мила

Вступ

Щодня наша спільна діяльність контактує з цією хімічною речовиною, і нам потрібно лише знати, що вона використовується для чищення, що вона зазвичай має приємний запах і що її форми можуть бути різноманітними. Однак ми маємо мало інформації щодо його хімічного складу. У цій статті йдеться про те, як протягом історії роль мила мала важливе значення для розвитку нових технологій, що випливають із глобальних потреб суспільства. Вплив попиту на цей товар спостерігається в методах, що використовуються для його виробництва. Хімія, що лежить в основі цього продукту, відповідає на кілька невідомих: Як працює мило? Чому він пузириться? Чому прибирати? Звідки це береться? Чому їхні різні презентації? Мило та миючий засіб однакові?


Все починається з жирів тваринного походження або рослинних олій, які перетворюються на мило. Справа не в магії: це називається хімією, і вона включає дуже просту реакцію, яка називається омиленням (WADE, 2004). Мило містить солі натрію або калію жирних кислот, продукт суміші жирного тіла (тригліцериди з лугом, яким може бути гідроксид натрію або калію).

Як робить мило?

Як ніби це батарея з позитивним і негативним полюсами, молекула мила також має два кінці різної спорідненості.

Фігура 2 представляє молекулу мила. Червоним кольором голова із зарядом схожа на воду, оскільки вони мають однакову полярність. Блакитний ланцюг, званий ліпофільним, пов’язаний з жирами та відштовхує воду (CLAYDEN, 2005). Завдяки цій структурі мило має подвійну спорідненість до полярності інших молекул і може бути орієнтоване відповідно до середовища, де воно знаходиться.

Ми коли-небудь чули фразу "Ми з вами подібні до олії та води, ми ніколи не можемо бути разом". Дуже сильні слова. Той, хто використовує цей вираз, мабуть, не знайомий з хімією мила, яка може знизити поверхневий натяг і тим самим створити ефект емульгування, який дуже близький до змішування.

У воді мило утворює від 100 до 200 міцел; тобто асоціації або конгломерати молекул, які орієнтують свої голови із зарядом до поверхні молекулярного агрегату, тоді як аліфатичні ланцюги залишаються всередину. Міцела є енергетично стабільною частинкою, оскільки заряджені групи зв’язані низькоенергетичними водневими зв’язками з оточуючими молекулами води, тоді як жироподібні групи орієнтовані на внутрішню частину міцели та взаємодіють з іншими.

Мило очищається завдяки різному спорідненню кінців їх молекул. Жирну бруд непросто видалити лише водою, яка відштовхує її, оскільки вона в ній не розчиняється. Однак мило має довгий незаряджений аліфатичний або вуглеводневий ланцюг, який взаємодіє з жиром, розчиняючи його, тоді як заряджена область звернена назовні, утворюючи крапельки. Після того, як поверхня жирової краплі покрита багатьма молекулами мила, утворюється міцела з невеликою крапелькою жиру всередині. Ця крапля жиру легко диспергується у воді, оскільки вона покрита головками із зарядом або карбоксилатними аніонами мила, як видно на малюнку 3. Отримана суміш двох нерозчинних фаз (води та жиру) з дисперсною фазою в іншому у вигляді дрібних крапель це називається емульсією. Тому жир, як кажуть, був емульгований мильним розчином. Таким чином, у процесі миття з милом жир видаляється за допомогою промивної води.

Історична довідка


Малюнок 4. Шумерська таблиця, взята з http://www.cosmeticanatural100x100.es/breve-historia-del-jabon-primera-parte/ Мило займає важливе місце в суспільстві сьогодні. Він приваблює своїм ароматом, текстурою та бульбашками, атрибутами, що визначають особливе використання, яке було використано йому з часів перших цивілізацій. Хоча точної дати, коли він був вперше підготовлений, не може бути вказано, є вказівки на те, що він використовувався ще у 2500 р. Шумери, згідно з клинописною глиняною табличкою, використовували речовину, приготовлену шляхом змішування води, лугу та олії акації для промивання вовни (SPITZ, 2010). Вважається, що слово мило, від латинського saponem, походить з гори Сапо, де приносили в жертву тварин, жир яких, танучи, тягнувся разом з попелом та грязю на береги Тибру (WILCOX, 2000).

