日常生活中的化学——清洁剂探究

1、日常生活中的化学-清洁剂探究作者:高一（2）林明涛家庭中主要的污渍是油污，家庭清洁主要的要求就是去除油污，因此主要的清洁剂必须满足这个要求。同时,刺激性/腐蚀性（即常说的"伤不伤手"）、廉价性等也是清洁剂选择的重要因素。我将从以上几方面出发，对家庭常用的清洁剂简略探究一下。一、关于油脂油脂是油和脂肪的统称。从化学成分上来讲油脂都是高级脂肪酸与甘油形成的酯。油脂是烃的衍生物。油脂是一种特殊的酯。自然界中的油脂是多种物质的混合物，其主要成分是一分子甘油与三分子高级脂肪酸脱水形成的酯，称为甘油三酯。油和脂都能进行水解。 来自百度百科词条“油脂”()既然油脂是一种酯，那么原则上只要

2、能与酯反应生成能被水轻易冲走的物质的都可以作为家庭清洁剂。但家庭使用，必须满足低刺激性、低腐蚀性、廉价好用等要求，因此经过几千年人类对清洁剂的选择利用，现代常用的清洁剂就剩下这样几类了。二、常用的清洁剂1.碱和碱性盐类上面已经说过，油脂会水解，其化学方程式为：（在一般条件下也能水解，但反应速率较慢）可以看到油脂水解会产生三种高级脂肪酸。若让油脂与碱反应，方程式是： 这个反应俗称皂化反应。显然，我们可以用碱来去除油污，但常用的碱氢氧化钠（NaOH）和氢氧化钙（CaOH）都有较强的腐蚀性，在现实生活中只能用于炉具清洁。那么，碱性的盐可以吗？可以！以碳酸盐为例，水解的方程式是：CO32-+H2O=H

3、CO3-+OH-产生的OH-也可以与油脂反应。因此，在古代，人们常常用草木灰（主要成分K2CO3）洗衣 来自古人洗衣多用草木灰或柴灰 当时去污明星产品，而碳酸钠也常常用于家庭去污。 但很可惜的是，这些盐虽然腐蚀性不强，但仍有较强的刺激性，很多使用者都会抱怨伤手，因此现代使用不广。 2.肥皂 碱与油脂的反应，俗称皂化反应。皂化反应通常指的是碱(通常为强碱）和酯反应，而生产出醇和羧酸盐，尤指油脂和碱反应。顾名思义，这是生产肥皂的反应。 来自百度百科词条“皂化反应”（） 传说在公元前7世纪古埃及的一个皇宫里，一个腓尼基厨师不小心把一罐食用油打翻在地下，他非常害怕，赶快趁别人没有发现时用灶炉里的草木灰

4、撒在上面，然后再把这些混合浸透了油脂的草木灰用手捧出去扔掉了。望著自己满手的油腻，他想：这么脏的手，不知道要洗到什么时候才能洗干净啊！他一边犹豫著一边把手放到了水中。 奇迹出现了：他只是轻轻地搓了几下，那满手的油腻就很容易地洗掉了。甚至连原来一直难以洗掉的老污垢也随之被洗掉了。这个厨师很奇怪，就让其他的厨师也来用这种灰油试一试，结果大家的手都洗得比原来更加干净。于是，厨房里的佣人们就经常用油脂拌草木灰来洗手。后来法老王也知道了这个秘密，就让厨师做些拌了油的草木灰供他洗手用。这自然只是个传说，但可以看出一个事实:在使用碱性盐类进行清洁的过程中，人们无意间发现了肥皂的清洁作用。事实上，碱性盐清洁效

