Hur tvål fungerar

Tvål är natrium- eller kaliumfettsyrasalter, producerade från hydrolys av fetter i en kemisk reaktion som kallas förtvålning. Varje tvålmolekyl har en lång kolvätekedja, ibland kallad "svansen", med ett "karboxylat" -huvud. I vatten flyter natrium- eller kaliumjonerna fritt och lämnar ett negativt laddat huvud.

Key Takeaways: Soap

• Tvål är en fettsyra av ett salt.
• Tvål används som rengöringsmedel och smörjmedel.
• Tvålen rengörs genom att fungera som ett ytaktivt medel och emulgeringsmedel. Det kan omge olja, vilket gör det lättare att skölja bort det med vatten.

Hur tvål rengörs

Tvål är ett utmärkt rengöringsmedel på grund av dess förmåga att fungera som ett emulgeringsmedel. En emulgator kan sprida en vätska till en annan icke blandbar vätska. Detta innebär att medan olja (som lockar till sig smuts) inte naturligt blandas med vatten, kan tvål upphäva olja / smuts på ett sådant sätt att det kan tas bort.

Den organiska delen av naturlig tvål är en negativt laddad polär molekyl. Dess hydrofila (vattenälskande) karboxylatgrupp (-CO)₂) interagerar med vattenmolekyler via jon-dipolinteraktioner och vätebindning. Den hydrofoba (vattenfruktande) delen av en tvålmolekyl, dess långa, icke-polära kolvätekedja, interagerar inte med vattenmolekyler. Kolvätekedjorna lockas till varandra av spridningskrafter och kluster samman och bildar strukturer som kallas miceller. I dessa miceller bildar karboxylatgrupperna en negativt laddad sfärisk yta med kolvätekedjorna inom sfären. Eftersom de är negativt laddade, avvisar tvålmiceller varandra och förblir spridda i vatten.

Fett och olja är opolära och olösliga i vatten. När tvål och smutsiga oljor blandas, bryter den icke-polära kolvätedelen av micellerna de icke-polära oljemolekylerna. En annan typ av miceller bildas sedan med icke-polära jordmolekyler i mitten. Fett och olja och "smuts" som fästs på dem fångas sålunda in i micellen och kan sköljas bort.

Tvålens nackdel

Även om tvålar är utmärkta rengöringsmedel har de nackdelar. Som salter av svaga syror omvandlas de av mineralsyror till fria fettsyror:

CH₃(CH₂)₁₆CO₂^-na⁺ + HCl → CH₃(CH₂)₁₆CO₂H + Na⁺ + cl^-

Dessa fettsyror är mindre lösliga än natrium- eller kaliumsalter och bildar en fällning eller tvålskum. På grund av detta är tvålar ineffektiva i surt vatten. Tvål bildar också olösliga salter i hårt vatten, såsom vatten som innehåller magnesium, kalcium eller järn.

2 CH₃(CH₂)₁₆CO₂^-na⁺ + mg²⁺ → [CH₃(CH₂)₁₆CO₂^-]₂mg²⁺ + 2 Na⁺

De olösliga salterna bildar badkarringar, lämnar filmer som minskar hårglans och grå / grov textil efter upprepad tvätt. Syntetiska tvättmedel kan emellertid vara lösliga i både sura och alkaliska lösningar och bildar inte olösliga fällningar i hårt vatten. Men det är en annan historia ...

källor

IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2: a upplagan. ("Guldboken"). Sammansatt av A. D. McNaught och A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). Arkiverat.

Klaus Schumann, Kurt Siekmann (2005). "Tvål". Ullmanns encyklopedi för industriell kemi. Weinheim: Wiley-VCH. 

Thorsten Bartels et al. (2005). "Smörjmedel och smörjning". Ullmanns encyklopedi för industriell kemi. Weinheim: Wiley-VCH.