У папірусі Ebers, медичному трактаті, датованому 1500 р. До н. Е., Стверджується, що єгиптяни використовували мило як мазь для лікування шкірних інфекцій (BARDINET, 1995); крім того, вони вдосконалювали своє виробництво, змішуючи тваринний жир та рослинні олії, лужні солі та попіл, якщо хотіли пінисту речовину. За правління Набоніда (556-539 рр. До н. Е.) У Вавилоні його готували з кунжутною олією, попелом та кипарисом, хоча він використовувався для миття поверхонь (LEVEY, 1958). Для євреїв лазня також означала духовне очищення: книга Єремії (627 р. До н. Е.) Містить єврейське слово bôrîth, що означає «лужний овоч», який, ймовірно, був сумішшю місцевих рослин, спалених для отримання мильної сполуки (QUEEN і VALERA, 1960; SPITZ, 2010).


Малюнок 5. Миття волосся в мексиканських громадах.
Малюнок 6. Корінь рослини Xiuhamolli. Жителі доіспанської Америки мали звичай щоденного купання та частого прання одягу. Для цього вони використовували два входи: для прання одягу, корінь миловарного заводу Xiuhamolli, який містить сапоніни, що виробляють піну (SAHAGÚN, 1577); і кору та плоди Copalxocotl для миття тіла та волосся (CRUZ, 1552). Навіть сьогодні екстракт кори використовується для лікування прокази (ESCOBEDO, 2013). Подібним чином жителі Стародавнього Китаю виробляли мило на рослинній основі і використовували його для особистого очищення - процес, більш відомий як "миття бобових". Пізніше вони додали трави і надали їй косметичне застосування (SCHAFER, 1956).

Єгипетську формулу для мила також використовували греки та римляни, роблячи його кип’ятінням жирів та масел з лугом із золи та вапна (SPITZ, 2004). Однак купання для них було соціальним та медичним питанням. Для очищення тіла замість мила використовували оливкову олію (ASHENBURG, 2007). Це було до 2 століття нашої ери. які почали використовувати його для особистого купання в результаті колонізації, що змусило їх прийняти його використання та виготовлення (SPITZ, 2004). В Європі мило протягом століть припинялося для особистого прибирання через деякі вірування, що походять від Чорної смерті, що повторювалася в середні віки. Через століття «марсельське мило» (Франція) набуло поширення в різних середземноморських регіонах, таких як Савона, Італія, та Кастилія, Іспанія (SPITZ, 2010). Це було зроблено з оливковою олією та сумішшю рослин, званою барилою, яка забезпечувала луг, враховуючи його багатство карбонатами натрію, кальцію та калію, і його було багато в цьому регіоні. Ось як у середині 17 століття французький уряд регулював марсельський ринок мила та пропонував правила, що дозволяють виключити тваринні жири.

Протягом історії різні цивілізації використовували різні інгредієнти для виготовлення мила: жирну речовину рослинного або тваринного походження та луг - деревну або рослинну золу, багату на карбонати натрію або калію. Звідси походить найдавніша реакція - омилення.

Індустріалізація мила

У 1795 р. Марсельське мило почало промислово розвиватися завдяки науковій роботі Ніколя Леблана в 1787 р., Який отримував луг із морської солі та вугілля з теплом. У 1783 р. Шеле відкрив солодку речовину, яку він назвав ölsus, сьогодні відому як "гліцерин", кип'ятячи оливкову олію з оксидом свинцю. Ця робота змусила французького хіміка Ежен Шевреля пояснити омилення: після встановлення структури тригліцеридів він підтвердив, що мило є металевою сіллю трьох жирних кислот (SPITZ, 2010). Ці висновки здійснили революцію в галузі мильної промисловості, яка користувалася великим попитом після Другої світової війни. У цей період люди усвідомили важливість використання мила, оскільки воно врятувало життя багатьох солдатів. З іншого боку, культура гігієни призвела до зменшення дитячої смерті.

Хімія виготовлення мила дуже проста. Як ми знаємо, мило - це солі натрію або калію жирних кислот, переважно насичених, але також ненасичених, які містять ланцюги від 10 до 18 атомів вуглецю. Джерелом цих жирних кислот завжди є природна суміш тригліцеридів, що складають жири тваринного походження або рослинні олії (SPITZ, 2010). Більшість виробників безпосередньо використовують жири або олії. Процес виготовлення може здійснюватися шляхом прямої нейтралізації суміші жирних кислот або з жирів або олій лужним гідролізом, спочатку званим омиленням (рис. 7).

Для виготовлення мила шляхом нейтралізації жирних кислот необхідний попередній гідроліз тригліцеридів. Дуже успішним комерційним процесом з початку 20 століття називали Twitchell, який полягає в нагріванні емульсії жирів або масел 25-30% води, каталізуючи гідроліз нагріванням з парою протягом 24-48 годин у присутності 0,5% сірчаної кислоти та 1,25% каталізатора Твітчелла (TWITCHELL, 1906), фазовий перенос. У цьому процесі використовується відкритий реактор.

