Savons et détergents — Physique-chimie — Terminale Bac Pro (Groupement 5)
Dernière mise à jour : 21 octobre 2026
Le schéma ci-dessous représente une molécule tensioactive. Nommer la partie A (le rond) et la partie B (le trait), et indiquer pour chacune si elle « aime l'eau » ou « aime les graisses ».
A = tête hydrophile → elle « aime l'eau ».
B = queue hydrophobe → elle « aime les graisses » (et fuit l'eau).
Compléter par « vrai » ou « faux » :
a) L'eau seule enlève facilement les taches de graisse. …………
b) Un savon contient des molécules tensioactives. …………
c) Les tensioactifs font le lien entre l'eau et les graisses. …………
a) Faux — l'eau et l'huile ne se mélangent pas.
b) Vrai.
c) Vrai — la queue va dans la graisse, la tête reste dans l'eau.
Remettre dans l'ordre les 3 étapes du lavage (numéroter de 1 à 3) :
… La graisse forme une micelle et part au rinçage.
… Les queues hydrophobes se plantent dans la salissure grasse.
… La salissure se décroche du tissu.
1 — Les queues hydrophobes se plantent dans la salissure grasse (adsorption).
2 — La salissure se décroche du tissu (décrochage).
3 — La graisse forme une micelle et part au rinçage (mise en suspension).
On lave dans une eau très calcaire. Compléter :
a) Avec du savon, il se forme un ………… blanc et il y a ………… de mousse.
b) Le détergent synthétique reste-t-il efficace en eau dure ? (oui / non)
a) il se forme un précipité (dépôt) blanc et il y a peu de mousse.
b) Oui : le détergent synthétique ne précipite pas avec Ca²⁺, il reste efficace.
Sur le schéma, nommer la partie A (le rond) et la partie B (le trait). Préciser ce que chaque partie attire (eau ou graisse).
A = tête hydrophile → attire l'eau.
B = queue hydrophobe → attire les graisses.
Compléter par « vrai » ou « faux » :
a) Un détergent contient des molécules tensioactives. …………
b) L'eau et l'huile se mélangent parfaitement. …………
c) Le rôle d'un tensioactif est de faire le lien entre l'eau et les graisses. …………
a) Vrai.
b) Faux — l'eau et l'huile ne se mélangent pas.
c) Vrai.
Compléter les mots manquants (micelle / rinçage / graisse) :
Les tensioactifs entourent la ………… puis forment une ………… . La saleté est alors évacuée lors du ………… .
Les tensioactifs entourent la graisse puis forment une micelle. La saleté est évacuée lors du rinçage.
Compléter :
a) Dans une eau dure, le savon perd son pouvoir ………… car il forme un dépôt.
b) Pour laver dans une région à eau calcaire, vaut-il mieux utiliser un savon ou un détergent synthétique ?
a) le savon perd son pouvoir lavant.
b) Il vaut mieux utiliser un détergent synthétique (pas de précipité avec Ca²⁺).
Décrire la structure d'une molécule tensioactive. On pourra s'appuyer sur le schéma ci-dessous en annotant les parties A et B et en indiquant ce que chacune attire.
Un tensioactif possède deux parties : A une tête hydrophile (groupe polaire ou ionique) qui attire l'eau, et B une queue hydrophobe (longue chaîne carbonée) qui fuit l'eau et attire les graisses.
Un technicien de laboratoire teste un produit dégraissant sur une plaque tachée d'huile. Expliquer, en trois étapes, comment le tensioactif décolle et évacue la salissure grasse.
1) Adsorption : les queues hydrophobes pénètrent dans la graisse, les têtes hydrophiles restent dans l'eau.
2) Décrochage : la salissure se détache de la plaque, entourée de tensioactifs.
3) Mise en suspension : la graisse forme une micelle (queues à l'intérieur, têtes vers l'eau), évacuée au rinçage.
On dispose de deux tubes contenant la même eau dure (calcaire). On ajoute du savon dans le tube 1 et un détergent synthétique dans le tube 2, puis on agite.
a) Décrire ce que l'on observe dans chaque tube.
b) Justifier la différence à l'aide des ions calcium Ca²⁺.
a) Tube 1 (savon) : dépôt blanc (précipité) et peu de mousse. Tube 2 (détergent) : mousse abondante, pas de précipité.
b) En eau dure, le savon réagit avec les ions Ca²⁺ et forme un précipité insoluble (« savon de calcium ») : il perd son pouvoir lavant. Le détergent synthétique ne précipite pas avec Ca²⁺ et reste efficace.
Autrefois, les lessives contenaient des polyphosphates. Expliquer le problème environnemental qu'ils provoquent dans les lacs et les rivières.
Les polyphosphates rejetés enrichissent l'eau en nutriments : c'est l'eutrophisation. Les algues prolifèrent, puis en se décomposant elles consomment l'oxygène dissous. Les poissons et autres organismes meurent par asphyxie. Depuis 2007, les phosphates sont interdits dans les lessives domestiques en France.
Sur le schéma, annoter les parties A et B d'une molécule tensioactive et préciser le rôle de chacune vis-à-vis de l'eau et des graisses.
A = tête hydrophile : attire l'eau. B = queue hydrophobe : fuit l'eau et attire les graisses. C'est cette double affinité qui permet de faire le lien entre l'eau et la salissure grasse.
Qu'est-ce qu'une micelle ? Décrire sa structure et son rôle dans le lavage.
Une micelle est un agrégat sphérique de tensioactifs : les queues hydrophobes sont tournées vers l'intérieur (elles emprisonnent la graisse) et les têtes hydrophiles vers l'extérieur (en contact avec l'eau). Elle maintient la salissure en suspension dans l'eau, ce qui permet de l'évacuer au rinçage.
