مقدمه و تئوري:

همانطور كه ملاحظه مي شود صابون معمولي مخلوطي از نمك سديم اسيدهاي چرب با زنجير بلند است.بايد توجه داشت محلولهاي چنين نمك هايي در آب محلولهاي واقعي نيستند. بلكه مولكولهاي ماده خوشه هايي كروي به نام  Micelle كه هر يك شامل صدها مولكول صابون است در آب حل مي شوند.

يك مولكول صابون داراي يك سر قطبي Na+      _coo-و يك سر غير قطبي زنجير طويل كربنه با 12-18  كربن مي باشد.سر قطبي آن در آب محلول است و بنابراين Hydrophile و انتهاي غير قطبي آن در آب نا محلول است و Hydrophobe  نام دارد كه در حلال هاي غير قطبي حل مي شود.

مولكولهايي از اين قبيل Amphiphotic (دو خصلتي) نام دارد.با رعا يت اصل like dissolve like  هر سر غير قطبي محيط غير قطبي را جستو جومي كند.يك چنين محيطي قطعا انتهاي غير قطبي  مولكولهاي صابون هستند و انتهاي قطبي به طرف حلال قطبي  يعني آب جهت گيري مي كند.گروه هاي كربوكسيلات با بار منفي سطح ميسل را فرا گرفته و دامنه بار هاي همنام باعث پراكندگي ميسل ها مي شود.  

Soap micelle                                                                     

صابون های مرغوب 

در برخی موارد به جای این روغن‌ها ، طی عملیاتی اسیدهای چرب آنها را استخراج و در صابون استفاده می کنند. روغن نارگیل از مدتها پیش حایز اهمیت بوده است. صابون روغن نارگیل سخت است و بخوبی کف می‌کند. این روغن حاوی نسبتهای زیادی از گلیسریدهای بسیار مطلوب اسید لاریک و اسید میرسیتیک است.

صابون كه آن را خوب مي‌شناسيم تا قرن اول ناشناخته بود. صابون‌سازي يكي از قديمي‌ترين سنتزهاي شيميايي است. حدوداً 2000 سال است كه روش تهيه‌ي صابون تغيير نكرده است.

وقتي آلماني‌هاي زمان «سزار»، پيه «بز» را با «پتاس» حاصل از «خاكستر چوب» مي‌جوشاندند درست همان واكنش‌هايي را انجام مي‌دادند كه امروزه توليدكنندگان صابون‌هاي جديد در مقياس خيلي بزرگ انجام مي‌دهند و آن «هيدروليز قليايي چربي‌ها»ست. از نظر شيميايي، چربي‌ها همان «تري‌گليسريدها» هستند و همان‌گونه كه مي‌دانيم «تري‌گليسريدها» داراي عوامل «استري» هستند.

امروزه صابون معمولي مخلوطي از نمك‌هاي سديم اسيدهاي چرب بلند زنجير است زيرا چربي سازنده‌ي آن نيز يك مخلوط است و براي شستن دست و لباس، يك مخلوط بهتر از يك نمك خالص عمل مي‌كند.

صابون‌ها از نظر تركيب درصد و روش فرايند متفاوتند. صابون‌هايي كه از «روغن زيتون» ساخته مي‌شوند به صابون زيتون معروفند. مي‌توان به آن «الكل» اضافه كرد تا صابون شفاف به‌دست آيد. بهترين صابون‌ها آن‌هايي هستند كه «كربوكسيليك اسيد»شان زنجير اشباع دارد. صابون‌هاي حاصل از هيدروليز با «هيدروكسيد سديم» (NaOH) سخت بوده و به‌صورت صابون‌هاي قالبي مصرف مي‌شوند اما صابون‌هاي حاصل از هيدروليز «هيدروكسيد پتاسيم» (KOH) نرم هستند. به هر حال صابون‌ها از نظر شيميايي يكسان بوده و عملكرد مشابهي دارند.

