Sciences · Chimie
Saponification et savon
La saponification est la réaction entre un corps gras et une base forte, soude ou potasse, qui donne du savon et du glycérol. Le savon lave car ses molécules attirent l’eau et les graisses.
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Le savon est l’un des plus anciens produits de la chimie. Des tablettes mésopotamiennes du IIIᵉ millénaire avant notre ère décrivent déjà le mélange de graisses et de cendres végétales. Le procédé a été perfectionné au Moyen Âge autour de la Méditerranée, avec le savon d’Alep et le savon de Marseille, puis expliqué au début du XIXᵉ siècle par le chimiste français Michel-Eugène Chevreul, qui montra que les graisses sont formées de glycérol et d’acides gras.
L’équation de la saponification
Les huiles et graisses sont des triglycérides, triesters du glycérol et de trois acides gras (voir les lipides). En les chauffant avec de la soude (hydroxyde de sodium, NaOH) :
triglycéride + 3 NaOH → glycérol + 3 R–COO⁻ Na⁺ (savon)
Contrairement à l’hydrolyse par l’eau, lente et limitée, la saponification est totale : l’ion carboxylate formé ne réagit plus avec l’alcool. Elle est en revanche lente à froid ; on chauffe pour l’accélérer. Voir les esters.
Soude ou potasse
| Base | Savon obtenu | Exemple |
|---|---|---|
| Soude (NaOH) | savon de sodium, dur | savon de Marseille, pains de savon |
| Potasse (KOH) | savon de potassium, mou ou liquide | savon noir, savons liquides |
Le savon de Marseille traditionnel est fabriqué à partir d’huiles végétales (historiquement l’olive) et de soude, avec une teneur en acides gras élevée, souvent indiquée à 72 %. Les cendres utilisées autrefois fournissaient du carbonate de potassium ou de sodium, base suffisante pour saponifier lentement.
Les étapes de fabrication
- Empâtage : on chauffe les corps gras avec une solution de soude en remuant ; la réaction démarre et le mélange s’épaissit.
- Relargage : on ajoute de l’eau salée concentrée. Le savon, peu soluble dans l’eau salée, se sépare et flotte ; l’eau chargée de glycérol et de soude en excès est soutirée.
- Cuisson et lavage pour achever la réaction et éliminer l’excès de soude.
- Séchage, moulage, découpe.
Le glycérol récupéré est valorisé en pharmacie et en cosmétique.
Dans la saponification à froid artisanale, on mélange huiles et soude dans des proportions calculées pour laisser un léger excès d’huile (« surgraissage ») ; le savon mûrit plusieurs semaines et garde son glycérol.
Pourquoi le savon lave-t-il ?
L’ion carboxylate du savon est amphiphile : il possède
- une tête hydrophile, le groupe –COO⁻, chargée, qui aime l’eau ;
- une queue hydrophobe (lipophile), la longue chaîne carbonée, qui fuit l’eau et se mêle aux graisses.
Le mécanisme en trois temps
- Mouillage : le savon abaisse la tension superficielle de l’eau, qui pénètre mieux dans les fibres et sur les surfaces.
- Enrobage : les queues hydrophobes s’enfoncent dans la salissure grasse, têtes tournées vers l’eau.
- Formation de micelles : la graisse est découpée en gouttelettes entourées de molécules de savon. Ces micelles, chargées négativement en surface, se repoussent et restent en suspension dans l’eau : le rinçage les emporte.
L’huile et l’eau ne se mélangent pas, mais le savon en fait une émulsion. C’est le même principe qui permet au savon de détruire certains virus enveloppés, comme les coronavirus : il désorganise leur enveloppe lipidique.
Les limites du savon
- Eau calcaire : les ions calcium et magnésium de l’eau dure forment avec les carboxylates des sels insolubles. Le savon mousse mal, et un dépôt grisâtre se forme (le « cerne » de la baignoire).
- Eau acide : en milieu acide, l’ion carboxylate redonne l’acide gras, insoluble et sans pouvoir lavant.
- Basicité : une solution de savon a un pH d’environ 9 à 10, ce qui peut dessécher les peaux sensibles.
Ces limites ont conduit à la mise au point des détergents de synthèse, efficaces en eau dure.
L’indice de saponification
L’indice de saponification d’un corps gras est la masse de potasse, en milligrammes, nécessaire pour saponifier un gramme de ce corps gras. Il varie selon les huiles (environ 190 mg/g pour l’huile d’olive, plus de 250 mg/g pour l’huile de coprah, aux chaînes plus courtes) et permet de calculer la quantité de base à utiliser.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre un savon et un détergent ?
Le savon est un carboxylate obtenu par saponification de corps gras. Un détergent de synthèse est un tensioactif fabriqué chimiquement, souvent un sulfonate ou un sulfate, qui fonctionne aussi en eau dure et en milieu acide.
Pourquoi le savon mousse-t-il ?
Ses molécules se placent à la surface de l’eau et stabilisent de minces films liquides autour de bulles d’air. La mousse n’est cependant pas un indicateur fiable du pouvoir lavant.
Le savon tue-t-il les microbes ?
Le savon décroche surtout les microbes de la peau pour que l’eau les emporte ; il désorganise aussi l’enveloppe de certains virus. Un lavage des mains d’au moins 20 à 30 secondes est recommandé.