Un technicien formulateur en détergence compare un savon et un détergent synthétique.
a) Donner une origine (fabrication) de chacun.
b) Lequel reste efficace en eau dure ? Justifier.
a) Le savon est obtenu par saponification d'un corps gras par une base (NaOH ou KOH). Le détergent synthétique est fabriqué par synthèse chimique (dérivés du pétrole).
b) Le détergent synthétique reste efficace en eau dure : il ne précipite pas avec les ions Ca²⁺ et Mg²⁺, contrairement au savon.
Depuis 2007, les phosphates sont interdits dans les lessives domestiques en France.
a) Quel phénomène les polyphosphates provoquaient-ils dans les milieux aquatiques ?
b) Par quoi les a-t-on remplacés ?
a) Ils provoquaient l'eutrophisation : prolifération d'algues, puis appauvrissement de l'eau en oxygène et mort des organismes aquatiques.
b) Ils ont été remplacés par des zéolites (silicates d'aluminium), moins polluantes.
Le stéarate de sodium (un savon) a pour formule CH₃–(CH₂)₁₆–COO⁻, Na⁺.
a) Identifier la partie hydrophobe et la partie hydrophile de cette molécule.
b) Expliquer, à l'échelle moléculaire, pourquoi cette molécule peut faire le lien entre l'eau et une goutte de graisse.
a) Partie hydrophobe : la longue chaîne carbonée CH₃–(CH₂)₁₆–. Partie hydrophile : le groupe carboxylate –COO⁻ (ionique).
b) La chaîne carbonée, apolaire, se dissout dans la graisse (apolaire) ; le groupe –COO⁻, chargé, reste dans l'eau (polaire). Une même molécule est donc en contact à la fois avec la graisse et avec l'eau : elle assure le pont entre les deux.
Un technicien formulateur en détergence doit choisir un tensioactif pour une lessive destinée à une région où l'eau est très calcaire.
a) Pourquoi un savon serait-il un mauvais choix ? Écrire ce qui se passe avec les ions Ca²⁺.
b) Quel type de tensioactif recommander et pourquoi ?
a) En eau dure, le savon (carboxylate) réagit avec les ions Ca²⁺ pour former un carboxylate de calcium insoluble (précipité, « savon de calcium »). Le savon est ainsi consommé avant même de laver : peu de mousse, pouvoir lavant réduit, dépôts.
b) Recommander un détergent synthétique, dont le tensioactif ne précipite pas avec Ca²⁺ et Mg²⁺ : il conserve son efficacité en eau dure. On privilégiera un tensioactif biodégradable pour limiter l'impact environnemental.
On lit sur une ancienne boîte de lessive : « contient des polyphosphates ». Sur une boîte récente : « sans phosphates ».
a) À quoi servaient les polyphosphates dans la lessive ?
b) Expliquer la chaîne d'événements qui, du rejet des phosphates jusqu'à la mort des poissons, définit l'eutrophisation.
c) Justifier l'intérêt environnemental de la mention « sans phosphates ».
a) Ils adoucissaient l'eau en piégeant les ions Ca²⁺ et Mg²⁺, améliorant l'efficacité du lavage.
b) Rejet des phosphates → enrichissement de l'eau en nutriments → prolifération des algues (« bloom ») → décomposition des algues consommant l'oxygène dissous → asphyxie et mort des poissons et organismes aquatiques.
c) Sans phosphates (remplacés par des zéolites), on évite l'eutrophisation : les milieux aquatiques sont préservés. C'est l'objet de l'interdiction en vigueur depuis 2007 en France.
Une molécule tensioactive est souvent représentée par un rond relié à un trait.
a) Que représentent respectivement le rond et le trait ?
b) Expliquer pourquoi cette molécule diminue la tension superficielle de l'eau et en quoi cela aide au lavage.
a) Le rond = tête hydrophile ; le trait = queue hydrophobe.
b) Les tensioactifs se placent à la surface de l'eau (têtes dans l'eau, queues dehors) et diminuent la tension superficielle. L'eau mouille mieux les surfaces et pénètre plus facilement dans les tissus, ce qui améliore le nettoyage.
Un technicien de laboratoire réalise l'expérience suivante : dans deux tubes d'eau dure, il ajoute du savon (tube 1) et un détergent synthétique (tube 2), puis agite.
a) Prévoir les observations et les expliquer à l'aide des ions Ca²⁺.
b) Proposer une manière de rendre le savon plus efficace dans cette eau.
a) Tube 1 : précipité blanc, peu de mousse (le savon réagit avec Ca²⁺ pour donner un carboxylate de calcium insoluble). Tube 2 : mousse abondante, pas de précipité (le détergent ne réagit pas avec Ca²⁺).
b) On peut adoucir l'eau au préalable (retirer les ions Ca²⁺ et Mg²⁺, par exemple avec des zéolites) : le savon ne précipite plus et retrouve son pouvoir lavant.
Un formulateur veut concevoir une lessive « respectueuse de l'environnement ».
a) Pourquoi doit-il éviter les polyphosphates ? Décrire l'eutrophisation.
b) Citer un substitut aux polyphosphates et un autre critère environnemental à prendre en compte pour le choix du tensioactif.
a) Les polyphosphates provoquent l'eutrophisation : ils enrichissent l'eau en nutriments, les algues prolifèrent puis se décomposent en consommant l'oxygène ; les organismes aquatiques meurent par asphyxie. C'est pourquoi les phosphates sont interdits dans les lessives domestiques depuis 2007.
b) Substitut : les zéolites (silicates d'aluminium). Autre critère : choisir un tensioactif biodégradable, qui se dégrade dans l'environnement sans s'accumuler.