Soude caustique ou potasse : NaOH, KOH ou les deux dans le savon

L’hydroxyde de sodium (NaOH, soude caustique) et l’hydroxyde de potassium (KOH, potasse caustique) font le même travail en savonnerie : chacun fournit l’hydroxyde qui scinde un corps gras en savon et en glycérine. Ce qui diffère, c’est le savon que chacun laisse, le nombre de grammes qu’une recette demande, et ce que contiennent réellement les paillettes de votre étagère. Ce guide traite de ces trois points, puis des recettes qui utilisent les deux alcalis, et de la confusion entre les deux qui peut rendre un savon caustique.

La même réaction, des poids différents

Une molécule de corps gras prend trois hydroxydes quel que soit l’alcali qui les fournit : les deux sont donc interchangeables molécule pour molécule, pas gramme pour gramme. Un atome de potassium est plus lourd qu’un atome de sodium et, avec les masses atomiques de l’IUPAC, une mole de KOH pèse 56,106 g contre 39,997 g pour la NaOH. Ainsi, 1 g de KOH fait le travail de 0,7129 g de NaOH, et 1 g de NaOH celui de 1,4028 g de KOH.

Les indices de saponification sont définis en hydroxyde de potassium, en milligrammes de KOH par gramme de corps gras (AOCS Cd 3-25) : un calculateur les convertit donc avec ce 0,7129 chaque fois que vous choisissez l’hydroxyde de sodium. Une table qui imprime 0,190 pour l’huile d’olive vous donne le chiffre de la KOH ; celui de la NaOH est 0,135.

D’après notre calculateur, avec les indices de saponification représentatifs de 190 et 256,5 mg KOH/g.

Cela donne un contrôle rapide. Pour un savon en pain avec 5 % de surgraissage, l’hydroxyde de sodium représente environ 13 % (huile d’olive) à 17 % (huile de coco) du poids des huiles. L’hydroxyde de potassium pur à 90 % représente environ 20 à 27 %. Un chiffre d’alcali qui sort de la plage de l’alcali que vous avez en main mérite un second regard.

Pourquoi le sodium fait des pains et le potassium du savon liquide

Un pain de savon est une masse de cristaux de savon qui retient un peu d’eau. Que le savon cristallise ou reste dissous à température ambiante, c’est ce qui sépare les deux alcalis, et les mesures classiques de McBain et Sierichs, en 1948, le montrent clairement. Dans leurs essais, seule une poignée de savons purs se dissolvaient vraiment à température ambiante : le laurate de potassium, le myristate de potassium, l’oléate de potassium, le savon de potassium des acides mélangés de l’huile de coco, et l’oléate de sodium. Tous les autres savons de sodium ou de potassium des acides gras saturés, dont le laurate de sodium et le stéarate de sodium, avaient besoin de chaleur pour passer en solution.

Un savon de sodium de coco, de palme ou de suif prend donc en un pain ferme et cristallin. Faits à l’hydroxyde de potassium, les savons lauriques et oléiques de l’huile de coco et de l’huile d’olive restent en solution sous forme de pâte translucide, exactement ce qu’un savonnier veut pour le savon liquide : la pâte se dilue dans l’eau en un liquide qui se verse, et notre calculateur de dilution calcule la quantité d’eau. Les savons mous d’autrefois, comme le savon noir fait d’huile d’olive et de potasse, relèvent de la même chimie, arrêtée avant la dilution.

L’oléate de sodium est l’exception du côté du sodium, et il explique le savon de Castille. Un savon d’huile d’olive pure est surtout fait d’oléate de sodium, assez soluble pour que le jeune savon reste mou pendant des semaines et devienne glissant à l’usage.

La pureté : ce que contiennent les paillettes de votre étagère

L’hydroxyde de sodium sort de l’usine presque pur. Le certificat d’un fabricant pour un sac de perles de soude caustique, que Dunn a montré à des savonniers, indique 99,9 % de NaOH, et le calculateur suppose 100 % sauf si vous le changez ; son aide indique 98 à 100 % pour les qualités alimentaire et technique.

