شوینده ها-جلسه اول

اهداف جلسه:
·آشنایی با اصول اولیه صنعت صابون سازی
·آشنایی با روش ساخت صابون
· آشنایی با مواد اولیه در تهیه صابون
·ساخت صابون
 وسایل مورد نیاز:
·دسترسی به اینترنت
·روغن
·اتانول
· سود
·هیتر
· نمک
·حمام یخ
مقدمه:
 در این جلسه بعداز آشنایی با طرز کار صابون و خلاصه ای از تاریخچه آن، با انجام آزمایشی صابون خواهیم ساخت.
 صابون ها نمک های کربوکسیلات هستند که دارای زنجیره های کربنی بلندی هستند. آنها از هیدرولیز قلیایی چربی ها یا روغن به دست می آیند. اسم این هیدرولیز صابونی شدن است. واکنش صابونی شدن قرن هاست که شناخته شده است. در قدیم صابون ها را از چربی حیوانی و مایع خاکستر که همان سود است به دست می آورند.
نحوه ی کار صابون ها به این صورت است که چربی ها و روغن ها را امولسیونه می کند یعنی آنها را به صورت قطره های ریزی درست می کند که دورتادور آنها را می پوشاند. به این قطره ها میسل گفته می شود. مولکول های صابون دور قطره های روغن را می پوشانند به صورتی که دم های غیر قطبی آنها رو به روغن و سرهای آب دوست آنها به سمت آب باشد. اگر قطره های روغن به اندازه کافی کوچک باشد وصابون به اندازه کافی باشد، قطره های روغن در داخل آب پخش می شوند و با آب شسته می شوند. بنابراین، صابون به مقدار زیاد، آب گرم و یک عامل محرک مثل اسکاچ می تواند به پاک شدن چربی ها کمک کند. آب گرم می تواند چربی های جامد را ذوب کند و عامل محرک می تواند قطره های روغن را به قطره های ریزتر بشکند. استفاده از مقدار زیادی صابون نیز باعث تشکیل آسان تر امولسیون می شود.
آب های سخت که دارای یون هایی مانند کلسیم و منیزیم هستند آب های سخت نامیده می شوند که مانع از کف کردن یا کارایی خوب صابون می شوند. این یون ها با مولکول های صابون تشکیل رسوب می دهند و به صورت لایه ای سفید یا کدر در آب تشکیل می شوند. بنابراین دیگر صابونی به حالت محلول وجود ندارد و کارایی آن پایین می آید.
شوینده ها مثل صابون دارای یک گروه از سر باردار و یک گروه از دم غیرقطبی بلند هستند. اما از چربی یا روغن به دست نمی آیند. شوینده ها در آب های سخت رسوب تشکیل نمی دهند. از آنها در تهیه ی شامپوها و سایر محصولات پاک کننده استفاده می شود. بعد از آنکه شوینده ها مورد استفاده ی وسیع قرار گرفتند مشخص شد که آنها در طبیعت از بین نمی روند و از این رو بسیاری از رودخانه ها و دریاچه ها به کف این مواد شوینده آلوده شدند. سپس، دسته ای جدید از شوینده های تجزیه پذیر در محیط زیست یا زیست تخریب پذیر کشف شدند.
