ΣαπουνοΧημεία

Οι αντιδράσεις

Το σαπούνι παρασκευάζεται με αντίδραση λιπών ή ελαίων (τριγλυκεριδίων) με ένα καυστικό αλκάλι (υδροξείδιο του νατρίου, υδροξείδιο του καλίου). Το κάθε λιπαρό οξύ (έλαιο) έχει ένα μοναδικό συνδυασμό τριγλυκεριδίων το οποίο αντιδρά με τη βάση (NaOH) διαφορετικά. Η ποσότητα βάσης που θα χρειαστούμε εξαρτάται από το έλαιο που επιλέξαμε. Το τελικό προϊόν είναι η γλυκερίνη και το σαπούνι, όπως δείχνει η παρακάτω αντίδραση.

Η πιο πάνω αντίδραση είναι σχηματική, καθώς στην πράξη χρησιμοποιούνται περισσότερα του ενός τριγλυκερίδια, ενώ σε μερικές περιπτώσεις χρησιμοποιείται και μίγμα από καυστικό νάτριο και καυστικό κάλιο. Πιο αναλυτικά, το ΝaOH είναι βάση, που σημαίνει ότι διασπάται σε ιόντα όταν βρίσκεται σε υδατικά διαλύματα. Τα μόρια του νερού, ως πολικά, υπερνικούν την ελκτική δύναμη μεταξύ του ατόμου Na και του υδροξυλίου. Κατά συνέπεια, τα άτομα Na και τα υδροξύλια κυκλοφορούν ελεύθερα ως φορτισμένα αντικείμενα (ιόντα), περιτριγυρισμένα από μόρια νερού. Παράλληλα, απελευθερώνεται θερμότητα (εξώθερμη αντίδραση) και αέριο υδρογόνο. Αν στο παραπάνω διάλυμα προστεθεί ένα οξύ, ακόμα και ασθενές όπως το λάδι (τα λίπη πρώτα υδρολύονται σε ελεύθερα λιπαρά οξέα) το πολύ επιθετικό και αντιδραστικό ιόν του νατρίου θα αρχίσει να κολλάει πάνω στη μοριακή αλυσίδα του οξέος. Τελικά θα ενωθούν και θα δημιουργήσουν νερό και ένα νέο ουδέτερο μόριο, το αλάτι (σαπούνι). Η αντίδραση σαπωνοποίησης συνεχίζεται αυθόρμητα μετά τη μίξη των υλικών και μπορεί να διαρκέσει από αρκετές ώρες μέχρι λίγους μήνες. Το μείγμα σιγά σιγά στερεοποιείται ενώ ταυτόχρονα χάνει νερό μέσω εξάτμισης. Τα τελικά προϊόντα της σαπωνοποίησης είναι το στερεό σαπούνι και μια παχύρρευστη ουσία, η γλυκερίνη ή γλυκερόλη. Υπάρχουν δύο τρόποι σαπωνοποίησης: Η εν θερμώ σαπωνοποίηση (με βρασμό ή χωρίς) και η εν ψυχρώ σαπωνοποίηση. Το παραπροϊόν της σαπωνοποίησης, η γλυκερίνη, απομακρύνεται κατά τη βιομηχανική παρασκευή και αποτελεί σημαντική πρώτη ύλη στην χημική βιομηχανία. Η βιομηχανική παραγωγή σαπουνιού γίνεται με συνεχή διαδικασία, δηλαδή προστίθενται συνεχώς λίπη και καυστικά αλκάλια και απομακρύνονται τα προϊόντα. Στην παραγωγή μικρότερης κλίμακας, σε οικοτεχνίες ή από ερασιτέχνες, η διαδικασία αυτή γίνεται με τον παραδοσιακό τρόπο και δεν είναι συνεχής. Η εν ψυχρώ διαδικασία συνήθως δεν χρησιμοποιείται στην βιομηχανία, αλλά από τους οικοτέχνες. Η αντίδραση σαπωνοποίησης πραγματοποιείται σε θερμοκρασίες δωματίου και η γλυκερίνη δεν απομακρύνεται από το τελικό προϊόν αλλά αποτελεί συστατικό του.  Στην εν θερμώ παραγωγή οι θερμοκρασίες ποικίλλουν. Μπορεί να είναι παραπλήσιες με τα σημεία βρασμού των συστατικών (μέθοδος ημιβρασμού) ή όλα τα συστατικά να είναι σε θερμοκρασία βρασμού (άνω των 100). Η μέθοδος ημιβρασμού χρησιμοποιείται τόσο στη βιομηχανία - κυρίως μικρής κλίμακας - για την βιομηχανική παρασκευή σαπουνιών γλυκερίνης όσο και από τους οικοτέχνες, καθώς η αντίδραση ολοκληρώνεται σε πολύ μικρότερο χρονικό διάστημα και από το δοχείο το σαπούνι πηγαίνει απευθείας στους τύπους (καλούπια) προκειμένου να σχηματοποιηθεί. Η μέθοδος βρασμού είναι συνεχής διαδικασία, η γλυκερίνη απομακρύνεται από το τελικό προϊόν και χρησιμοποιείται αποκλειστικά από τη βιομηχανία μεγάλης κλίμακας.

