Bulles de savon. Le savon possède une tête hydrophile et une queue hydrophobe. Les molécules de savon sont représentés de la façon suivante:

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1 Bulles de savon La transformation chimique responsable des propriétés du savon est la saponification. Au cours de cette réaction, les corps gras (graisses ou huiles) sont hydrolysés en milieu alcalin par une base, généralement de l hydroxyde de potassium ou de la soude, à une température comprise entre 80 et 100C. L hydrolise des corps gras produit du glycérol et un mélange de carboxylates (de sodium ou de potassium) qui constitue le savon. Les savons fabriqués à partir d hudroxyde de potassium sont mous tandis que ceux fabriqués à partir de soude sont durs. La réaction de saponification se met sous la forme: Le savon possède une tête hydrophile et une queue hydrophobe. Les molécules de savon sont représentés de la façon suivante: Une première expérience met en évidence une force de tension superficielle, ce qui explique la recherche de configuration minimale: en 1756, Leidenfrost remplit une bulle de savon de fuméede cigarette. Une fois percée, la bulle rétrécit jusqu à disparaître en laissant s echapper un filet de fumée. 1

2 1 Le savon technicien de surface On remplit une cuve d eau et on y dépose un flotteur. Le flotteur à l équilibre est alors immobile. On dépose une goutte de savon à la surface de l eau. Le flotteur se déplace, il s éloigne du point d application du savon. Le savon étant constitué d une tête amphiphile et d une queue lipophile, on peut penser que les molécules linéaires se répartissent perpendiculairement, la tête en direction de l eau. En réalité, la plupart des molécules sont réparties en volume car la disposition en surface s accompagne d une perte d entropie. Néanmoins, une partie du savon va se retrouver en surface. Le résultat de cette expérience s interprète de la façon suivante: les molécules de savon créent une pression de surface π qui pousse le flotteur. Cette pression peut être vue comme la résultante des forces qui s exercent sur le flotteur. Ces forces tirent sur chacun des côtés du flotteur. Si l on note γ 0 la tension de surface de l eau et γ celle de l eau savonneuse, on a la relation : π = γ 0 γ. 2

3 Dans l expérience π 0, le savon modifie la tension de surface: c est ce qu on appelle un tensioactif. Expérience de Nakata (2005) Ici, on utilise comme flotteur un petit bateau et comme tensioactif du camphre. Le bateau se déplace en circuit fermé. Ce résultat est possible car le camphre se sublime au fur et à mesure de l expérience. En jouant sur la taille des bateaux, on peut moduler leurs vitesses et réaliser des dépassements. Cette propriété du savon a deux applications principales: l émulsification et la détersion. 1.1 L émulsification Une émulsion est formée de deux liquides non miscibles, dont l un est finement réparti dans l autre en gouttelettes dont le diamètre est généralement supérieur à 10µm. La phase dispersée est aussi appellée phase interne ou discontinue, et la phase dispersante peut être appellée 3

4 phase externe ou continue. Les molécules se trouvant à l interface entre deux liquides ne sont pas à l équilibre, car elles ne sont pas uniformément entourées de molécules de même nature. Les forces développées à l interface ne sont pas en équilibre : les résultantes de ces forces dont dirigées vers l intérieur des liquides respectifs et ont pour effet de contracter la surface de contact entre les deux liquides. Le savon est utilisé pour faciliter la mise en émulsion en abaissant la tension superficielle de la phase aqueuse, ce qui entraîne la diminiution de la tension à l interface entre les deux liquides. Mais son rôle principal est d assurer la stabilité de lémulsion en formant une pellicule protectrice monomoléculaire absorbée la surface des gouttelettes. 1.2 La détersion Pour détacher des lipides (graisses ou huiles) d un support solide, les momlécules de savon entourent les lipides et s y fixent par leur partie hydrophobe. L ensemble goutte lipide savon forme une micelle. Sur la périphérie de la micelle se trouvent les parties hydrophile qui rendent l ensemble soluble dans l eau. La micelle peut ainsi être éliminée au cours du lavage. Les micelles étant chargées électriquement, elles se repoussent, ce qui permet leur dispersion dans l eau. En abaissant les forces de tension superficielle, le détergent facilite le mouillage des matériaux, et donc la pénétration de l eau et du détergent. 2 Le savon architecte Le savon possède des propriétés constructives. Par exemple, les films de savon peuvent cicatriser. Lorsqu un film est brisé, il peut dans une certaine mesure se régénérer. Une force s applique en surface rapprochant les molécules de savon dans une configuration minimale. 4

5 La libération de tensioactif génère également des ondes de suface, comme en témoigne l affaire Moseley en 1880, ou encore les conséquences des propriétés d élasticité des films. En effet, des gouttes d eau peuvent traverser ou rebondir sur des films de savon, génèrant ainsi des ondes de surface. On a construit selon ces principes une mousse dite mousse bambou qui permet de ralentir puis coincer des gouttes grâce à une succession de films savonneux. En 1937, Chardin agglomère des bulles pour former une mousse et constate que les plus petites bulles de savon sont instables et sont aspirées dans les plus grosses. 5

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