سمیرا رضایی(1)، فاطمه اسماعیلی(1)؛ ماندانا فیاضی*(1)، امیر رضا آخوند زاده*(2)
(1) مدرسه دانش نیا
(2) پژوهش سرای دکتر حسابی
* اساتید راهنما
چکیده: صابون با کاربرد های ویژه از سالها پیش مورد استفاده قرار میگرفته است. قدرت پاک کنندگی و کیفیت صابونها یکسان نیست. گروهی پوست را نرم و گروهی دیگر هنگام کاربرد پوست را زبر می کنند. با شناسایی عوامل موثر در کیفیت صابون و روشهای گوناگون صابون سازی، هفت صابون (صابونهای حمامی که گسترش بیشتری در کشور ما دارند) به عنوان نمونه انتخاب شده (صابونهای ۱الی۷ جدول۱) وکیفیت آنها بررسی شد. همچنین سه روش صابون سازی "سرد"، "چربی خنثی" و"جوشاندن مکرر" یک بار با پیه و بار دیگر با روغن زیتون مورد آزمایش و تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش "چربی خنثی" روش مناسبتری برای تهیه صابون است، زیرا فرایند صابونی شدن در این روش کاملتر انجام شده و صابون حاصلِ، کیفیت بالاتری دارد.
واژه های کلیدی: صابون- تاریخچه- خاصیت پاک کنندگی - فرآیندهای صابون سازی- عوامل موثر در کیفیت صابون- تاثیر چربی مصرفی.
مقدمه: صابون یکی از قدیمی ترین ترکیبهای شیمیایی است و قدمتی 2000 ساله دارد. صابون برای اولین بارتوسط مردم روم کشف و "ساپو" نامگذاری شد. نام امروزی صابون“Soap” ازآن نام باستانی گرفته شده است. صابون تركيبي از نمکهای سدیم واسیدهای چرب بلند زنجیر می باشد و عوامل زیادی مانند: کل مواد چرب، عدد اسیدی، عدد صابونی، مقدار نمک صابون، رطوبت، لهیدگی و... در کیفیت آن موثر می باشند. مولکول صابون یک سر قطبی و یک سر ناقطبی دارد که سر قطبی آن با مولکولهای آب پیوند یون - دوقطبی و هیدروژنی برقرار کرده و سر ناقطبی آن نیز در روغن حل شده و سر کربوکسیلات را در محاصره لایه آبی قرار می دهد. دافعه بین بارهای مشابه، قطره های روغن را از بهم پیوستن باز می دارد و به این ترتیب امولسیون پایداری از روغن و آب به وجود می آید که می تواند از روی سطح جدا شده و باعث تمیزی شود.
روش کار: در این پژوهش فرایند صابون سازی با استفاده از سه روش"چربی خنثی " ، " جوشاندن مکرر " و " سرد" یک بار با پیه و یک بار با روغن زیتون صابون انجام گرفت. در قسمت تعیین کیفیت نیز هفت صابون به عنوان نمونه انتخاب شده و"قليايي آزاد"، "پایداری"، "کل مواد چرب"، "عدد اسیدی"و "عدد صابونی" آنها تعیین شد.
روش ۱. روش چربی خنثی :
در این روش ابتدا ۱۲ گرم پیه را داخل بشر ریخته وضمن گرما دهی روی هیتر مرتب به هم زده می شود. در این ۱۰۰ سی سی محلول سود ۵∕۱مولار را آرام آرام به آن افزوده می شود. بعد از۳ الی۴ساعت عملیات صابونی شدن خاتمه می یابد.
روش ۲. روش جوشاندن مکرر :
۱۵گرم پیه را در بشر ریخته و ۱۰۰ میلی لیتر الکل به آن افزوده می شود. بعد از اضافه کردن۲۰ میلی لیتر سود ۷ مولار به آن، بشرروی حمام آبی حرارت داده می شود (در حین حرارت دادن، مخلوط مرتب هم می خورد). دوباره ۲۵ میلی لیتر آب مقطر در بشر ریخته و ۱۰ دقیقه حرارت داده می شود. سپس ۷۵ میلی لیتر محلول سیر شده نمک طعام به آن افزوده و بعد از هم زدن آن ، بشر در تشتک حاوی آب سرد گذاشته می شود. باید تا جدا شدن بخش جامد و مایع از یکدیگر صبر کرد. قسمت جامد به کمک قاشقک به بشر دیگری انتقال می یابد،۵۰ میلی لیتر آب مقطر به آن اضافه شده و ۵ دقیقه حرارت می بیند سپس بشر دوباره در تشتک قرار گرفته و قسمت جامد در قالب ریخته شده تا خشک شود.
روش ۳. روش سرد :
به 14 گرم پيه موجود در بشر، ۲۰ میلی لیتر سود ۴ مولار افزوده می شود ودر طول نیم ساعت حرارت غیر مستقیم ، مخلوط مرتب هم می خورد. سپس در قالب ریخته و خشک می شود.
روش اندازه گیری قلیایی آزاد و کل مواد چرب :
به مواد چربی غیر محلول در آب که از تجزیه صابون با یک اسید معدنی به دست می آید، کل مواد چرب می گویند که شامل مواد غیر صابونی، گلیسریدها و هر نوع اسید رزین (علاوه بر اسیدهای چرب صابون) می شود. منظور ازقلیایی آزاد همان PH صابون می باشد.
