صابون و شوینده

صابون و شوینده، موادی که وقتی در آب حل شوند، توانایی پاک کردن آلودگی از روی سطوحی مانند پوست انسان، منسوجات و سایر مواد جامد را دارند. روند به ظاهر ساده تمیز کردن یک سطح کثیف، در واقع پیچیده است و شامل مراحل فیزیکی-شیمیایی زیر است.

مراحل عمل کردن صابون و شوینده ها

1. خیس شدن سطح و در مورد منسوجات، نفوذ به ساختار الیاف توسط آب حاوی مواد شوینده. مواد شوینده (و سایر عوامل فعال روی سطح) با کاهش کشش سطحی، توانایی انتشار و خیس شدن آب را افزایش می‌دهند – یعنی میل مولکول‌های آن به یکدیگر نسبت به مولکول‌های ماده‌ای که باید شسته شود کمتر است.
2. جذب لایه‌ای از صابون یا مواد شوینده در رابط‌های بین آب و سطح مورد شستشو و بین آب و خاک. در مورد عوامل فعال سطح یونی، لایه تشکیل شده از نوع یونی (قطبی الکتریکی) است.
3. جدا شدن خاک از الیاف یا دیگر مواد درون آب شستشو. این مرحله با تحریک مکانیکی و دمای بالا تسهیل می‌شود. در مورد صابون توالت، خاک در کف ایجاد شده توسط عملکرد مکانیکی دست‌ها پخش می‌شود.
4. جلوگیری از رسوب مجدد خاک بر روی سطح تمیز شده. صابون یا مواد شوینده با تعلیق آلودگی در یک کلوئید محافظ، گاهی اوقات با کمک مواد افزودنی مخصوص، این کار را انجام می‌دهد. در بسیاری از سطوح آلوده، خاک توسط یک فیلم نازک از روغن یا چربی به سطح متصل می‌شود. تمیز کردن چنین سطوحی شامل جابجایی این فیلم توسط محلول مواد شوینده است که به نوبه خود توسط آب شستشو شسته می‌شود. فیلم روغن تحت تأثیر محلول شوینده از بین می‌رود و به قطرات جداگانه جدا می‌شود.
   از بین بردن لکه‌های پروتئین مانند تخم مرغ، شیر و خون تنها با مواد شوینده به سختی انجام می‌شود. لکه پروتئینی در آب قابل حل نیست، به شدت به فیبر می‌چسبد و از نفوذ مواد شوینده جلوگیری می‌کند. با استفاده از آنزیم‌های پروتئولیتیک (آنزیم هایی که قادر به تجزیه پروتئین‌ها هستند) همراه با مواد شوینده، می‌توان ماده پروتئینی را در در آب محلول یا حداقل در آب نفوذ پذیر کرد، و اجازه می‌دهد مواد شوینده بهتر عمل کرده و لکه پروتئینی همراه با خاک روغنی پراکنده شود.

شما در حال خواندن مقاله‌ای در مورد صابون و شوینده ها هستید.

اگر قطرات روغن جدا شده و ذرات خاک در محلول مواد شوینده در شرایط پایدار و بسیار پراکنده معلق نشوند، تمایل به لخته شدن یا جمع شدن در سنگدانه‌هایی وجود دارد که به اندازه کافی بزرگ می‌شوند تا مجدداً روی سطح تمیز شده قرار گیرند.  بنابراین عملکرد مواد شوینده در نگهداری خاک در شرایط بسیار پراکنده در جلوگیری از احتباس خاک جدا شده توسط پارچه مهم است.

برای اینکه به عنوان مواد شوینده (مواد فعال سطح) عمل کنند، صابون‌ها و شوینده‌ها باید ساختارهای شیمیایی خاصی داشته باشند: مولکول‌های آن‌ها باید دارای یک قسمت آبگریز (محلول در آب) مانند اسید چرب یا یک گروه کربن با زنجیره طولانی باشد، مانند الکل‌های چرب یا آلکیل بنزن.

این مولکول همچنین باید شامل یک گروه آب دوست (محلول در آب) مانند COONa ― یا یک گروه سولفو مانند OSO₃Na ― یا SO₃Na ― (مانند سولفات الکل چرب یا آلکیل بنزن سولفونات) یا یک زنجیره اکسید اتیلن طولانی باشد.

شوینده‌های مصنوعی غیر یونی. این قسمت آب دوست، مولکول را در آب حل می‌کند. به طور کلی، قسمت آبگریز مولکول خود را به ماده جامد یا الیاف و به خاک وصل می‌کند و قسمت آب دوست نیز خود را به آب می‌چسباند.