بیش از ۲۰۰۰ سال پیش، صابون سازی اختراع شد. کارخانه صابون سازی که در در حفاری های بمبئی پیدا شده است نشان از قدمت دو هزار ساله این صنعت دارد. اما آنچه اکنون به عنوان صابون می شناسیم با صابون امروزی بسیار متفاوت است. کمتر صنعتی است که چنین تغییرات شگرفی را تجربه کرده باشد. در میان بسیاری از صنایع شیمیایی، هیچکدام همانند صابون سازی با چنین حجم بزرگی از تغییرات بنیادی در مواد اولیه شیمیایی، روش ساخت و فرایند تولید خود تجربه نکرده اند. استفاده از صابون معمولا با سطح پاکیزگی در بین جوامع رابطه مستقیمی دارد. با بالارفتن سطح فرهنگ عمومی در جوامع استفاده از مواد شوینده به خصوص صابون ها رشد زیادی بافت. معمولاً پذیرفته شده است که مصرف سرانه صابون نشان دهنده سطح زندگی افراد هر کشوری است. جالب آن است که بدانید، چیزی به عنوان اختراع صابون نداریم یعنی صابون در واقع هیچ گاه “کشف” نشده بلکه به تدریج از مواد قلیایی و چربی ها به دست آمده است. همان طور که می دانیم تقریبا هر علمی یا صنعتی یک فرد شناخته شده دارد! فرد شناخته شده ی صابون سازی پلینی است که پدر ساخت صابون های نرم وسخت است. تا قرن سیزدهم صابون هیچ گاه به اندازه کافی تولید نشد، بطوری که بتوان به آن یک محصول صنعت گفت. تا اوایل دهه ۱۸۰۰ باور اکثریت مردم بر این بود که صابون مخلوطی مکانیکی از چربی و قلیاست. سپس یک شیمیدان فرانسوی به نام شورول، نشان داد که تشکیل صابون در واقع یک واکنش شیمیایی است. با ورود گلیسیرین در صنعت صابون سازی و ادامه ی کارهای شورول توسط دومنیه، بازیابی گلیسرین از مخلوط های صابونی شده کشف شد. کشف مهمی که صنعت صابون سازی را بنا نهاد توسط شخصی به نام لوبلان در زمینه تولید ارزان قیمت کربنات سدیم از کلرید سدیم بود این کار از طریق خیساندن خاکستر چوب ها یا تبخیر آبهایی مانند رودخانه نیل که بطور طبیعی قلیایی‌اند تأمین می‌‌شد که منجر به تولید مواد قلیایی طبیعی می شد.
چربی حیوانی یا پیه
پیه، یکی از مواد اولیه یا ماده اصلی در صابون سازی است. مقدار پیه مصرفی حدود سه چهارم کل روغن ها و چربی های مصرفی صنایع صابون سازی است و مخلوطی است از گلیسریدهایی است که از آب کردن چربی جامد گاوی با بخار بدست می‌‌آید. پیه که نوعی چربی جامد است توسط حرارت ایجاد شده از بخار تجزیه شده یا به اصلاح آب می شود و مایع روغنی روی آب تشکیل می‌‌گردد. به دلیل اختلاف چگالی روغن و آب و کمتر بودن چگالی روغن لایه تشکیل شده کاملا فاز مجزایی از آب دارد بطوری که به راحتی می‌‌توان آن را از روی آب جمع آوری کرد.
انحلال پذیری صابون
انحلال پذیری یکی از مفاهیم بنیادی علم شیمی و موضوع محلول‌هاست که میزان حل شدن یک ماده (جامد، مایع یا گاز) را در یک حلال مشخص (جامد، مایع یا گاز) بیان می‌کند. این کمیت با عواملی چون نوع حلال، دما و فشار رابطه دارد.
زمانی که مقداری از ماده ای را در حجم مشخصی محلول حل کنیم به نحوی که دیگر حل نشود و مقداری از آن ته نشین گردد، محلول سیر شده ساخته ایم. یعنی میزان ماده حل شونده در حلال به درجه اشباع رشیده است.
در یک محلول سیر شده بین ذرات ته نشین شده و ذرات حل شده ارتباط وجود دارد یعنی در هر لحظه مقداری از جسم حل نشده در حلال حل شده و به همان مقدار از ماده حل شده از محلول خارج می شود.
اگر مقدار ماده حل شده در حلال بیش از حد اشباع باشد به آن محلول فراسیر شده یا فوق اشباع می گویند. این محلول ها ناپایدارند یعنی به راحتی مقدار اضافی جسم حل شده به صورت بلور های ریز ته نشین می شود.

