化学词典告诉你皂化反应去污原理以及手工皂制作过程。什么是皂化反应?皂化反应通常指的是碱(通常为强碱)和酯反应,而生产出醇和羧酸盐,尤指油脂和碱反应。它是如何实现去污的呢?
皂化反应去污原理
肥皂分子有一端由许多碳和氢所组成的长链,称为亲油端;另一端则为亲水性的原子团,称为亲水端。
使用肥皂时,油污被亲油端吸附着,再由亲水端牵入水中,达到洗净效果。
皂化反应手工皂制作
第一阶段、乳化皂化期:
碱水与油脂混合的初期,由于水和油不互溶,可想而知反应要进行是相当困难。因此这个阶段主要是要克服油/水两相不互溶的障碍,使水解反应能进行。所以材料刚混合的初期要快速搅拌的原因就在于此。藉由快速搅拌,让油/水均匀混合。使得反应能进行。因此一把好的搅拌工具,可以帮助这个阶段的反应能顺利被引发。另外工业上也有把少量的皂放在锅内,利用脂肪酸钠本身具有的乳化作用,来克服油/水的反应障碍。通常这个阶段的皂化率约只有10%~30%。
第二阶段、快速皂化期:
克服第一个阶段的反应障碍之后,锅内已有部分皂化的脂肪酸纳,更有利于油/水的反应。再加上搅拌仍持续,所以皂化反应快速的进行。变成一种均相反应。反应很激烈,并产生大量的热,这个阶段所需要的时间比第一阶段长,而且跟油脂配方/水量有关。通常这阶段完成后皂化率已超过80%,通常会高于90%。一般在家DIY时会于皂糊浓稠后起锅入模,我们认为此时尚不是第二阶段的结束。因为皂糊的温度仍高,反应仍进行,并且持续放热。入模静置后,皂糊变硬,皂块的温度就会开始下降,才可以看成是第二阶段的结束。此时很容易看到因为高温造成的果冻期,这应该来自于肥皂因高温结晶状态改变而温度降低后结晶状态再度变化,皂块的外观颜色就会变回。另外,超脂的加入,会有利于让皂化率增加。因为更多的油分子,与碱碰撞到的机会增加所以有助于更快将碱消耗掉。
第三阶段、最终皂化期:
到达这个阶段,皂化率通常超过80%,有些甚至可以达到90%,反应速度变慢皂块的温度开始下降,最后回到室温。而反应尚未完全,所以必须长时间放置让皂化反应结束。这就是所谓的熟成期。一般工厂会于这个阶段加入更多的碱,让油全部反应,这点和DIY是完全相反。除此之外,甘油的存在会影响油脂水解,所以工厂也会将甘油抽离,目的就是让油脂完全水解,加速反应的进行,另外工业上也会加入一些诱导剂,以缩短反应的诱导期,这些在DIY作法中都是不需要的。