十七液体洗涤剂的制备

附件3-3

表面活性剂的应用——制作肥皂

（陈虹锦chenhj@）

第一部分实验前讨论题

A组

1. 什么是表面张力？如何分析液体的表面张力？液体的表面张力与其分子结构有什么关系？

2．表面活性剂有什么结构特点？如何分类？

3．肥皂的主要成分有哪些？各起什么作用？

4. 植物油和动物脂肪有什么区别？其结构和性质有什么联系？反式脂肪是如何产生的？

5．肥皂和洗衣粉的有效成分各是什么?有什么区别和联系？哪种防硬水的效果好？

B组

1. 表面活性剂为什么具有气泡、增溶和分散作用？与其结构有什么联系？举五个例子，并说明其原理。

2．乳化作用的原理是什么？生活中还有哪些常见的乳化体系？举五个例子，并说明其原理。

3. 洗涤过程的基本原理是什么?

4．表面活性剂的溶液具有什么性质？

5. 表面活性剂能否生物降解？对人体健康和环境有什么影响？？

注：学生可自备牛油、椰子油、花生油等油脂中的一种，约10g，以及模具，形状不限，体积约20~30ml。

参考书目：

1.《有机精细化学品实验》，蔡干，曾汉维，钟振声合编，化学工业出版社。

2. 《化学实验与生活》第二版，李梅，韩莉，梁竹梅，化学工业出版社，2008年。

3. 《表面活性剂——合成、性能、应用》，王培义，徐宝财，王军主编，化学工业出版社。

4.《从化学的角度看世界》，吴旦，刘萍等，化学工业出版社

第二部分实验讲义

一、实验目的

1．了解洗涤的基本过程。

2．学习制备肥皂的方法。

二、实验原理

肥皂是高级脂肪酸金属盐类的总称，包括软肥皂、硬肥皂、透明皂和香皂等。肥皂是最早使用的洗涤用品，对皮肤刺激性小，具有便于携带、使用方便、去污力强、泡沫适中和洗后容易去除等优点。

肥皂的有效成分是表面活性剂，洗涤衣服的洗涤剂中常用表面活性剂分为阴离子型和非

离子型，最典型的有肥皂中常用的硬脂酸钠（NaO C 17H 35O

），洗衣粉主要洗涤成分为十二烷基苯磺酸钠（

C 12H 25SO 3Na ）；非离子型表面活性剂主要是烷基聚氧乙烯醚（R CH 2O (C 2H 4O)n H ）。非离子型表面活性剂为主要成分的洗涤剂不受硬水的影响，有很好的除皮质污垢的能力，对合成纤维有防止再污染作用，因此常做液体洗涤剂如丝毛洗涤剂的主要成分。

洗涤过程的本质十分复杂，通常可描述如下：被洗物浸入水中，由于洗涤剂的存在，减弱了污垢与物体表面的黏附作用，此时施以机械搅拌，使与表面活性剂结合的污垢与被洗涤物的表面脱离开来，悬浮于水中，经冲洗后便可除去。洗涤过程是可逆的，与洗涤剂结合的污物有可能重新回到被洗涤物表面。因此作为优良的洗涤剂，应能够同时降低污垢与物体表面的结合能力，并防止污垢再沉积到物体表面上来（参见实验导读）。 制作肥皂以天然的动、织物油脂为原料，经碱皂化值得肥皂，以硬脂酸三甘油酯的皂化反应为例，发生的皂化反应如下： H 2C HC H 2C O O O C C C C 17H 35O