Процес гідролізу жирів або олій, який вимагає набагато коротшого часу реакції, ніж Twitchell, - це реакція тиску, яка використовує порошок цинку в якості каталізатора (BRAUN, 1963). Процеси теплового гідролізу при 230-240ºC також були розроблені в періодичних, напівнеперервних та безперервних реакторах (NANDEV, 1988).

Одним із методів, який сьогодні найбільш часто використовується для виготовлення мила, є так звана «омилення», яка полягає, як ми проілюструємо на малюнку 1, у нагріванні жиру або олії концентрованими розчинами гідроксиду натрію або калію, за допомогою яких жирні кислоти виробляють під час гідролізу негайно реагуйте з лугом, щоб безпосередньо отримати суміш солей натрію або калію жирних кислот (TWITCHELL, 1906).

Це мило, чи допоможе воно мені?

Як відомо, не вся вода містить однакову кількість електролітів та мінералів. Мило не працює належним чином у жорсткій або кислій воді. Вона відома як жорстка вода, яка містить полівалентні іони, такі як кальцій, магній або залізо. Вода для домашнього споживання часто містить ці іони. Незважаючи на те, що ця багата мінералами вода є питною, іони та мило утворюють нерозчинні солі, які називаються твердою піною води. Наступне рівняння представляє реакцію мила з іоном кальцію, елементом, що знаходиться у великій кількості у воді і контактував із гірськими породами, багатими мінералами цього металу.

З іншого боку, коли мило контактує з кислою водою, відбувається реакція, яка називається гідролізом: мило має тенденцію знову отримувати водень і разом з цим забезпечує відповідну жирну кислоту, яка плаває на поверхні у вигляді осаду. жирна або кисла піна.

Мило або миючі засоби?

Чи є різниця між милом та миючим засобом? Як ми знаємо, мило походить від омилення тваринного жиру або рослинного масла та лугу. Як молекули загалом, вони є карбоксилатами натрію в твердому милі або калію в м’яких. Натомість миючі засоби вважаються синтетичними ПАР і можуть бути солями сульфокислот, солями четвертинного амонію або неіонними або цвіттеріонними ПАР. Обидва є поверхнево-активними речовинами або поверхнево-активними речовинами, оскільки в розчині вони мають тенденцію зменшувати кут контакту між двома фазами і тим самим впливати на поверхневий натяг води для досягнення очищувального ефекту. Вони отримуються внаслідок різних хімічних реакцій. Наприклад, сульфування, сульфатування, нейтралізація, кватернізація, алкоксилювання та ін. (СТЕПАН, 2014).

Рідке мило часто отримують омиленням олій або жирів з високим вмістом олеїнової кислоти та пропорційною сумішшю гідроксиду натрію та калію. В результаті виходить продукт з темним кольором і сильним запахом. Було встановлено, що з використанням жирних кислот з довшою довжиною ланцюга та саркозинової кислоти отримують рідке мило з кращим ароматом та кольором, але процес дуже дорогий (WILCOX, 2000). Через це рідкі засоби для чищення рук на ринку насправді є поверхнево-активними речовинами, які споживачі приймають за рідке мило. До цього класу, серед іншого, належать також міхурові ванни, рідкий шампунь для тіла та антибактеріальні засоби для рук. Інновацій у хімії ПАР може бути багато.


Біорозкладність

Важливою властивістю мила, порівняно з миючими засобами, є їх біологічна розчинність. Під час Другої світової війни через необхідність отримання мила, розчинного у морській воді, розпочалося виготовлення миючих засобів. Зі збільшенням попиту з’явилися дуже недорогі миючі засоби, виготовлені із сполук нафти: алкилбензолсульфанатів (АБС). Після більш ніж десятиліття дуже високого рівня продажів піна почала з’являтися у стічних водах, а в деяких регіонах навіть у питній воді, оскільки мікроорганізми нелегко розкладають розгалужені молекули АБС.

Біорозкладані миючі засоби, хімічно називані лінійними алкилсульфонатами (LAS), містять лінійні вуглецеві ланцюги, які легко розщеплюються мікроорганізмами, що виробляють ферменти, які розщеплюють блок-ланцюги два на два. У випадку миючих засобів з АБС ця ферментативна дія блокується гілками (HILL, 2000).

