Hóa học của xà phòng và xà bông cục

Mỡ từ thịt bò và thịt cừu, chủ yếu bao gồm axit palmitic, stearic và oleic. Xà phòng Castile được làm chủ yếu từ dầu ô liu, có thể ít gây kích ứng da và được một số người đánh giá cao vì lý do đó. Các chất kiềm được sử dụng trong sản xuất xà phòng ban đầu được lấy từ tro của thực vật nhưng hiện nay đã có sẵn dưới dạng sản phẩm tổng hợp thương mại. Kiềm là muối hòa tan của kim loại kiềm như kali hoặc natri, nhưng thuật ngữ này cũng có thể dùng để chỉ một chất là bazơ, phản ứng với và trung hòa một axit để tạo thành muối. Các chất kiềm phổ biến được sử dụng trong sản xuất xà phòng là natri hydroxit, được gọi là xút, và kali hydroxit, còn được gọi là kali ăn da.

Xà phòng hóa, quá trình tạo xà phòng, xảy ra khi axit béo có chứa chất béo và dầu được trộn với một chất kiềm mạnh. Phương pháp này làm nóng chất béo và dầu và sau đó cho chúng phản ứng với chất kiềm lỏng để tạo ra xà phòng và nước cộng với glycerine. Trong sản xuất xà phòng công nghiệp, mỡ động vật (chất béo từ thịt bò hoặc thịt cừu) hoặc chất béo thực vật (ví dụ, dầu cocaut, dầu ô liu, v.v.) được đun nóng với sự có mặt của natri hydroxit. Khi phản ứng xà phòng hóa hoàn thành, một muối (ví dụ, natri clo) được thêm vào để kết tủa xà phòng khỏi dung dịch.

Sau đó, lớp nước được loại bỏ khỏi phần trên cùng của hỗn hợp và sản phẩm phụ là glycerol được thu hồi, thường sử dụng phương pháp chưng cất chân không. Các tạp chất trong xà phòng thô (ví dụ, natri clorua, natri hydroxit và glyxerol) sau đó được loại bỏ bằng cách lặp lại các quá trình đun sôi và kết tủa muối.

Một quá trình sản xuất xà phòng chính khác liên quan đến việc trung hòa axit béo với một chất kiềm. Chất béo và dầu được thủy phân bằng hơi nước áp suất cao để tạo ra axit béo thô và glycerine. Sự thủy phân (sự phân hủy của một chất, hoặc sự chuyển đổi của nó thành các chất khác, thông qua tác dụng của nước) của chất béo trung tính tạo ra cả glyxerol, còn lại hòa tan trong nước và muối của các axit khác nhau tạo nên chất béo trung tính.

Các axit béo sau đó được tinh chế bằng cách chưng cất và xử lý bằng chất kiềm để sản xuất xà phòng và nước. Sau khi tách chất béo và dầu, phần natri hoặc kali của kiềm tham gia với các phân tử axit béo. Các muối của axit béo thực sự đông tụ trên bề mặt khi hỗn hợp nguội đi, và các axit này tạo thành xà phòng. Về mặt lịch sử, cả glycerol và xà phòng đều chứa chất kiềm không phản ứng, chất này phá hủy các mô da sau mỗi lần sử dụng, do đó chứng minh những tác động có hại do “xà phòng kiềm” tự chế không đúng cách. Khi chất kiềm được thêm vào là natri hydroxit, xà phòng gốc natri được tạo thành.

Xà phòng natri như vậy là xà phòng “cứng”. Glycerine cũng được coi là một sản phẩm phụ có giá trị và có thể được phục hồi bằng cách xử lý hóa học, sau đó là bay hơi và tái chế. Refined glycerine là thành phần chính của nhiều loại xà phòng có bán trên thị trường và là nguyên liệu công nghiệp quan trọng được sử dụng trong các mặt hàng như thực phẩm, mỹ phẩm và thuốc.

Hóa học của xà bông cục

Xà bông cục được pha chế để làm sạch tay, mặt và cơ thể. Xà phòng dạng thanh được làm từ chất béo và dầu (phần lớn là este) hoặc axit béo của chúng phản ứng với các bazơ gốc nước vô cơ. Chúng có công thức chung là RCOO — Na +, trong đó R là một chuỗi hiđrocacbon dài, CH3 (CH2) 10-16. Phản ứng xà phòng hóa được tóm tắt như sau: một este (chất béo) và một bazơ (xút, natri hiđroxit) phản ứng với nhau thành tạo ra muối của một axit béo (xà phòng) và một rượu (ví dụ, glixerol). Đây chỉ đơn giản là đảo ngược của phản ứng tạo cation este. Các nguồn chất béo chính bao gồm thịt bò và thịt cừu (thịt cừu) và dầu cọ trắng, dừa và hạt cọ.

