Hydroxyde de sodium

Ce qu’il est et ce qu’il fait

L’hydroxyde de sodium (NaOH), vendu sous le nom de soude caustique ou simplement de soude, est un solide blanc et l’un des alcalis courants les plus forts. En savonnerie, il fournit l’hydroxyde qui scinde chaque molécule de graisse en trois molécules de savon et une de glycérine. Le sodium reste avec le savon, et ce sont les savons de sodium qui permettent à un pain de durcir.

La réaction se fait en proportions fixes, c’est pourquoi la soude se pèse au gramme près. L’indice de saponification d’une huile indique combien d’alcali elle consomme. Ces indices sont publiés en milligrammes d’hydroxyde de potassium par gramme de corps gras ; le calculateur les convertit donc pour l’hydroxyde de sodium avec le rapport des deux masses molaires, 39,997 sur 56,106.

Les savonniers pèsent un peu moins de soude que les huiles ne pourraient en consommer. Cette marge est le surgraissage, ou réduction de soude, et elle fait de la soude l’ingrédient qui s’épuise en premier. Au réglage par défaut du calculateur, 5 %, 1000 g d’huile d’olive demandent 128,7 g d’hydroxyde de sodium : assez pour 95 % de l’huile, le reste demeurant dans le savon sous forme d’huile. Une fois la réaction terminée, il ne reste plus de soude sans partenaire, et ce qui reste, c’est du savon, de la glycérine, le surgraissage et un peu d’eau.

La réaction est rapide au début et lente à la fin. Dans les études de Kevin Dunn, avec un savon gardé au chaud pendant ses quatre premières heures, l’essentiel était fait en un jour, et la plupart de ses savons, une fois la cure terminée, ne contenaient plus du tout d’alcali libre au titrage. C’est pourquoi on manipule le savon frais avec des gants pendant ses premiers jours, et pas un savon correctement calculé qui a fait sa cure.

Formes, qualités et pureté

Le solide se présente en paillettes, en petites billes rondes (vendues comme perles ou microperles) et en granulés. Le NIOSH le décrit en paillettes, en billes ou en granulés, et la spécification de l’UE pour l’additif alimentaire y ajoute les pastilles, les bâtonnets et les masses fondues. La forme change la façon dont il s’écoule, et rien à ce qu’il fait. Quelle que soit la forme, pesez-le : la soude d’une recette est un poids, jamais un volume.

L’hydroxyde de sodium de qualité alimentaire, l’additif E 524, doit titrer au moins 98,0 % d’alcali exprimé en NaOH et ne peut pas contenir plus de 0,5 % de carbonate de sodium, selon la spécification de l’UE du règlement (UE) n° 231/2012. La note du calculateur donne 98 à 100 % pour les qualités alimentaire et technique, et le certificat d’un fabricant que Dunn a montré aux savonniers indiquait 99,9 %.

C’est pourquoi le calculateur suppose 100 %, et pourquoi cette hypothèse est sans risque. Si votre soude titre en réalité 98 % et que vous laissez le réglage à 100 %, notre savon de tous les jours finit à 6,9 % de surgraissage au lieu de 5 % : un peu plus mou et plus doux, jamais caustique. L’erreur à éviter est l’inverse, une pureté saisie plus basse que celle qu’a vraiment la soude, car le calculateur fait alors peser davantage. Ne changez le réglage que lorsqu’une étiquette, un certificat d’analyse ou votre propre titrage vous donne un chiffre.

