مقاله ای بسیار کامل - همه چیز درباره صابون ها

مقدمه :

كثيف بودن به اين معني است كه چيزي در جاي درست خود نباشد.سس گوجه فرنگي به عنوان يك ماده غذايي خوشمزه و مقوي شناخته مي شود ولي روي پيراهن شما يك كثيفي است . تعداد زيادي عوامل پاك كننده وجود دارند كه مي توانند بدون آسيب رساندن به پيراهن ، كثيفي را حذف كنند . از ان جمله مي توان به صابون ها اشاره كرد . صابون ها از دوران باستان تا كنون بر اساس يك نسخه ساخته شده است و آنچه كه تازگي دارد خلوص بيشتر صابون و پيشرفت هايي است كه به واسطه افزودن مواد مختلف درقدرت پاك كننده گي آن ايجاد كرده است 

تاريخچه :

به درستي معلوم نيست كه چه كسي و يا كدام قوم يا كشوري ، اولين بار صابون را تهيه و يا استفاده از آن را آغاز كرد .از زمان هاي بسيار دور ، بشر در يافته بود كه از اختلاط مواد چرب و خاكستر حاصل از سوختن گياهان موادي حاصل ميشود كه خاصيت پاك كنندگي دارد . آنچه روشن و بديهي است اين است كه ايرانيان پيش از يونانيان و روميان ، به خواص صابون و استفاده از آن در نظافت و استحمام پي برده بودند .  در اروپاي قرون وسطی ، شهر مارسِي در فرانسه به صورت مركز صابون سازي در آمده بود . در آن زمان  براي تهيه صابون ، ابتدا از دانه هاي روغني نظير زيتون و خاكستر گياهان  استفاده مي كردند و بعد روغن هاي حيواني مورد استفاده قرار گرفت ،آهك نيز كاربرد پيدا كرد و كيفيت صابون بدين ترتيب روز به روز بهتر شد .

صابون چيست ؟ 

صابون ها نمك هاي سديم يا پتاسيم اسيد هاي چرب به فرمول ⁺CH₃-(CH₂)_n-COO^-Na هستند . که در آنها n >10   می باشد. اسيد هاي چرب از جمله اسيد هاي آلي هستند كه در روغن هاي گياهي يا در چربي حيوانات يافت مي شوند .اين تركيبات داراي يك زنجيره ي هيدرو كربني سير شده يا سير نشده بزرگ با 12 تا 18 اتم كربن هستند . چربيهايي كه مولكل اسيد چرب آنها كمتر از12 يا بيشتر از  18  اتم کربن داشته باشند در تهيه صابونها كاربردي ندارند ، زيرا در مورد اول ، صابون حاصل بر پوست اثر نا مطلوب مي گذارد ، فرار و داراي بوي نا مطلوب خواهد بود ودر مورد دوم ،صابون حاصل در آب حل نمي شود.  در حقيقت نمك  سه اسيد چرب استئاريك ، پالميتيك، اولئيك در ساختار صابون وجود دارد .  

مواد اوليه لازم براي تهيه صابون :

مواد اوليه لازم براي تهيه صابون را ميتوان به سه قسمت تقسيم كرد :

الف : مواد چرب : چربيها از دسته گليسيريد ها –  اسيد هاي چرب - هستند ومهمترين آنها كه در تهيه صابون بكار ميروند عبارتند از :

1- چربي گاو و گوسفند كه تقريبا نصف چربي مصرفي در صابون سازي را شامل ميشود و صابون حاصل جزء صابون هاي مرغوب ميباشد

 2- روغن نارگيل  كه حدود 15% چربي مصرفي در صابون سازي را تشكيل ميدهد . اهميت آن دراين است كه صابون حاصل از آن  در آب خوب حل مي شود و حتي در آب دريا به خوبي كف ميكند 