ابتدا ممكن است انتظار داشته باشيم اين نمك‌ها محلول در آب باشند. البته مي‌توان آن‌چه را كه محلول‌هاي صابوني ناميده مي‌شوند تهيه كرد ولي اين محلول‌ها حقيقي نيستند و در آن مولكول‌هاي ماده‌ي حل شده به‌شكل جداگانه در اطراف خود حركت نمي‌نمايند. در عوض صابون به‌شكل خوشه‌هاي كروي موسوم به ميسل‌ها پخش مي‌شود؛ هر يك داراي از ميسل‌ها، صدها مولكول صابون هستند.

مولكول صابون يك سر قطبي و يك سر غيرقطبي دارد:

سرهاي ناقطبي مولكول‌هاي صابون در روغن حل مي‌شوند و سرهاي «كربوكسيلات» را در محاصره‌ي لايه‌ي آبي قرار مي‌دهند. دافعه‌ي بين بارهاي مشابه قطره‌هاي روغن را از به هم پيوستن باز مي‌دارد و به اين ترتيب، امولسيون پايداري از روغن و آب به‌وجود مي‌آيد كه مي‌تواند از روي سطح جدا شده و باعث تميزي شود.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           

خاصيت پاك كنندگي صابون ها

مولكول صابون داراي دو سر مي باشد.سر نمكي آن كه قطبي است و در آب حل مي شود.و  سر هيدرو كربني آن كه نا قطبي است در روغن حل ميشود.وضعيت دو گانه ي صابون باعث مي شود كه مانند پلي  بين روغن و مولكولهاي آب قرار گيرد و لكه ي روغن از روي پارچه يا هر جسم ديگري به داخل آب كشيده شده و در آن شناور مي شود.

دلیل پاک کنندگی صابون

 مولکول صابون بسیار دراز و دارای یک سر هیدروکربنی غیر قطبی و دفع کننده ی آب (هیدروفوبیک) و یک سر قطبی (نمک سدیم یا پتاسیم اسید کربوکسیلیک ) جذب کننده ی آب (هیدروفیلیک) است. چرک در واقع ذرات جامدی است که به کمک مواد چرب به بدن یا لباس می چسبد و در تماس با آب کنده و شسته نمی شود. ولی مولکول صابون با نقش دو گانه ای که دارد می تواند آنها را کنده و وارد اب کند.

اصولا یکی از دلیل های سفید شدن مواد جذب یا غیر فعال شدن الکترونهای لایه ی والانس اتم ها است که توانایی جذب فوتونهای نور سفید را دارند. در نتیجه ماده دیگر قادر به جذب نور مرئی نیست ولی ممکن است انرژی پرتوهای فرا بنفش  را جذب کرده و آنها را به نور مرئی تبدیل کند و بر شدت نور سفید بازتاب شده بیافزاید در نتیجه این نوع مواد به رنگ سفید براق دیده می شوند.

واكنش ها در  تهیه صابون

عمل هیدرولیز چربی یا روغن را اصطلاحا صابونی کردن مینامند. برای این کار، چربی (a) را با محلول سود حرارت میدهند. در نتیجه گلیسرین (b) و مخلوطی از نمک سدیم اسیدهای چرب (c) مطابق واکنش زیر حاصل میشود:

          چربیها و روغنهای طبیعی استر اسیدهای آلیفاتیک یک ظرفیتی با تعداد اتمهای کربن زوج و گلیسرین میباشند که آنها را گلیسرید نیز مینامند. چربیها و روغنها به طور کلی دارای ساختمان (a) میباشند. چربیها جامد و روغنها مایع میباشند. نقطه ذوب چربیها بالاتر از نقطه ذوب روغنها است. این اختلاف بستگی به نوع و مقدار اسید مربوطه دارد. هرچه مقدار اسیدهای اشباع نشده در ساختمان یک چربی بیشتر باشد، نقطه ذوب پایین تری دارد. اگر چربی تنها از اسیدهای اشباع شده تشکیل شده باشد مانند پیه گوسفند و غیره نقطه ذوب بالا خواهد داشت.

