چرا صابون در آب سخت کف نمی کند

آیا آب سخت دارید؟ اگر این کار را انجام دهید، ممکن است یک نرم کننده آب داشته باشید که به محافظت از لوله کشی شما در برابر گرفتگی کمک می کند، از کف صابون جلوگیری می کند و میزان صابون و مواد شوینده مورد نیاز برای تمیز کردن را کاهش می دهد. احتمالاً شنیده اید که پاک کننده ها در آب نرم بهتر از آب سخت عمل می کنند، اما آیا این بدان معناست که اگر در آب نرم حمام کنید احساس پاکی بیشتری خواهید داشت؟ قطعا نه. شستن در آب نرم می تواند حتی پس از شستشوی کامل احساس لغزنده و صابونی ایجاد کند. برای چی؟ پاسخ در درک شیمی آب نرم و صابون نهفته است.

حقایق سخت، آب سخت

آب سخت حاوی یون های کلسیم و منیزیم است. نرم کننده های آب این یون ها را با جایگزینی یون های سدیم یا پتاسیم حذف می کنند. دو عامل باعث ایجاد احساس لغزنده در هنگام خیس شدن پس از شستشو با آب نرم می شود. اول اینکه صابون در آب نرم بهتر از آب سخت کف می کند، بنابراین افراط در آن آسان است. هر چه صابون محلول تر باشد، آب بیشتری برای شستن آن نیاز است. دوم، یون‌های موجود در آب نرم شده، توانایی آن را در اتصال به مولکول‌های صابون کاهش می‌دهند و شستن پاک‌کننده از بدن را سخت‌تر می‌کنند.

واکنش شیمیایی

واکنش بین یک مولکول تری گلیسیرید (چربی) و هیدروکسید سدیم (آلیزه) برای ساخت صابون منجر به یک مولکول گلیسرول با سه مولکول استئارات سدیم (بخش صابون صابون) با پیوند یونی می شود. این نمک سدیم یون سدیم را به آب تبدیل می‌کند، در حالی که یون استئارات از محلول خارج می‌شود که با یونی که قوی‌تر از سدیم به آن متصل می‌شود (مانند منیزیم یا کلسیم در آب سخت) در تماس است.

استئارات منیزیم یا استئارات کلسیم یک جامد مومی شکل است که شما آن را به عنوان کف صابون می شناسید. ممکن است یک حلقه در وان شما تشکیل دهد، اما بدن شما را شستشو می دهد. سدیم یا پتاسیم موجود در آب شیرین باعث می شود استئارات سدیم یون سدیم خود را از دست بدهد، بنابراین می تواند یک ترکیب نامحلول تشکیل دهد و شسته شود. در عوض، استئارات به سطح کم بار پوست شما می چسبد. اصولاً صابون ترجیح می دهد به شما بچسبد تا اینکه با آب تازه بشویید.

مشکل را حل کنید

راه‌های مختلفی برای حل این مشکل وجود دارد: می‌توانید از صابون کمتر استفاده کنید، ژل دوش مایع مصنوعی (شوینده یا سیندت) را امتحان کنید یا با آب نرم طبیعی یا آب باران بشویید که می‌تواند حاوی سطوح بالای سدیم یا بدون سدیم باشد. پتاسیم

صابون نمکی از اسیدهای چرب است که از دو قسمت آبدوست و آبگریز تشکیل شده است. این شوینده از دیرباز برای از بین بردن کثیفی و چربی از سطوح مختلف استفاده می شده است.

قدرت پاک کنندگی صابون به عوامل مختلفی از جمله مقدار آن، نوع سطح، دما و نوع آب بستگی دارد. آب های مناطق مختلف بسته به میزان املاح موجود در آن به دو نوع سخت و نرم تقسیم می شوند.

قدرت پاک کنندگی صابون در همه آب ها یکسان نیست. در این مقاله از مجله علمی جهان شیمی شما را با صابون، ساختار و قدرت پاک کنندگی آن در آب های مختلف آشنا می کنیم.