3- روغن نخل كه در تهيه صابون حمام و دستشويي كاربرد فراوان دارد 

4- روغن زيتون كه در تهيه صابون هاي نرم و صابون مايع پتاسيم بكار ميرود

5-روغن پنبه دانه كه براي توليد صابون هاي ارزان قيمت از آن استفاده ميشود

ب : مواد قليايي  كه شامل هيدروكسيد سديم ،هيدروكسيد پتاسيم يا كربنات سديم است  

مهمترين ماده قليايي كه در تهيه صابون ها به كار مي رود سديم هيدروكسيد است كه براي صابون هاي مرغوب ، از الكترو ليز محلول سديم كلريد بدست مي آيد البته در صنعت ا ز سديم كربنات نيز در تهيه صابون استفاده ميشود كه در اين صورت بايد گاز دي اكسيد كربن را با حرارت دادن خارج كرد . كاربرد  اين دسته از مواد قليايي منجر به تولید صابون جامد می شود.  چنانچه هدف ، توليد صابون هاي مايع باشد بجاي سديم هيدروكسيد در تركيب صابون از  پتاسيم  هيدروكسيد استفاده ميشود .

ج : مواد افزودني:   علاوه بر مواد فوق مواد افزودني ديگري را نيز به صابون ها مي افزايند اين دسته از مواد براي اهداف زير به صابون  اضافه ميشوند :

1- براي پر كردن و ارزانتر تمام شدن صابون ها ( مانند پودر ذرت ، مواد سلولوزي  ، خاك هاي كلوئيدي و...)  

2- براي افزودن خاصيت پاك كنندگي صابون 

3- براي كاربرد هاي ويژه صابون 

مانند  كربنات سديم ، فسفات سديم و سيليكات سديم كه موجب محافظت نسبي صابون در مقابل يون هاي سخت كننده آب گشته همچنين ، بر اثر هيدروليز ، محيط را بازي كرده و باقيمانده اسيد را به صابون تبديل ميكند. 

دليل پاك كنندگي صابون چيست ؟

عمل پاك كنندگي صابون ها را مي توان با توجه به ساختار مولكولي و خاصیت امولسیون کنندگی آن توضيح داد. بيشتر الودگي ها را تركيبات چربي و روغني تشكيل مي دهند و براي زدودن آنها معمولا از صابون استفاده مي شود .صابون ها از دو جزء آبگريز (رادیکال هیدروکربنه  CH₃-(CH₂)_n-  

( و آبدوست ( سرنمکی صابون ⁺COO^-Na - ) تشكيل شده اند . بنابر این مولکولهای صابون از طرفی قابلیت انحلال در آب و از طرف دیگر قابلیت حل نمودن چربیها را دارند هر گاه در سيستم آب –  روغن مولكول هاي صابون وجود داشته باشد اين تركيب ميان دو مايع دخالت مي كند و موجب آميختن آنها با يكديگر مي شود ،  در واقع  ، زنجيره هيدروكربني كه ساختار غير قطبي آلي دارد ،  به آساني با مولكولهاي چربي که آنها نیزغير قطبي هستند  مي آميزد در حالي كه گروه شديدا قطبي    ⁺COO^-Na   که بخش آبدوست صابون را تشکیل می دهد به علت آب پوشيده شدن وارد لايه آبي مي شود و بدين ترتيب مولكولهاي صابون در فصل مشترك روغن- آب قرار مي گيرند . در اين صورت چربي در اثر تكان و بهم خوردن مايع به ذررات كوچك شكسته شده و با مولكولهاي صابون آبپوشيده مي شوند ، در اين حالت اگر اب و صابون به اندازه كافي باشند روغن از سطح مورد نظر شسته مي شود   

مراحل تهيه صابون :

‌اين مراحل را ميتوان به صورت زير در نظر گرفت :

1- ذوب كردن چربي و انتقال آن به مخزن و افزودن هيدروكسيد سديم 

2- انتقال مخلوط به ديگ صابون پزي و گرم كردن مخلوط 

3- اضافه كردن نمك ( به صورت پودر يا محلول 10 درصد ) به منظور سهولت جدا شدن صابون و تكميل عمل صابوني شدن

4- جدا كردن پساب صابون از طريق سانتريفيوژ كردن

5- اضافه كردن مواد افزودني 

6- سرد كردن و منجمد كردن خمير صابون و قالب گيري آن

7- خشك كردن قالب ها ، قطعه بندي ،مهر زني و دسته بندي 

8- تبخير پساب صابون ، جدا كردن گليسيرين و استفاده از نمك باز يابي شده

انواع صابون از نظر حالت :

