Fabrication et composition du savon

[invite7f087036]

Bonsoir,

J'aurai eu quelques questions autour du savon. C'est de la pure curiosité intellectuelle, pour moi qui ait des bases en chimie (étudiant en pharmacie), et qui penses fabriquer du savon moi-même (parce que c'est frustrant de savoir faire de la chimie sans pouvoir l'utiliser... et que c'est d'autant plus frustrant d'utiliser la chimie sans comprendre le pourquoi du comment)

Tout bêtement, pourquoi, une fois solide, ne doit-il pas être utilisé au cours des 4 semaines suivant sa fabrication ?

Que contient de si différents l'huile et le savon formé pour que l'un serve à se laver et non l'autre ? L'huile est elle-même composée d'acide gras (libres d'ailleurs, non ? Je ne saisis justement pas, ce qui est écrit sur Wikipédia au sujet de la composition de l'huile de l'olive : https://fr.wikipedia.org/wiki/Huile_d'olive#Composition), et le principe du savon est tout de même de former des micelles pour "dissoudre" le film hydrolipidique et les saletés que nous avons sur la peau. Pourquoi l'huile n'est pas en mesure de former ces micelles et donc pourquoi ne pourrait-on pas se laver avec ? (je ne veux pas tenter de prendre ma douche à l'huile d'olive non plus)
Est-ce la simple présence d'ion potassium ou sodium (en fonction de l'utilisation de potasse ou de soude pour faire la saponification) qui rend donc plus hydrophile la fonction carboxylique (ou carboxylate du coup), qui change tout ? (ou est-ce que je suis totalement à côté de la plaque?)


Que devient le glycérol dans le savon ? A-t'il la moindre utilité ? L'hydrolyse des liaisons ester est-elle complète et donc on a du glycérol libre qui se balade dans notre savon, ou est-ce qu'on a du mono/di-glycéride dans le savon ?


Merci d'avance pour celles et ceux qui sauront éclairer ma lanterne
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[moco]

Les huiles végétales sont des composés covalents, hydrophobes et insolubles dans l'eau. Elles ne contiennent pas d'acides gras à proprement parler, même si leur squelette contient trois longues chaînes qu'on trouve dans les acides gras. Pour être plus précis, on peut dire que ces longues chaînes d'atomes sont ceux des acides gras auxquels on aurait arraché les atomes H terminaux. Mais ces atomes terminaux font toute la différences au niveau du comportement dans l'eau.
Les acides gras sont formés de ces longues chaînes qu'on trouve dans les huiles, mais séparées du reste de la molécule d'huile et pourvues d'un atome H terminal. Ils ont tout aussi hydrophobes et insolubles dans l'eau.
Si par contre on traite ces acides gras par une base forte comme NaOH, on arrache le H terminal, mais sans son électron de liaison. Donc on arrache un H+ et il reste une charge négative sur le reste d'acide gras. Ce changement a l'air insignifiant vu la grandeur de la molécule, mais il produit un changement total de comportement dans l'eau, car l'acide gras devient alors un ion négatif, et c'est un savon. Or les ions sont solubles dans l'eau.

Chimiquement parlant, on peut dire que l'huile végétale est un trioléate de glycérol, ou un tristéarate de glycérol, ou un tripalmitate de glycérol, selon l'origine de l'huile. Les acides gras correspondants sont l'acide oléique et l'acide stéarique, qui ont tous deux une chaîne droite à 18 atomes C, et l'acide palmitique a 16 atomes de carbone. Ces trois acides sont tous terminés par -COOH. Dans les huiles, le H final est absent et le restée la molécule est reliée au glycérol. Dans le savon, le H final est remplacé par une charge négative.

Quant au glycérol, il est presque plus important que le savon. Ou plutôt il était très important au 19ème et au début du 20ème siècle. Car il a servi à fabriquer la nitroglycérine, donc la base de la dynamite, qui a longtemps été l'explosif le plus puissant connu. Et l'expérience montre que 1 kg d'huile fournit environ 900 g de savon, mais ne laisse qu'environ 100 g de glycérine. Il faut sacrifier beaucoup d'huile pour faire fort peu de dynamite !

[invite7f087036]

Donc, cette phrase sur Wikipédia est fausse ?

