مواد سازنده صابون چیست؟ - شهر ورزش

خبرنگاران | سرویس علوم - صابون از ترکیب یک ماده قلیایی با چربی­ ها تشکیل شده و عامل پاکیزگی محسوب می ­گردد. این محصول در پاک کردن روغن و گریس از سطوحی مانند پوست، پارچه و کف بسیار موثر است. عناصر مختلفی را می ­توان در ساخت صابون استفاده کرد و ویژگی­ های نهایی محصول مانند جامد یا مایع بودن آن، از طریق نوع مواد سازنده صابون معین می­ گردد.

مواد سازنده صابون در گذشته

احتمالاً مواد سازنده نخستین صابون ­ها شیره بعضی گیاهان خاص مانند گیاه صابون بوده است. احتمالا ریشه این گیاهان را برای فراوری کف در آب حل می کردند. گیاهان دیگری مانند درخت صابون، بندق و غاسول نیز از همان عناصر تشکیل شده ­اند. این عناصر ترکیبی به نام ساپونین هستند. ساپونین کف فومی را شکل می­ دهد و در ماهیگیری نیز برای دریافت آسان تر ماهی ­ها کاربرد دارد.

بعد ها مردم یاد دریافتد که چربی ­ها به مواد قلیایی موجود در خاکستر باقی مانده آتش ­ها واکنش نشان می ­دهند. پس برای فراوری ترکیبات صابونی از مواد سازنده ای مانند استئارات سدیم و استئارات پتاسیم مرتبط از آن ها استفاده کردند.

در آمریکای قدیم نیز صابون از ترکیب آب قلیایی و چربی حیوانی (پیه) ساخته می­ شد. برای ساخت محلول آب قلیایی، خاکستر چوب جنگلی را با آب خیس می­ کردند و سپس خاکستر را از صافی عبور می­ دادند. پایان این محلول به شدت تند را با پیه پخت و پز ترکیب می­ کردند و ساعت ­ها روی اجاق هم می ­زدند. آن ها از صابون فراوری شده برای تمام انواع شستشو استفاده می­ کردند. پس پیه حیوانی در گذشته یکی از مهمترین مواد سازنده صابون بوده است.

علم شیمی و ساخت صابون

صابون در طی مراحلی به نام صابون سازی، از ترکیب یک ماده قلیایی با چربی­ ها ساخته می­ گردد. ماده قلیایی به اسید های چرب واکنش نشان داده و مولکول بلندی را خلق می­ کند. این مولکول از طرفی هیدروفوبیک (هیدروکربن یا آب گریز) و از طرف دیگر هیدروفیلیک (کربکسیلات یا آب دوست) است. این ساختار مولکولی خواص پاک نمایندگی صابون را ایجاد می­ کند. روغن ­ها و گریس طرف آب گریز را جذب می­ نمایند، اما طرف آب دوست به سوی مولکول­ های آب سوق می­ یابد. در کل صابون روغن را به گلبول­ های بسیار ریزی تبدیل می­ کند، سپس تعلیقی از روغن و آب می ­سازد، و پس از آن نیز روغن را به سادگی می ­گردد از سطوح پاک کرد.

مواد سازنده صابون در صنعت امروز

مهمترین مواد سازنده صابون هیدروکسید سدیم یا هیدروکسید پتاسیم، چربی های حیوانی یا گیاهی و سایر افزودنی های بهداشتی هستند.

ماده قلیایی

سود سوزآور (NaOH) معمول ترین ماده سازنده صابون است. نام شیمیایی سود سوزآور هیدروکسید سدیم (سدیم هیدروکسید) است. یکی دیگر از انواع مواد قلیایی هیدروکسید پتاسیم است که تحت عنوان پتاس نیز شناخته می­ گردد. نوع ماده قلیایی مورد استفاده بر خواص نهایی محصول صابون موثر است. برای مثال، پتاسdl موجب ایجاد نرمی بیشتر در صابون می­ گردد، در حالی که آب قلیایی قالب صابون سخت تری را فراوری می­ کند.

