کاربرد سدیم هیدروکسید در صابون

صابون یکی از مهم ترین وسایل نظافتی مورد استفاده بشر در سرتاسر جهان است. سدیم هیدروکسید و پتاسیم هیدروکسید دو بازی (قلیا) هستند که به صورت گسترده در صابون مورد استفاده قرار می گیرند. سدیم هیدروکسید در صابون سازی ماده ای بسیار مهم است که در ادامه به نقش و نحوه عملکرد آن خواهیم پرداخت:

فرآیند صابونی شدن

صابونی شدن (Saponification) قلب فرآیند ساخت صابون است. این فرآیند، واکنشی شیمیایی است که در آن واحد های سازنده چربی ها و روغن ها (تری گلیسریدها) با آب قلیایی (lye) واکنش می دهند تا صابون تشکیل شود. Saponification در واقع به معنای "تبدیل شدن به صابون" است که که از ریشه sapo گرفته شده و در لاتین به معنای صابون است. محصولات این فرآیند، صابون و گلیسیرین هستند. از نظر شیمیایی صابون یک نمک اسید چرب است.

صابونی شدن چگونه اتفاق می افتد؟

ساخت صابون فرآیندی ساده است و اکثر مواد لازم جهت انجام این کار را می توان در خانه یافت. با این حال، انجام این کار نیازمند اندازه گیری دقیق است، زیرا با مواد شیمیایی سر و کار دارید که برخی از آنها می توانند خطرناک باشند. واکنش بین ماده قلیایی (سود پرک و یا پتاسیم هیدروکسید) با چربی ها یا روغن ها معمولا بین 24 تا 48 ساعت طول می کشد. با حرارت دادن می توان سرعت آن را بالا برد و با خنک نمودن می توان انجام فرآیند را کندتر نمود.

ساخت صابون با سدیم هیدروکسید

هر کدام از روغن ها و چربی ها مقداری به اسم saponification value دارند که عبارت است از مقدار سدیم هیدروکسید لازم برای خنثی سازی و تبدیل آنها به صابون بدون باقی ماندن باز اضافه است. هر روغن مقدار متفاوتی از سایر روغن ها دارد و باید قبل از انجام کار به آن دقت نمود.

واکنش سدیم هیدروکسید و اسیدهای چرب

همان گونه که گفته شد این فرآیند واکنش سدیم هیدروکسید یا پتاسیم هیدروکسید باتری گلیسیریدهاست که در نتیجه آن گلیسرین و نمک اسید چرب تولید می شود که به آن صابون گفته می شود. تری گلیسریدها عموما چربی حیوانات و یا روغن های گیاهی هستند. استفاده از NaOH باعث تولید یک صابون سفت می شود و در مقابل پتاسیم هیدروکسید به ما یک صابون نرم خواهد داد.

نمونه ای از فرآیند صابونی شدن

لیپیدهایی که دارای پیوندهای استر اسید چرب هستند می توانند هیدرولیز شوند. این واکنش می تواند توسط یک اسید قوی و یا باز قوی کاتالیزه شود. صابونی شدن عبارت است از هیدرولیز قلیایی استرهای اسید چرب که در سه مرحله زیر اتفاق می افتد:

• جانشینی هسته دوستی توسط هیدروکسید
• حذف گروه ترک
• دیهیدروناسیون

واکنش شیمیایی بین هر چربی و سدیم هیدروکسید (سود مایع) یک واکنش صابونی شدن است که در زیر می توان مشاهده نمود:

فرآیند دو مرحله ای

تولید صابون را می توان در یک و یا دو مرحله انجام داد، با اینکه فرایند یک مرحله ای بسیار رایج تر است، اما برخی سازندگان از فرآیند دو مرحله ای استفاده می کنند. در فرآیند دو مرحله ای، هیدرولیز بخار تری گلیسیرید، کروکسیلیک اسید و گلیسیرین تولید می کند. در مرحله دوم ماده قلیایی اسید چرب را خنثی می کند تا صابون تولید شود.فرآیند دو مرحله ای کندتر است، اما امکان خالص سازی اسید های چرب را می دهد که در نتیجه آن می توان صابونی با کیفیت بالاتر تولید کرد.

تأثیر مواد اولیه

پارامترهای متعددی می توانند بر فرآیند صابونی شدن اثر بگذارند، نوع مواد اولیه تفاوت چشمگیری در خصوصیات محصول نهایی می‌گذارند. قبل از شروع حتما باید نوع اسید چرب مورد استفاده را مطالعه نمود، زیرا مستقیما خواص صابون نهایی را تحت تأثیر قرار می دهد. بسته به مواد اولیه ای که مورد استفاده قرار می گیرد، صابون ها می توانند در میزان چربی، استحکام و قدرت پاک کنندگی متفاوت باشند.

فواید و مضرات فرآیند صابونی شدن

این فرایند علاوه بر مواردی که در بالا به آنها شاره شد در محیط و کاربردهای دیگری نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد که به فواید و مضرات برخی از آنها می پردازیم:

آسیب به نقاشی های روغنی

واکنش ها گاهی می توانند به نقاشی های روغنی آسیب بزنند جایی که فلزات سنگین استفاده شده در رنگدانه ها با اسیدهای چرب آزاد (روغن استفاده شده در رنگ روغنی) تشکیل صابون می دهند. واکنش ابتدا در لایه های زیرین اتفاق افتاده و به مرور به سطح نقاشی می رسند. در حال حاضر راهی برای جلوگیری از این فرایند و دلیل وقوع آن نیز مشخص نشده است. تنها راه ترمیم این نقاشی ها روتوش دوباره است.

خاموش کردن آتش

خاموش کننده های آتش از saponification برای تبدیل روغن قابل احتراق به صابون های غیر قابل احتراق استفاده می شود. همچنین از آنجایی که واکنش گرماگیر است، یاعث می شود تا آتش سریعتر مهار شود.با اینکه عموما از صابون های سدیم هیدروکسید و یا پتاسیم هیدروکسید استفاده می کنند، اما صابونهای  دیگری وجود دارند که در ساخت آنها از هیدروکسید سایر فلزات استفاده می شود. به عنوان مثال صابونهای لیتیوم به عنوان گریس های روان کننده مورد استفاده قرار می گیرند. علاوه بر این صابونهای ترکیبی نیز وجود دارند که در آنها از چند فلز استفاده شده است مانند لیتیوم و کلسیم.