روغنهای نباتی مانند روغن زیتون، خرما، نارگیل و کرچک علاوه بر این که دارای اسیدهای چرب (اولئیک، استئاریک و پالمیتیک) هستند، اسیدهای اشباع نشده با چند پیوند دوگانه مانند اسید لینولئیک به فرمول زیر نیز در ساختمان آنها شرکت میکنند.

 
انواع صابون از نظر نوع مصرف 

 ۱)صابون حمام و دستشویی (صابون سخت ) : در این نوع صابون ها برای رعایت نکات بهداشتی  مربوط به پوست بدن و موی سر مواد قلیایی را به حداقل کاهش داده مواد پرکننده ی طبیعی و خنثی مواد معطر رنگی و نرم کننده ی پوست نیز به آنها اضافه می شود.

 ۲ )صابون رخت شویی : این نوع صابونها از مواد چربق ارزان تهیه می شود. اما امروزه به علت استفاده از پاک کننده های غیر صابونی مصرف آنها کاهش یافته است. نو.عی صابون سیاه رنگ که از پتاس در آن استفاده می شود نیز برای شستن لباس تهیه می شود. صابون رختشویی ممکن است به صورت براده پودر (حتی مخلوط با پودر پاک کننده های غیر صابونی ) برای مصرف در لباسشویی استفاده می شود.

 ۳)صابونهای طبی : این نوع صابونها برای معالجه ی بیماریهای جلدی عفونی و قارچهای پوستی تهیه می شوند و در آنها از موادی مانند اسید بوریک ٬ اکسید روی ٬ یدیدها ٬ کلرید جیوه (ΙΙ) ٬ استئارات مس (ΙΙ) ٬ قطران ٬ تیمول استفاده می شود.

 ۴)صابونهای مخصوص ماشینهای لباسشویی : این نوع صابونها حدود ۵ تا ۱۵ در صد مواد آلی در نقش حلال مانند تتراکلرو اتیلن ٬ ۱ ٫ ۱ ٫ ۱ تری کلرو اتان ٬ سیکلو هگزانول و مقداری نیز مواد امولسیون کننده و مواد افزودنی مورد نظر را در بر دارند (بخار این مواد سمی است).

 ۵)صابونهای ساینده : این نوع صابونها دارای ۷۰ در صد پودر نرم سیلیسی ٬ ۱۵ در صد آلومین٬ مقداری پلی فسفات سدیم و کمی روغن کاج ( برای رفع بوی نا مطبوع ) اند. برای تمیز کردن سطح وسایل فلزی و اشیای دیگر کاربرد دارند. معمولا برای پاک شدن رنگ فلز ٬ مقداری مواد اسیدی نیز استفاده می شود.

 ۶)صابونهای مخصوص آبهای سخت: این نوع صابونها از چربیهای گیاهی مانند روغن نخل و نارگیل تهیه می شوند و مواد افزودنی معینی از جمله فسفاتهای فلزات قلیایی را در بر دارند و در آب دریا خوب کف می کنند و از این رو اهمیت ویژه ای دارند.

صابون شفاف : این نوع صابون دارای گیلیسرین ٬ قند و الکل می باشد و ظاهری شفاف ولی قدرت پاک کنندگی کمتری دارد. 

 ۷)صابون فلزات دیگر : استئارات روی : به صورت پودر بسیار ریز نرم و جذب کننده ی رطوبت برای تهیه ی پودر تالک و پودر بچه کاربرد دارد. استئارات مس : ضد قارچ پوست است.

استئارات سرب : بسیار سمی است و برای نرم کننده های دمای بالا و نیز کاتالیزور در فرایند خشک شدن روغن جلا کاربرد دارد.

استئارات کادمیم : برای ضد آب (واتر پروف ) کردن وسایل و اشیای مختلف مصرف می شود.

صابون فلزات با اعداد اکسایش بالاتر از +۲ در اب نامحلول بوده و نقش گریس را دارند. از این رو ارزش صنعتی دارند.