Các nguyên liệu thô này được xử lý trước để loại bỏ các tạp chất và để đạt được màu sắc, mùi và các tính năng hoạt động mong muốn (ví dụ: khả năng tạo bọt) trong sản phẩm thanh xà phòng đã làm chín. Độ cứng của xà phòng phụ thuộc vào chất béo mà nó được tạo ra. Chất béo bão hòa (chất béo trở nên khá rắn ở nhiệt độ phòng, chẳng hạn như chất béo có nguồn gốc chủ yếu từ mỡ động vật) tạo ra xà phòng cứng. Natri palmitat, muối natri của axit palmitic, là một loại xà phòng điển hình. Chủ yếu là mỡ bò natri stearat [CH3 (CH2) 16COO — Na +], một trong những loại xà phòng phổ biến hơn. Dầu cọ tạo ra natri palmitat [CH3 (CH2) 14COO — Na +], một thành phần trong nhiều loại xà phòng đắt tiền.

Xà phòng tiêu chuẩn bao gồm khoảng 80% mỡ động vật và 20% dầu dừa, với các chất làm mềm hóa học được bổ sung. Tổng lượng nước cho phép thường là 17 phần trăm. Đặc tính của khả năng tạo bọt / tạo bọt tốt là do là chất hoạt động bề mặt, các phân tử xà phòng có xu hướng sắp xếp dọc theo bề mặt của nước, với các chuỗi hydrocacbon hướng về bề mặt và các đầu giống như muối hướng vào dung dịch tiếp xúc với nước. Bề mặt nước vì thế mà yếu đi và thúc đẩy quá trình tạo bọt. Tỷ trọng của xà phòng có thể được giảm bớt bởi sự kết hợp của không khí để tạo điều kiện cho việc sử dụng.

Các chất phụ gia trong xà phòng hiện đại bao gồm kem (chất làm mềm), nước hoa, chất bảo quản, chất chống oxy hóa, chất khử mùi, chất mài mòn (ví dụ: đá bọt, silica) và chất tạo màu (ví dụ: titanium dioxide trong trường hợp xà phòng trắng). Xà phòng được gọi là “thanh kết hợp” thường được hình thành từ sự kết hợp của xà phòng thực tế và chất hoạt động bề mặt tổng hợp. Thanh đặc biệt bao gồm xà phòng trong suốt / mờ, xà phòng cao cấp và xà phòng thuốc.

Hạn chế của xà phòng

Mặc dù xà phòng là chất tẩy rửa tuyệt vời, nhưng hiệu quả của chúng bị hạn chế khi sử dụng trong nước cứng. Độ cứng trong nước là do sự có mặt của các loại muối khoáng khác nhau, bao gồm canxi (Ca), sắt (Fe), magie (Mg) và mangan (Mn). Các muối khoáng phản ứng với xà phòng tạo thành các muối không tan. Chất kết tủa không hòa tan tập thể này thường được gọi là “xà phòng” hoặc “váng xà phòng”. Nước cứng làm lãng phí xà phòng vì một phần xà phòng có thể được sử dụng để làm sạch sẽ bị tiêu thụ để hình thành kết tủa khi nó phản ứng với các ion khoáng của nước cứng.

Ngoài ra, dưới dạng muối của axit yếu, xà phòng được axit khoáng chuyển hóa thành axit béo tự do, và những axit béo này ít hòa tan hơn muối natri hoặc kali. Vì vậy, xà phòng cũng không hiệu quả trong nước có tính axit. Các muối không hòa tan tạo thành các vân trong bồn tắm, để lại vết bẩn trên da và gạch phòng tắm xám / nhám sau nhiều lần giặt. Tuy nhiên, xà phòng là một chất tẩy rửa tuyệt vời trong nước mềm, nó tương đối không độc hại, nó được tạo ra từ các nguồn tài nguyên tái tạo (mỡ động vật và dầu thực vật), và có thể phân hủy sinh học.

Bài viết đến đây là hết rồi. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào trong tương lai. Lần sau nếu có ai hỏi về chủ đề này thì hãy nhớ về hóa học đằng sau chúng nhé!

Tham khảo sách “CHEMICAL COMPOSITION OF EVERYDAY PRODUCTS” của tác giá John Toedt, Darrell Koza, và Kathleen Van Cleef-Toedt.