صابون چیست؟

به طور کلی نمک اسیدهای چرب را صابون می گویند. صابون ها از چربی های حیوانی یا روغن های گیاهی (دانه ها و میوه های گیاهی مانند بادام، نارگیل، خرما و غیره) تهیه می شوند. چربی ها استرهایی هستند که در حضور سودا یا پتاسیم به گلیسرول و نمک اسید مربوطه یعنی صابون هیدرولیز می شوند. این فرآیند صابونی سازی نامیده می شود. در این شوینده، زنجیره R حاوی بیش از 10 کربن است.

روش تهیه صابون در صنعت

در صنعت، چربی پیه یا گاو و گوسفند را با مقدار زیادی قلیا در ظرف بزرگی مخلوط کرده و حرارت می دهند. در این مرحله بخار آب وارد ظرف می شود. پس از هیدرولیز کامل، با افزودن کلرید سدیم، صابون رسوب می کند. گلیسیرین که یکی دیگر از محصولات هیدرولیز است از محلول آبی استخراج می شود.

معمولا نمک های سدیم اسیدهای چرب اشباع یا غیراشباع سخت تر از نمک های پتاسیم مربوطه هستند و حلالیت آنها در آب کمتر است. صابون پتاسیم به دلیل ملایم بودن بیشتر در خمیر یا شامپو اصلاح استفاده می شود.

روش تهیه ی صابون در صنعت

نمک های کلسیم، منیزیم و آهن اسیدهای چرب نامحلول هستند. به همین دلیل است که از آنها به عنوان صابون استفاده نمی شود. علاوه بر این، آب سخت که حاوی مقدار قابل توجهی یون مثبت در فشار 3 بار است، از تمیز شدن آن جلوگیری می کند.

همانطور که قبلا ذکر شد، صابون با گلیسیرین مخلوط می شود. برای جدا کردن آنها آب نمک غلیظ را به مخلوط اضافه می کنند.

صابون قادر به حل شدن در آب نمک نیست و از آنجایی که سبک تر از آب است، به صورت خمیری روی مخلوط ایجاد می شود. در صنعت آن را جدا می کنند سپس اسانس و رنگ مورد نظر را اضافه می کنند و در قالب می ریزند و خشک می کنند.

برخلاف هیدرولیز، واکنش صابونی سازی در حالت تعادل نیست و به خوبی به سمت تشکیل محصولات پیش می رود. ترکیب صابون معمولی استئارات سدیم است که از ترکیب چربی استئارین و سودا تولید می شود.

تشکیل امولسیون در آب با صابون

این شوینده با حل کردن چربی ها، روغن ها، گریس ها و سایر مولکول های آلی می تواند آنها را از لباس ها یا اقلام آلوده پاک کند. به تعلیق قطره های کوچک روغن در آب امولسیون می گویند.

اگر مدت کوتاهی روغن و آب را با هم تکان دهیم و منتظر بمانیم تا مدتی ثابت بماند، دو لایه ظاهر می شود. حال اگر قبل از تکان دادن و سپس هم زدن یک تکه صابون به مخلوط اضافه کنیم، کشک ظاهر می شود.

در این حالت ذرات روغن به صورت قطرات کوچک در آب پراکنده می شوند. این شرگون بسیار پایدار است و تمایلی به تقسیم شدن به دو لایه آب و روغن ندارد.

ساختار صابون چگونه است؟

ساختار صابون‌ چگونه است

اسیدهای کربوکسیلیک با زنجیره های کربنی طولانی تر از 8 اتم کربن، خواص آب دوست و آبگریز از خود نشان می دهند. خاصیت اول به دلیل وجود پیوند CO2H و خاصیت دوم به دلیل وجود آلکیل است. این ویژگی به عنوان آمفیفیل شناخته می شود.

اسیدهای چرب با بیش از ده اتم کربن تقریباً در آب نامحلول هستند و به دلیل چگالی کم، هنگام مخلوط شدن با آب روی آن شناور می شوند. پارافین ها و سایر آلکان ها توده هایی در آب تشکیل می دهند. بر خلاف آنها، این اسیدهای چرب به طور مساوی در سطح آب توزیع می شوند.

این امر باعث می شود که قسمت قطبی مولکول که حاوی کربوکسیل است، با آب پیوند هیدروژنی ایجاد کند و یک لایه مولکولی روی سطح آب تشکیل دهد. در مقابل، زنجیره های هیدروکربنی در کنار یکدیگر و دور از آب قرار می گیرند.

