PHYSIQUE-CHIMIE DANS LA CUISINE Chapitre 3 : Chimie et lavage I) Qu'est-ce qu'un savon et comment le fabrique-t-on? D'après épreuve BAC Liban 2005 Physique-Chimie dans la cuisine Chapitre 3 1/6
1- En vous aidant des documents 1 et 2, donner la famille de réactifs qui a toujours été, au fil des siècles, à la base de la fabrication du savon. La famille de réactifs qui a toujours été à la base au fil des siècles de la fabrication des savons, est la famille des corps gras. En effet, on fabrique du savon en faisant réagir un corps gras avec de la soude (Na +, HO - ) ou de la potasse (K +, HO - ). 2- En vous aidant du document 2, donner le nom de la réaction chimique qui conduit à la fabrication d'un savon. La réaction chimique qui conduit a la fabrication d'un savon est la saponification. 3- Quel est le rôle de l'eau salée dans la centrifugeuse, schématisée dans le document 2, lors de la fabrication du savon? Le rôle de l'eau salée est de permettre la précipitation du savon pour le récupérer sous forme solide. 4- Une huile contient environ 50% en masse d'oléine. Sachant que 100 grammes d'oléine sont nécessaire pour obtenir 109 grammes de savon, calculer la masse d'huile que l'on utilise pour fabriquer une savonnette de 218 grammes. Sachant qu'il faut 100g d'oléine pour fabriquer 109g de savon, on en déduit qu'il faut une masse x d'oléine pour produire 218g de savon telle que : x= 100 218 109 = 100 218 =100 2=200 g 109 Il faut donc 200g d'oléine pour fabriquer 218g de savon, ce qui représente 400g d'huile, sachant que l'huile contient environ 50% en masse d'oléine. II) Comment les savons agissent-ils lors du lavage? D'après épreuve BAC France 2004 1- Schématiser une molécule de savon et annoter le schéma. Quel nom donne-t-on à ce type de molécule? On appelle tensioactif, ce type de molécule. Tête hydrophile Queue hydrophobe (lipophile) 2- Pourquoi est-il impossible d'enlever une tache d'huile avec de l'eau pure? L'eau et l'huile sont deux liquides qui ne sont pas miscibles. La tache d'huile ne va donc pas se dissoudre dans l'eau et restera accrochée sur la fibre. Physique-Chimie dans la cuisine Chapitre 3 2/6
3-Définir les termes hydrophobes et hydrophile. Le terme hydrophobe caractérise un composé qui ne présent pas d'affinités avec l'eau et qui y est donc insoluble. Au contraire le terme hydrophile caractérise un composé qui présente certaines affinités avec l'eau et qui y est donc entièrement soluble. 4- «L'huile se mêlera brièvement à l'eau mais la quittera dés que possible pour retourner sur le vêtement.» Comment appelle-t-on en chimie le mélange ainsi réalisé entre l'huile et l'eau? Ce mélange ainsi réalisé entre l'huile et l'eau est appelée émulsion et est qualifiée d'instable. 5- Expérience : Dans deux béchers contenant pour l'un de l'eau pure et pour l'autre de l'eau savonneuse, on introduit quelques brins de laine imbibés d'huile. Qu'observe-t-on? Les brins de laine flottent dans le bécher d'eau pure mais coulent dans le bécher d'eau savonneuse. Conclure. Le savon est dit tensioactif car il abaisse la tension superficielle de l'eau, ce qui augmente le pouvoir mouillant de l'eau. 6- Schématiser en plusieurs étapes (deux étapes minimum) l'action du savon sur une tache huileuse déposée sur un tissu. Sous chaque schéma, recopier la phrase correspondante du document 2. Étape 1 : La première étape consiste en la dissolution dans les graisses des chaînes hydrophobes des molécules de savon dissoutes dans l'eau grâce à leur tête hydrophile. («Les molécules de savons se collent facilement à la tache par leur queue hydrophobe») Étape 2 : Il suffit ensuite de frotter la tache de graisse pour la décoller du tissu. C'est la deuxième étape. («Lorsque l'ont frotte la tache, l'huile se décolle du tissu») Étape 3 : D'autres molécules de savon, viennent a leur tour se dissoudre par leur chaîne lipophile dans la tache de graisse, et ainsi la graisse se retrouve enfermée à l'intérieur d'une micelle, c'est à dire entourée des têtes hydrophiles des molécules de savon et donc dispersées dans l'eau de lavage. L'évacuation de l'eau de lavage et le rinçage permettent d'éliminer toutes ses micelles. («L'huile se décolle du tissu et se retrouve rapidement entourée de molécule de savons, enfermée dans une micelle. Le micelle ne se colle pas au tissu puisque sa surface est hydrophile. Le rinçage emporte donc toute l'huile et le tissu est nettoyé.») Physique-Chimie dans la cuisine Chapitre 3 3/6
