實驗十一  肥皂的製作及其性質

一、目的

利用皂化及鹽析法，由油脂製造肥皂，並比較肥皂及合成清潔劑的性質。

二、原理

    植物油和動物脂肪都是脂肪酸和甘油（1,2,3-丙三醇）所形成的酯類化合物，絕大多數天然的脂肪酸分子沒有支鏈，含 4 至 28 個且為偶數的碳原子。油脂可在鹼性水溶液中發生水解反應，分解成為甘油和脂肪酸鹽，也就是肥皂，此反應又被稱為皂化反應saponification：

本實驗利用煮皂法，將油脂與氫氧化鈉溶液共熱，生成肥皂及甘油。當加入氯化鈉溶液時，肥皂溶解度降低而從水溶液中析出，此過程稱為鹽析（salting out）。

鈉肥皂或鉀肥皂均能溶於水，肥皂一端長碳鏈的部分為親油性；另一端為羧酸根陰離子為親水性，屬於陰離子介面活性劑。肥皂的介面活性容易受鈣、鎂及多種金屬陽離子影響，甚至形成難溶的脂肪酸鹽。

市售合成清潔劑多為數種界面活性劑的混合物，常使用的陰離子界面活性劑如：

1. 含長碳氫鏈的硫酸酯鈉鹽

R-OH + H₂SO₄  →  R-OSO₃H + H₂

R-OSO₃H + NaOH  →  R-OSO₃−Na+ + H₂O

2. 長鏈烷基苯磺鈉鹽

肥皂為強鹼弱酸性鹽類，水溶液呈鹼性，上述合成清潔劑則為強酸強鹼性鹽類，水溶液呈中性。根據不同的用途，市售肥皂和清潔劑均可能含有調整酸鹼度的添加物。

三、器材及藥品

器材：

試管、100、250 mL燒杯、抽氣過濾裝置、10、100 mL量筒、電磁加熱攪拌器、玻璃棒、滴管

藥品：

椰子油、氫氧化鈉、乙二醇、氯化鈉、市售肥皂、液體洗潔精、5% MgCl₂、5% FeCl₃、5% CaCl₂、8% NaOH水溶液

實驗安全注意事項：

氫氧化鈉具腐蝕性，如不慎接觸皮膚需以大量清水沖洗。

四、實驗步驟

肥皂的製造

1. 取 250 mL 燒杯，加入約 2 g 的 NaOH，加入約 8 mL 水溶解。秤取約 4 g 椰子油，加入NaOH 溶液中，再加入約 8 mL 乙二醇。

2. 溫和加熱溶液使其沸騰，需攪拌避免突沸，並適時加水，以免乾涸。

3. 加熱至油滴完全消失，皂化反應完成，結束加熱令其冷卻。

4. 秤取約 30 g 的 NaCl，以約 150 mL 水溶解。

5. 將肥皂水溶液倒入 NaCl 溶液中，攪拌使肥皂析出。

6. 以抽氣過濾法過濾，再以 2-3 mL 冰水洗滌 2-3 次並壓乾，即得肥皂。

肥皂及合成清潔劑之性質

7. 配製 A、B、C 三種溶液

   A：取約 0.5 g 自製肥皂，溶於 50 mL 熱水

   B：取約 0.5 g 市售肥皂，溶於 50 mL 熱水

   C：取約 0.5 mL 液體洗潔精，溶於 50 mL 熱水

8. 金屬鹽類試驗：

(a) 取 3 支清潔試管，分別加入 5 mL 的 A、B、C 三種溶液。

(b) 於各試管中分別加入 1 mL 的 5% CaCl₂ 水溶液，充分震盪後觀察其結果（如起泡、沉澱等現象）。

(c) 改用 5% MgCl₂ 及 5% FeCl₃ 水溶液，做同樣試驗，觀察其結果。

9. 乳化試驗：

(a) 取 3 支清潔的試管，分別加入 5 mL 的 A、B、C 三種溶液。

(b) 於各試管中分別加入 2-3 滴植物油，充分震盪後靜置，觀察油水是否互溶。

(c) 另取 2 支清潔的試管，分別加入 5 mL 的水及 5 mL 的 8% NaOH 溶液，再滴入 1-2 滴植物油，震盪後觀察其結果。

10. 使用液體洗潔精將實驗器材上的油脂確實洗乾淨

11. 廢棄物分類回收：

    • 肥皂→指定收集桶

    • 8% NaOH乳化試驗 →無機–鹼性水溶液

    • 氯化鐵試驗→無機–重金屬水溶液

五、實驗結果

金屬鹽類試驗：

乳化試驗：

市售肥皂廠牌品名：____________________

液體洗潔精廠牌、品名：____________________

                  成份：________________________________________

六、問題與討論

1. 肥皂與合成清潔劑的性質有何不同？

2. 本實驗中油脂加乙二醇之目的何在？

3. 列表記錄實驗結果，並根據實驗結果說明並討論原因。