موادی که به این ترتیب در سطح آب تجمع می یابند و خواص سطحی آب را تغییر می دهند، سورفکتانت نامیده می شوند. سورفکتانت ها به طور گسترده در روش های استخراج و استخراج نفت خام استفاده می شوند.

دلیل صابون تمیز کردن

صابون نمک قلیایی یک اسید چرب اشباع یا غیراشباع با زنجیره بلند است که از دو قسمت تشکیل شده است. این شوینده به عنوان یک امولسیفایر عمل می کند.

گروه R که در آب نامحلول چربی دوست است (لیپوفیل) و دیگری گروه COO که خاصیت آبدوست دارد. قسمت قطبی صابون به آب و زنجیره های هیدروکربنی آن به چرک و ذرات چربی متصل می شود. به این ترتیب لکه چربی از الیاف پارچه وارد آب شده و روی آن شناور می شود.

روش تمیز کردن صابون

تشکیل یک لایه صابون روی آب، سطحی بین فاز محلول آبی و سایر فازها مانند هوا یا ذره روغنی ایجاد می کند و باعث کف کردن صابون می شود.

روش پاک کنندگی صابون

اگر روغن در اثر هم زدن به صورت قطرات کوچک در آب پراکنده شود، مولکول های صابون خود را در اطراف قطرات روغن قرار می دهند. در این حالت مجموعه ای به نام میسل در محلول تشکیل می شود.

از آنجایی که سطح هر قطره بار منفی دارد، قطره ها یکدیگر را دفع می کنند. در نتیجه لایه های روغن با هم مخلوط نمی شوند. به این ترتیب روغن به آب تبدیل می شود.

وقتی مقدار کمی از این ماده شوینده در آب حل می شود، انتهای کربوکسیلات و هیدروفیل آن در آب حل می شود، اما انتهای هیدروکربنی و آبگریز آن در آب حل نمی شود.

به این ترتیب صابون به صورت لایه ای به ضخامت یک مولکول سطح آب را می پوشاند. به دلیل تشکیل این لایه، کشش سطحی آب به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

بنابراین، آب حاوی مقدار کمی صابون، شیشه را سریعتر از آب خالص خیس می کند. این دوگانگی به آنیون اسیدهای چرب خاصیت تنش-فعالیت (که به معنای مؤثر بر کشش سطحی مایعات است) می دهد.

ارائه انواع صابون

از آنجایی که همه صابون ها نمک اسیدهای چرب هستند، فرمول کلی آنها (RCO-2)nMn+ است. R یک گروه آلکیل، M یک فلز و n یک کاتیون است. در طبقه بندی صابون ها از نقش Mn+ استفاده می شود.

اگر M حاوی فلزات قلیایی سدیم یا پتاسیم باشد، صابون آرایشی است و برای شستن دست و صورت استفاده می شود. اگر عنصر لیتیوم به جای M قرار گیرد، محصول به عنوان صابون لیتیوم شناخته می شود. این نوع صابون نقش حیاتی در تولید چربی های با کیفیت دارد. اگر M حاوی کاتیون های فلزات قلیایی خاکی، منیزیم و کلسیم باشد، به آنها صابون فلزی می گویند.

غیر آرایشی

صابون جزء اصلی بیشتر گریس ها و افزایش دهنده های ویسکوزیته است. چربی ها در واقع امولسیون های صابون های کلسیم و لیتیوم هستند. از صابون های فلزی دیگر مانند آلومینیوم، سدیم و مخلوطی از آنها نیز استفاده می شود. از این صابون ها برای افزایش ویسکوزیته روغن ها استفاده می شود. در زمان های قدیم، روان کننده ها با افزودن آهک به روغن زیتون تولید می شدند.

صابو‌ن غیر آرایشی

فلزی

از صابون متالیک در فرمولاسیون رنگ های روغنی جدید و بهبود رئولوژی این رنگ ها استفاده می شود. در تهیه اکثر صابون های فلزات سنگین، از خنثی سازی اسیدهای چرب خالص به عنوان واکنش بعدی استفاده می شود.