 صابون ها را از نظر حالت مي توان به سه نوع تقسيم كرد :

1- صابون جامد يا قالبي 

2- صابون خميري  

3- صابون مايع

تفاوت صابون های جامد و مایع در  چیست ؟

تفاوت این دو نوع صابون در نوع ماده قلیایی استفاده شده  در تر کیب آنها می باشد . چنانچه ماده قلیایی استفاده شده در تر کیب صابون سدیم هیدروکسید باشد صابون حاصل جامد ، و چنانچه ماده قلیایی مصرفی پتاسیم هیدروکسید باشد صابون حاصل مایع خواهد بود   

انواع صابون از نظر نوع مصرف :

صابون ها را از نظر نوع مصرف آنها، ميتوان به چندين نوع تقسيم كرد 

1- صابون هاي  حمام و دستشويي (صابون سخت)

 در اين نوع صابون ها ، براي رعايت نكات بهداشتي مربوط به پوست بدن و موي سر، مواد قليايي را به حد اقل كاهش داده ، مواد پركننده طبيعي و خنثي ، مواد معطر ، رنگي ،و نرم كننده هاي پوست نيز به آنها افزوده ميشود 

2- صابون هاي رختشويي

3- صابون هاي طبي 

4- صابون هاي ساينده 

5- صابون هاي ويژه ي آبهاي سخت 

6- صابون شفاف 

پاک کننده های سنتزی و برتری نسبت به صابون ها

از سال 1930 با پیشرفت علم شیمی پاک کننده های غیر صابونی ( سنتزی ) به بازار عرضه شدند . در این پاک کننده ها به جای گروه کربوکسیل صابون ، گروه های دیگری از جمله گروه سولفونات به کار گرفته شده است  .  این نوع پاک کننده ها با کاتیون های موجود در آب سخت واکنش نمی دهند  و در اب سخت نیز به خوبی کف می کنند . میدانید که در آب سخت غلظت بالایی از یون های کلسیم Ca و منیزیم Mg وجود دارد . وقتی صابون در این نوع آب وارد می شود ، یون های منیزیم و کلسیم جاذبه قوی با قسمت یونی صابون بر قرار می کنند و جایگزین یون های سدیم یا کلسیم در آن شده ،  صابون نا محلول تشکیل می دهند ،  یعنی  در حضور این یون ها نمک های نا محلول تشکیل شده رسوب ایجاد می گردد.  از آنجایی که این گونه رسوب ها خاصییت تمیز کننده گی ندارند به لباس های شسته شده می چسبند و حضورشان نا مطلوب است  در صورتی که گروه سولفونات⁺SO3^-Na-  بر خلاف گروه کربوکسیل COOֿ - با یون های کلسیم و منیزیم ،  ترکیب های محلول می دهد و در آب سخت خوب کف می کند ، در  نتیجه پاک کننده های سنتزی در مقایسه با صابون ها در آب سخت موثر تر هستند .  ساختار پاک کننده های سنتزی شامل یک گروه هیدرو کربنی غیر قطبی محلول درروغن و یک گروه محلول در آب است که بخش قطبی را در پاک کننده  تشکیل می دهد . در این نوع پاک کننده ها چربی که خود ترکیبی غیر قطبی است  به زنجیر آلکیل می چسبد و گروه سولفونات که انتهای باردارشوینده را تشکیل میدهد سبب حل شدن چربی در آب میشود .

در این دسته ازپاک کننده ها گروه های قطبی آب دوست شامل گروه های فسفات ، سولفات و سولفونات ها هستند اولین پاک کننده های سنتزی سدیم آلکیل سولفات ها بوده اند .که از آن جمله میتوان به سدیم لاریل سولقات با فرمول عمومی ROSO3Na  به عنوان یک شوینده سنتزی اشاره کرد که در آن R یک رادیکال آلکیل با طول زنجیر بین 14-12 کربن می باشد این مواد به خاطر همین خاصیتشان  کاربرد گسترده ای در تهیه مواد آرایشی و بهداشتی دارند.

نویسنده: حامد روحی دانشجوی دکتری شیمی آلی 

ناشر (منبع): پرتال شیمی ایران /  www.Irshimi.ir