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Vers un produit efficace
Nous savons désormais comment sont constituées les bulles de savon, comment elles se forment et nous connaissons certains facteurs expliquant leur crevaison. Mais leur " résistance ", ou durée de vie, peut également dépendre d'un autre facteur : le produit à bulle utilisé. Nous avons ainsi procédé à une suite d'expériences visant à trouver un produit efficace. 1) Eléments vitaux On peut créer des bulles sans tensio-actifs comme lorsque de l'eau s'écoule avec beaucoup de pression dans les torrents ou quand on remplit une baignoire. Mais ces bulles créées ne tiennent pas, alors que les tensio-actifs permettent la formation de bulles qui durent quelque temps. On peut donc en déduire que l'eau et les molécules amphiphiles sont indispensables à la formation de bulles : en effet, les tensio-actifs ont leur tête polaire attirée par l'eau. S'il n'y a pas d'eau, les molécules ne forment pas de monocouches et donc ne créent pas de bulle emprisonnant de l'air. Nous avons voulu constater ce phénomène expérimentalement grâce à différents produits à bulles (nous procédons à ces expériences de la même manière que pour celles visant à trouver un rapport entre taille et durée de vie) : * Pas de tensio-actifs mais de l'eau et du sucre : aucune bulle formée. Par la suite, nous avons testé des mélanges utilisant d'autres ingrédients. Il nous fallait donc des valeurs comparatives avec le mélange eau + tensio-actifs qui fait office de témoin. En outre, nous avons cherché si les concentrations en molécules amphiphiles influaient sur les bulles obtenues. L'expérience suivante reprend le même protocole que précédemment, le mélange utilisé étant composé uniquement d'eau et de liquide vaisselle. Les proportions correspondent aux volumes de produit vaisselle dilué pour le volume de solution finale. * 33% : bulles assez petites de durée de vie moyenne 4,8sInterprétation : on sait que plus les bulles sont grosses, plus elles durent. Les durées de vie ne sont donc pas à prendre en compte. Néanmoins, ces différences de taille prouvent que les proportions entre l'eau et les tensio-actifs influencent les bulles obtenues. En effet, s'il n'y a pas assez de tensio-actifs (33%), les monocouches ne peuvent s'étirer à l'infini, d'où une taille limite. En revanche, s'il n'y a pas assez d'eau, cette couche aqueuse devient très fine (avec des micelles en solution) et s'étire au maximum. Conclusion : il doit exister un rapport de proportions idéal entre l'eau et les tensio-actifs. Remarque : nous avons essayé certaines expériences avec deux liquides vaisselles différents et nous n'avons pas trouvé les mêmes résultats. On peut en déduire que ces produits ne comportaient pas la même concentration en tensio-actifs mais aussi qu'il pouvait y avoir certains autres ingrédients qui influaient sur les bulles obtenues. 2) Augmenter la résistance des bulles Les molécules de tensio-actifs sont nécessaires à la formation des bulles, tout comme l'eau. Mais l'on ne peut créer des bulles très " résistantes " avec un tel mélange. On peut donc supposer qu'il exister des espèces chimiques capables d'augmenter leur résistance. Nous avons à nouveau procédé à diverses expériences de la même manière que pour les précédentes, en utilisant le liquide vaisselle le plus efficace (20% de tensio-actifs) dilué dans environ 4 fois son volume d'eau. Les résultats obtenus présentent la taille moyenne et la durée de vie des bulles suivant qu'elles soient supérieures (<), égales (=) ou inférieures (>) à celles produites avec le mélange témoin.