Un déboucheur n’est utilisable que si son étiquette indique 100 % d’hydroxyde de sodium, ou 100 % de soude, et rien d’autre, comme le dit Anne Watson. Beaucoup de déboucheurs sont des mélanges. Anne-Marie Faiola prévient que certains déboucheurs en granulés contiennent des morceaux d’aluminium, que la soude attaque en dégageant de l’hydrogène, un gaz inflammable ; d’autres contiennent des ingrédients qui, selon les mots d’Alicia Grosso, ne conviennent pas du tout à la savonnerie. Un mélange apporte ses autres produits chimiques dans le savon et peut réagir dans le pichet d’une façon dont la soude pure ne réagit pas : n’en employez donc jamais. L’hydroxyde de sodium pur est blanc ou presque blanc ; des points, une teinte ou quoi que ce soit de métallique dans le pot signifient qu’il faut le rapporter.

Le dissoudre

Versez toujours la soude dans l’eau, lentement, jamais l’eau sur la soude ; la fiche internationale de sécurité chimique dit la même chose. La dissolution de l’hydroxyde de sodium dégage 44,51 kJ par mole, environ 1,1 kJ par gramme, et la solution absorbe toute cette chaleur. Une solution de soude fraîche dépasse 90 °C en quelques instants : David Fisher, Catherine Failor et Anne-Marie Faiola donnent tous trois environ 93 °C (200 °F). L’eau versée sur un tas de soude se trouve face à bien trop de soude pour en évacuer la chaleur : elle bout donc là où elle tombe et fait des projections.

Partez d’une eau froide. Grosso prévient que la soude ajoutée à un liquide chaud le porte « dangerously close to or over the boiling point in no time », et le NIOSH note que la chaleur peut suffire à enflammer des matières combustibles à proximité. Pendant la première minute, le pichet dégage une vapeur qui porte un fin brouillard de soude. Susan Miller Cavitch trouvait les vapeurs suffocantes au bout d’une dizaine de secondes et sortait de la pièce deux ou trois minutes ; détourner le visage et travailler près d’une fenêtre ouverte ou sous une hotte revient au même. Il faut très peu de ce brouillard pour que cela compte : la limite d’exposition professionnelle aux États-Unis est de 2 mg d’hydroxyde de sodium par mètre cube d’air.

La glace et les liquides congelés limitent la chaleur. L’une des méthodes de Faiola pour refroidir la soude consiste à peser des glaçons comme liquide de la recette et à y dissoudre la soude. Le lait, le thé et les autres liquides qui contiennent des sucres ou des protéines brûlent dans la soude chaude ; Grosso et Faiola les congèlent donc en granité et y saupoudrent la soude une cuillerée à la fois. Ce qui est congelé compte comme l’eau de la recette. Des glaçons jetés dans une solution déjà faite sont de l’eau en plus, que la recette n’a pas demandée ; pour refroidir un pichet, posez-le dans une bassine d’eau froide ou glacée, comme le fait Watson.

La soude attaque l’aluminium, l’étain, le plomb et le zinc, en dégageant de l’hydrogène, et le manuel d’OxyChem y ajoute le cuivre et ses alliages, le laiton et le bronze. Donc pas de casseroles ni de papier en aluminium, pas de seaux galvanisés et pas de cuillères en laiton. L’acier inoxydable est le métal à employer : OxyChem juge les inox 304L et 316L adaptés à la soude caustique jusqu’à 200 °F (93 °C).

Parmi les plastiques, c’est dans un pichet en polypropylène (PP, code de recyclage 5) qu’il faut mélanger : un fabricant de matériel de laboratoire le juge excellent face à l’hydroxyde de sodium à 50 % et utilisable jusqu’à 135 °C. Le polyéthylène haute densité (PEHD, code 2) résiste aussi bien à la soude, mais sa température de fléchissement sous charge est de 65 °C ; il convient donc mieux à la soude sèche et à une solution refroidie qu’à une solution fraîche et chaude. Le polycarbonate et le PETG, les plastiques transparents dits « incassables », sont abîmés immédiatement par la soude concentrée, et une bouteille de boisson n’est jamais un récipient à soude.