5、果好的一个原因就是产生的高级脂肪酸盐（肥皂主要成分）的二次作用肥皂的分子结构如下图所示:肥皂里的金属离子与-COO可溶于水，分子结构上看起来像一个"大头"，俗称"亲水端"或"亲水头"烃基不易溶于水而易溶于油，俗称"亲油基"。当衣物上的油迹或污垢涂上肥皂，并机械摩擦之后，肥皂分子就浸润到衣物的缝隙，其亲油基拼命进入油迹颗粒内，与油污结合，而亲水基则死死赖在水中，油迹就被肥皂分子拉下水。油污下水后，由于肥皂分子的“两栖”结构还具有乳化作用，又变成类似牛奶、豆浆、农药乳剂似的水包油型乳状液，使污垢分散在水中而不再回到衣物

6、上，最后经漂洗而除去，这就是肥皂去污的最主要原理。肥皂的历史十分悠久，随着近代工业的发展，成本降低，肥皂越来越普及，可现代肥皂逐渐被其它清洁剂取代，这是为什么?初中化学中我们已经学到，肥皂水可以检验硬水，方程式是（以硬脂酸盐和镁离子为例）:2C17H35COO-+Mg+=（C17H35COO）2Mg产生的硬脂酸镁是沉淀，即我们观察到的浮渣。浮渣是没有清洁功能的。不止镁离子，肥皂亦能与钙、铁、锰、锌、铜等离子反应产生沉淀，这使得肥皂在硬水中的使用受限，在南方软水地区可能并没有什么影响，但在硬水地区，尤其是使用井水的地区，影响尤为明显。近些年，人们逐渐发现肥皂污染低、去污效果不比其它清洁剂差的特点

7、，重新重视肥皂。部分厂商开始生产皂液，或者在肥皂里加入杀菌、去臭的成分，受到人们的欢迎。3. 其他表面活性剂表面活性剂(surfactant)，是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为疏水基团；亲水基团常为极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可作为极性亲水基团；而疏水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。 来自百度百科词条“表面活性剂”（哈由此可见，肥皂其实是一种表面活性剂。事实上，现代多数洗洁精、洗衣粉、洗衣液等洗涤剂，主要都是表面活性

8、剂。表面活性剂的分类方法有很多，人们一般按照它的化学结构来分类。即当表面活性剂溶解于水后，根据是否生成离子及其电性，分为：1.阴离子表面活性剂：脂肪酸盐（肥皂），十二烷基苯磺酸钠2.阳离子表面活性剂：季铵化物3.两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型，甜菜碱型4.非离子表面活性剂：烷基葡糖苷（APG），脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦（司盘），聚山梨酯（吐温）iv下面吧几类清洁剂中常用的表面活性剂列出:阴离子1.肥皂类2.硫酸化物RO-SO3-M主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类。脂肪烃链R在1218个碳之间。硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油，俗称土耳其红油。高级脂肪醇硫酸酯类有十二烷基硫酸钠（SDS、月

9、桂醇硫酸钠）乳化性很强，且较稳定，较耐酸和钙、镁盐。在药剂学上可与一些高分子阳离子药物产生沉淀，对粘膜有一定刺激性，用作外用软膏的乳化剂，也用于片剂等固体制剂的润湿或增溶。3.磺酸化物R-SO3-M属于这类的有脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物。它们的水溶性和耐酸耐钙、镁盐性比硫酸化物稍差，但在酸性溶液中不易水解。常用品种有：二辛基琥珀酸磺酸钠（阿洛索-OT），十二烷基苯磺酸钠，甘胆酸钠阳离子该类表面活性剂起作用的部分是阳离子，因此称为阳性皂。其分子结构主要部分是一个五价氮原子，所以也称为季铵化合物。其特点是水溶性大，在酸性与碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌作用。常用品种有苯扎氯铵(洁尔灭）和苯扎溴铵（新洁尔灭）等。两性离子这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团，在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。1.卵磷脂：是制备注射用乳剂及脂质微粒制剂的主要辅料2.氨基酸型和甜菜碱型：氨基酸型：R-NH+2-CH2CH2COO甜菜碱型：R-N+(CH3）2-COO在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质，具有很好的起泡、去污作用；在酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质，具有很强的杀菌能力。非离子表面活性剂1.烷基葡糖苷：一种新型的非