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1 1L : Physique et chimie dans la cuisine Chapitre.3 : Chimie et lavage I. Les savons et les détergents synthétiques 1. Propriétés détergentes des savons Le savon est un détergent naturel, les détergents synthétiques entrent dans la composition des lessives et liquides pour vaisselle, nettoyage des sols. 1.1 : Etude du pouvoir mouillant Le pouvoir mouillant d un produit est sa capacité à permettre à l eau de pénétrer entre les fibres textiles et à s étaler sur la surface. Plus le pouvoir mouillant est élevé plus les salissures se séparent facilement du tissu ou de la surface (vaisselle par exemple) à nettoyer. Expérience Préparer deux mélanges : le premier de 5 ml d eau et de 3 gouttes d un détergent pour vaisselle, le second de 5 ml d eau savonneuse. Déposer sur la paillasse respectivement en des points A, B, C, 3 gouttes : d eau ; d eau savonneuse ; d eau additionnée d un détergent pour vaisselle. Observer l étalement des gouttes aux points A,B et C, et les schématiser ci-dessous : A B C Eau Eau savonneuse Eau détergent Complète la phrase suivante : On observe que l eau seule ne et que l eau additionnée de savon ou de détergent tend à. Interprétation des résultats : La gouttelette d eau prend une forme sphérique car elle est soumise à des forces de tension superficielle dues aux interactions à faible distance entre les molécules d eau, interactions qui tendent à diminuer la surface libre du liquide, donc empêche la gouttelette de s étaler. L eau savonneuse ou additionnée de détergents renferme des composés tensioactifs dont la tête est hydrophile et la chaîne carbonée hydrophobe (la queue). On peut les schématiser comme suit : Tête (hydrophile) Queue (hydrophobe) Les extrémités hydrophiles (têtes : affinité pour l eau) des tensioactifs restent dans l eau, les extrémités hydrophobes (les queues : non affinité pour l eau) sont dans l air. Les interactions exercées entre ces tensioactifs font que la goutte d eau s étale : les tensioactifs diminuent la tension superficielle de l eau. Voir schéma ci-dessous : Molécule tensioactive Gouttelette d eau Paillasse 1.2 : Synthèse : Les savons, et les détergents synthétiques (liquides pour vaisselle et lessives), contiennent des composés tensioactifs qui permettent de réduire la tension superficielle de l eau, en l empêchant de rester sous forme de gouttelettes sphériques, et donc de s étaler et de pénétrer à l intérieur des tissus. 1L : Chimie et lavage 1/5

2 2. Que se passe-t-il lors d un lavage au savon? Première étape : Dans cette étape la chaîne carbonée lipophile (qui aime les lipides, c est à dire les graisses) des tensioactifs du savon va se fixer sur la tâche grasse du tissu. Eau savonneuse Tissu Tâche grasse Deuxième étape : A la suite d un frottement la tâche grasse se détache du tissu, et il va se former des micelles de tensioactif autour de la salissure graisseuse. Une micelle de tensioactif Troisième étape : Si le tensioactif est négatif, il va s entourer d une couronne d ions positifs. Ces couronnes se repoussent ce qui les empêche de s assembler, elles se dispersent. Elles seront donc facilement éliminées avec les eaux de lavage et de rinçage. II. Fabrication d un savon : Principe de fabrication : Pour fabriquer un savon il faut réaliser une réaction de saponification entre une solution concentrée d hydroxyde de sodium (soude) et des triglycérides (corps gras) présents par exemple dans une huile. triglycéride solution concentrée d hydroxyde de sodium savon glycérol On peut fabriquer un savon au laboratoire grâce au protocole suivant : Expérience réalisée par le professeur On introduit successivement dans un erlenmeyer une masse m 1 = 10 g d huile d arachide, et une masse m 2 = 6 g d hydroxyde de sodium en poudre. On porte à ébullition pendant 5 minutes en mélangeant régulièrement à l aide d un agitateur en verre jusqu à obtention d une pâte. On laisse refroidir. On verse avec attention cette pâte dans une solution aqueuse de chlorure de sodium contenue dans un verre à pied. Le savon formé surnage. Pour plus d informations sur la fabrication industrielle d un savon, vous pouvez utiliser le lien présent sur la page d accueil de votre classe sur le site. 1L : Chimie et lavage 2/5

