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Während ich einige Schüler über die Chemie der Seifenherstellung unterrichtete, wurde mir klar, dass ich wirklich, wirklich versuchen wollte, selbst Seife herzustellen und hier darüber zu schreiben. Mein Schreiben war wirklich lang, also habe ich es zu einem Zweiteiler gemacht – Rate 1 dreht sich alles um die Chemie und Rate 2 um das eigentliche Verfahren (das Sie auch zu Hause mit Geräten und Chemikalien aus dem Supermarkt machen können!).,
Sie müssen die Chemie hinter der Herstellung von Seife nicht verstehen, aber den Hintergrund zu kennen, bedeutet, dass Sie mit Ihren Rezepten herumspielen und alle Probleme lösen können, auf die Sie stoßen, mit minimalem Versuch und Irrtum und Verschwendung! Es ist auch aus wissenschaftlicher Sicht sehr interessant.
Zum Abschnitt springen:
- Was ist Soap?,
- Seifenherstellung-Die Verseifungsreaktion
- Fette und Öle
- Starke Base
- Proportionen
- Glycerin
- Zusammenfassung
Bevor wir mit dem nittrigen gritty chemischer Reaktionen beginnen können-was ist Seife überhaupt?
Was Ist Soap?
Wenn Sie verfolgt haben mich für eine Weile, Sie werde nicht vergessen, mich zu erwähnen Chemikalien, so genannte Tenside, wie in meinem Gast-Beitrag auf chemophobia auf Den Toast, und in diesem Gesicht waschen Anleitung., Tenside sind raffinierte Moleküle, die sich sowohl in Wasser – als auch in ölbasierten Substanzen auflösen, was bedeutet, dass sie Öl von Oberflächen reinigen und Mischungen von Öl-und wasserbasierten Flüssigkeiten zusammen glücklich machen können (denken Sie an Mayonnaise-ohne Eigelb, das als Tensid wirkt alles gemischt, es würde sich einfach in Vinagrette – Dressing trennen).
Tenside haben einen geladenen wasserliebenden, hydrophilen “ Kopf „und einen neutralen, ölliebenden, lipophilen“Schwanz“.
So sieht es aus, wenn es Öl in Wasser auflöst (zB, in Ihrem schmutzigen Badewasser oder halten Sie das Fett in Ihrer Milch gelöst) – die Tenside hängen in der Grenzfläche zwischen Öl und Wasser und halten alles zusammen.
Seifen sehen ungefähr so aus:
Dieses spezielle Seifenmolekül heißt Natrium laurate. Wenn es sich in Wasser auflöst, teilen sich das Natrium (Na+ links) und das Laurat (der Rest des Diagramms) auf., Hier ist das laurate ion:
vertraut Aussieht?
Ja, Seifen sind negativ geladene Tenside! Sie sind Teil einer Klasse von Chemikalien, die anionische Tenside (anionisch = negativ geladen) genannt werden und die die stärksten Reinigungsmittel enthalten. (Technisch gesehen werden Seifen als „Salze von Fettsäuren“ bezeichnet – ich werde diese Terminologie nicht viel verwenden, aber sie ist hier, falls Sie sie jemals brauchen.)
Wie bekommen wir diese nützlichen Dinge in unsere schmuddeligen kleinen Hände?,
Seife herstellen-Die Verseifungsreaktion
Seife besteht aus der Reaktion eines Fettes oder Öls (oder einer Mischung) mit einer starken Basis (etwas mit sehr hohem pH-Wert). Die chemischen Strukturen von Fetten und Ölen sehen im Allgemeinen so aus:
Die linke Seite (lila) ist immer gleich – sie basiert auf einem Glycerinmolekül (auch Glycerin genannt). Jedes “ O “ stellt ein Sauerstoffatom dar – es gibt 3 auf Glycerin, und diese sind chemisch an 3 Fettsäuren gebunden (in Blau, was am Ende die Seife sein wird)., Diese können alle gleich oder unterschiedlich sein (in dieser Zeichnung habe ich sie alle gleich gezeichnet). Weil es drei Dinge gibt und sie mit einem Glycerinmolekül verbunden sind, werden Fette und Öle Triglyceride genannt.
Die Seifenherstellungsreaktion wird Verseifung genannt, und nach der Reaktion soll die Mischung verseift sein. Verseifung beinhaltet das Fett oder Öl mit einer starken Basis reagieren, in der Regel Natriumhydroxid (aka Lauge aka Ätznatron), obwohl Sie auch Kaliumhydroxid (aka ätzende Kali) verwenden können., Diese Reaktion zerlegt das Triglycerid in die violetten und blauen Teile, dh die Glycerin-und Seifenmoleküle.