چربی ­ها

یکی از مواد سازنده صابون چربی است. می ­توان انواع بسیار گوناگونی از چربی ­های حیوانی و گیاهی را در ساخت صابون به کار گرفت. صابون سازان سنتی از چربی حیوانی (چربی خوک یا پیه نهنگ) ذخیره شده از پخت و پز و قصابی استفاده می­ کردند. به هر حال، تنوع گسترده­ ای از چربی ­های گیاهی را می ­توان جایگزین چربی حیوانی کرد. این چربی ها عبارتند از: چربی ­ نارگیل، پسته، مغز بادام، خرما، زیتون و سویا. اسید های چرب متفاوتی در روغن ­های طبیعی وجود دارند. از این رو، مطابق با نوع چربی استفاده شده، خواص و بافت ­های متفاوتی در صابون ایجاد می­ شوند. برای مثال، مولکول­ های اسیدی چربی خوک بلندتر هستند و صابون بسیار سختی را، که به سختی با آب حل می­ گردد، فراوری می­ کند. اما مولکول­ های چرب موجود در چربی نارگیل کوتاه ­تر هستند و یک صابون نرمتر را می­ سازند که دارای کف بیشتری است (ساده­ تر با آب حل می­ گردد). روغن­ های متفاوت را برای ساخت صابونی که از نرمی و خواص کف نمایندگی مطلوبی برخوردار است، می توان با یکدیگر ترکیب کرد.

افزودنی ­ها

معمولاً افزودنی ­ها را به منظور افزایش کیفیت محصول اضافه می­ نمایند. عناصر طبیعی مراقبت از پوست از قبیل: آلوئه ورا، عسل و بلغور جو دو سر را می ­توان به صابون اضافه نمود. البته معمولاً عطر ها و رایحه­ ها را نیز به صابون می­ افزایند. همچنین نگهدارنده ­ها نیز برای افزایش طول عمر قالب ­های صابون افزوده می ­شوند.

فرآیند صابون سازی به حدود 75 درصد صابون و 25 درصد گلیسرین می ­انجامد. گلیسرین در صابون ­های دست ساز باقی می­ ماند. این ماده مانند یک نرم نماینده عمل کرده و حس خوبی را به صابون اضافه می­ کند. اما در صابون­ های تجاری معمولاً آن را حذف و جداگانه به فروش می ­رسانند.

ماده گلیسرین اساساً به عنوان نرم نماینده و تقویت نماینده بافت به صابون اضافه می ­گردد. اما سوربیتول هم نرم نماینده دیگری است که همراه با گلیسرین استفاده می گردد. این ماده معمولاً به منظور یاری به شفاف کردن بیشتر صابون­ ها به کار می ­رود. کاربرد دی اکسید تیتانیوم مات کردن صابون است.

دیگر موادی که به صابون اضافه می­ شوند عبارتند از: پنتات پنتا سدیم، اتیدرونات تترا سدیم و ادتا تترا سدیم. این مواد به عنوان نرم نماینده آب و به منظور محافظت از رنگ و عطر صابون در برابر تأثیرات یون­ های فلزی موجود در ترکیبات مورد استفاده قرار می ­گیرند. ترکیبات نامبرده کلسیم و منیزیم را در آب محصور می ­نمایند. پس مواد نامبرده به صابون واکنش نشان نمی ­دهند و از تشکیل آهک صابون حل نشدنی جلوگیری می­ گردد.

یک نمونه صابون و مواد سازنده آن

یکی از معمول ترین صابون های موجود در بازار صابون های برند انگلستانی لوکس (LUX) است. مواد سازنده یکی از محصولات این فراوری نماینده به توضیح زیر است:

روش ساخت صابون

ساخت صابون با استفاده از چربی­ ها و روغن­ ها گسترده ­ترین روش ساخت صابون است. این روش شامل مراحل زیر است:

• حرارت دادن چربی ­ها و روغن ­ها و واکنش نشان دادن آن ها به مایع قلیایی
• فراوری صابون و آب (صابون تمیز) به اضافه گلیسرین یا گلیسرول

روش اصلی دیگر ساخت صابون عبارت است از خنثی سازی اسید های چرب با استفاده از مواد قلیایی، چربی ­ها و روغن­ ها به واسطه بخار فشار قوی از هم جدا می ­شوند تا اسید های چرب و گلیسرین خام حاصل آیند. سپس اسید های چرب با تقطیر تصفیه و با یک ماده قلیایی خنثی می ­شوند تا صابون و آب (صابون تمیز) فراوری گردد.

