ΑΠΟΡΡΥΠΑΝΤΙΚΑ ΚΑΙ ΣΑΠΩΝΕΣ

Οι σάπωνες παρασκευάζονται και χρησιμοποιούνται από την αρχαιότητα μέχρι και σήμερα με κύριο σκοπό την ικανότητά τους να απομακρύνουν λιπαρούς ρύπους. Στο εργαστήριο θα εξεταστεί η απορρυπαντική τους δράση καθώς και η αναστολή της στην περίπτωση του σκληρού νερού (δηλαδή νερού με σημαντική παρουσία αλάτων ασβεστίου και μαγνησίου). Η εξεύρεση λύσεων απέναντι σε αυτή την αναστολή είναι και λόγος που έχουν εισαχθεί τα βιομηχανικά απορρυπαντικά: παρουσία σκληρού νερού η απορρυπαντική δράση δεν επηρεάζεται σημαντικά.

Οι σάπωνες από χημικής πλευράς είναι μεταλλικά άλατα λιπαρών οξέων. Αυτό σημαίνει ότι σε υδατικό περιβάλλον υφίστανται υδρόλυση άλατος με αποτέλεσμα το σχηματισμό ιόντων υδροξειδίου (OH-). Σαν αποτέλεσμα, τα υδατικά διαλύματα των σαπώνων έχουν αλκαλικό pH. Η γνωστή σε όλους απορρυπαντική δράση των σαπουνιών και γενικότερα των τασιενεργών μορίων, οφείλεται σε μια σύνθετη φυσικοχημική διαδικασία. Για να γίνει αυτή κατανοητή, πρέπει να δούμε πρώτα τη δομή των σαπουνιών ως υλικών μέσα σε υδατικό περιβάλλον. Τα μόρια των αλάτων των λιπαρών οξέων αποτελούνται αφενός από μια ανθρακική αλυσίδα μεγάλου σχετικά μήκους (11-17 ανθράκων) η οποία είναι πολύ υδρόφοβη, και αφετέρου από το καρβοξυλικό ανιόν που επειδή είναι φορτισμένο είναι εξαιρετικά υδρόφιλο. Η συνύπαρξη των δυο ακραίων τάσεων της υδροφοβικότητας και της υδροφιλικότητας στο ίδιο μόριο του προσδίδουν την ιδιότητα του αμφίφιλου. Όταν αυτά τα αμφίφιλα μόρια βρεθούν σε νερό, έχουν την τάση να οργανώνονται σε σφαιρικές δομές που καλούνται αμφίφυλα συσσωματώματα, ή μικκύλια (micelles).

Στις μικκυλιακές δομές όλα τα μόρια οργανώνονται ώστε να συνωστίζουν τις υδρόφοβες ανθρακικές αλυσίδες στο εσωτερικό των σφαιριδίων (και συνεπώς μακριά από το νερό) και τις πολικές ομάδες (καρβοξυλικά ανιόντα) προς τα έξω ώστε ως υδρόφιλα, να είναι σε επαφή με το νερό (βλ. εικόνα 2). Στο σχηματισμό των μικκυλίων οφείλεται και η απορρυπαντική δράση των σαπουνιών και άλλων υλικών. Μια από τις σημαντικότερες φυσικές ιδιότητες του νερού είναι η μεγάλη επιφανειακή τάση του. Τααμφίφυλα μόρια (και συνεπώς και οι σάπωνες) καλούνται τασιενεργά επειδή μεταβάλλουν την επιφανειακή τάση του νερού.