III) Savon ou détergent? 1) Pourquoi utiliser un détergent plutôt qu'un savon? 1- L'étiquette d'une lessive ci-contre indique qu'il est nécessaire de tenir compte de la dureté de l'eau pour doser la quantité de lessive nécessaire au lavage. Rappeler ce qu'est une eau dure et quels sont les ions responsables de la dureté d'une eau. Une eau est qualifiée de dure si elle contient en grande quantité les ions magnésium et calcium (Mg 2+ et Ca 2+ ). 2- Pour tester l'influence de la dureté de l'eau sur l'efficacité d'un savon on réalise l'expérience schématisée ci-dessous : Eau savonneuse Eau très dure Eau du robinet Eau distillée Qu'observe-t-on? On observe que l'eau savonneuse forme un important précipité avec l'eau très dure. On observe également un précipité très léger avec l'eau du robinet. Aucun précipité ne se forme avec l'eau distillée. 3- Que peut-on en conclure quand a l'efficacité des savons dans les eaux dures? Les savons sont peu efficaces car très peu solubles dans les eaux dites dures. 4- On refait la même expérience mais cette fois dans une eau acide et dans de l'eau salée. Qu'observe-ton? L'eau savonneuse précipite également de façon importante dans l'eau salée et dans l'eau acide. 5- Conclure quand à l'efficacité relative des savons et au fait que l'on a désormais plus souvent recours à l'utilisation de détergents. Les savons sont très peu solubles et perdent donc de leur efficacité : - dans une eau dure contenant des ions calcium (Ca 2+ ) et magnésium (Mg 2+ ). - lorsque l'eau est riche en ions sodium (Na + ) comme l'eau salée et l'eau de mer. - lorsque l'eau est acide. Physique-Chimie dans la cuisine Chapitre 3 4/6
2) Qu'est-ce qu'un détergent? D'après épreuve Bac Pondycheri 2004 1- Nommer les principaux constituants d'une lessive. Les principaux constituants d'une lessive sont : - les tensioactifs synthétiques qui sont les agents lavant (ils jouent le rôle du savon) - les agents anti-calcaires qui adoucissent l'eau et empêchent la formation de calcaire pendant le lavage. - les agents blanchissant et détachant - des azurants optiques pour renforcer l'impression de blancheur. - divers additifs. 2- Dans quel type d'eau, les agents «anti-calcaires» sont-ils véritablement indispensables? Justifier. Les anti-calcaires permettent de limiter les dépôts de calcaire qui sont notamment dus aux ions calcium Ca 2+ dissouts dans l'eau. Or on sait que les eaux dures contiennent des ions calcium en grande quantité. L'anti-calcaire est donc particulière indispensable lorsque l'eau de lavage est dure. Physique-Chimie dans la cuisine Chapitre 3 5/6
3) Quelles sont les catégories de tensioactifs contenus dans les détergents? D'après épreuve Bac Liban 2005 L'ion laurysulfate entre la constitution d'un tensioactif A utilisé dans les shampoings. Il a pour formule : 1- Définir le terme hydrophile. Le terme hydrophile qualifier un composé qui présente certaines affinités avec l'eau et qui y est donc soluble. 2- En vous aidant du document 3 et de la formule chimique donnée ci-dessus, indiquer à quelle type de tensioactif est associé ce tensioactif A. Justifier. La formule chimique donnée ci-dessus indique que ce tensioactif est un ion et plus précisément un anion puisqu'il est porteur d'une charge négative. Ainsi il s'agit d'un tensioactif anionique. Physique-Chimie dans la cuisine Chapitre 3 6/6