اگر ماده قلیایی هیدروکسید سدیم باشد، یک صابون سدیمی شکل می­ گیرد. صابون ­های سدیم صابون­ های سختی هستند. اما اگر هیدروکسید پتاسیم به عنوان ماده قلیایی استفاده گردد، یک صابون پتاسیمی شکل می ­گیرد. صابون­ های پتاسیمی نرمتر هستند و در تعدادی از صابون­ های دست مایع و خمیر ریش ­ها مشاهده می­ شوند.

جامد یا مایع بودن صابون به چه عاملی بستگی دارد؟

ساختار مولوکولی صابون به این شکل است؛ (CH3-(CH2)n-COO- +X). اگر به جای عنصر X سدیم قرار دهیم، صابون جامد می گردد. اما اگر از پتاسیم یا آمونیوم استفاده کنیم، صابون به حالت مایع در می آید.

در تهیه صابون ابتدا یون هیدروکسید باز به عنوان نوکلئوفیل (هسته دوست) به کربن گروه کربنیل حمله کرده، پس از خارج شدن یک مولکول الکل، انیون اسید به صورت هیبرید رزونانس فوق، پایدار میگردد.

الکل نقش حلال را دارد. مواد اولیه برای فراوری صابون چربی (مولکول آلی و غیر قابل حل در آب) و باز (مانند سود که در آب انحلال پذیر است) هستند. برای اینکه واکنش بین دو ماده اولیه، یعنی چربی و باز، بهتر صورت گیرد باید از یک حلال استفاده کرد که هر دو ماده اولیه را در خود حل نماید. الکل بسیار مفید است، زیرا الکل مانند C2H5OH دارای یک سر هیدروکربنی و یک سر قطبی است و می تواند هر دو ماده اولیه را در خود حل کرده و درنتیجه واکنش بین ان دو سریعتر و کاملتر انجام گیرد.

پس نتیجه می گیریم:

1. نمک های سدیم یا پتاسیم و اسید های چرب گوناگون اصلی ترین مواد سازنده صابون هستند. یعنی یک سر صابون قطبی و سر دیگر آن هیدروکربنی است. با افزودن مقدار اندکی صابون به آب، سر کربوکسیلات آن که آب دوست است در آب حل می گردد، اما سر هیدروکربنی آن که آب گریز است در آب حل نمی گردد.

2. صابون در آب داغ بهتر حل می گردد؛ چراکه با افزایش دما کشش سطحی آب کاهش می یابد و سر ناقطبی راحت تر در بین مولکول های آب قرار می گیرد.

3. چربی (مولکول آلی و غیر قابل حل در آب) و باز (مانند سود که در آب انحلال پذیر است) از دیگر مواد سازنده صابون هستند. برای اینکه واکنش بین دو ماده اولیه، یعنی چربی و باز، بهتر صورت گیرد باید از یک حلال استفاده کرد که هر دو ماده اولیه را در خود حل نماید. در این جا استفاده از الکل بسیار مفید خواهد بود، زیرا الکل مانند C2H5OH دارای یک سر هیدروکربنی و یک سر قطبی است و می تواند هر دو ماده اولیه را در خود حل کرده و درنتیجه واکنش بین ان دو سریعتر و کاملتر انجام گیرد.

4. افزودن نمک به دو علت انجام می گردد. اول اینکه یون سدیم به اندازه کافی در محیط باشد تا تمام هیدروژن های اسیدی بتواند با یون سدیم جایگزین گردد. دوم برای جداسازی گلیسیرین است. صابون حاصل به شدت بوی چربی می دهد. زیرا صابون حاصل دارای مقدار زیادی گلیسیرین است، چنانچه بخواهند گلیسیرین آن را جدا نمایند، قبل از ریختن در قالب، صابون را به مدت 24 ساعت در محلول اشباع شده نمک طعام قرار می دهند، سپس قرص صابون را از درون ظرف خارج کرده و پس از شستن به قطعات کوچک تقسیم کرده، در هوا خشک می نمایند.

5. بخش آبدوست باید متشکل از یون هایی باشد که به راحتی در آب حل می شوند. مانند یون های فلزات قلیایی. به عنوان مثال نمک های پتاسیم، حلالیت بسیار خوبی دارند. به همین دلیل از آن ها در تهیه شامپو و خمیر ریش استفاده می گردد.