چهار گروه از عوامل فعال سطح:

1. شوینده‌های آنیونی (شامل صابون و بیشترین قسمت شوینده‌های مصنوعی مدرن) که یون کلوئیدی منفی را در محلول تولید می‌کنند.
2. شوینده‌های کاتیونی، که یون‌های مثبت الکتریکی را در محلول تولید می‌کنند.
3. شوینده‌های غیر یونی، که ذرات کلوئیدی الکتریکی خنثی را در محلول تولید می‌کنند.
4. شوینده‌های آمفولیتیک یا آمفوتریک، که بسته به pH (اسیدیته یا قلیایی بودن) محلول قادر به عملکرد به عنوان شوینده‌های آنیونی یا کاتیونی در محلول هستند.

اولین ماده شوینده (یا ماده فعال سطح) صابون بود.

به معنای کاملاً شیمیایی، هر ترکیبی که در اثر واکنش یک اسید چرب محلول در آب با یک پباز آلی یا یک فلز قلیایی ایجاد شود، ممکن است صابون نامیده شود.

با این حال، به طور عملی، صنعت صابون عمدتاً به آن صابون‌های محلول در آب مربوط می‌شود که از تعامل بین اسیدهای چرب و فلزات قلیایی حاصل می‌شود. در موارد خاص، از نمک‌های اسیدهای چرب همراه با آمونیاک یا با تری اتانول آمین نیز به عنوان ترکیبات آماده سازی اصلاح استفاده می‌شود.

شما در حال خواندن مقاله‌ای در مورد صابون و شوینده ها هستید.

 کاربرد صابون و شوینده ها

صابون حداقل 2300 سال است که شناخته شده است. طبق گفته‌های محققان، فنیقی‌ها آن را از پیه بز و خاکستر چوب در سال 600 قبل از میلاد تهیه کردند و گاهی از آن به عنوان کالای مبادله‌ای با گال‌ها استفاده می‌کردند. صابون در امپراتوری روم بسیار شناخته شده بود.

اینکه آیا رومی‌ها استفاده و ساخت آن را از مردم مدیترانه باستان آموخته‌اند یا از سلت‌ها، ساکنان بریتانیا، مشخص نیست. سلت‌ها که صابون خود را از چربی‌های حیوانی و خاکستر گیاهی تولید می‌کردند، این محصول را سایپو نامیدند که کلمه صابون از آن گرفته شده است.

اهمیت صابون برای شستشو و نظافت ظاهراً تا قرن 2 میلادی شناخته نشده بود. پزشک یونانی جالینوس از آن به عنوان دارو و وسیله‌ای برای پاکسازی بدن یاد می‌کند. قبلا صابون به عنوان دارو استفاده می‌شده است. در نوشته های منسوب به جابربن حیان (گبر) از ساوان عرب قرن هشتم بارها و بارها از صابون به عنوان ماده پاک‌کننده نام برده شده است.

در اروپا، تولید صابون در قرون وسطی ابتدا در مارسی، بعداً در جنوا و سپس در ونیز بود. اگرچه برخی تولیدات صابون در آلمان ایجاد شده است، اما این ماده در اروپای مرکزی بسیار کم استفاده شده است به طوری که یک جعبه صابون که در سال 1549 به دوشس ژولیچ ارائه شده باعث ایجاد احساس می شود. در اواخر سال 1672، هنگامی که یک آلمانی، A. Leo، یک بسته حاوی صابون از ایتالیا برای لیدی فون شلاینیتس ارسال کرد، وی آن را با شرح مفصلی از نحوه استفاده از این محصول مرموز همراه کرد.

اولین صابون‌سازان انگلیسی در اواخر قرن 12 در بریستول ظاهر شدند. در قرون 13 و 14، جامعه کوچکی از آنها در محله Cheapside در لندن رشد کردند. در آن روزها صابون‌سازان مجبور بودند برای تمام صابونی که تولید می کردند عوارض بپردازند.

پس از جنگ‌های ناپلئونی این مالیات به اندازه سه پنس در هر پوند افزایش یافت. در قابلمه‌های در حال جوش صابون درب‌هایی تعبیه شده بود که می‌توانست هر شب توسط باجگیر قفل شود تا از تولید زیر تاریکی جلوگیری کند.

سرانجام تا سال 1853، این مالیات بالا، با فداکاری برای دولت بیش از 1،000،000 پوند، لغو شد. صابون در قرن نوزدهم چنان مورد استفاده مشترک قرار گرفت که جوستوس فون لیبیگ، یک شیمی‌دان آلمانی، اعلام کرد که مقدار صابون مصرف شده توسط یک ملت اندازه‌گیری دقیق ثروت و تمدن آن است.

شما در حال خواندن مقاله‌ای در مورد صابون و شوینده ها هستید.