Les huiles végétales sont essentiellement constituées d'acides gras et les huiles animales d'esters de la glycérine.

C'était justement cela qui me perturbait dans le sens que je ne voyais pas ce que l'on saponifiait si les huiles végétales sont composées d'acides gras. Mais j'avais oublié la possibilité d'arracher un proton à la fonction carboxylique pour former un carboxylate bien plus hydrophile par une base forte.

J'ai donc bien eu ma réponse pour le glycérol, que j'ai aussi pu trouver en fouillant sur internet : dans lla fabrication à froid, le glycérol est encore présent et utile, alors que dans une fabrication industrielle à chaud, ils peuvent le retirer pour d'autres utilisations. Et aussi pour la différence entre savon et huile !
Merci moco !

Mais la question se pose toujours...
Pourquoi dans la méthode de fabrication à froid, il faut ne pas utiliser le savon pendant 4 semaines ?
Alors que dans une fabrication à chaud avec de l'éthanol, on peut l'utiliser immédiatement ?

Par ailleurs, comment sont calculées les quantités présentées pour la fabrication du savon par la méthode dite du chimiste sur ce site ?
http://wiki.scienceamusante.net/inde...on#Protocole_3

[moco]

Où as-tu trouvé cette phrase sur Wikipedia? Elle est fausse et absurde, bien sûr. Je vais aller la corriger, si tu me dis dans quelle rubrique tu l'as trouvé.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite7f087036]

Première ligne du paragraphe "composition" de l'article "huile" :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Huile#Composition

Par contre, si quelqu'un sait comment répondre au reste...

Pourquoi dans la méthode de fabrication à froid, il faut ne pas utiliser le savon pendant 4 semaines ?
Alors que dans une fabrication à chaud avec de l'éthanol, on peut l'utiliser immédiatement ?

Par ailleurs, comment sont calculées les quantités présentées pour la fabrication du savon par la méthode dite du chimiste sur ce site ?
http://wiki.scienceamusante.net/inde...on#Protocole_3

... je suis toujours à la recherche d'une réponse.

[leocarasso]

Bonjour ! C'est en fait l'éthanol qui fait toute la différence : quand tu fais une fabrication à froid, il y a des excipients de soude qui n'ont pas encore réagis. Il faut donc attendre un certain délai pour que cette soude réagisse et disparaisse, autrement le savon brûlerait les mains. En revanche, dans la fabrication à l'aide d'éthanol, ce dernier jouera le rôle d'un "émulsifiant" : il permettra de mélanger la phase aqueuse qui contient la soude avec la phase organique (l'huile). Puisque les deux phases sont mieux mélangées, il y aura plus de soude qui pourra réagir. Ton savon sera donc moins basique et utilisable plus rapidement. Cependant, n'oublie que dans les 2 cas (fabrication à froid ou à chaud), le relargage est indispensable (ça consiste à mettre le savon synthétisé dans de l'eau salée afin que l'excès de soude s'y dissolve, ce qui permet de neutraliser le pH du savon).
Enfin sur on calcule les quantités en fonction de la masse molaire du triglycéride principal de l'huile utilisée et de sa concentration dans l'huile. Une mole de triglycéride réagit avec 3 moles de soude donnent 3 moles de carboxylate et une mole de glycérol. Plus d'infos ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/Saponi....A8se_de_savon

En espérant avoir pu t'aider, je suis encore là pour répondre à tes questions.

[invite7f087036]

Merci !
Ca paraît tellement logique la chimie une fois expliquée...

Tu es sûr que la technique de relargage est là pour neutraliser la base forte ? A ce que j'avais lu et compris, le relargage "lavait" complétement le savon, et détruisait la forme qu'il avait pu avoir : on le récupérait sous forme de grain, d'où a été extraite la majorité des composants précédents (adjuvants, mais aussi glycérine, ce qui n'arrange pas forcément la chose puisqu'apparemment, certains savonniers vantent justement de faire des savons sans ajout de glycérine, avec celle provenant directement de la saponification)
J'imagine bien qu'il faille neutraliser le pH, mais il semblerait qu'il y ait d'autres façons de le faire...

