石鹸カスの化学的性質をさらに詳しく観察してみる

この記事は 1 年以上前の記事なので、情報が古い可能性があります。

2 つのコップの水が示されており、その表面には異なる量の石鹸の泡が付着しています。 左は蒸留水と液体石鹸を含み、右は硬水が石鹸泡の生成に与える影響を示しています。 - 提出された写真

前回は、食器を洗うときに洗剤がグリースや油を除去するためにどのように機能するかを調べました。 化学が洗剤で重要な役割を果たしたのと同じように、普通の石鹸に関しても多くの化学が起こっています。

1800 年代に開拓者の村を訪れたり、北米の入植者に関する映画を見たりしたことがあるなら、元の石鹸の製造プロセスに精通しているかもしれません。 基本的な材料は 2 つあります - 灰汁と動物性脂肪です。 灰汁は薪の火の灰から抽出されました。 冷たい灰を樽に入れて水を注ぐだけでアルカリ溶液が生成され、樽の底から流れ出ます。 布でろ過すると、灰や破片が除去されます。

動物の屠殺から得られた脂肪または「ラード」は、大きなやかんの水で沸騰させることによってレンダリングされました。 冷却すると、溶けた脂肪が上部に上昇し、そこで固化し、石鹸を作るために除去されました。

レンダリングされた脂肪または「獣脂」を灰汁溶液中で沸騰させると、柔らかい石鹸が表面に浮き上がり、そこですくい取られます。 現代の石鹸製造には多くの進歩があり、より洗練された固形石鹸が作られています。 香りやその他の魅力的な機能をそれらに追加することができます。 灰汁のプロセスがそれほど過酷ではない方法に置き換えられたとしても、結果として得られるのは基本的に、先駆者たちが作ったかなり粗い石鹸をより洗練され、穏やかな形にしただけです。

これらすべてにおいて重要なことは、石鹸の分子の末端にナトリウム原子が結合した「脂肪酸」があるという事実です。 通常の洗浄操作では、ナトリウムが脱落してナトリウムイオンを形成します。 残った石鹸分子のイオン末端が肌の汚れや油分と結びついて、それらを取り除きます。

ほとんどの人は、石鹸が豊かな泡を形成することを好みます。 使用する水の性質によっては、他の水源からの水よりも泡や石鹸の泡が多くなる場合があります。 泡の発生を抑える原因はカルシウムです。

カルシウムは、通常、石灰岩が豊富に含まれる井戸から採取される「硬水」に含まれています。 この炭酸カルシウムは溶けやすく、カルシウムイオンが生成されます。 カルシウムイオンは二重の正電荷を持っており、全体的な仕組みの中で非常に反応性が高くなります。

石鹸を硬水に加えると、カルシウムイオンが各石鹸分子の末端にあるナトリウム原子を認識します。 やや強気なやり方で、単一のカルシウムイオンが 2 つの石鹸分子の端からナトリウムを叩き落とします。 形成される各ナトリウム イオンは 1 つの電荷しか持たないため、二重に荷電したカルシウム イオンがこれら 2 つの石鹸分子の端をつかんで、ナトリウム イオンの離脱によって残された不均衡を埋めます。 これにより、2 つの石鹸分子の尾部が結合され、水に不溶になります。 その結果、石鹸カスと呼ばれる沈殿物が形成されます。

添付の写真では、表面に異なる量の泡を持つ 2 つの水の入ったグラスが見えます。 左側のグラスにはミネラルを含まない蒸留水が入っています。これは雨水と同じです。 液体ハンドソープ 5 滴を蒸留水に加え、ハンドミキサーを使用して撹拌しました。 この取り組みには優れた泡立ちが見られます。

小さじ数杯の塩化カルシウム粉末を右側のグラスの中の水に溶かしました。 液体ハンドソープを硬水に 5 滴加えた後、激しく撹拌すると形成される泡が著しく減少しました。 ここで何が起こったかというと、それぞれのカルシウムイオンが 2 つの石鹸分子の端を掴み、撹拌すると小さな泡しか形成されず、濁った溶液が生成されました。

石鹸カスの生成を減らし、家庭内で石鹸の泡立ちを促進するには、軟水器を使用して、石鹸の分子を結合させる原因となるカルシウムイオンを水から除去します。 その結果、石鹸カスの生成が大幅に減少します。