C 17H 35C 17H 35O O + 3NaOH NaO C 17H 35O

+H 2C HC H 2C OH OH OH

不同种类的油脂组成由区别，皂化时需要的碱量不同。碱的用量与各种油脂的皂化值（完

三、实验仪器与试剂

仪器：250ml 烧杯，温度计，玻璃棒，水浴锅，电加热台板

试剂：NaOH ，猪油，牛油，棕榈油，蓖麻油，甘油，95%乙醇，蔗糖，香料，模具

四、实验指导性步骤

1．在250 ml 烧杯中加入10g 猪油、10g 椰子油(或棕榈油）和8g 蓖麻油，加热至80℃使油脂混合熔化。

2．搅拌下快速加入80℃的约17ml （根据皂化值确定） 30%NaOH 和6ml 95%乙醇，在80℃的水浴上加热皂化，到达终点后停止加热。

终点的判断方法：取少量的反应混合物加入清水中略搅拌，水溶液呈乳白色。

3.盐析：向80℃皂基中加入40ml 80℃饱和食盐水，加热，搅拌，静置，分层，取上部皂基，弃去下部清夜。

3. 100ml 烧杯加入5g 蔗糖、5ml 水、2.5g 甘油配制成溶液并加热至80℃，搅拌下向80℃的皂基中加入预热好的蔗糖溶液，搅拌均匀。

4. 适当降温后加入适量香料，搅拌均匀后尽快趁热倒入模具中，冷却成型。

注：学生可自备牛油、椰子油、花生油等油脂中的一种，约10g ，以及模具，形状不限，体积约20~30ml 。

实验导读表面活性剂

表面活性剂是一类结构很有特点的分子，水溶性的表面活性剂的分子有亲水性差异很大的两端，一端是有长烃链组成，它与油具有亲和性，称为亲油基或疏水基；另一端则是由易溶于水或被水湿润的原子团组成，与水亲和性好，称为亲水基，见图1。正是由于表面活性剂分子一端亲水，一端亲油的特点，才使它具有一些特殊的性质。

表面活性剂亲油基亲水基

图1 表面活性剂分子的特征

表面活性剂有一个共同的性质，当它溶于水中，能明显降低水同其他界面或表面的张力。基于此，它有许多重要的作用：

1．润湿和渗透作用

若在水体中加入一些表面活性剂就可以促进润湿，还可以促进液体渗透到固体内部，即增加渗透作用。润湿剂、渗透剂广泛应用于纺织印染工业中，使织物润湿容易染色，也可用于农药中，增加农药渗透到虫体内的能力，提高杀虫能力。

2．乳化作用

互不相溶的两液相中的一相以微液滴的状态分散于另一相中形成乳液。将油和水在混合器中搅拌时，由于界面不断分裂，凝聚速度也会急剧增加，静止后还会分层成为两相。若在体系中加入表面活性剂，分散时，它的疏水一端溶入油相，亲水的一端则留在水中，排列成一层保护层，降低了油水界面张力，可防止分散了的液滴凝聚，保护乳液的稳定性，达到油与水形成乳化液的目的。

油与水的乳化形式有两种：少量油分散在多量水中，水是连续相，油为分散相，这种类型为油在水中，也叫水包油（O/W）；另一种是少量的水分散在油中，油是连续相，叫油包水（W/O）。

表面活性剂作为乳化剂用于制造霜膏类化妆品，可提供皮肤需要的油性和水性成分，使化妆品在皮肤上有良好的铺展性；用于农药，可以使少量的油性农药均匀地分散于大量水中，而且还可以促进农药对生物体的润湿、附着和渗透。此外，它还可以用于乳液聚合制造高分子材料或食品添加剂等。

3．分散作用

能将固体微粒（0.1至几十微米）均匀分布在另一液体中的物质叫分散剂。分散剂的存在使固体微粒外层包了一层亲水性的分散剂分子膜，使分散后颗粒不再凝聚，保证了分散体系的稳定性。颜料分散在涂料、油墨中以及印染工业中常用到分散剂，常用的分散剂为阴离

子性烷基磺酸盐类表面活性剂如

SO3Na

R

。

4．起泡作用

对含有表面活性剂的溶液进行机械搅拌，使空气进入溶液，被溶液包围，在水中形成气泡，此时疏水基伸向气泡内部，亲水基留在液相，水中的这种气泡上浮，逸出水面时，形成双分子膜，肥皂泡即是这样：

在泡沫灭火剂中表面活性剂的主要作用是起泡，由于泡沫中水分的冷却作用和泡沫隔离空气的作用，起到灭火的作用。起泡活性高的有高碳脂肪类阴离子、非离子和两性表面活性