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Que savons nous de nos savons? Tension superficielle : Formation savon

La tension superficielle est une force quelque peu particulière. Ses effets sont partout autour de nous, mais comme elle a tendance à agir à l'échelle du millimètre ou moins, nous ne la remarquons pas toujours. Elle est pourtant essentielle pour de nombreuses créatures plus petites que nous, des insectes qui marchent dans l'eau aux taupes au nez étoilé qui reniflent leur nourriture sous l'eau.


Mais qu'est-ce que la tension superficielle, d'où vient-elle et quel est son rapport avec le savon ? Dans cette petite lecture:


Les propriétés de l'eau : la tension superficielle

Tension superficielle et savon naturel

Tensioactifs

Comment fonctionne le savon ?

Comment le savon mousse-t-il ?

Allez plus loin dans votre apprentissage


Tension superficielle

Les propriétés de l'eau : la tension superficielle


La meilleure façon d'expliquer la science de la tension superficielle est de penser à la dernière fois où vous avez fait un "belly flop" dans une piscine. Aïe, ça fait mal !


Mais c'est là le mystère puisque nous savons que l'eau n'est pas dure, alors pourquoi cela fait-il mal ? La réponse à cette question réside dans la structure moléculaire de l'eau.


Chaque molécule d'eau possède deux atomes d'hydrogène et un atome d'oxygène. (H20)

La structure moléculaire d'eau - tension superficielle

Les deux atomes d'hydrogène, d'une molécule sont attirés par les atomes d'oxygène des autres molécules voisines.


Cette attraction est appelée "liaison hydrogène".


Dans les profondeurs de l'eau de la piscine, loin de la surface, chaque molécule est impliquée dans une lutte acharnée de poussée et de traction avec ses voisines de tous les côtés.


Mais à la surface de l'eau, les molécules se comportent différemment.

Tension superficielle - structure moléculaire

Comme il n'y a que de l'air au-dessus de la surface, les molécules de surface n'ont pas d'autres molécules voisines auxquelles se lier et sont donc tirées en arrière par les molécules d'eau situées en dessous d'elles.


Comme les molécules à la surface de la piscine sont tirées les unes vers les autres, elles forment une "peau" comme une fine couche légèrement bombée appelée tension superficielle.


La tension superficielle est le résultat de la cohésion qui se définit comme le "collage" des particules entre elles. Il s'agit de l'attraction des particules entre elles à la surface d'un liquide, en l'occurrence l'eau.


Si tous les liquides présentent une certaine tension superficielle, plus les forces entre les molécules (forces intermoléculaires) sont fortes, plus la cohésion est grande. L'eau possède de fortes forces intermoléculaires - ce sont les liaisons hydrogène décrites ci-dessus.


Ainsi, chaque fois que vous entrez dans la piscine, vous devez briser la tension superficielle de l'eau pour y pénétrer. Lorsque vous plongez ou sautez dans une piscine, vous brisez une petite partie de l'eau avec vos mains ou vos pieds. Mais votre ventre a une grande surface et donc une plus grande quantité de "peau" de surface à traverser, donc aïe !


C'est également la raison pour laquelle un insecte peut marcher sur l'eau et explique comment une gouttelette d'eau reste totalement sphérique lorsqu'elle repose, par exemple. sur une feuille (voir la photo ci-dessus)


La tension superficielle et le savon naturel


Sur cette photo, remarquez comment la goutte d'eau (à gauche) se transforme en une petite

boule en forme de dôme en raison de la tension superficielle.

Tension superficielle

Voyez ensuite ce qu'il advient de la tension superficielle de l'eau lorsqu'un peu de savon est introduit (à droite).


Le savon est un tensioactif naturel. Les tensioactifs réduisent la tension superficielle de l'eau.


L'eau se maintient normalement sur elle-même car chaque molécule d'eau est entourée et attirée par d'autres molécules d'eau. La propriété de la tension superficielle fait que l'eau s'accumule sur les surfaces. Pour que l'eau se répande et mouille une surface (comme votre peau), il faut des tensioactifs.