L’hydroxyde de potassium, non. L’évaluation de l’OCDE donne le solide industriel à environ 91 % de KOH et environ 8 % d’eau, et les pastilles de qualité réactif ne sont garanties qu’à 85 % de KOH, avec jusqu’à 2 % de carbonate de potassium. Le calculateur suppose 90 % et vous avertit si vous le réglez à 99,5 % ou plus.

Se tromper de pureté compte surtout quand le surgraissage est faible, et le savon liquide se fait entre 0 et 3 %. Une KOH réellement pure à 95 % mais entrée à 90 % vous donne 5,6 % de KOH de plus que ce que demande la recette, assez pour faire passer sous zéro un savon liquide fait entre 0 et 3 %. Entrez des paillettes à 90 % comme si elles étaient à 100 %, et il vous en manque 10 %, ce qui laisse une pâte trouble et grasse. Utilisez la pureté indiquée sur l’étiquette ou le certificat d’analyse de votre fournisseur, et mesurez-la si vous n’avez ni l’un ni l’autre (voir plus bas).

Les deux alcalis ensemble

Une recette aux deux alcalis fait une partie de sa saponification avec l’hydroxyde de potassium et le reste avec l’hydroxyde de sodium. Choisissez Les deux dans le calculateur et un champ Part de KOH apparaît. C’est la part de la saponification assurée par le potassium, pas une part du poids et, comme la KOH est la molécule la plus lourde, et qu’elle est vendue moins pure, sa part du poids est toujours plus grande. Les résultats indiquent les deux.

Prenez notre recette de savon à raser : 40 % d’acide stéarique, 25 % d’huile de coco, 20 % d’huile d’olive, 10 % d’huile de ricin et 5 % de beurre de karité, avec 4 % de surgraissage et 40 % de la saponification assurée par le potassium. Pour 500 g d’huiles, cela fait 43,7 g d’hydroxyde de sodium et 45,4 g d’hydroxyde de potassium à 90 %. Le potassium fait les deux cinquièmes du travail et représente 51 % de l’alcali que vous pesez.

La quantité de potassium dépend de ce que vous en attendez :

• Pains, autour de 5 %. Un peu de potassium fait se dissoudre et mousser un savon plus facilement, surtout les savons riches en acides stéarique et palmitique. Classic Bells rapporte la suggestion de Watson de 5 % pour le savon de Castille, afin de réduire la bave filante qui fait la réputation du savon d’olive pur. Pour 1000 g d’huile d’olive avec 5 % de surgraissage, une part de 5 % fait 122,2 g d’hydroxyde de sodium et 10,0 g d’hydroxyde de potassium.
• Savon à raser, davantage. La même solubilité et la même mousse comptent plus encore dans un palet riche en acide stéarique. Les savons à raser de Thomssen, en 1922, vont d’environ 25 % à 45 % ; le nôtre utilise 40 %, et notre savon à raser à l’acide stéarique monte à 50 % pour qu’un blaireau humide se charge vite. Le guide du savon à raser détaille les proportions.
• Savon crème, surtout du potassium. Le savon crème de base de Fisher revient à environ trois quarts de potassium en saponification, avec un surgraissage d’environ 5 %, et les crèmes à raser publiées se situent dans la même zone. Notre recette de savon crème s’ouvre à 75 % ; c’est la part de KOH qui décide de la souplesse d’une crème : augmentez-la pour une crème plus souple, baissez-la pour une crème plus ferme, et le guide du savon crème va plus loin.

Avec une lessive préparée à l’avance, le calculateur sépare les deux : la solution mère contient l’hydroxyde de sodium, et l’hydroxyde de potassium se pèse sec.

La confusion qui rend un savon caustique

Le calculateur retient votre dernier choix d’alcali, dans son état enregistré et dans tout lien que vous copiez. Faites du savon liquide un soir, entrez une recette de savon en pain le lendemain sans revenir à l’hydroxyde de sodium, et le chiffre affiché est un chiffre d’hydroxyde de potassium. Pesez de l’hydroxyde de sodium d’après lui, et le savon a gravement trop d’alcali.