۳ گرم از صابون نمونه را در بشر ریخته و ۱۰۰ میلی لیتر الکل خنثی به آن اضافه می شود وبعد از یک ساعت حرارت غیر مستقیم ، به ارلن منتقل شده و با هیدروکلریک اسید ۱∕۰مولار، درمجاورت فنل فتالئین تیتر می شود. با تقسیم حجم اسید مصرفی بر 10 ، قلیایی آزاد نمونه به دست می آید . سپس به همان محلول چند قطره متیل اورانژافزوده و با هیدروکلریک اسید۱مولار تیتر می شود و با جایگذاری حجم اسید مصرفی در رابطه [۱] درصد چربی به دست می آید.
روش اندازه گیری عدد اسیدی:
عدد اسیدی یک ماده چرب مقدار میلی گرم پتاسی است که برای خنثی کردن اسیدهای چرب آزاد یک گرم ماده چرب به کار می رود.
۵۰ میلی لیتر الکل در یک ارلن ریخته و به مبرد وصل می شود تا بجوشد، سپس چند قطره فنل فتالئین به آن اضافه شده
و با سود۱ /۰مولار تیتر می شود تا رنگ پوست پیازی حاصل شود، بدین ترتیب الکل خنثی تهییه می شود. سپس ۲گرم از نمونه به الکل خنثی اضافه شده و دوباره حرارت می بیند تا نمونه کاملاً حل شود سپس محلول از مبرد خارج شده و چند قطره فنل فتالئین به آن اضافه می شود و با سود ۱∕۰ مولارتیتر شده تا رنگ صورتی حاصل شود.
با جایگذاری حجم اسید مصرفی در رابطه [۲] عدد اسیدی صابون به دست می آید.
روش اندازه گیری عدد صابونی : عدد صابونی مقدار پتاسی (بر حسب میلی گرم) است که برای صابونی نمودن یک گرم ماده چرب به کار می رود.
۲گرم نمونه در یک بالن ۲۵۰ میلی لیتری ریخته شده و به آن ۲۵ میلی لیتر پتاس الکلی ۵∕۰مولار اضافه می شود. سپس به مبرد وصل شده و برای یک ساعت حرارت می بیند[شکل۱و۲]. سپس از مبرد جدا شده و یک میلی لیتر فنل فتالئین به آن اضافه شده [شکل۳] وبا اسید کلریدریک ۵∕۰ مولارتیتر می شود[شکلهای۴و۵ و۶]. یک نمونه شاهد هم قرار داده می شود. با جایگذاری حجمهای اسید مصرفی در رابطه[۳] عدد صابونی نمونه به دست می آید.
روش تعیین پایداری صابون:
پایداری صابون یعنی، صابون بعد از مدتی قرار گرفتن در آب، سطح صاف اولیه خود را حفظ کرده و از قسمتهای مختلف ترک نخورد. برای تعیین پایداری ، قالب کوچکی از نمونه بعد از یک ساعت قرارگرفتن در آب بشر، از آب خارج شده و به مدت یک شبانه روز به همان حالت در محیط قرار می گیرد تا خشک می شود.
آزمایشها چهار بار تکرار شده و پس از محاسبه خطا نتایج نهایی آزمایشها در جدول۱ نشان داده شده است.
نتایج: بعد از تست صابونها مشخص شد که در روش "چربی خنثی " فرایند صابونی شدن کاملتر انجام شده و صابون حاصل کیفیت و پایداری بهتری داشته است. در قسمت دوم آزمایشها نیز صابون نمونه ۱ کیفیت بالاتری داشت[ جدول۱]. در آزمایشهای تعیین پایداری نیز همه صابونهای نمونه سطح صاف اولیه خود را حفظ کرده و هیچ کدام از قسمتهای مختلف ترک نخورده بودند.
پیشنهاد: در آخر به مسولان سازمان تعیین کیفیت توصیه می شود که کارخانجات را موظف نمایند تا بر روی بسته بندی صابون عوامل موثر در کیفیت صابون را همراه با مقادیر دقیقی که در آزمایش کنترل کیفیت کارخانه اندازه گیری شده، درج نمایند تا مردم با آگاهی بیشتری صابون مورد نیاز خود را خریداری نمایند.
تشکر و قدر دانی: بدینوسیله ازخانم پروین کیانی مدیریت محترم مدرسه دانش نیا، خانم ماندانا فیاضی، آقای امیر رضا آخوند زاده وهمه عزیزانی که در انجام این پروژه ما را یاری نموده اند سپاس گذاري مي كنيم.
منابع :
۱-- شیمی و اجتماع - دکتر محمد رضا ملاردی و احمد نصیر احمدی – انتشارات مبتکران.
.2
۲--شیمی آلی عملی – دکتر ابوالحسن شیخ – انتشارات جهاد دانشگاهی.
۳-- com www.Kimiagari.blogfa. وبلاگ شخصی جناب آقای حشمت السادات هوشمند، دبیر بازنشسته شیمی.
۴-- http ://www. Roshd.irسایت وزارت آموزش و پرورش ، شبکه ملی دانش آموزان ایرا نی.
۵-- مسولان تعیین کیفیت کارخانه صابون ابریشم و خانم براتی فوق لیسانس شیمی آلی.
۶--گزارش علمی پروژه "کفهای جادویی"
ارجاعات:
رابطه[۱] فرمول درصد چربی صابون:
درصد چربی = وزن نمونه/V۲۲۶۵۷ /
رابطه [[۲ فرمول عدد اسیدی بر حسب پتاس:
عدد اسیدی=وزن نمونه // ۶۱∕۵× مصرفی سود۱∕۰مولار
رابطه[۳] فرمول عدد صابونی:
عدد صابونی = وزن نمونه// (مصزفی نمونه – مصرفی شاهد) ×۰۵∕۲۸
علامت // به معنی تقسیم می باشد.