Pour ce qui est des quantités, je pensais notamment aussi à la quantité d'éthanol et d'eau utilisée pour la dissolution de la base forte : j'imagine que cela a été déterminé empiriquement pour les besoins du protocole ? (entre autre, j'imagine que les volumes d'éthanol et d'eau n'ont pas à être très précis, pas autant que peuvent l'être la pesée de l'huile et de la base forte, n'est-ce pas ?)

Et tout simplement, que devient l'éthanol avec la méthode à chaud ? Il s'incorpore au savon de façon non-significative ?

[invite7f087036]

Désolé pour le double post.

Autre question : qu'y-a-t'il de si différent entre NaOH et KOH pour que le savon préparé à partir du premier soit solide et le second plus mou voire liquide ?
La seule chose que j'ai retenu de mes cours de chimie minérale au sujet de ces 2 molécules, c'est que K est moins électronégatif que Na, et que leurs dissolutions dans l'eau produisent du dihydrogène qui peut être enflammé par la réaction très exothermique de dissolution... Ca ne m'aide pas vraiment dans la situation actuelle.

[leocarasso]

Bonjour ! La technique de relargage n'est pas là pour neutraliser la base forte mais pour la dissoudre : le savon est insoluble dans l'eau salée mais la soude l'est. Par conséquent, elle va s'y dissoudre se séparant ainsi du savon. Il y a probablement d'autres méthodes pour neutraliser la base mais celle-ci est la plus simple et la plus courante.
Les quantités ne sont pas choisies totalement au hasard : l'éthanol peut mélanger les 2 phases, mais ce n'est pas non plus un émulsifiant "magique". Il faut donc une quantité d'eau pas trop importante, ce qui implique une haute concentration en soude. Pour te donner un ordre d'idées, j'utilise de la soude à 30 % pour mes saponifications, soit environ 7.5 mol/L. C'est donc une solution très corrosive. La quantité d'éthanol tourne autour de 20 mL pour 150 mL d'huile, mais en effet nul besoin de le doser précisément, attention à ce qu'il n'en manque pas tout de même. Une fois la réaction terminé, on filtre. L'éthanol fera donc partie du filtrat (liquide résultant de la filtration). Puis on effectue le relargage pour dissoudre la soude sur le savon (et peut-être un petit peu d'éthanol).

Lorsque tu effectues la réaction avec de la soude, tu synthétises de l'oléate de sodium (savon). Quand tu la fais avec de la potasse (KOH), du synthétises de l'oléate de potassium, qui est simplement un corps plus mou, mais je ne pourrais pas t'expliquer pourquoi... La potasse est encore plus corrosive et dangereuse que la soude.
Une expérience intéressante serait de faire un protocole de saponification avec chacun des hydroxyde d'alcalins (LiOH (lithine caustique), NaOH (soude caustique), KOH (potasse caustique), RbOH(assez rare) et CsOH (encore plus rare). Il est probable que plus l'on descend bas dans le tableau périodique, plus le savon obtenu soit mou voir liquide.

Enfin, les alcalins dans l'eau : mettre du sodium (ou tout autre métal alcalin) dans de l'eau provoque cette réaction : 2Na + 2H2O -->2NaOH + H2
La formation d'hydroxyde de sodium est très exothermique : beaucoup de chaleur se dégage. Puis la soude que tu formes se dissout dans l'eau ce qui est également très exothermique, le tout libérant assez de chaleur pour enflammer le dihydrogène formé.

Voilà tout, je reste ouvert à d'autres questions !

[invite7f087036]

Dans ce que j'ai pu lire ici : http://revonssavons.fr/WordPress/mon.../le-relargage/
Ou ici : http://wiki.scienceamusante.net/inde...on#Protocole_3
l'étape de relargage semble être véritablement une étape de "lavage" presque totale du savon, éliminant donc bien base, mais aussi glycérine et tous les adjuvants.

J'imagine que la différence entre l'oléate de sodium ou de potassium (oléate ou n'importe quel autre acide gras déprotoné d'ailleurs, puisque la répartition des acides gras estérifiés formant le triglycéride change en fonction de chaque huile) est au niveau de la conformation et arrangement entre les molécules. (enfin, c'est ce qui détermine l'état de la matière donc, il est certain que cela vient de là) L'éléctronégativité du sel doit assurément jouer pour renforcer les liaisons faibles entre molécules et donc déterminer leur arrangement spatial.