I) Le portrait d’une bulle de savon A) Signes

I) Le portrait d’une bulle de savon

A) Signes distinctifs/ Personnalité

     1) Passons un savon au microscope

L’apparition de bulles est un phénomène omniprésent dans notre environnement : dans les sodas ou dans les torrents par exemple. Cependant ces bulles sont très fragiles et meurent aussitôt qu’elles naissent. Afin de rallonger leur durée de vie, l’utilisation de savon est indispensable.

La synthèse du savon  ou saponification est une hydrolyse de corps gras (huiles végétales ou graisses animales) en milieu basique (soude NaOH ou potasse KOH). La soude permet de créer des savons durs tandis que la potasse engendre des savons mous et pâteux. Cette synthèse peut s’effectuer de plusieurs manières :
-la méthode à froid ou méthode artisanale : le mélange n’est pas cuit, la chaleur naturellement produite par la saponification opère la transformation complète des ingrédients dans un délai de 24 à 48 heures.
-la méthode à chaud ou méthode du chimiste : le mélange est porté au bain-marie bouillant (100°) tout    au long de l’expérience.

Pour mieux comprendre cette réaction, nous avons réalisé une expérience dont le déroulement est le suivant :

A l’aide d’une pipette graduée, on prélève dans cet ordre 7,0 mL de NaOH (soude), 5,0 mL d’huile de tournesol et 7,0 mL d’éthanol que l’on verse dans un ballon à fond plat de 50,0 mL, dans lequel se trouve un turbulent. On graisse l’embout de la colonne du montage à reflux, puis, on fixe le ballon à celle-ci grâce à un clip. On adapte la hauteur du ballon, on met en route le réfrigérant, puis on allume l’agitateur magnétique et le chauffage. On attend 30min.

Pendant le temps de chauffe on observe un changement de couleur de la solution, celle-ci passe d’une couleur blanche opaque à une couleur jaune transparente. De plus, l’huile qui n’était pas miscible au début de l’expérience, se mélange peu à peu jusqu’à l’obtention d’une solution homogène.

Après, le temps de chauffe, on laisse le réfrigérant en marche jusqu’à ce que la solution atteigne une température ambiante. Puis, on mesure 30,0 mL de NaCl, que l’on verse dans un bécher. On y ajoute la solution et on observe l’apparition d’un précipité blanc. Puis, on filtre et on récupère le contenu du filtre afin de le faire sécher. Après, quelques heures nous récupérons notre petit morceau de savon.

La saponification produit du glycérol et des ions carboxylates. Nous nous intéressons plus particulièrement à ces ions aussi appelés tensio-actifs. Ils sont composés de deux parties :

-Une partie hydrophile et lipophobe: la tête polaire, attirée par l’eau et repoussée par les lipides

-L’autre hydrophobe et lipophile: la chaîne de 12 à 18 atomes de carbone, repoussée par l’eau et attirée par les lipides.

Il s’agit donc de molécules amphiphiles et polaires.

Une bulle est formée d’une fine couche d’eau comprise entre deux films de savon. Cette membrane entoure un certain volume d’air: les chaînes hydrophobes sont orientées vers l’air et les têtes hydrophiles sont en contact avec l'eau.

2) Moi et ma bulle, nous ne sommes pas sur la même longueur d’onde

Une bulle est un film coloré d’eau et de savon. Les différentes couleurs que l’on peut observer à sa surface correspondent à des longueurs d’ondes différentes.

La lumière qui rencontre la bulle se sépare en 2 parties, la première est réfléchie par la face avant du film, alors que la seconde se réfracte dans l’eau contenue entre les deux films. Cette raie réfractée est lui aussi divisé en deux parties ; la première est réfléchie par la face arrière du film, la seconde pénètre à l’intérieur de la bulle. Cette double réfraction de la lumière est due à deux changements de milieux transparents consécutifs : air-eau-air. Ce même phénomène s’observe aussi lorsque le raie de lumière “sort” de la bulle.

SCHEMA (réfraction)

Il y a donc des interférences entre ces deux ondes lumineuses réfléchies qui, selon leurs longueurs d’onde comparées à l’épaisseur du film, sont constructives ou destructives ; la couleur dépend donc de l’épaisseur du film.

Prenons un exemple concret :
Si l’épaisseur du film est de 500 nm, soit la longueur d’onde correspondant au cyan, alors après éclairage à la lumière blanche, la couleur obtenue sera l’orange soit jaune+rouge.
En effet, le cyan est la couleur qui disparaît.
Lorsque le film est à son épaisseur minimale une tâche transparente, appelée “tâche noire” apparaît au sommet de la bulle et s’étend sur la totalité de sa surface.
SCHEMA (couleurs primaires addition soustraction, échelle de Newton)

    B) La bulle, en surface !

PHOTOS ET SCHEMA
VIDEO (en train de souffler) Rond, carré, triangle.

Comme tout objet, la bulle est soumise à de nombreuses forces qu’elle cherche à limiter. L’une d’entre elles est la tension superficielle exprimée en joules par mètre carré ou en newtons par mètre, toujours présente entre deux milieux différents (ici, eau et air).  C’est pourquoi elle doit trouver un équilibre entre sa surface et son volume. Plus son aire est petite, moins la tension superficielle est  importante, de ce fait, la bulle cherche à enfermer un volume d’air maximal dans une surface minimale. Le mathématicien allemand H.A. Schwarz a prouvé que la sphère est la forme qui, pour un volume donné, possède la plus petite aire. Par conséquent, la bulle tend à prendre une forme sphérique.