Tensioactifs


Le savon est un tensioactif naturel. Un tensioactif est toute substance qui tend à réduire la tension superficielle d'un liquide dans lequel elle est dissoute.


C'est pour cette raison que le savon naturel agit comme un bon nettoyant qui produit de belles bulles et de la mousse. Lorsque les surfactants abaissent la tension superficielle de l'eau, ils rendent les molécules d'eau plus glissantes, de sorte qu'elles sont moins susceptibles de se coller à elles-mêmes et plus susceptibles d'interagir avec l'huile et la saleté.



Comment fonctionne le savon ?


Les molécules de savon ont deux extrémités très différentes, celle qui aime adhérer à l'eau est appelée l'extrémité hydrophile (ou tête) et celle qui repousse l'eau est appelée l'extrémité hydrophobe (ou queue).

Comment fonctionne le savon?

Les molécules de savon ayant à la fois les propriétés des molécules polaires et non polaires, le savon peut servir d'émulsifiant. Un émulsifiant est simplement un additif qui aide deux liquides à se mélanger.


La molécule de savon agit comme un pont de connexion. Son extrémité hydrophile se fixe à une molécule d'eau et son extrémité hydrophobe se fixe à une molécule de saleté grasse ou d'huile.


Lorsque de la saleté grasse, de la graisse ou de l'huile est mélangée à de l'eau savonneuse, les molécules de savon s'arrangent pour former de minuscules groupes appelés micelles.

Comment fonctionne le savon?

Les molécules de savon servent de pont entre les molécules d'eau et les molécules d'huile ou de saleté. La tête des molécules de savon, qui aime l'eau (hydrophile), adhère à l'eau et pointe vers l'extérieur, formant la surface extérieure de la micelle. La queue qui aime l'huile (hydrophobe) se colle à l'huile et la piège au centre, où elle ne peut pas entrer en contact avec l'eau.


L'huile étant piégée en toute sécurité au centre, la micelle est soluble dans l'eau. Lorsque l'eau savonneuse est rincée, la saleté grasse s'en va avec elle.


Il est plus facile de nettoyer des mains sales (et d'autres objets) dans de l'eau chaude ou tiède que dans de l'eau froide parce que les graisses et les huiles se ramollissent ou fondent dans l'eau chaude, ce qui leur permet de se fixer plus facilement à l'extrémité hydrophobe de la molécule de savon. Il est alors plus facile de le rincer.


Comment le savon mousse-t-il ?

Lorsque vous frottez un pain de savon sur votre peau mouillée, un gant de toilette ou une brosse, vous créez une friction. Cette friction introduit de minuscules bulles d'air à la surface du savon humide.

comment le savon mousse-t-il?

L'extrémité hydrophobe (qui repousse l'eau) n'aime pas le savon humide et aqueux et veut partir, elle se fixe donc à la bulle d'air la plus proche.


Les bulles d'air sont bientôt recouvertes par les extrémités hydrophobes des molécules de savon. Cela crée une fine pellicule qui renferme un tout petit peu d'air. On appelle cela une bulle de savon.


La bulle est remplie d'air au centre et la surface de la bulle de savon est une fine couche de molécules d'eau (rouge et blanc) prise en sandwich entre deux couches de molécules de savon (orange). Ces couches travaillent ensemble pour retenir l'air à l'intérieur.


comment le savon mousse-t-il?


L'interaction entre les bulles de savon éloigne les molécules d'eau les unes des autres, ce qui réduit la tension de surface.


En conclusion, une bulle de savon naturelle est simplement de l'air enveloppé dans un film fait de savon et d'eau. Les bulles d'air sont maintenant piégées, et un grand nombre de bulles d'air piégées recouvertes de molécules de savon est appelé la mousse.


La plupart des gens pensent qu'un savon sans mousse a un faible pouvoir nettoyant. C'est un mythe, car ce n'est pas la mousse qui nettoie. C'est le savon lui-même, qui est un tensioactif naturel.


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