Sur le verre résistant à la chaleur, les livres ne sont pas d’accord. Cavitch mélangeait sa soude dans du verre résistant à la chaleur, Watson admet le verre qui va au four et Fisher un pichet en verre solide, alors que Grosso a cessé de le recommander parce que des verres doseurs résistants à la chaleur ont éclaté, et notre guide de sécurité de la soude conseille d’éviter le verre. Les deux camps ont un argument. Le verre borosilicaté supporte sans difficulté les solutions caustiques jusqu’à 30 % à température ambiante, selon son fabricant, mais la corrosion augmente avec la température, et une solution de soude fraîche est à la fois plus concentrée et bien plus chaude que cela. Les alcalis chauds attaquent lentement le verre, et un pichet en verre chaud posé dans l’eau froide pour refroidir peut se fendre. Le polypropylène n’a aucun de ces deux problèmes.

La concentration et l’eau qu’il lui faut

L’eau ne prend aucune part à la réaction. Elle dissout la soude et la porte jusqu’aux huiles, et la plus grande partie quitte le savon pendant la cure. La quantité à employer est un choix. Le calculateur vous laisse l’exprimer en concentration de lessive (la part de la soude dans la solution de soude), en rapport eau/soude ou en eau en pourcentage des huiles, et affiche les trois à la fois. Il part d’une solution à 33 % et signale tout ce qui dépasse 40 % comme concentré et tout ce qui descend sous 25 % comme dilué. Le guide de l’eau explique ce que chaque palier change à la trace, à la fermeté, à la cure et à la cendre de soude.

Le minimum est fixé par la quantité de soude que l’eau peut dissoudre. L’hydroxyde de sodium sature à environ 52 % en poids à 20 °C, soit quelque 108 g pour 100 g d’eau (OCDE). Avec moins d’eau que cela, une partie de la soude ne peut pas se dissoudre et finit en grains caustiques dans les savons, et le calculateur vous avertit dès que l’eau pesée avec la soude est inférieure au poids de la soude divisé par 1,08. En pratique, une solution à 50 %, autant de soude que d’eau en poids, est la plus concentrée qu’il soit raisonnable de faire, et elle commence à cristalliser en dessous d’environ 12 °C (OxyChem). Une lessive préparée à l’avance gardée dans une pièce froide peut déposer des cristaux, et le liquide au-dessus est alors moins concentré que ne l’indique son étiquette.

Une solution plus concentrée chauffe davantage en se dissolvant et, comme le note Grosso, brûle la peau plus vite. Le lait et les autres liquides ne comptent que pour l’eau qu’ils contiennent, et un liquide réservé jusqu’à la trace laisse la soude dissoute dans moins d’eau que ne le suggère le chiffre de la recette. Le calculateur affiche la concentration telle qu’elle est au mélange et avertit quand elle dépasse la limite.

Le stocker, et savoir quand il s’est altéré

Gardez l’hydroxyde de sodium dans son récipient d’origine, étiqueté, le couvercle vissé entre deux prélèvements. La fiche de sécurité chimique demande de le conserver au sec et bien fermé, à l’écart des aliments, des acides forts et des métaux. Rangez-le hors de portée des enfants et des animaux, à part de l’hydroxyde de potassium, et ne le transvasez jamais dans une boîte alimentaire ou une bouteille de boisson.

La soude tire l’eau de l’air, et elle absorbe aussi le dioxyde de carbone, qui en transforme une partie en carbonate de sodium ; la spécification de l’UE pour l’additif alimentaire décrit cette réaction. Dans les deux cas, chaque gramme pesé contient moins d’hydroxyde. L’eau seule rend le savon sous-dosé en soude et plus mou, comme l’a constaté Dunn en simulant une soude caustique dont la pureté avait glissé à 95, 90, 85 et 80 %. Le carbonate ne peut plus être retiré, et il entre dans la fournée avec la soude. Les savonneries en ajoutaient autrefois exprès pour raffermir les savons bon marché, et Simmons et Appleton prévenaient qu’en excès, il rendait le savon cassant et le faisait fleurir en blanc en surface. Le voile blanc sur un bloc frais, la cendre de soude, se forme en général d’une autre façon, quand la soude qui n’a pas réagi en surface rencontre l’air, et le guide de la cendre de soude en traite.

