Пристальный и уродливый взгляд на химию мыльной пены

Этой статье больше года, и информация в ней может быть устаревшей.

Показаны два стакана воды с разным количеством мыльной пены на поверхности. Слева изображена дистиллированная вода с жидким мылом, а справа показано влияние жесткой воды на образование мыльной пены. - Прислано фото

Ранее мы рассмотрели, как моющие средства удаляют жир и масло при мытье посуды. Точно так же, как химия играет ключевую роль в производстве моющих средств, так и с обычным старым мылом происходит много химии.

Если вы посещали деревню пионеров или смотрели фильмы о поселенцах Северной Америки 1800-х годов, возможно, вы знакомы с оригинальным процессом изготовления мыла. Было два основных ингредиента — щелок и животный жир. Щелок добывали из золы лесных пожаров. Просто поместив холодную золу в бочку и облив ее водой, образовался раствор щелочи, который стекал со дна бочки. Фильтрация через ткань удалит остатки пепла и мусора.

Жир или «сало», полученное при разделке животных, готовили путем кипячения в больших котлах с водой. При охлаждении растопленный жир поднимался наверх, где затвердевал и удалялся для изготовления мыла.

Кипячение вытопленного жира или «сала» в растворе щелочи приводило к образованию мягкого мыла, которое всплывало на поверхность, где его снимали. В современном мыловарении было достигнуто множество достижений, позволяющих создавать гораздо более сложные куски твердого мыла. К ним можно добавить ароматы и другие привлекательные функции. Несмотря на то, что щелочной процесс был заменен менее жесткими методами, в результате получается лишь более изысканная и щадящая форма довольно грубого мыла, которое изготавливали пионеры.

Ключевым моментом во всем этом является тот факт, что молекулы мыла имеют на конце «жирной кислоты» атом натрия. При обычной мойке натрий выпадает и образует ион натрия. Оставшийся ионный конец молекулы мыла связывается с грязью и жиром на нашей коже и удаляет их.

Большинству людей нравится, когда мыло образует обильную пену. В зависимости от характера используемой воды в ней может быть больше пены или мыльной пены, чем в воде из других источников. Виновником снижения образования пены является кальций.

Кальций содержится в «жесткой» воде, которая обычно добывается из колодцев, где много известняка. Этот карбонат кальция легко растворяется и образуются ионы кальция. Ионы кальция имеют двойной положительный заряд и в целом весьма реакционноспособны.

Когда мыло добавляется в жесткую воду, ионы кальция видят атомы натрия на конце каждой молекулы мыла. Несколько оптимистично: один ион кальция выбивает натрий с концов двух молекул мыла. Каждый образующийся ион натрия имеет только один заряд, поэтому двухзарядный ион кальция затем захватывает концы этих двух молекул мыла, чтобы заполнить дисбаланс, возникший в результате ухода ионов натрия. Это соединяет хвосты двух молекул мыла и делает их нерастворимыми в воде. В результате образуется налет, который мы называем мыльной пеной.

На прилагаемой фотографии мы видим два стакана воды с разным количеством пены на поверхности. В стакане слева содержится дистиллированная вода без каких-либо минералов — как и дождевая вода. К дистиллированной воде добавляли пять капель жидкого мыла для рук и перемешивали ручным миксером. В этих усилиях есть хороший руководитель пенотехники.

В воде в стакане справа было растворено несколько чайных ложек порошка хлорида кальция. После добавления пяти капель жидкого мыла для рук в затвердевшую воду наблюдалось заметное уменьшение пены, образующейся при интенсивном перемешивании. Здесь произошло следующее: каждый ион кальция захватывал концы двух молекул мыла, создавая мутный раствор, при перемешивании которого образовывалась лишь небольшая пена.

Чтобы уменьшить образование мыльной накипи и способствовать пенообразованию мыла в вашем доме, можно использовать смягчители воды для удаления ионов кальция из воды, которые в противном случае связывали бы молекулы мыла вместе. В результате происходит значительное снижение образования мыльной накипи.