vignette|Un savon (ou savonnette). Le savon est un produit liquide ou solide composé de molécules amphiphiles obtenues par réaction chimique entre un corps gras et une base forte, spécifiquement l'hydroxyde de sodium pour le savon ou l'hydroxyde de potassium pour le savon noir, c'est le sel d'un corps gras et du potassium ou du sodium. Cette réaction est effectuée à chaud ou à froid.
Son caractère amphiphile lui donne des propriétés caractéristiques, notamment la capacité de ses composants moléculaires à se placer à l'interface entre la phase aqueuse (solvant hydrophile) et la phase lipidique (graisse hydrophobe), la formation de mousse et la stabilisation d'émulsions utiles pour le lavageNotions d'hydrophilie et d'hydrophobie , sur prepa-cpe.fr. Elles sont liées à la tension de surface, observable et mesurable aux limites des phases, évidemment à l'échelle macroscopique. Jean Poré, Émulsions, micro-émulsions, émulsions multiples, Les molécules des savons sont souvent assimilées à des tensioactifs (surfactants) (terme franglais de recherche)., molécules aussi utilisées comme épaississant entrant dans la composition de certains lubrifiants et de précurseurs de catalyseurs.
Selon les périodes et les lieux, il a été considéré comme un produit cosmétique, .
Propriétés physiques et chimiques Les savons commerciaux sont des mélanges de sels de sodium ou de potassium et d'acides gras. La longueur de la chaîne carbonée et surtout la présence d'insaturations, c'est-à-dire de doubles liaisons affectent les propriétés macroscopiques du savon, induisant par exemple une rigidité ou une mobilité spécifiques.
Les savons sont obtenus grâce à la réaction de saponification à partir du mélange de corps gras et d'une base forte. Le corps gras consiste en un triester de glycérol et d'acides gras, appelé couramment « triglycérides d'acides gras ». Les molécules des savons communs comportent une chaîne de huit à dix-neuf atomes de carbone, selon les corps gras utilisés, associée à une tête polaire.
Les savons se présentent sous des formes variées, selon leur teneur en eau, le type et le pourcentage de corps gras utilisés ou même selon la présence d'autres impuretés. Pour les savons durs et lorsqu'ils sont secs, ils forment des solides cassants. Humides ou gorgés d'eau, ces solides encore fermes glissent sur les surfaces, deviennent mous, voire perdent toute tenue dimensionnelle en déliquescence finale. Ces observations communes attestent leur nature de colloïdes, ainsi que leurs autres formes de mousses, de gels
Une molécule amphiphile Les savons, précisément les sels d'acides gras., ne sont en réalité pas solubles dans l'eau et dans l'huile, mais amphiphiles, c'est-à-dire qu'ils se placent à l'interface des phases eau et huile non miscibles. En absence d'une des phases, ils forment des structures moléculaires singulières, appelées micelles dans l'eau et micelles inverses dans l'huile. Si la proportion des phases change jusqu'à une teneur volumique équivalente, s'organisent des structures de phases cristal liquide., appelées « états mésomorphes », caractérisées par une morphologie topologique en gouttelettes, puis en cylindres et enfin en planches parallèles. Au-delà de l'inversion de phase, on retrouve des organisations similaires.
Dans un récipient ou bassin rempli d'eau savonneuse, les molécules de savon s'arrangent en couches monomoléculaires couvrant en premier lieu des surfaces considérables à l'interface eau/air, comme le prouvent les travaux des devanciers d'Irving Langmuir. L'air est analogue à une matière lipophile et permet la création de bulles et figures légères respectant le principe de moindre énergie de structures, à partir de très fins films liquides d'eau savonneuse.
Piégées dans l'eau, elles forment des micelles qui peuvent solubiliser les graisses, c'est-à-dire stabiliser les gouttelettes d'huiles, enrober les matières grasses en formant des émulsions ou et des suspensions stables.
Le principe d'action des carboxylates (R-CO2) d'alcalins (Na, K) à longue chaîne carbonée est dû à leur amphiphilie ; en effet, ils présentent : une chaîne apolaire donc hydrophobe et lipophile. C'est la queue de l'acide gras d'origine qui se mêle facilement aux graisses ; et à leur extrémité (la « tête »), un groupe carboxylate polaire donc lipophobe et hydrophile, qui minimise son énergie en étant en contact avec la solution aqueuse.
Par la présence d'un nuage de solvatation ionique en double couche, au-dessus de la surface hydrophile, la micelle est stabilisée.
Des propriétés propices au lavage et à l'hygiène corporelle Les propriétés détergentes de l'eau savonneuse, agitée ou brassée, s'expliquent : les savons par leurs queues lipophiles se fixent à la salissure graisseuse ou à la tache d'huile, et l'extraient du tissu ou support en l'enveloppant dans des colloïdes ou gouttelettes sphériques qui se séparent et coalescent avec des myriades de micelles. Au cours de l'agitation, les gouttelettes ou les micelles peuvent éclater à l'instar de bulles de savon dans l'air, mais la séparation est éphémère. Elles reforment aussitôt des gouttelettes ou micelles dans ces phases liquides et condensées. On remarque que la présence de savon abaisse notablement la tension superficielle de l'eau et facilite le déplacement des molécules et corps dans la phase eau, donc le recouvrement par le savon des micelles éclatées. Le savon tensioactif accroît le pouvoir mouillant.
vignette|Bulles de savon.
Mises en suspension et stabilisées dans l'eau malgré les chocs incessants, les gouttelettes huileuses et les poussières graisseuses qui ne peuvent plus s'agglutiner finissent par être entraînées par l'eau de rinçage. Le savon montre une autre facette de son pouvoir émulsifiant.