La soude fraîche s’écoule en perles ou en paillettes sèches et bien séparées. La soude qui a pris l’eau s’agglomère et fait des croûtes ; Cavitch, qui faisait son savon dans l’humidité de Memphis, l’achetait en petits pots pour ne jamais avoir à extraire une dose d’un bloc compact. Le carbonate se voit moins. Le contrôle de Dunn consiste à dissoudre un échantillon en solution à 50 %, lunettes et gants en place : le carbonate de sodium ne se dissout pas dans la soude concentrée, et une soude contaminée montre donc des points blancs qui flottent en surface. Quelques-uns sont inévitables ; beaucoup signifient que la soude est impropre à la savonnerie. Si un pot est resté ouvert ou a fait des croûtes, mesurez sa pureté par le titrage à l’acide citrique du guide NaOH et KOH, ou remplacez-le.

L’acheter, et la loi

Achetez-le étiqueté comme hydroxyde de sodium, en paillettes ou en perles, chez un fournisseur pour savonniers ou de produits chimiques, ou en qualité alimentaire ou technique. C’est une marchandise dangereuse pour le transport, UN 1823, classe 8 (corrosif), groupe d’emballage II, et cette classification détermine comment il peut être emballé et expédié.

Dans l’UE, un pot vendu au grand public porte l’étiquette CLP : le pictogramme de corrosion, le mot Danger, H314 et des conseils de prudence. Parce que c’est un corrosif cutané de catégorie 1, l’emballage doit aussi comporter une fermeture de sécurité pour les enfants et une indication de danger détectable au toucher pour les personnes malvoyantes (CLP, annexe II, sections 3.1 et 3.2).

En Angleterre, au pays de Galles et en Écosse, l’hydroxyde de sodium à plus de 12 % en poids est un « corrosive product » (produit corrosif) au sens de l’Offensive Weapons Act 2019 depuis le 6 avril 2022. Le vendre à une personne de moins de 18 ans est une infraction, et un vendeur qui le vend à distance, en ligne ou par téléphone, commet une infraction en le livrant, ou en organisant sa livraison, à une adresse résidentielle ou dans une consigne à colis. Là-bas, un vendeur ne peut donc pas légalement l’envoyer à l’adresse d’un particulier.

Aux États-Unis, les produits ménagers contenant 10 % ou plus d’hydroxyde de sodium libre doivent porter la mention d’avertissement « POISON », une règle qui remonte au Federal Caustic Poison Act, et les produits ménagers secs à cette concentration exigent un emballage à l’épreuve des enfants (16 CFR 1500.129 et 1700.14). Les autres pays fixent leurs propres règles. Achetez chez un fournisseur qui peut vous l’envoyer légalement, et gardez l’étiquette et la fiche de données de sécurité.

Déversements et élimination

Balayez les perles sèches avec une pelle et une balayette, gants aux mains, dans un récipient en plastique sec muni d’un couvercle, comme le conseille la fiche de sécurité chimique, puis essuyez l’endroit avec beaucoup d’eau. Les perles rebondissent et s’accrochent par électricité statique : vérifiez le sol, la balance et vos manches avant de retirer les gants.

Absorbez la solution renversée avec de l’essuie-tout, jetez-le à la poubelle et essuyez la surface avec beaucoup d’eau. L’industrie neutralise pour finir un nettoyage, pas pour le commencer : OxyChem récupère d’abord la matière déversée, ne neutralise que le résidu avec un acide dilué, puis rince la zone à l’eau, et son manuel prévient que les solutions caustiques dégagent une chaleur considérable quand on les neutralise. À la maison, cela veut dire un coup d’éponge au vinaigre dilué sur une surface dure une fois la soude partie, jamais du vinaigre versé sur une flaque de solution chaude.