Explications : * L'eau s'écoule entre les deux monocouches de tensio-actifs plus ou moins facilement. Lorsque l'eau s'est complètement écoulée en un endroit de la bulle, la bulle crève. Une solution aqueuse plus visqueuse force l'eau à s'écouler plus lentement, ce qui augmentera la durée de vie de la bulle. Certains ingrédients utilisés ci-dessus permettent de rendre le produit plus visqueux, en l'occurrence la glycérine et la farine. * L'huile est un ingrédient à part. En effet, il s'agit également d'une molécule amphiphile, mais non ionisée. Par définition, les tensio-actifs possèdent une tête polaire soluble dans l'eau et une chaîne carbonée soluble dans l'huile. On conclut donc que ces bulles sont composées, en plus des monocouches et de l'eau, de films d'huile. Ces couches supplémentaires rendent la bulle plus élastique et plus difficile à crever, car même si l'eau s'est écoulée, il reste la couche d'huile. * Le sucre permet de ralentir l'évaporation de l'eau entre les couches de tensio-actifs. Cela augmente la durée de vie de la bulle. Or le cognac, en tant qu'alcool, est sucré. D'où les résultats observés. Conclusion : les ingrédients présents dans le produit à bulles utilisé ont une influence certaine sur les bulles obtenues. En effet, on remarque que certaines substances permettent de plus étirer la bulle, d'autres de prolonger sa vie. Mais ces composantes ont néanmoins un effet variable : toutes ne sont pas aussi efficaces. On peut donc rechercher un mélange idéal pour obtenir le meilleur produit à bulles possible. 3) Un produit efficace Il est évident que ce produit optimal comportera de l'eau et des tensio-actifs. Parmi les ingrédients testés, nous avons retenu la glycérine et le sucre qui avaient une forte influence sur les bulles obtenues. * La glycérine : Elle permet d'obtenir des bulles vraiment très grosses et " résistantes " dans le temps par rapport au mélange témoin. La glycérine est une molécule organique de formule semi développée CH2OH-CHOH-CHOH. Elle comporte donc une fonction trialcool. Ces fonctions créent des liaisons avec les molécules d'eau ce qui donne une structure gluante à la solution, bien qu'elle soit peu soluble dans l'eau. Remarque : la glycérine est principalement utilisée en peinture ou en médicament. Conséquences : - A cause de sa faible solubilité, il est inutile d'utiliser trop de glycérine dans le mélange puisque que l'on n'obtiendrait pas une solution homogène.
* Le sucre : Il aide à maintenir la bulle formée plus longtemps. En effet, nous avons vu auparavant que le sucre empêche une partie de l'eau contenue entre les deux monocouches de tensio-actifs de s'évaporer. Ainsi la durée de vie des bulles augmente. Remarque : le sucre, bien qu'ayant un effet notable, n'est pas extrêmement efficace car d'une part il n'est que très peu soluble dans l'eau, mais l'humidité ambiante influence aussi sur l'évaporation de l'eau. Néanmoins, conjugué à la glycérine, il offre un fort avantage pour obtenir des bulles résistantes. * Le produit final : Nous possédons donc une recette de mélange pour créer des bulles grosses et résistantes. Si nous n'avons pas particulièrement étudié le rôle des concentrations dans ce produit, les proportions (volumiques) suivantes permettent d'obtenir de très belles bulles : - 4/6 d'eauLes bulles ainsi créées correspondent aux résultats du III - visant à déterminer une relation entre taille des bulles et durée de vie. Il s'agit donc d'un produit clairement plus efficace que le mélange témoin. Conclusion Pour conclure, si l'eau et les tensio-actifs sont les seuls ingrédients nécessaires à la réalisation de bulles de savon, les composants du produit utilisé font clairement varier l'efficacité de ce mélange, certaines substances pouvant augmenter la résistance des bulles, d'autres le taille moyenne. Ainsi chaque élément du produit peut jouer un rôle décisif quant aux bulles formées. Nous en sommes arriver à déterminer la nature d'un mélange relativement efficace créé à partir d'ingrédients faciles à trouver : l'eau, le produit vaisselle liquide, le sucre et la glycérine (en vente en pharmacie). Ces quatre substances combinées permettent la formation de grosses bulles résistantes. |
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