Chemia mydła - tajemnice procesu saponifikacji

Cześć kochani! Dzisiejsza notatka jest dla mnie wyjątkowa. Rozpoczyna cykl, na który bardzo długo czekałam. I który jednocześnie bałam się rozpocząć, bo ciągle miałam wrażenie, że wiem za mało, ciągle mało mam Wam do przekazania. Do tego kroku przekonaliście mnie po części Wy, razem z moją rodziną - na czele z Tośkiem, który ciągle mi powtarzał, że niepotrzebnie zwlekam, że nigdy nie osiągnę momentu, gdy nie będzie czegoś więcej do przeczytania, do wypróbowania, do zepsucia. Porozmawiamy dzisiaj o mydle. A raczej zaczniemy rozmawiać, bo mydło to temat rzeka.

Na początek dobrej przygody z mydłem trochę teorii. Bez teorii nie ma mydła. Jeśli nie chcecie zrobić sobie krzywdy, trzeba wiedzieć z czym się ma do czynienia.

Mydło powstaje w reakcji saponifikacji inaczej zwaną reakcją zmydlania. Ale niech Was te nazewnictwo nie wystraszy, jest to nic innego jak reakcja zobojętniania - jedna z podstawowych reakcji, które poznajemy na lekcjach chemii w gimnazjum. Reakcja zobojętniania, czyli reakcja zasady z kwasem - w przypadku mydła jest to reakcja zasady sodowej bądź potasowej z wyższymi kwasami tłuszczowymi obecnymi w olejach - nazywamy je wyższe, ponieważ mają długie łańcuchy węglowe (czyli koło literki C we wzorze sumarycznym jest wysoka liczba, jak np. kwas stearynowy C17H35COOH). Produktem jest sól. Sól sodowa wyższego kwasu tłuszczowego. Mydło. I oczywiście woda. Reakcja zmydlania w pigułce.

Pamiętam moje pierwsze spotkanie z reakcją zmydlania. Była jedyną reakcją, której nie napisałam na sprawdzianie z chemii organicznej. Patrzcie, gdzie jestem dzisiaj, zamydlona po uszy :)

Dla bardziej dociekliwych opowiem skąd kwasy tłuszczowe w tłuszczach. Pamiętacie jeszcze z szkoły średniej budowę trójglicerydów? Wiem, wyższa szkoła jazdy, ale spokojnie, zaraz wszystko nam się w głowach rozjaśni. Trójgliceryd to ester gliceryny i właśnie kwasów tłuszczowych (które nota bene wcale nie muszą być takie same, stąd rozmaitość olejów i maseł dostępnych na rynku). Estry powstają w reakcji estryfikacji, która polega na połączeniu się ze sobą alkoholu i kwasu. Gliceryna to alkohol, kwasy tłuszczowe to... kwasy :) Ponieważ gliceryna ma w swojej strukturze trzy grupy alkoholowe (hydroksylowe), może w reakcji estryfikacji przyłączyć trzy kwasy tłuszczowe. Stąd tajemnicza nazwa trójglicerydów. 

Gdy do tłuszczy: olejów, maseł, jednym słowem mieszaniny różnych trójglicerydów, z których każdy zbudowany jest tak samo (gliceryna z przyłączonymi trzema kwasami tłuszczowymi) dodajemy naszej zasady w postaci roztworu (ług) ma miejsce reakcja odwrotna do estryfikacji. Nazywa się ją hydrolizą, czyli rozpadem cząsteczki estru pod wpływem wody. Rozpadem na to, z czego ester się składa, czyli w naszym trójglicerydowym przypadku jedną cząsteczkę gliceryny i trzy kwasów tłuszczowych. Jest to hydroliza zasadowa, ponieważ dzieje się ona w środowisku zasadowym, czyli naszego wodorotlenku obecnego w ługu. Hydroliza może się odbywać również w środowisku kwaśnym. Hydroliza zasadowa, w przeciwieństwie do kwasowej, jest nieodwracalnym procesem.

A więc rozpadł się już nasz trójgliceryd. Mamy więc wolną glicerynę, która pozostanie już w niezmienionej postaci do końca procesu tworzenia się mydła. Mamy również wolne kwasy tłuszczowe, które reagują z wodorotlenkiem. Dopiero teraz mamy do czynienia z procesem saponifikacji/zmydlania/zobojętniania. Dopiero teraz powstaje nam właściwe mydło.

Na zakończenie chciałabym wspomnieć o pH mydła. Wróćmy na chwilę myślami do klasycznej reakcji zobojętniania (wodorotlenek sodu z kwasem solnym, na drugi zdjęciu). W wyniku tej reakcji powstaje sól mocnego kwasu z mocną zasadą. Obie części niwelują swoje kwasowe/zasadowe właściwości, pH takiego roztworu będzie obojętne, czyli w okolicach 7 (odczyn dla wody). W przypadku mydła mamy do czynienia z solą słabego kwasu z mocną zasadą. Właściwości zasadowe będą przeważać nad właściwościami słabego kwasu, więc roztwór takiej soli będzie miał odczyn lekko zasadowy - chociaż będzie on zdecydowanie niższy niż w przypadku czystej zasady (pH = 12-14 w zależności od stężenia). Dlatego pH mydła po odleżakowaniu waha się w granicach 8-9 i jest to całkiem dobre mydło :) Leżakowanie mydła powinno trwać przynajmniej 4 tygodnie, ale można ten proces przyspieszyć, stosując metodę na ciepło. Ale to już temat na inny dzień.

Podoba Wam się mydlenie od strony teoretycznej, chemicznej? :) W następnej części porozmawiamy o bezpieczeństwie przy produkcji mydła. Ług jest żrący, więc trzeba wiedzieć jak z nim pracować. Gdy się go bliżej pozna, nie taki diabeł straszny, jak go malują!

Trzymajcie się ciepło! Jaskółka