3 III. Avantages et inconvénients de l utilisation d un savon 1 : Avantages : Les principales caractéristiques du savon de Marseille sont : Naturel : grâce aux matières premières employées pour sa fabrication. Doux : il n'agresse pas la peau, est conseillé pour le lavage du linge en contact avec la peau et son innocuité pour la santé est largement prouvée. Efficace : les dermatologues ne tarissent pas d'éloges sur son action désinfectante et sur ses propriétés quasi médicinales. Respectueux de l'environnement : la biodégradabilité est rapide et quasi totale dans le milieu aquatique. De plus, il ne nécessite que très peu d'emballage plastique. Economique : son coût est dérisoire par rapport à tous les autres produits hygiéniques. 2 : Inconvénients : L utilisation du savon possède des inconvénients mises en évidence dans les expériences suivantes : Expérience.1 : On verse dans deux tubes à essais respectivement 3 ml d eau distillée et 3 ml d eau savonneuse. On prélève ensuite, à l aide d un agitateur en verre, une goutte de chaque liquide. On effectue un test sur du papier ph. ph 3 ml d eau distillée ph ph ml d eau savonneuse Complète la phrase suivante : L eau savonneuse est donc, son ph est voisin de. Elle est un peu agressive sur la laine et peu provoquer un léger feutrage (Ecartement les écailles composant la laine). Expérience.2 : On dans chacun des deux tubes à essais 3 ml d eau savonneuse. Dans le deuxième tube à essais, on ajoute 1 ml d une solution d acide chlorhydrique. 1 ml d acide chlorhydrique 3 ml d eau savonneuse Complète les phrases suivantes : Dans le deuxième tube à essai, il se forme un. Le savon perd de son efficacité nettoyante en milieu. 1L : Chimie et lavage 3/5

4 Expérience.3 : Quelques gouttes d eau savonneuse 3mL d eau dure 3mL d eau salée Complète les phrases suivantes : Comme avec la solution d acide chlorhydrique, on observe la formation d un à essais. dans les Synthèse : Complète la phrase suivante : L efficacité d un savon en présence d une eau, ou. Remarque : A cause de ses inconvénients, le savon est concurrencé par les lessives dont la composition est adaptée aux différents types des usages. Mais celles-ci présente un gros inconvénient, alors que le savon est entièrement biodégradable les lessives ne le sont qu à 90 %. Certaines contiennent du tripolyphosphate de sodium (en moyenne 16 %) responsable de l eutrophisation (pollution aux phosphates) de l eau. IV. Ce dont tu dois être capable : Interpréter le mode d action d un savon sur une tâche grasse. Connaître le principe de fabrication d un savon. Citer les inconvénients de l utilisation d un savon suivant la nature de l eau de lavage. Citer quelques avantages de l utilisation d un savon. 1L : Chimie et lavage 4/5

5 1L : Chimie et lavage Exercices d application Exercice.1 : On dépose une goutte d eau sur un morceau de tissu hydrophobe, elle prend une forme sphérique. Le tissu hydrophobe repousse l eau afin de réduire sa surface de contact, la tension superficielle de l eau impose la forme de la goutte. On dissout un peu de lessive dans de l eau, et on renouvelle l expérience précédente : l eau s étale et pénètre dans le tissu. La tension superficielle de l eau est alors plus faible : on dira que l eau savonneuse a un pouvoir mouillant supérieur à l eau normale. a) Schématiser une molécule de savon. b) Quelle est la propriété de l eau savonneuse illustrée dans ce texte? c) Sur une étiquette de lessive, on peut lire << tensioactifs, moins de 15% >>. Quel est le rôle de ces composés tensioactifs dans une lessive? d) Dans un tube à essais, on mélange de l eau savonneuse et quelques gouttes d huile. On obtient une fine émulsion qui dure. Que peut-on en déduire? Exercice.2 : Un comique dans un de ses sketches, parlait d une lessive << anti-redéposition >>, qui soulève la crasse, lave la crasse et la retient pour ne pas qu elle se << redépose >>. En fait, les tensioactifs contenus dans les lessives, entourent et émulsionnent les particules de graisse des tâches. Leur extrémité lipophile s y dissout, tandis que leur tête hydrophile s oriente vers l eau. Il se forme, comme pour les émulsions, des micelles, qui, ayant entouré les particules de graisse, se dispersent et sont éliminées par le rinçage. Les tensioactifs détruisent l adhérence des salissures, en sorte, ils << soulèvent la crasse >>. a) Une molécule d un composé tensioactif a une forme allongée, elle possède une << tête >> hydrophile et une << queue >> hydrophobe ou lipophile. Définir la signification des trois termes suivants : Hydrophile Hydrophobe Lipophile b) Qu est-ce qu une micelle? Comment se forme-t-elle? c) Comme dit le comique, la crasse peut-elle se <<redéposer >>? Exercice. 3 : On mélange 3 ml de savon liquide et 3 ml de différentes solutions dans trois tubes à essais. Pour déterminer l influence des substances dissoutes sur l action des savons, on compare la quantité de mousse formée. Les résultats sont regroupés dans le tableau suivant : Expérience n Type de solution Eau acidifiée Eau salée Eau dure Eau distillée Hauteur de mousse 1 cm 1 cm 1 cm 4 cm a) Rappeler dans quelle zone de ph se situe une solution acide? b) Quels sont les ions responsables de la dureté d une eau? c) Quelles sont les substances dissoutes qui diminuent l action d un savon? d) On réalise de nouveau la même série d expériences, mais en utilisant cette fois, un détergent synthétique à base de phosphates. pour les expériences 1 à 4, on obtient 4 cm de hauteur de mousse. Quel est l avantage d un détergent synthétique par rapport à un savon? Quel est son inconvénient? e) Quel est le principal usage des savons? Des détergents synthétiques? 1L : Chimie et lavage 5/5

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