Déterminer l’action d’un détergent ou d’un savon

Le caractère tensioactif des détergents

Les détergents sont constitués de tensioactifs, qui sont des substances solubles dans l’eau présentant deux parties : une tête hydrophile (affinité pour l’eau) et une queue lipophile (affinité pour les graisses).

A) Le savon

Il est constitué d’ions carboxylates RCOO^– dont la représentation schématique est donnée ci-contre :

la tête (COO^–) est hydrophile ;

la queue (R, longue chaîne carbonée) est lipophile.

B) Les détergents

Il existe plusieurs familles de détergents, que l’on différencie par leur partie hydrophile :

les détergents anioniques : la tête hydrophile est un anion. Exemples : savon, sulfonate R–SO₃^– ;

les détergents cationiques : la tête hydrophile est un cation. Exemple : R–NH₃⁺ ;

les détergents zwitterioniques : la tête hydrophile comporte une partie positive et une partie négative, l’ensemble étant neutre. Exemple : les phospholipides, dont font partie les lécithines.

les détergents non ioniques : la tête n’est pas ionique.

Le mode d'action d'un tensioactif

Un tensioactif est capable de se lier à la fois aux graisses (grâce à sa queue lipophile) et à l’eau (grâce à sa tête hydrophile). C’est ce qui est à l’origine de ses propriétés nettoyantes.

Son action détergente est due à :

Pouvoir moussant

son pouvoir moussant : les molécules tensioactives contenues dans le liquide s’orientent à l’interface eau-air, partie hydrophile vers l’eau. Le tensioactif diminue ainsi la tension superficielle de l’eau. Si elle le peut, la surface de l’eau va s’étirer, ce qui explique la formation de bulles par agitation. Elles sont stabilisées par le tensioactif ;

Pouvoir émulsionnant et dispersant

son pouvoir émulsionnant et dispersant : le tensioactif se concentre à l’interface eau-graisse : la partie lipophile s’immerge dans la graisse, la partie hydrophile dans l’eau. Au-delà d’une certaine concentration (c > 10^–2 mol/L), les chaînes de tensioactifs se regroupent et forment des agrégats sphériques qu’on appelle micelles et qui peuvent piéger le corps gras en leur centre. Le tensioactif fractionne et disperse les salissures de graisses dans l’eau de lavage. Les deux liquides, eau et graisse non miscible, forment une émulsion (fines gouttelettes de graisse dans l’eau).

Les limites d'un savon

Dans le cas d’une eau dure, c’est-à-dire d’une eau contenant les ions Ca²⁺ et Mg²⁺, les ions carboxylates du savon réagissent avec les ions Ca²⁺. Il se forme alors un précipité qui se dépose et le caractère tensioactif s’en trouve amoindri : le savon perd de son efficacité.

Différents additifs dans les détergents évitent ce problème : par exemple, les phosphates neutralisent les ions Ca²⁺.

Mais ces substances, évacuées avec les eaux usées, constituent un formidable engrais pour les algues, assurant ainsi leur prolifération au détriment de toute autre forme de vie aquatique.

L’utilisation des phosphates dans les lessives est donc nuisible à l’environnement et est réglementée depuis 2007.