2RCO2H+CaO→(RCO2)2Ca+H2O

علاوه بر این صابون های فلزی در صنایع پلاستیک و در تولید محصولات پی وی سی، فرآوری پلاستیک و محصولات پلیمری از جمله پلی آمیدها، پلی اتیلن ها، پلی پروپیلن ها و غیره کاربرد دارند.

لوازم آرایشی

صابون های آرایشی محصولاتی برای شستن و تمیز کردن دست ها و صورت هستند. این صابون ها از دو قسمت آبدوست و آبگریز تشکیل شده اند. ذرات نامحلول در آب و مولکول های روغن ها و چربی ها با بخش آبگریز این صابون ها مرتبط هستند. قسمت آبدوست نیز در اطراف این ذرات اشکال کروی ایجاد می کند.

به عبارت دیگر قسمت آبدوست صابون در آب و قسمت آبگریز آن در ناخالصی ها حل می شود. در مرحله بعد قسمت آبدوست مولکول های آبگریز را می پوشاند. در این صورت با وجود مقدار کافی آب، آلودگی از بین می رود.

صابون پاک کننده در آب های مختلف

قدرت پاک کنندگی صابون به عوامل مختلفی از جمله نوع پارچه، دما، نوع آب و مقدار صابون بستگی دارد. نوع و مقدار مواد معدنی محلول در آبهای مناطق مختلف یکسان نیست. بنابراین به دو دسته آب سخت و آب نرم تقسیم می شوند.

آب سخت آبی است که با سنگ و خاک در تماس بوده و حاوی کلسیم و منیزیم بیشتری است. اگر آب نرم حاوی این مواد معدنی نباشد. زیرا می توان آن را از ناحیه ای به دست آورد که فاقد کلسیم و منیزیم در زمین است. آب دریاها، اقیانوس ها و بیابان ها در دسته آب های سخت و آب رودخانه ها و چشمه ها در دسته آب های نرم قرار می گیرند.

پاک‌کنندگی صابون در آب های مختلف

تفاوت بین آب سخت و آب نرم را بررسی کنید

آب سخت و آب نرم هر کدام مزایا و معایب خود را دارند. این دو نوع آب نسبت به مواد شیمیایی و اجسام خاص واکنش متفاوتی نشان می دهند. یکی از رایج ترین معایب آب سخت این است که صابون و مواد شوینده در آن حل می شوند.

آب سخت بعد از شستشو باعث ایجاد لکه های زیادی می شود. در حالی که ممکن است آب بسیار نرم هنگام شستشو به راحتی لکه نگیرد. هنگام استفاده از سیستم های سخت یا نرم کننده، ممکن است یک نوع تصفیه آب نسبت به دیگری مورد توجه قرار گیرد.

صابون تمیز کننده آب سخت

آب سخت سرشار از مواد معدنی مانند منیزیم و کلسیم است. بنابراین به راحتی با صابون و مواد شوینده ترکیب نمی شود. این می تواند شرایطی ایجاد کند که در آن یک حلقه آهک و صابون در اطراف وان باقی بماند. علاوه بر این، رسوبات معدنی در آب سخت می تواند آسیب قابل توجهی به لوله کشی و تجهیزات ساختمان وارد کند.

اگر حلقه ای از مواد زرد رنگ پلاک برای مدتی در اطراف پیشانی یا وان قرار گیرد، اثرات آب سخت در اطراف آن قابل مشاهده است. بیشتر آب های نرم طعم بهتری نسبت به آب سخت دارند زیرا حاوی مواد معدنی طبیعی هستند. به طور طبیعی، زمانی که آب خیلی سفت می شود، طعم فلزی یا عجیبی می دهد.

صابون تمیز کننده آب شیرین

بسیاری از مردم شکایت دارند که آب نرم یا آب بدون کلسیم و منیزیم باعث می شود احساس کنند مواد شوینده بعد از دوش گرفتن روی بدنشان مانده است.

این مشکل به این دلیل رخ می دهد که چیزی برای اتصال به مولکول های صابون برای حذف آنها از بدن وجود ندارد. در واقع این افراد از سختی آب شکایت دارند، بنابراین همه شامپوها موهای خود را به خوبی شستشو نمی دهند.