Schauen wir uns jede Komponente der Reaktion genauer an:
Fette und Öle
Dies ist der komplizierteste und interessanteste Teil des Rezepts. Verschiedene Fette und Öle können verwendet werden, um Seifen mit unterschiedlichen Eigenschaften herzustellen. In Fetten und Ölen unterscheiden sich die Fettsäuren (das ist der blaue Teil, denken Sie daran).
Es gibt zwei Haupttypen von Fettsäuren: gesättigte und ungesättigte., (Dies ist das gleiche wie die gesättigten und ungesättigten Fette, die Sie von Diätassistenten hören!)
Gesättigte Fettsäuren haben einen einfachen Zickzack in ihrer Struktur. Die üblichen, die wir bei der Seifenherstellung verwenden, sind Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure und Stearinsäure, wie unten gezeigt. Dies bedeutet, dass sie sich vor und nach der Verseifung auf molekularer Ebene ordentlich stapeln und härtere Seifen bilden (und härtere Blockaden in Ihren Arterien, wenn Sie sie essen)., Seifen aus gesättigten Fettsäuren sind auch effektiver bei der Reinigung – dies bedeutet jedoch, dass sie auch mehr natürliches Öl von Ihrer Haut entfernen.
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Ungesättigte Fettsäuren haben Knicke in ihrer Struktur, da es Doppelbindungen gibt (die Bits, bei denen der Zickzack zu zwei parallelen Linien wird)., Häufige ungesättigte Fettsäuren, die bei der Seifenherstellung verwendet werden, sind Ölsäure, Linolsäure, Alpha – und Gamma-Linolensäure (diese sind auch als Omega – Fettsäuren bekannt-wiederum etwas, auf das Sie im Zusammenhang mit der Ernährung gestoßen sind) und Ricinolsäure. Aufgrund ihrer verworrenen Form stapeln sie sich nicht ordentlich auf molekularer Ebene und können mit vielen Lücken herumrutschen, was bedeutet, dass Sie weichere Seifenstücke haben (und sie verstopfen die Arterien nicht, wenn Sie sie essen). Seifen aus ungesättigten Fettsäuren sind weniger effizient bei der Reinigung und sind daher schonender auf der Haut.,
Neben der Härte Ihrer Seife und ihrer Reinigungskraft wirkt sich auch die Menge jeder verseiften Fettsäure in der endgültigen Seife auf das Verhalten des Schaums aus. Im Allgemeinen geben gesättigte Fettsäuren einen cremigen, stabilen Schaum, während ungesättigte Fettsäuren zu einem flauschigen, aber instabilen Schaum führen. Eine bemerkenswerte Ausnahme ist jedoch Ricinolsäure (in Rizinusöl enthalten), die ungesättigt ist, aber einen reichen, flauschigen Schaum ergibt, der auch ziemlich stabil ist. Ungesättigte Fettsäuren neigen auch dazu, ranziger zu werden, da die Doppelbindung reagieren kann.,
(Randnotiz: tierische und pflanzliche Fette und Öle sind Triglyceride – Mineralöl und andere aus Erdöl gewonnene Öle sind andererseits keine Triglyceride, daher ist es unmöglich, daraus Seife herzustellen.)
Sie können auch leicht die Fettsäureprofile von gewöhnlichen Fetten und Ölen nachschlagen – sie unterscheiden sich für jede Charge von Öl, also sind sie wirklich Ballparkfiguren., Hier sind die drei Öle, die ich im Projekt verwenden werde (Informationen aus diesem erstaunlichen Seifenrechner):
Starke Basis
Die für die Seifenherstellung verwendeten Basen müssen Hydroxid enthalten – das ist das Bit, das das Fett oder Öl in Glycerin und Seife aufteilt. Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid sind die 2 am häufigsten verwendeten Basen für die Verseifung.
Natriumhydroxid (auch Lauge oder Natronlauge genannt) wird am häufigsten verwendet und führt zu einem harten Riegel. Kaliumhydroxid führt zu einem weichen Riegel und wird normalerweise zur Herstellung von Flüssigseife verwendet., Der Grund für den Unterschied ist, dass das Natriumion etwas kleiner ist als das Kaliumion – es stört weniger das Stapeln der Seifenmoleküle auf molekularer Ebene und je effizienter das Stapeln ist, desto härter ist die resultierende Seife, genau wie bei gesättigten vs. ungesättigten Fettsäuren oben.
Sicherheitshinweis: Starke Basen sind ziemlich böse Dinge zum Spielen – genau wie starke Säuren verbrennen sie Ihre Haut sofort. Erinnerst du dich an die Szene aus Fight Club? Es ist nicht nur künstlerische Lizenz – Sie werden mit einer permanenten Narbe am Ende!, Ich werde im nächsten Beitrag mehr auf die Sicherheitsüberlegungen für die Seifenherstellung eingehen.