دو عامل زیر بر میزان انحلال پذیری موثرند:
1. دما
2.فشار
دما تاثیرگذارترین عامل در فرآیند انحلال پذیری است. افزایش دما انحلال پذیری اغلب مواد جامد را در آب افزایش می دهد اما انحلال پذیری گازها را افزایش می دهد. یعنی با افزایش دما می توان مقدار حل شدن شکر در آب را افزایش داد اما برای افزایش انحلال اکسیژن در آب بایستی دمای آب را کاهش داد. جالب آن است که یکی از مواد نادری که برای افزایش انحلال پذیری به کاهش دما نیاز دارد، سدیم سولفات است.
تغییر فشار تنها در انحلال پذیری گاز ها موثر است. افزایش فشار گاز روی سطح مایع، میزان حل شدن گاز در مایع را افزایش می دهد. در نوشابه سازی نیز از همین ویژگی برای حل کردن گاز کربن دی اکسید در نوشابه استفاده می کنند.
انحلال پذیری صابون
به منظور افزایش انحلال پذیری صابون پیه را معمولاً در داخل ظرف صابون سازی یا ظرف آبکافت با روغن نارگیل مخلوط می‌‌کنند. دومین ماده اولیه مهم در صابون سازی روغن دنبه (حدود ۲۰ درصد) است. دنبه منبع مهمی از گلیسریدهای چرب است از حیوانات کوچک اهلی بدست می‌‌آید. تصفیه روغن از طریق آب کردن با بخار یا استخراج با حلال انجام می‌‌گیرد و اغلب بدون اختلاط با سایر چربی ها مخلوط می‌‌شود.
صابون های سنتی
مراغه از قدیمی ترین تولید کنندگان صابون سنتی ایران می باشددر این صابون ها از فرآورده های طبیعی استفاده می شود که منجر به ارزش بیشتر این محصول می شود. امروزه صدها کارگاه صابون پزی سنتی در مراغه فعالیت می کنند که حفظ و بهینه سازی این بخش نیاز به حمایت و نظارت پیگیر دارد.
 ساخت صابون
 روش کار
1. در یک بشر، 5 گرم روغن بریزید. نوع روغنی که استفاده می کنید را یادداشت کنید.
2. 15 میلی لیتر اتانول و 15 میلی لیتر سود 20 درصد وزنی به بشر اضافه کنید. یک مگنت داخل آن بندازید و هیتر را روشن کنید تا با استیرر هم زده شود. آنقدر حرارت داده شود تا محلول دیگر دوفازی نباشد. باید یک محلول شفاف به دست بیاید. نباید حرارت زیاد باشد که محلول تبخیر شود اگر تبخیر شد حدود 5 میلی از محلول اب و اتانول داخل آن بریزید.
3. بشر را از روی حرارت برداشته. 50 میلی محلول اشباع نمک یعنی 30 گرم نمک داخل 100 میلی آب را داخل یک بشر 400 میلی تهیه کنید.
4. محلول صابونی بشر اول را به بشر 400 میلی اضافه کنید و توسط هم زن شیشه ای هم بزنید. اینکار باعث افزایش دانسیته ی محلول و رسوب صابون می شود.
5. بشر را داخل حمام آب یخ قرار دهید. سپس آن را صاف کنید و با آب مقطر سرد بشویید.
6. اجازه دهید صابون خشک شود.
سوالات
1-مواد اولیه در تهیه صابون را نام ببرید.
2-دلیل استفاده از نمک در ساخت صابون چیست؟
4-حمام آب سرد چه کمکی در استخراج صابون می کند؟
5- روش عمل صابون ها را در حذف آلودگی ها شرح دهید.

شما عزیزان می توانید برای انجام این پروژه به طرح درس های ذیل مراجعه فرمایید:
شوینده ها، جلسه اول
شوینده ها، جلسه دوم
شوینده ها، جلسه سوم
شوینده ها، جلسه چهارم
شوینده ها، جلسه پنجم
شوینده ها، جلسه ششم
شوینده ها، جلسه هفتم
شوینده ها، جلسه هشتم
شوینده ها، جلسه نهم
شوینده ها، جلسه دهم
شوینده ها، جلسه یازدهم


بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان
- تهیه: مینا رزقی و شایان فروزنده دل
تنظیم: محبوبه همت