تولید صابون

صابون‌سازان اولیه احتمالاً از خاکستر و چربی‌های حیوانی استفاده می‌کردند. خاکستر ساده چوبی یا گیاهی حاوی کربنات پتاسیم در آب پخش شده و چربی به محلول اضافه شده است. سپس این مخلوط جوشانده شد. در طی این فرآیند، یک شکاف شیمیایی آهسته از چربی خنثی اتفاق افتاد. سپس اسیدهای چرب می‌توانند با کربنات‌های قلیایی خاکستر گیاه واکنش داده و صابون تشکیل دهند (این واکنش ساخت صابون نامیده می‌شود).

شوینده‌های مصنوعی اولیه

اگر روغن قرمز بوقلمون – یعنی روغن کرچک سولفاته شده، که امروزه نیز در صنایع نساجی و چرم استفاده می‌شود – اولین شوینده مصنوعی محسوب شود، این صنعت از اواسط قرن گذشته آغاز شد. با این وجود اولین مواد شوینده مصنوعی برای استفاده عمومی توسط آلمان‌ها در دوره جنگ جهانی اول تولید شد تا بتوان از چربی‌های موجود برای اهداف دیگر استفاده کرد.

این مواد شوینده مواد شیمیایی از نوع آلكیل نفتالین-سولفونات با زنجیره كوتاه بودند كه توسط جفت كردن الكل‌های پروپیل یا بوتیل با نفتالین و سولفوناسیون بعدی ساخته می‌شدند و با نام نكال ظاهر می‌شدند. این محصولات فقط شوینده‌های مناسبی بودند اما مواد مرطوب کننده خوبی هستند و هنوز هم به مقدار زیاد برای استفاده در صنعت نساجی تولید می‌شوند.

در اواخر دهه 1920 و اوایل دهه 30، مولکول‌های متشکل از الکل‌های با زنجیره طولانی سولفوناته شدند و به عنوان نمک‌های سدیم خنثی شده بدون هیچ گونه افزودنی دیگری به جز سولفات سدیم به عنوان ماده گسترش دهنده به فروش رسیدند.

در اوایل دهه 30 مولکول‌های متشکل از سولفونات‌های آلکیل آریل زنجیره بلند (همراه با بنزن به عنوان هسته آروماتیک و قسمت آلکیل ساخته شده از یک بخش نفت سفید) در بازار ایالات متحده ظاهر شد. باز هم، این‌ها به عنوان نمکهای سدیم با سولفات‌ سدیم گسترش یافته بودند.

سولفات‌های الكلی و سولفونات‌های آلكیل آریل هر دو به عنوان مواد تمیزكننده فروخته شدند اما تأثیر قابل توجهی در بازار كل ایجاد نكردند. با پایان جنگ جهانی دوم، سولفونات‌های آلکیل آریل تقریباً به طور کامل فروش سولفات‌های الکل را برای موارد محدودی که به عنوان مواد تمیز کننده عمومی از آن‎ها استفاده می‌شد، اما سولفات‌های الکل نفوذ زیادی به قسمت های شامپو و مواد شوینده خوب داشتند.

از نظر تاریخی، مواد شوینده مصنوعی عمدتا جایگزین صابون پایه چربی می‌شدند اما به یک محصول پیشرفته و از بسیاری جهات برتر از صابون تبدیل می‌شدند.

صابون در آب سخت یک پسماند یا رسوب ایجاد می‌کند و حلقه‌ای در اطراف وان، باقی می‌مانده که مایل به سفید روی ظروف شیشه‌ای و آب شستشوی وان لباسشویی برجای می‌گذارد. همه این تأثیرات به نقص جدی صابون‌ها اشاره دارد، یعنی واکنش آن‌ها با کلسیم و سایر نمک‌های فلزی موجود در آب سخت برای ایجاد رسوبی که سختی آب را تشکیل می‌دهد. صابون‌ها همچنین با آثار ترکیبات اسیدی واکنش نشان می‌دهند و رسوب ایجاد می‌کنند.

از طرف دیگر، مواد شوینده مصنوعی به طور کلی تحت تأثیر نمک‌ها یا اسیدهای فلزی قرار نمی‌گیرند. اگرچه ممکن است با آن‌ها واکنش شیمیایی نشان دهند، اما ترکیبات بدست آمده محلول هستند یا به صورت کلوئیدی در محلول پراکنده‌ی مانند. سایر خصوصیات مفید مواد مصنوعی، مانند حلالیت در آب سرد و انعطاف‌پذیری در فرمولاسیون، نیز به جایگزینی سریع محصولات صابون کمک کرده است.

این مقاله در مورد صابون و شوینده ها بود. برای خرید محصولات شیمیایی و مواد اولیه دارویی از قسمت درخواست محصول با ما در ارتباط باشید.