Πως καθαρίζει το σαπούνι;

Η καθαριστική δράση του σαπουνιού είναι και αυτή περίπλοκη χημική διεργασία και δεν οφείλεται αποκλειστικά στον αφρισμό του. Κάθε μόριο σαπουνιού έχει μια μακρά αλυσίδα υδρογονάνθρακα, που μερικές φορές ονομάζεται «ουρά», με ένα καρβοξυλικό «κεφαλή». Όταν χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό, το σαπούνι δρα ως επιφανειοδραστική ουσία σε συνδυασμό με το νερό. Ο καθαρισμός δράσης αυτού του μείγματος οφείλεται στη δράση των μικκυλίων, μικροσκοπικών "σφαιρών" με την εξωτερική επιφάνειά τους καλυμμένη από πολικές υδρόφιλες ομάδες, που περισφίγγουν μια λιπόφιλη ομάδα σε μορφή θύλακα και μπορούν να περιβάλλουν τα σωματίδια λίπους, που αποτελούν τον ρύπο, προκαλώντας τη διάλυσή τους στο νερό. 
Το σαπούνι είναι ένα εξαιρετικό καθαριστικό εξαιτίας της ικανότητας του να λειτουργεί σαν γαλακτωματοποιητικός παράγοντας. Ο γαλακτωματοποιητής έχει την ιδιότητα να αναμιγνύει δυο μη αναμίξιμα υγρά μεταξύ τους. Στην δική μας περίπτωση την λιπαρή βρωμιά του σώματος μας με το νερό. Όταν το σαπούνι διαλύεται στο νερό δημιουργούνται κατιόντα νατρίου ή καλίου ανάλογα και αντίστοιχα ανιόντα λιπαρών οξέων. Κάθε κατιόν αποτελείται από δύο τμήματα, το πρώτο είναι υδρόφιλο, το "κεφάλι", δηλαδή διαλύεται στο νερό και το δεύτερο λιπόφιλο, την "ουρά", δηλαδή διαλύεται σε λιπαρές ουσίες και έχει την ικανότητα να προσκολλάται στην βρομιά.

Συνοψίζοντας, κατά τη διαβροχή ενός αντικειμένου με διάλυμα σαπουνιού, το λιπόφιλο τμήμα του διαλύεται στους λιπαρούς ρύπους, ενώ το υδρόφιλο στο νερό. Το αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης είναι οι ρυπαρές ουσίες να δεσμεύονται από το αντικείμενο, σχηματίζοντας ένα γαλάκτωμα, και κατόπιν να απομακρύνονται με το ξέπλυμα. 

Η γλυκερίνη και τα οφέλη της.

Το δεύτερο συστατικό της χημικής αντίδρασης είναι η γλυκερίνη ή γλυκερόλη όπως είναι η χημική ονομασία της. Πολλοί μας ρωτάνε για ποιο λόγο τα χειροποίητα σαπούνια είναι τόσο ενυδατικά σε σχέση μ' αυτά του εμπορίου. Εκτός από την ποιότητα των πρώτων υλών και την απουσία χημικών προσμίξεων, ο σημαντικότερος λόγος είναι η ύπαρξη της φυσικής γλυκερίνης μέσα στο χειροποίητο σαπούνι. Οι βιομηχανίες παρασκευής σαπουνιού αφαιρούν τη γλυκερίνη για να τη χρησιμοποιήσουν σε άλλες εφαρμογές, πιο κερδοφόρες. Όπως είναι αυτονόητο, το χειροποίητο σαπούνι δεν έχει υποστεί κανενός είδους τέτοια επεξεργασία και διατηρεί όλη τη ποσότητα γλυκερίνης, που παράχθηκε κατά τη σαπωνοποίηση, καθιστώντας το ποιοτικά και καλλυντικά σαφώς ανώτερο από τα βιομηχανικά σαπούνια.