Ces extraordinaires propriétés de surface, la mouillabilité macroscopique du fait de l'abaissement de tension d'interface et surtout la stabilisation microscopique des poussières ou salissures grasses, facilement enlevées au cours du rinçage avec la phase aqueuse englobante et prépondérante, expliquent l'emploi de savons depuis l'Antiquité pour le lavage ou le nettoyage des surfaces.
Lors de la toilette, le savon dissout la graisse constituant le film hydrolipidique qui recouvre la peau. La graisse est entraînée dans l'eau avec les saletés qu'elle contient. L'inconvénient est que le film hydrolipidique sert à protéger la peau et à retenir son eau. Le savonnage — ou tout lavage à l'aide de produits comportant des tensioactifs, par exemple les gels pour la douche ou les lessives — fragilise donc la peau, jusqu'à ce que le film hydrolipidique se reconstitue, au bout de plusieurs heures.
Le savon est basique. Comme son pH est proche de 10, il perturbe momentanément l'acidité de la peau, dont le pH est proche de 5. Le pH « naturel » de la surface de la peau de l'homme est en moyenne de 4,7. Ce chiffre varie selon l’âge et la partie du corps. D'après une étude de Sara Lee Corporation, le simple usage d'eau du robinet augmenterait le pH de la peau humaine jusqu’à six heures après l'application de l'eau.. En Europe, le pH de l'eau du robinet est autour de 8,0. Une peau au pH en dessous de 5,0 serait en meilleure condition qu'une peau au pH au-dessus de 5,0. Cependant, l'utilisation de savon n’affecte pas durablement le pH de la peau comme l'atteste cette étude japonaise menée sur 5 ans. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25073884/ Le pH du soin lavant ne serait donc pas le seul élément déterminant du pH de la peau.
Fusion, mélange et dispersion dans les solvants usuels Le point de fusion des savons, même lorsque le sel d'acide gras est unique et purifié, reste assez mal défini, variant entre et , par mesure sur un banc Kofler. Le liquide obtenu est transparent, non laiteux.
À basses températures dans l'eau liquide, la dispersion du savon est difficile par agitation, sauf pour le laurate de sodium avec sa « petite » chaîne en C. Plus la température est élevée, plus la dispersion est facile, donnant des eaux savonneuses claires et opalescentes. En milieu basique, pour un optimum de pH entre 10 et 12, est constatée une hydrolyse partielle en acides gras et en ions basiques libres. La dispersion est très faible dans le benzène, le toluène et la plupart des solvants organiques. La formation de micelles inverses est énergétiquement moins favorisée.
Savons industriels et dureté de l'eau Les autres sels de carboxylates d'acide gras, en particulier alcalino-terreux, calcium, strontium et baryum, les sels d'aluminium ou de métaux lourds, sont très difficilement solubles dans l'eau. Au contraire, ils sont plus solubles dans les graisses et les huiles minérales, à l'instar des sels d'acide carboxylique à très longues chaînes ou contenant des cycles, comme celui du naphtalène. Ils sont utilisés dans l'industrie des colorants, et stabilisent les structures moléculaires des laques. alt=Image d'un pot contenant une graisse rouge et épaisse. Cette graisse est destinée à la mécanique automobile. Cette graisse inclut du savon dans sa composition.|vignette|Une graisse contenant du savon destinée à la mécanique automobile. L'industrie des lubrifiants utilise, pour la fabrication des graisses, des carboxylates de lithium (Li+), de calcium (Ca2+), de magnésium (Mg2+) ou encore d'aluminium (Al3+). Les savons d'aluminium imperméabilisent les étoffes industrielles. Les médecins utilisaient les savons de plomb comme emplâtre simple.
Dans une eau dure, les molécules du savon réagissent avec les ions calcium et forment des dépôts de sels de calcium. Comme le savon est piégé, il faut une plus grande quantité de savon pour nettoyer à efficacité égale. Pour éviter ces inconvénients, on ajoute aujourd'hui aux savons des agents anticalcaires comme le très commun complexant EDTA.
Une eau dure, c'est-à-dire riche en cations calcium ou magnésium, a pour effet de faire disparaître le savon, c'est-à-dire de substituer les carboxylates de sodium ou potassium en carboxylates de calcium ou magnésium insolubles dans l'eau, formant la « crasse de savon ». Les détergents synthétiques sont conçus pour être moins sensibles à la dureté de l'eau.
Autres savons biologiques Les organismes vivants, comme les plantes à racines, utilisent des analogues de savons pour contrôler ou entraver la migration des ions métalliques, comme la saponine. S'ils sont indésirables, les ions ne sont pas seulement précipités ou complexés, c'est la source métallique proche qui est souvent revêtue d'une couche protectrice. Ainsi, les objets en cuivre sont préservés dans la terre humide entre les racines d'un arbre.
Étymologie Savon est issu du latin saponem (lire sāpōnem), accusatif singulier de sapo, saponis, terme d'abord attesté chez Pline au sens de « mélange de suif et de cendre utilisé par les Gaulois pour rougir les cheveux ». Le latin sapo est emprunté au germanique *saipôn- « savon » (à l'origine, avec le même sens, du vieux haut allemand seifa, seipfa donnant Seife en allemand moderne, et de l'anglo-saxon sāpe, d'où l'anglais soap)Savon, sur le site du CNRTL.Dictionnaire historique de la langue française sous la direction d'Alain Rey, 3, éditions Dictionnaire Le Robert, 2012, 3246a.Albert Dauzat, Jean Dubois et Henri Mitterand, Nouveau dictionnaire étymologique et historique, Éditions Larousse, 1974 , 673b..
Selon une autre source, le mot « savon » aurait pour étymologie le mot latin sébum, suif, en grec, sapon.
Histoire De l'Antiquité au Premières traces au Moyen-Orient