chimică

Săpunurile sunt agenți de curățare care se obțin de obicei prin reacția alcalinelor (de exemplu, hidroxid de sodiu) cu grăsimi sau acizi grași naturali. Reacția produce săruri de sodiu ale acestor acizi grași, care îmbunătățesc procesul de curățare, făcând apa mai capabilă să ridice petele grase de pe piele, păr, haine și aproape orice altceva. Ca substanță care a ajutat la curățarea corpurilor, precum și a bunurilor, săpunul a fost remarcabil de util.

Istoria săpunului

Descoperirea săpunului este anterioară istoriei înregistrate, datând probabil în urmă cu șase mii de ani. Săpăturile vechiului Babilon au descoperit cilindri cu inscripții pentru fabricarea săpunului în jurul anului 2800 î.e.n. Înregistrările ulterioare din Egiptul antic (c. 1500 î.e.n.) descriu modul în care uleiurile animale și vegetale erau combinate cu săruri alcaline pentru a face săpun.

Potrivit legendei romane, săpunul și-a primit numele de la Muntele Sapo, unde animalele erau sacrificate. Ploaia ar spăla grăsimea animalelor sacrificate împreună cu cenușa de lemn alcalină din focurile de sacrificiu din râul Tibru, unde oamenii au găsit că amestecul a ajutat la curățarea hainelor. Această rețetă pentru prepararea săpunului a fost relativ neschimbată timp de secole, coloniștii americani colectând și gătind seiul animalului (adipos) și apoi amestecându-l cu un alcalin potasă soluție obținută din cenușa de lemn de esență acumulată a incendiilor lor de iarnă. În mod similar, europenii au făcut ceva cunoscut sub numele de săpun de castilă folosind ulei de măsline. Abia de la mijlocul secolului al XIX-lea procesul a devenit comercializat și săpunul a devenit disponibil pe scară largă pe piața locală.

Chimia săpunului

Structura de bază a tuturor săpunurilor este în esență aceeași, constând dintr-o „coadă” hidrocarbonată hidrofobă lungă (temătoare de apă) și un „cap” anionic hidrofil (iubitor de apă):

Lungimea lanțului de hidrocarburi („n”) variază în funcție de tipul de grăsime sau ulei, dar este de obicei destul de lungă. Sarcina anionică de pe carboxilat capul este de obicei echilibrat fie de un cation de potasiu (K +) încărcat pozitiv, fie de cation de sodiu (Na +). La fabricarea săpunului, trigliceridele din grăsimi sau uleiuri sunt încălzite în prezența unei baze alcaline puternice, cum ar fi hidroxidul de sodiu, producând trei molecule de săpun pentru fiecare moleculă de glicerol. Acest proces se numește saponificare și este ilustrat în Figura 1.

La fel ca detergenții sintetici, săpunurile sunt substanțe „active la suprafață” ( surfactanți ) și ca atare îmbunătățesc apa la curățarea suprafețelor. Apa, deși un bun solvent general, este din păcate și o substanță cu o tensiune superficială foarte mare. Din această cauză, moleculele de apă preferă în general să rămână împreună mai degrabă decât să ude alte suprafețe. Surfactanții acționează prin reducerea tensiunii superficiale a apei, permițând moleculelor de apă să ude mai bine suprafața și astfel să crească capacitatea apei de a dizolva petele murdare și uleioase.

În studierea modului în care funcționează săpunul, este util să se ia în considerare o regulă generală a naturii: „cum se dizolvă ca”. nepolar cozile de săpun hidrofobe sunt lipofil („iubitor de ulei”) și astfel se vor încorpora în grăsime și uleiuri care ajută murdăria și petele să adere la suprafețe. Cu toate acestea, capetele hidrofile rămân înconjurate de moleculele de apă către care sunt atrași. Pe măsură ce tot mai multe molecule de săpun se încorporează într-o pată grasă, ele înconjoară și izolează mici particule de grăsime și formează structuri numite micele care sunt ridicate în soluție. Într-o micelă, cozile moleculelor de săpun sunt orientate spre și spre grăsime, în timp ce capetele se îndreaptă spre apă, rezultând o emulsie de particule de grăsime cu săpun suspendate în apă.

Cu agitație, micelele sunt dispersate în apă și îndepărtate de pe suprafața murdară anterior. În esență, moleculele de săpun dizolvă parțial pata grasă pentru a forma emulsia care este menținută suspendată în apă până când poate fi clătită (vezi Figura 2).

Pe cât de bune sunt săpunurile, ele nu sunt perfecte. De exemplu, acestea nu funcționează bine în apa dură care conține ioni de calciu și magneziu, deoarece sărurile de calciu și magneziu ale săpunului sunt insolubile; au tendința de a se lega de ionii de calciu și magneziu, precipitând în cele din urmă și ieșind din soluție. Procedând astfel, săpunurile murdăresc de fapt suprafețele pe care au fost proiectate să le curățe. Astfel, săpunurile au fost în mare parte înlocuite în soluțiile moderne de curățare cu detergenți sintetici care au o grupare sulfonat (R-SO 3 -) în locul capului carboxilat (R-COO -). Detergenții sulfonat tind să nu precipite cu ioni de calciu sau magneziu și sunt în general mai solubili în apă.

Utilizări de săpun

Deși popularitatea săpunului a scăzut din cauza detergenților superiori, una dintre utilizările majore ale seuului animal este încă pentru fabricarea săpunului, la fel cum a fost în anii trecuți. Dincolo de capacitatea sa de curățare, săpunul a fost folosit în alte aplicații. De exemplu, anumite săpunuri pot fi amestecate cu benzină pentru a produce napalm gelatinos, o substanță care arde mai lent decât benzina pură atunci când este aprinsă sau explodată în timpul războiului. Săpunurile sunt, de asemenea, utilizate în „căldură conservată”, un amestec comercializat de săpun și alcool care poate fi ignorat și utilizat pentru a găti alimente sau pentru a oferi căldură. În general, săpunul este o substanță remarcabil de utilă, la fel cum a fost de mii de ani.