La soude la plus facile à éliminer est celle que vous n’avez jamais mélangée : ne préparez que ce dont la recette a besoin. Un reste de solution se garde pour la fournée suivante dans une bouteille en polypropylène ou en PEHD bien fermée, étiquetée comme soude avec sa concentration et la date ; le réglage de solution mère du calculateur la pèse. La solution que vous n’utiliserez pas, et la soude sèche dont vous ne voulez plus, vont dans une collecte de déchets ménagers dangereux, ni dans l’évier ni à la poubelle : les compagnies des eaux demandent que les produits chimiques y aillent, et certaines déchetteries ne les acceptent que dans leur emballage d’origine étiqueté, alors renseignez-vous avant d’apporter un bocal de solution faite maison. La pâte à savon crue est encore caustique et peut durcir dans le tuyau (Grosso) : raclez-la plutôt dans un moule de rechange ou à la poubelle.

Hydroxyde de sodium ou hydroxyde de potassium

Les deux alcalis font le même travail, molécule pour molécule. La différence tient au savon qu’ils laissent. Les savons de sodium des acides gras saturés cristallisent à température ambiante et prennent en pains ; leurs équivalents au potassium restent dissous, c’est pourquoi l’hydroxyde de potassium donne du savon liquide et du savon mou (McBain et Sierichs, 1948). Une recette qui associe les deux alcalis fait une partie de la saponification avec chacun : une petite part de potassium pour un pain qui mousse plus facilement, une part plus grande pour un savon à raser, et surtout du potassium pour un savon crème.

Ils se ressemblent presque et ne sont pas interchangeables au poids : 56,1 g d’hydroxyde de potassium font ce que font 40,0 g d’hydroxyde de sodium. Pesez de l’hydroxyde de sodium d’après un chiffre calculé pour l’hydroxyde de potassium, et un savon reçoit environ une fois et demie la soude que ses huiles peuvent consommer. Pour 1000 g d’huile d’olive, cela fait 200,6 g au lieu de 128,7 g, un surgraissage d’environ −48 %, et un savon caustique. Étiquetez les deux pots, gardez-les séparés, et lisez le nom de l’alcali au-dessus du chiffre dans le calculateur avant de peser.

Erreurs courantes et idées reçues

« Le savon artisanal contient encore de la soude. » Un savon correctement calculé et fabriqué n’en contient plus : la soude est pesée en deçà de ce que les huiles pourraient consommer et elle est entièrement consommée par la réaction, comme le montrent les titrages de Dunn sur des savons après cure. Tout vrai savon est fait avec de la soude, base de savon à fondre comprise ; la question est de savoir s’il en reste. Les normes sur le savon mesurent exactement cela. La norme est-africaine sur le savon de toilette, par exemple, admet au plus 0,1 % d’alcali caustique libre et ne fixe aucune limite de pH, parce que tout vrai savon est alcalin, vers pH 9 à 10.

« Touchez-le du bout de la langue. » Le test de la langue vous fait mettre en bouche un savon peut-être caustique, ne détecte qu’un excès grossier, et peut être trompé par des parfums comme la cannelle et le girofle, qui activent le même récepteur de la sensation de brûlure. La phénolphtaléine, un pH-mètre étalonné ou un titrage en laboratoire répondent à la question sans ce risque ; le guide du pH du savon explique comment lire chacun.

Les erreurs qui causent de vrais dommages sont peu nombreuses et bien connues : de l’eau versée sur la soude ; un pichet de solution laissé sans surveillance ou sans étiquette ; de l’aluminium à proximité ; une vieille soude en croûtes pesée comme si elle était fraîche ; le mauvais alcali choisi dans le calculateur ; une pureté saisie plus basse que celle qu’a vraiment la soude ; et du vinaigre sur une brûlure au lieu de l’eau courante.