Не біологічно розкладаються миючі засоби створили великий тиск у всьому світі, що призвело до дискусії з цього питання та формулювання законодавства, яке вимагатиме від виробників мило-миючої промисловості перевірити біологічний розпад своєї продукції. У Мексиці майже 100% промисловості мила та миючих засобів виготовляють біологічно розкладаються миючі засоби з використанням відповідної сировини: лінійного та нерозгалуженого додецилбензолу (INE, 2007).

Технологічні додатки

Висновки

Мило - дуже проста напівсинтетична сполука, результат хімічної реакції жирів або олій. Це сприяло не тільки поліпшенню якості життя людського виду, а й рятуванню багатьох життів. Це також надихнуло хіміків розробляти поверхнево-активні речовини, які мають незліченну кількість застосувань, від виробництва харчових продуктів до посиленого видобутку олії.

Бібліографія

АБУД, Леда. Книжка мила. Буенос-Айрес: Альбатрос, 1-й. вид. 2004, с. 4-5.

АШЕНБУРГ, Кетрін. "Соціальна баня греків і римлян". Бруд на чистоті: антисанітаризована історія. США: Vintage Canada, 2007, с. 13, 32.

БАРДІНЕТ, Тьєррі (пер.). Les papyrus medicaux de l'Égypte pharaonique. Париж: Фаярд, 1995.
БІБЛІЯ, Єремія 22: 2. Переклад Рейни Валери, 1960.

БРАУН, Карл, "Виробництво мила". У посібниках UTEHA. Мексика, 1963 рік.

КЛАЙДЕН Джонатан, органічна хімія. Оксфорд:. Oxford University Press, 1-е видання, 2001.

CRUZ, Мартін де ла. "Трава ацтеків: класичний кодекс 1552 року". Переклад і коментар Вільяма Г., Вступ Брюса Б. Нью-Йорк: Публікації Дувра, 2000.

ЕСКОБЕДО, Венді. Вивчення анти-Helicobacter pylori, захисного та протизапального потенціалу Cyrtocarpa procera, кандидатська дисертація з біомедичних наук, медичний факультет, Національний автономний університет Мексики, 2013

ГІЛЬЕН, Федро Карлос. Національний інститут екології. П'ятнадцять років екологічної політики в Мексиці. Мексика: ІНЕ-СЕМАРНАТ, 1а. вид., 2007, с. 83.

ХІЛЛ, Джон Вільям, КОЛБ, Доріс К. Хімія для нового тисячоліття. Мексика: зал Прентіса, 8а. вид., 1999, с. 488.

Джонс, Джеффрі. "Чистота та цивілізація". Краса в уяві: історія світової індустрії краси. Нью-Йорк: Oxford University Press, 2010, с. 13, 32.

ЛЕВІ, Мартіне. "Гіпс, сіль і сода в давніх месопотамських хімічних технологіях ”. Чиказькі журнали. 1958, вип. 49, ні. 3, с. 336-342.

NAMDEV, P. D., PATIL, T. A., RAGHUNATHAN, T. S., and SHANKAR, H. S. "Тепловий гідроліз рослинних олій та жирів. 3. Аналіз конструктивних альтернатив". Ind. Eng. Chem. Res. 1988, вип. 27, с. 739-743.

SAHAGÚN, Бернардіно де, Загальна історія речей Нової Іспанії Фрая Бернардіно де Саагуна: Флорентійський кодекс, 1577 р. [Інтернет] http://www.wdl.org/es/item/10096/#q=c% C3 % B3dice + флорентіно & qla = es, [Консультація: квітень 2014]

ШАФЕР, Едвард Х. "Розвиток звичаїв купання у Стародавньому та Середньовічному Китаї та історія Флоріате Ясного Палацу". Журнал Американського східного товариства. 1956, вип. 76, ні. 2 с. 57-82.

Шпіц, Луїс. Технологія виробництва мила. Хайленд Парк, штат Іллінойс: AOCS Press, 2010, с. 13-33, 307-311.

-----"Історія мила та миючих засобів". Sodeopec: мило, миючі засоби, олеохімікати та засоби особистої гігієни. Шампанський: AOCS Press, 2004, с. 1-2.

ТВІТЧЕЛЛ, Е. "Реагент у хімії жирів". J. Am. Chem. Soc. 1906, vol. 28, с. 196.
WADE, Leroy, Organic Chemistry, Мадрид: Пірсон Освіта, 2004, с. 1162-1168.

WILCOX, Майкл, "Мило". Парфумерія, косметика та мило Poucher’s. 10-е вид. Великобританія: Kluwer Academic Publishers, 2000, с. 453-465.