Pour 1000 g d’huile d’olive avec 5 % de surgraissage, le calculateur en mode KOH demande 200,6 g. Pesés en hydroxyde de sodium au lieu des 128,7 g dont le savon a besoin, cela fait environ moitié plus d’alcali que les huiles ne peuvent en utiliser : un surgraissage de −48 %. La même erreur se produit avec une table de saponification en KOH lue comme si elle était en NaOH, et avec deux pots de paillettes blanches sans étiquette ; Faiola met précisément en garde contre le fait d’acheter l’un en voulant l’autre.

L’erreur inverse n’est que du gaspillage. Pesez 128,7 g d’hydroxyde de potassium à 90 % d’après un chiffre d’hydroxyde de sodium pour un savon liquide, et le surgraissage est d’environ 39 % : une pâte grasse qui ne se diluera pas en un liquide limpide, mais pas une pâte caustique.

L’alcali absorbe l’eau et le dioxyde de carbone

Les deux hydroxydes attirent l’eau de l’air. La fiche internationale de sécurité chimique décrit l’hydroxyde de sodium comme hygroscopique, et les évaluations de l’OCDE qualifient l’un et l’autre de déliquescents, c’est-à-dire capables d’absorber assez d’eau pour s’y dissoudre ; pour l’hydroxyde de potassium, l’OCDE ajoute qu’il absorbe aussi facilement le dioxyde de carbone.

L’eau absorbée affaiblit chaque gramme que vous pesez. Dunn a simulé une soude caustique tombée à 95, 90, 85 et 80 % de pureté et a constaté que les savons sortaient plus mous : en manque d’alcali et sans danger, mais pas le savon que vous aviez conçu. Le dioxyde de carbone est pire, parce qu’il transforme l’hydroxyde en carbonate et qu’il n’existe pas de moyen simple de l’éliminer. Le contrôle de Dunn pour l’hydroxyde de sodium consiste à préparer une solution à 50 % : le carbonate de sodium ne se dissout pas dans une soude concentrée, si bien qu’un lot contaminé montre des points blancs flottant à la surface. Quelques-uns sont inévitables ; beaucoup signifient que la soude est impropre à la savonnerie.

Gardez les deux alcalis dans des récipients hermétiques et refermez-les aussitôt après la pesée. Si un récipient est resté ouvert ou si son contenu s’est aggloméré, mesurez la pureté ou remplacez-le.

Mesurer la pureté chez soi

La méthode de Dunn demande une balance au 0,01 g, de l’acide citrique anhydre et de la phénolphtaléine, ainsi que les mêmes lunettes et gants que pour tout travail avec un alcali. Dissolvez environ 10 g d’acide citrique, pesés exactement, dans 500 mL d’eau distillée avec trois gouttes de phénolphtaléine à 1 %. Ajoutez l’alcali peu à peu, en remuant jusqu’à ce que chaque ajout se dissolve ; la solution vire brièvement au rose puis redevient incolore à mesure que l’acide neutralise l’alcali. Quand un rose pâle persiste une minute, vous avez ajouté juste assez d’alcali pour neutraliser l’acide. Ensuite :

• % NaOH = 62,46 × acide citrique (g) ÷ soude caustique ajoutée (g)
• % KOH = 87,61 × acide citrique (g) ÷ potasse caustique ajoutée (g)

Entrez le résultat comme pureté dans le calculateur, qui divise par elle le besoin en alcali pur, comme le recommande Dunn.

Chaleur et manipulation

L’hydroxyde de potassium dégage plus de chaleur en se dissolvant : 57,61 kJ par mole pour le solide pur contre 44,51 kJ pour l’hydroxyde de sodium (CRC Handbook) ; à pouvoir saponifiant égal, la KOH libère donc environ 30 % de chaleur en plus. Fisher note qu’une solution de KOH réagit plus vivement et peut sembler bouillir dans le pichet. Les deux alcalis sont corrosifs pour la peau et les yeux, et tout ce que dit le guide de sécurité de la soude s’applique à chacun. Le côté eau de la solution, y compris la concentration qu’on peut lui donner, est traité dans le guide de l’eau.