肥皂去污的科學原理是什麼

有很多的人都會用肥皂洗衣服,因爲用肥皂洗衣服可以去除污漬。下面爲您精心推薦了肥皂去污的科學原理,希望對您有所幫助。

肥皂去污的科學原理是什麼
  肥皂去污的原理

肥皂是高級脂肪酸的鈉鹽,它的分子可分爲兩部分:一部分是極性的羧基,它易溶於水,是親水而憎油的,叫做親水基;另一部分是非極性的烴基,它不溶於水而溶於油,是親油而憎水的,叫做憎水基。例如:

當肥皂溶於水時,在水面上,肥皂分子中親水的羧基部分傾向於進入水分子中,而憎水的烴基部分則被排斥在水的外面,形成定向排列的肥皂分子。這種高級脂肪酸鹽層的存在,削弱了水錶面上水分子與水分子之間的引力,所以肥皂可以強烈地降低水的表面張力,因而是一種表面活性劑。當肥皂在水中的濃度較低時,肥皂分子是以單分子形式存在的,這些分子聚集在水的表面,即親水基團進入水中,憎水基團被排斥在水的外面。當水中肥皂的濃度逐漸增大時,水的表面上聚集的肥皂分子逐漸增多而形成單分子層。繼續增大肥皂的濃度時,由於水的表面已被佔滿,水溶液內部的肥皂分子中憎水的烴基開始彼此靠範德華力聚集在一起,而親水的`羧基包裹在外面,形成膠體大小的聚集粒子,稱爲膠束。肥皂的膠束呈球形,如圖12-2。形成膠束的最低濃度稱爲臨界膠束濃度。達到臨界膠束濃度時,水的表面已被佔滿,水的表面張力降至最低。超過了臨界膠束濃度,再增大水中肥皂的濃度,只能增加溶液中膠束的數量。

在洗滌衣物時,肥皂分子中憎水的烴基部分就溶解進入油污內,而親水的羧基部分則伸在油污外面的水中,油污被肥皂分子包圍形成穩定的乳濁液。通過機械搓揉和水的沖刷,油污等污物就脫離附着物分散成更小的乳濁液滴進入水中,隨水漂洗而離去。這就是肥皂的洗滌原理,如圖12-3所示。

在臨界膠束濃度前後,去污能力與肥皂的濃度有很大的關係:低於臨界膠束濃度,去污能力隨肥皂的濃度的下降而急劇下降;超過臨界膠束濃度,去污能力幾乎不能隨肥皂的濃度而改變。其他的洗滌劑也是如此。

肥皂雖然具有優良的洗滌作用,但也還有一些缺點。例如,肥皂不宜在酸性或硬水中使用,因在酸性水中能形成難溶於水的脂肪酸,而在硬水中能生成不溶於水的脂肪酸鈣鹽和鎂鹽。這樣不僅浪費肥皂,而且去污能力也大大降低。另外,生產肥皂要消耗大量的食用油脂。所以近年來,根據肥皂的洗滌原理,合成了許多具有表面活性作用的物質,這些物質就叫做合成表面活性劑,它不僅可供洗滌用,而且還有其他方面的用途。

  肥皂去污的機理

最主要的原理在於它的分子結構。肥皂的主要成分是硬脂酸鈉(,其分子形似蝌蚪或火柴桿。它的大“頭”是極性的羧基,易溶於水,爲親水憎油基。它的長“尾”爲非極性的羥基,與有機物互溶,爲親油憎水基(在化學上稱爲“相似相容原理”。當衣物上的油跡或污垢塗上肥皂,並機械摩擦之後,肥皂分子就浸潤到衣物的縫隙,其親油基拼命進入油跡顆粒內,與油污結合,而親水基則死死賴在水中,油跡就被肥皂分子拉下水。油污下水後,由於肥皂分子的“兩棲”結構還具有乳化作用,又變成類似牛奶、豆漿、農藥乳劑似的水包油型乳狀液,使污垢分散在水中而不再回到衣物上,最後經漂洗而除去,這就是肥皂去污的最主要作用。

表面活性劑的詳細去污機理比較複雜,有滲透、浸潤、乳化、分散、發泡、增溶等多種作用,但大多與分子的兩棲結構有關,要系統地、全面地瞭解這方面的知識要學習表面化學。表面化學現已成爲化學的一個分支學科。

製造肥皂,要消耗大量的動、植物油,而洗衣粉等合成洗滌劑,其原料是石油、硫酸、

十二烷基苯磺酸鈉是典型的兩棲分子。洗衣粉去污能力比肥皂強,適應性也比肥皂廣。如肥皂有一天生弱點,即怕硬水。硬水中的鈣、鎂離子與肥皂發生反應生成硬脂酸鈣(或硬脂酸鎂)沉澱,破壞了其去污能力。而洗衣粉中的三聚磷酸鈉能和硬水中的鈣、鎂離子生成一種可溶於水的絡合物,因此不影響其除污垢的效果。

還有一種加酶洗衣粉,即在洗衣粉中再加入少量鹼性蛋白酶,它的催化活性很強,衣服上的血跡、汗斑,以及其它由蛋白質與灰塵膠粘凝固而成的污跡遇到它,蛋白質就會水解成氨基酸,污跡的結構便產生鬆弛,膨脹而解體,稍加搓洗就會脫落。須注意的是,不能用它來洗羊毛、蠶絲等蛋白質纖維的織物以免纖維受到破壞。

洗衣粉種類繁多,可大致分爲陰離子型、陽離子型、兩性離子型和非離子型。要根據洗滌對象選擇洗衣粉,且不能任意混用。

弄清肥皂分子“兩棲性”及去污原理後,表面活性劑就出現了突破性進展,利用這一原理也開發出了五花八門的產品,足見科學研究的重要性。

  肥皂的妙用

1.在縫製質料較厚的衣物時,最好先把縫衣針插在肥皂裏潤滑一下,縫的時候就不會感到吃力了。

2.鍋底的煤煙垢最難去除。如果使用之前在鍋底塗上一層肥皂,用後再加以清洗,就可以減少鍋底煤煙的積垢。

3.新繩子因爲太硬不好使用時,可將其放在肥皂水中浸泡5分鐘,繩子會變得柔軟好用。

4.如果鞋子太緊,爲防止腳跟受到損傷,可用肥皂擦擦腳跟,襪子上和皮膚上都沾一些,再輕輕按摩幾下,腳跟便不會擦傷起泡了。

5.自己動手油漆傢俱或房間時,先在自己的手上和準備油漆物件的把手或開關上塗些肥皂,這樣即使在油漆的過程中沾上了油漆,也很容易擦洗掉。

6.粉刷過牆壁的刷子,可放在肥皂水裏浸泡一夜,第二天刷子就容易洗乾淨了。

7.在木箱或白布上寫毛筆字時,不容易寫得明顯。如果在墨汁中加入少量的肥皂水,或者在要寫字的地方用肥皂水擦一下,幹後再用毛筆蘸墨書寫,字跡就會清晰明顯。

8.在糊壁紙的漿糊中加一點肥皂,不但能使壁紙容易裱糊,而且日後壁紙也不會因漿糊硬化而剝落。

9.手錶金屬殼上用肥皂塗後,再用布擦拭乾淨,可防止汗液侵蝕。

10.切割橡膠時,常會出現夾刀割不動的現象。只要在刀刃上塗一些肥皂,就可以毫不費力地將橡膠切割開來了。