le savon dissout la graisse constituant le film hydrolipidique qui recouvre la peau. La graisse est entraînée dans l’eau avec les saletés qu’elle contient. L’inconvénient est que le film hydrolipidique sert à protéger la peau des agressions extérieures. Le savonnage fragilise donc la peau, jusqu’à ce que le film hydrolipidique se reconstitue.

Composition de la molécule de savon 

La molécule de savon est un mélange d’ions carboxylates (COO-) et de cations métalliques (ions sodium  Na+ ou ions potassium K+, tous les deux porteurs d’une charge élémentaire). Le savon peut être liquide ou solide mais il est composé à chaque fois de molécules amphiphiles (ou amphipathiques) car elles possèdent des parties hydrophobes et d’autres hydrophiles.

Ces deux parties ont des propriétés antagonistes :

La première partie a une structure qui est ronde et constitue la « tête » de la molécule de savon qui est dite « hydrophile et lipophobe » (amie de l’eau) . Elle est polaire, c’est une molécule dont l’action à distance est assimilable à celle d’un dipôle électrique.

L’autre partie est une chaîne hydrocarbonée (R) qui constitue la « queue » de la molécule. Cette partie est dite « hydrophobe et lipophile » car elle retient les graisses et évite l’eau (amie des lipides) .Elle n’est pas polaire comme l’eau, elle est dite apolaire et elle possède de nombreuses liaisons « apolaires » C-H et C-C.

La partie hydrophile est évidemment lipophobe alors que la partie lipophile est évidemment hydrophobe.

CHAINE CARBONee.png

Ainsi le savon est une molécule dite « amphiphile (ou amphipathique) » (ami de l’un et l’autre) car elle possède une partie hydrophobe et une autre hydrophile. Son caractère amphiphile explique les propriétés caractéristiques de savon c’est-à-dire que le savon est un précieux agent de nettoyage, permet de faire des bulles et stabilise l’émulsion (mélange eau et huile).

BULLE DESAVON éé.png

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.

Lorsque des molécules de savon sont dans l’eau les deux parties vont tenter de se mettre dans la configuration adaptée. Celles-ci 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.

film-de-savon

Mais une fois la surface recouverte de molécules de savon les autres doivent trouver une autre solution pour atteindre cette configuration.

Soit elles se rassemblent et se placent 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.

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 négativement sont à la surface de la micelle et réagissent avec l’eau environnante et entre elles. Par exemple lorsque l’on agite l’eau, les gouttelettes d’huile ou de graisse s’associent à la partie centrale des micelles au niveau de la saleté et elles seront enlevées également avec le rinçage. Voici une micelle. Au milieu de celle ci se trouvera la saleté, la graisse, l’huile …micelle.png

Quand il se forme une micelle, les parties hydrophiles du savon vont fragiliser la liaison entre la tâche et le support à cause de leur polarité identique qui fait qu’elles se repoussent. Ainsi elle va décrocher la tâche. On appelle couramment cette étape le « lavage ». La dernière étape est le rinçage pour faire partir les micelles, les tâches ont alors disparues.

detachage

Savon tensioactif

Comme nous l’avons dit précédemment le savon dit « amphiphile » a des propriétés tensio-actives réduisant la tension entre l’eau et l’acide gras. Ainsi le savon est un tensioactif, il agit directement sur la saleté grâce à ses molécules tensioactives.

tensioactif.png

Un tensioactif est un corps qui améliore les propriétés de mouillage d’un liquide et qui lui permet de mieux s’étaler sur une surface ou de mieux se disperser, en abaissant alors la tension superficielle (quantité d’énergie libre superficielle ou énergie de surface, qui est la résultante des forces s’exerçant sur une molécule de la surface et dirigée vers l’extérieur du liquide), elle se mesure en N/m. Cette couche agit comme une fine membrane.                 Les molécules tensioactives s’organiseront sur l’interface (le cas où deux liquides sont dits immiscibles comme l’eau et l’huile la limite entre les deux est appelée interface), la queue dans l’huile et la tête dans l’eau, elles se repoussent mutuellement et exercent une pression latérale qui diminue la tension superficielle.                                                                                                                                                                               Cela a permis la formation de mousse et le transport de molécules hydrophobes dans l’eau.

micelle-2

La saponification

La saponification correspond à une transformation des matières grasses en savon succédant à leur décomposition par une base en glycérol et en sels d’acides gras. Elle se caractérise par la réaction entre les ions HO- et un ester, de formule RRCOO, cela forme un alcool, HOR, et un ion carboxylate RCOO- à longue chaîne carbonée. La saponification est également appelée l’hydrolyse basique lorsque la réaction se fait entre un ester et de l’eau en milieu basique. Cette réaction est lente et incomplète si les réactifs sont l’ester et l’eau car les transformations de l’hydrolyse et de l’estérification ont lieu en même temps. La saponification est réalisée à l’aide d’une solution d’hydroxyde de potassium ou d’hydroxyde de sodium. C’est une hydrolyse durant laquelle un mélange de graisses animales, d’huiles végétales ou de corps gras est hydrolysé soit avec de l’hydroxyde de sodium soit du potassium.                                                                                                                                                                                              Certains facteurs influencent les réactions d’hydrolyse des esters ainsi que l’estérification comme la température par exemple. En effet, cette dernière est un facteur important, lorsque la température augmente, l’état d’équilibre des réactions est atteint plus rapidement mais sans le modifier. Le catalyseur est également un de ces facteurs. Un catalyseur est une espèce qui accélère une réaction chimique, mais néanmoins sans être présent dans l’équation de la réaction, et qui surtout, ne modifie pas l’équilibre final du système. L’acide sulfurique présent dans les réactions d‘estérification et d’hydrolyse des esters en est un. Dans les réactifs, l’ion hydroxyle HO- remplace l’eau ce qui contribue au changement des propriétés de la réaction, en effet elle devient rapide et totale, il se forme l’ion carboxylate RCOO- à la place de l’acide carboxylique RCOOH. Contrairement à lorsque l’eau est le réactif à la place de l’ion hydroxyle, les transformations n’ont pas lieu en même temps. Cela permet d’accroître de manière considérable la production d’hydrolyse.

saponnifiaction