مواد سفید کننده : اولین بار در سال ۱۷۸۶ برتوله شیمیدان معروف فرانسوی استفاده از کلر را برای سفید کردن پارچه ها متداول ساخت. کمی بعد هیپو کلریت سدیم و پراکسید هیدروژن و بعد ها ترکیب کلر دار دیگری نظیر   Ca(  ClO)₂ و ازون نیز برای سفید کردن پارچه ٬ کاغذ و … متداول شد.

پاک کردن لکه ها

۱) لکه های چرب : این نوع لکه ها توسط مواد آلی به ویژه تترا کلرید کربن پاک می شود.

۲) لکه های مقاوم : این نوع لکه ها را از طریق واکنش شیمیایی می توان از بین برد مانند لکه ی ید که توسط تیو سولفات و یا لکه ی زنگ آهن که توسط اسید اکسالیک پاک می شود.

۳) لکه های مربوط به کپک و زنگ گیاهی : این نوع لکه ها را با استفاده از پروکسید هیدروژن و هیپوکلریت سدیم که قارچ به وجود اورنده ی لکه را می کشند٬ می توان از بین برد. از هیپوکلریت سدیم نباید برای لکه گیری پارچه های پشمی استفاده کرد زیرا با اتم های نیتروژن زنجیره ی پپتیدی پشم واکنش می دهد.

لکه های متداول و پاک کننده های ویژه ی آنها :

قهوه : هیپو کلریت سدیم  

جوهر یا زنگ اهن : اسید اکسالیک ٬ الکل متیلیک       

اسفالت : بنزن     

خون: آب سرد٬ پروکسید هیدروژن       

لکه ی میوه : پروکسید هیدروژن

چربی : الکل ٬ هیپو کلریت سدیم     

لکه ی خردل : هیپوکلریت سدیم        

لکه ی عرق بدن: هیدروکسید آمونیوم ٬ پروکسید هیدروژن   

لکه ی سیگار : هیپو کلریت سدیم    

ترکیبات صابون بسیار ساده است و ساخت آن بسیار ساده تر از تصور شماست . برای ساخت صابون فقط کافی است مقداری چربی حیوانی ( چربی گوسفند ) را حرارت داده و کمی سود ( سود سوز آور ) با فرمول شمیایی NaOH را به آن اضافه کنید . صابون شما آماده شده است و می توانید دستان خود را با آن بشویید . البته صابون شما کف کمی کرده و بی رنگ و بو هم می باشد . در حقیقت تنها تفاوت صابون های تجاری در نسبت مخلوط کردن چربی و سود ، همچنین افزودنیهای رنگی و اسانس های معطر می باشد .

از واکنش اسیدهای چرب منوکربوکسیلیک با گلیسیرین ، تولید گلیسیرید می‌گردد که نوع جامد را چربی و مایع را روغن می‌نامند. فرمول کلی اسیدهای چرب منوکربوکسیلیک را با RCOOH و گلیسیرین را نیز با فرمول تفسیری C3H3O3 و واکنش آنها با هم ، تولید گلیسرید از اسید چرب می‌کند و گلیسیرین یک واکنش استری شدن است.

چربی‌ها و روغن‌ها در آب ، نامحلول اما در حلال‌هایی مانند بنزن ، نفت سفید ، دی‌سولفید کربن ، تترا کلرید کربن بخوبی حل می‌گردد. چربی‌ها و روغن‌ها در حرارت‌های بالا ساختار آنها در هم ریخته و تولید ذرات کربن نموده که باعث ایجاد رنگ سیاه در مایع روغن یا چربی بکار رفته ، می‌شوند.
صابون‌ها که به دو شکل مایع و جامد تهیه می‌شوند، نمکهای پتاسیم یا سدیم اسیدهای چرب منوکربوکسیلیک هستند. فرمول کلی صابون مایع R-COOK و صابون جامد R-COONa می‌باشد.