一起“皂化”

2024-06-23 00:00:00张静刘松
发明与创新·初中生 2024年8期
关键词:椰子油玻璃棒食盐水

肥皂,这个我们经常用到的小家伙,可真是个神奇的存在。它既能帮我们清理衣物上的污渍,又能变成漫天飞舞的泡泡,给我们带来无尽的乐趣。你有没有想过,这么实用又有趣的肥皂究竟是怎么来的呢?别急,今天我们一起动手做个实验,揭开肥皂制作的秘密!

实验材料

氢氧化钠溶液,椰子油,95%医用酒精,饱和食盐水,酒精灯,三脚架,陶土网,2个50 mL烧杯,玻璃棒,10 mL、25 mL、50 mL量筒各1个,胶头滴管,药匙,纱布,模具,橡胶手套,如图1。

饱和食盐水的配制方法:在50 mL烧杯中倒入20 mL清水,然后边加入食盐边搅拌,直至食盐不再溶解于水,得到的溶液便是饱和食盐水。

实验步骤

1.用量筒搭配胶头滴管,分别量取椰子油40 mL、氢氧化钠溶液20 mL、95%医用酒精10 mL,如图2。

注意:氢氧化钠是一种强碱,具有腐蚀性,实验操作时需佩戴橡胶手套,避免直接接触皮肤。

2.将量取好的椰子油和95%医用酒精倒入烧杯中加热1至2分钟,在加热过程中,用玻璃棒搅拌椰子油和95%医用酒精的混合液,使之受热均匀。如图3。

3.将量取好的氢氧化钠溶液倒入加热后的椰子油和95%医用酒精混合溶液中,继续加热,并用玻璃棒搅拌。碱液与油脂混合的初期,水和油不相溶,快速搅拌可使油和水迅速溶在一起,如图4。

4.继续用玻璃棒搅拌,直至烧杯内出现大量固体,停止加热后熄灭酒精灯,皂化反应完成,如图5。若反应过程控制得当,最终能形成超级皂化现象,如图6。

5.皂化结束后,注入饱和食盐水,进行盐析,此时可观察到固液分层,上层固体主要是高级脂肪酸钠,即肥皂的主要成分,下层主要成分是甘油,如图7。

6.将纱布覆盖在烧杯上,如纱布网格太大,可垫一张滤纸,如图8。过滤得到皂化液中的固体,放入模具中定型,如图9。

原理说一说

皂化反应通常指碱(通常为强碱)和酯反应,尤指碱和油脂反应,生成醇和羧酸盐。狭义地讲,皂化反应仅限于油脂与氢氧化钠或氢氧化钾混合,得到高级脂肪酸钠或钾和甘油的反应。这个反应是制造肥皂流程中的一步,因此得名。

油脂在碱液中溶解度很小,加入酒精能促进油脂溶解,使反应物成为均一的液体,提高反应速率。

肥皂的制作工艺流程如图10。

在自制肥皂的过程中还可加入喜欢的香精或色素,以获得更加芳香的气味或多彩的颜色。注意,由于制作过程中要使用强碱,为保证肥皂的安全性,可用pH试纸检测肥皂的酸碱度。肥皂的pH值在10左右,如果检测到的酸碱度高于这个数值,可以放置一段时间,待肥皂的碱性变弱后再使用。

拓展小课堂

在广义上,油脂、蜡、松香或脂肪酸等和碱类发生皂化或中和反应得到的脂肪酸钠盐,都可称为肥皂。肥皂能溶于水,有洗涤去污作用。

肥皂分子结构可以分成两个部分:不溶于水的“亲油基”和溶于水的“亲水基”。当肥皂分子进入水中时,具有极性的“亲水基”会破坏水分子间的吸引力,而使水的表面张力降低。

洗涤有油污的衣物时,“亲水基”渗入水层中,“亲油基”则进入油渍颗粒中,在揉搓作用下,油渍颗粒完全被肥皂分子包围而进入水层,再经摩擦、振动、分散,成为乳浊液,原本不相溶的油和水就变成了“油水交融”的污水,随着漂洗、拧干,油污被清洗掉。这就是肥皂去污的秘密。

需要注意的是,用完肥皂后,最好将它放在干燥处,既方便再次使用,又能避免细菌滋生。

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