Proportionen
Im obigen Reaktionsdiagramm werden Sie feststellen, dass Sie 3 Basispartikel benötigen, um mit einem Fett-oder Ölpartikel zu reagieren. Moleküle sind lächerlich winzig, so dass wir nicht sitzen und die genaue Anzahl zählen können, die wir in unserem Topf mischen müssen. Diejenigen von Ihnen, die Chemie studiert haben, werden wissen, dass es eine Methode zur Berechnung der Verhältnisse von Komponenten gibt, aber Fette und Öle enthalten eher Mischungen von Fettsäuren als eine einzelne Art von Molekül, also ist es keine einfache Aufgabe!,
Zum Glück gibt es viele Seifenrechner und Verseifungstabellen online mit vorprogrammierten Zahlen, die uns die Drecksarbeit antun können-hier sind einige. (Wenn Sie einen besonders fortschrittlichen Seifenrechner verwenden, werden auch die vorhergesagten Eigenschaften der Seife berechnet, die aus einer Mischung von Fetten und Ölen hergestellt wird, die Sie ausgewählt haben, nur aus den %s jeder Fettsäure, die wirklich raffiniert ist.,)
Mit diesen Rechnern können wir herausfinden, wie die perfekten Proportionen aussehen würden, aber denken Sie daran, dass wir keine hochpräzisen wissenschaftlichen Instrumente verwenden – wir verwenden Küchenwaagen, die einige Moleküle abwiegen (und mit einigen meine ich im Bereich von 2.500.000.000.000.000.000.000.000 – das ist die Anzahl der NaOH-Partikel in einem messbaren Gramm). Wenn wir nicht genug Basis haben, bleibt am Ende zu viel Fett/Öl übrig – schlagendes Fett auf Ihrer Haut klingt nicht sehr reinigend!, Auf der anderen Seite, wenn wir nicht genug Fett/Öl haben, haben wir am Ende eine starke Basis in der Seifenleiste – Autsch!
Die Art und Weise, wie wir auf Nummer sicher gehen, ist Superfatting, was bedeutet, dass wir etwas weniger Hydroxid hinzufügen, als wir brauchen – genug, um sicher zu sein, aber nicht so sehr, dass die Seife zu fettig wird. Dies wird auch als Laugenrabatt bezeichnet und liegt normalerweise bei 5-8%.
Glycerin
Dies ist das Produkt, das bei allen Verseifungsreaktionen gleich ist., Glycerin ist eine feuchthaltende Feuchtigkeitscreme, was bedeutet, dass es Wasser auf die Haut zieht, um Feuchtigkeit hinzuzufügen (es ist das Zeug, das diesen DIY Nagellackentferner so nahrhaft macht!). Dies bedeutet jedoch auch, dass es Wasser zu Ihrem letzten Stück Seife anzieht, so dass es zu Brei wird, wenn Sie nicht vorsichtig sind. Kommerziell massenproduzierte Seifen entfernen normalerweise viel Glycerin, um dieses Problem zu umgehen, und einige handgemachte Seifen auch (mit einem Prozess namens „Salting out“), aber das ist ein bisschen weiter fortgeschritten, als wir für dieses Projekt brauchen.,
- Seifen sind Tenside, d.h. sie lösen sich in Wasser und Ölen auf und können reinigen.
- Bei der Seifenherstellung werden Fette/Öle mit einer starken Hydroxidbasis zu Glycerin und Seife (Salze von Fettsäuren) reagiert.
- Fett – / Ölmoleküle (Triglyceride) bestehen aus Glycerin, das chemisch an 3 Fettsäuren gebunden ist.
- Die spezifischen Fettsäuren in den Fetten / Ölen, auf die Sie reagieren, bestimmen die Eigenschaften Ihres endgültigen Seifenstücks.,
- Die starke Hydroxidbasis, die Sie zur Herstellung eines Seifenstücks verwenden, ist wahrscheinlich Natriumhydroxid mit einem hohen pH-Wert
- Um zu berechnen, wie viel von jeder Chemikalie Sie in Ihrer Reaktion benötigen, müssen Sie einen Seifenrechner oder eine Verseifungstabelle verwenden.
- Sie möchten ein wenig überschüssiges Fett/Öl (5-8%) in Ihrem Rezept haben, denn ein bisschen fettig (mit Feuchtigkeit versorgt) zu sein, ist besser als Ihre Haut abzubrennen! Dies nennt man Superfatting.
Das ist die Chemie hinter soapmaking in einer (ziemlich großen) Nussschale., Aber wie gehen wir davon aus, na ja … tatsächlich ein Stück Seife auf Ihrem bod zu verwenden? Teil 2 wird alles über den Prozess sein-bis dann!
