La saponification des esters d`acides gras est une réaction lente
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équilibres dans le sens direct, celui de la formation des produits. 2 - O O HO La saponification des esters d'acides gras est une réaction lente, exothermique et totale. Son mécanisme fait intervenir des ions hydroxyde apportés par la soude. L'insolubilité de la soude dans les huiles à saponifier est un frein supplémentaire à la réaction. Le protocole de saponification se doit donc de permettre une mise en contact optimisée d'une solution aqueuse avec un corps gras ou un mélange de corps gras. Cette mise en contact va former une émulsion, émulsion qu'il faut maintenir grâce à une agitation constante du milieu. Tous ces paramètres microscopiques imposent un protocole macroscopique bien plus complexe qu'il n'y apparaît. Mais la compréhension de ce qui se passe dans l'infiniment petit permet aussi une approche optimisée à l'échelle macroscopique, permettant ainsi non seulement de comprendre le protocole global de la saponification à froid, mais aussi de l'améliorer. Permettre un mélange intime entre les ions hydroxyde et les huiles S'il est impossible de faire un mélange homogène entre les ions hydroxyde et les huiles, plusieurs méthodes permettent d'optimiser leur contact. L'usage d'un solvant commun comme l'éthanol (alcool à brûler) est une solution. L'huile comme la soude se dissolvent bien dans l'éthanol. L'émulsion laisse alors sa place à une solution homogène, la surface globale de contact entre les ions ions hydroxyde de la soude et les huiles est fortement augmentée. Le processus de saponification est fortement accéléré. Cette méthode est applicable pour une saponification à chaud. Le caractère volatil de l'éthanol (température d'ébullition de 78°C) permet une élimination naturelle de l'alcool en cours de réaction. Mais pour une saponification à froid l'élimination qui s'effectue alors par évaporation est plus lente et l'odeur d'alcool persiste dans le produit final. La mise en solution dans un solvant commun est dans ce cas abandonnée au profit d'une agitation constante du milieu réactionnel afin d'optimiser le contact entre les ions hydroxyde de la soude et les molécules d'esters qui forment l'huile. O 1 R - 2 R O R H - HO O 1 R O O 2 HO R O 1 R - O 2 R O 1 R Mécanisme général de la saponification d'un ester Ceci suffit à expliquer le caractère quasi-total de la saponification. Une saponification réalisée dans de bonnes conditions (avec un léger excès d'huiles et un temps de repos suffisant pour atteindre un avancement maximal) permet d'obtenir un produit final exempt d'ions hydroxyde. Ainsi, et contrairement à une idée reçue, le savon surgras possède un caractère basique lié à la réaction des ions carboxylate (R 1 - COO-) formés avec l'eau lorsque ce savon mousse et non à la soude non-consommée initialement utilisée. Capsule de savon en cours de saponification La chimie au service de l'artisan Le mécanisme de la saponification à l'échelle microscopique permet de comprendre une bonne partie du protocole de la saponification à froid tant chéri par les artisans savonniers : ➢ le caractère total de la réaction permet d'obtenir un produit exempt de soude et donc non-corrosif sans nécessiter d'opération de relargage ou de séparation. ➢ la température étant un facteur cinétique, chauffer le mélange réactionnel permet de réduire considérablement la durée de la réaction. Une saponification qui, à froid nécessite plusieurs semaines de finalisation, peut se résumer à quelques jours en utilisant un protocole semi-froid ou simplement quelques heures à chaud. Toutefois, porter le mélange réactionnel à ébullition nécessite des précautions opératoires particulières. Mais le principal inconvénient est que le processus à chaud aboutit à des savons qui perdent en partie leurs propriétés. Et même si les températures de décomposition des acides gras formés sont généralement assez élevées pour éviter ce phénomène de décomposition (au-delà de 150°C), l'action de la haute température sur les molécules produites n'est pas négligeable. Et dans ce domaine, l'avis des utilisateurs reste le principal baromètre. ➢ une homogénéisation optimale reste nécessaire pour éviter toute trace de soude non-consommée dans le produit final qui pourrait avoir des effets dermatologiques dérangeants. Et cette homogénéisation est peut-être la clé de la réussite d'un bon savon. Le surgraissage doit avant tout rester une opération qui consiste à apporter au savon des propriétés supplémentaires plutôt qu'une simple sécurité pour éviter le caractère corrosif du savon. - O + O O - 3 HO O 3 O O O HO OH OH Bilan de la saponification d'un triester d'acide gras issu de l'huile de coprah Fixons tout d'abord quelques notions sur la nature des molécules qui interviennent et qui vont nous permettre d'étayer le glossaire de notre site : - les huiles : ce sont des mélanges d'esters d'acide gras - la soude : c'est une solution d'hydroxyde de sodium - la potasse : c'est une solution d'hydroxyde de potassium - le savon : c'est un sel sodique ou potassique d'acide gras qui possède une longue chaîne carbonée terminée par un groupe carboxylate. Cette structure donne au savon ses propriétés détergentes - le glycérol : c'est un triol qui est un produit secondaire de la réaction Le mécanisme de la saponification Les ions hydroxyde de la soude forment un site nucléophile alors que l'atome de carbone de la fonction ester des huiles est lui au contraire électrophile. Ces deux sites vont donc pouvoir réagir l'un avec l'autre. Un des doublets nonliants de l'atome d'oxygène de l'ion hydroxyde peut donc se fixer sur le carbone de la fonction ester. Il en résulte la formation d'une liaison supplémentaire sur l'atome de carbone. Un des doublets d'électrons formant la liaison double est rejeté sur l'atome d'oxygène. Il en résulte la formation d'un anion instable. La réaction d'un des doublets de l'oxygène avec le carbone central va permettre le départ d'un ion alcoolate R 2-O- qui est une base forte qui va arracher l'atome d'hydrogène fortement labile situé sur la fonction carboxyle formée. Cette dernière étape est la seule qui puisse être considérée comme totale. Mais elle provoque, de proche en proche, la consommation des produits des réactions précédentes contribuant à déplacer les deux premiers (http://route67.free.fr/atelier57)
