肥皂

3D有趣實驗:油脂肥皂變變變

3D有趣實驗:油脂肥皂變變變
國立臺北教育大學自然科學教育系 教學碩士班吳俊良

前言

肥皂是我們常見的界面活性劑,主要是由親水基和親油基所組成的。肥皂的親油基是烴基,烴基可能是飽和的烷烴,具有不同的碳鏈長,一般含碳原子15個以上,故RCOONa的方式來呈現。但肥皂水遇酸性溶液時,則會有脂肪酸(油脂)游離析出並懸浮水溶液中。

實驗影片

3D有趣實驗:有氧運動-氧化還原反應,開啟YouTube影片後,若設備允許,可以開啟最高解析度。右下角可以選擇2D或開啟3D。若開啟3D,選項有並排或紅藍等3D效果選項,請依您的設備選取適當格式。

化學實驗室實驗:透明肥皂的製作(Making Transparent Soap)〔III〕

化學實驗室實驗:透明肥皂的製作(Making Transparent Soap)〔III〕
國立彰化高級中學化學科林芬如老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

連結:透明肥皂的製作(Making Transparent Soap)〔II〕

教師手冊(Teacher’s Guide)

教學提示

● 上課時間:教師實驗解說:約20分鐘,學生實驗操作和記錄:約80分鐘。實驗結果和記錄:約10分鐘。問題討論或家庭作業:約30分鐘。由於本實驗有迴流加熱時間長達約60分鐘,教師可以調動實驗解說的時間在此段時間進行,以節省上課時間。

● 製作透明肥皂的代表油脂是棕櫚油與蓖麻油。蓖麻油能帶出香皂的透明感,而棕櫚油則能使香皂堅硬。製作透明皂基時不能有殘留的油脂,亦即不能減少鹼液。

● 為了製造透明度更佳的肥皂,蔗糖的選用方面,冰糖會比砂糖好,因為冰糖為無色的,砂糖有顏色。

● 製作完成的透明肥皂在放置兩個星期之後,會有縮水的現象,因為水及酒精蒸發了。透明肥皂的缺點是含有酒精,洗完後皮膚容易緊崩,感覺有點乾澀。透明肥皂遇到水馬上容易溶化,一下子就用完了。

● 若從模子拿出透明肥皂後會黏黏的或者是不夠透明,那麼可以把肥皂削成一小塊裝入大的玻璃容器裡,用電磁加熱攪拌器(或微波爐)加熱幾分鐘直到所有肥皂碎塊融化。如果有少許的肥皂碎塊留在混合液中,用玻棒(或湯匙)攪拌促使融化。也加入少許的酒精並攪拌促使融化。

● 手工香皂做完後成強鹼性請勿使用,待五週後pH值會降至約9,放置時間越久,pH值會慢慢降至8左右。pH 8為弱鹼性,可安心使用,一般市售香皂大多為弱鹼性。

藥品配製

● 本實驗不需要事先配製藥品,若想節省學生操作時間,則可以事先配製氫氧化鈉水溶液和蔗糖水溶液。
● 氫氧化鈉水溶液:先稱取11.34 g的氫氧化鈉和23.4 g的蒸餾水。再緩慢地加入氫氧化鈉固體到蒸餾水中,用玻棒攪拌至溶解。(每組用量)
● 蔗糖水溶液:稱取13.9 g的冰糖和12.05 g的蒸餾水,置入一個燒杯中,用玻棒攪拌直到完全溶解。(每組用量)

實驗紀錄樣本

● 在自然風乾之後,從模型中取出透明肥皂成品,然後拍照並貼於此處。

化學實驗室實驗:透明肥皂的製作(Making Transparent Soap)〔II〕

化學實驗室實驗:透明肥皂的製作(Making Transparent Soap)〔II〕
國立彰化高級中學化學科林芬如老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

連結:透明肥皂的製作(Making Transparent Soap)〔I〕

學生講義之二(Student Handout II)

實驗步驟

1. 在250 mL的錐形瓶中,分別加入四種油脂:15.0 g的蓖麻油(Castor oil)、22.5 g 的椰子油(Coconut oil)、7.5 g 的橄欖油(Olive oil)和30.0 g的棕櫚油(Palm oil)。註:若油脂成固體狀,可放在熱水浴中溫熱而溶解。

2. 秤重31.8 g的藥用酒精,倒入上述的錐形瓶中。搖晃錐形瓶,促使油脂與酒精混合均勻。註:必要時,放在一台電磁加熱攪拌器上緩和加熱。

3. 配製氫氧化鈉溶液:先稱取11.34 g的氫氧化鈉和23.4 g的蒸餾水。再緩慢地加入氫氧化鈉固體到蒸餾水中,用玻棒攪拌至溶解。注意:溶解氫氧化鈉時,會釋放大量的熱。而且它也是強鹼,避免濺到皮膚。

4. 慢慢地倒入氫氧化鈉溶液到上述錐形瓶的混合液中,如圖三所示。

圖三 倒入氫氧化鈉溶液到混合液中

化學實驗室實驗:透明肥皂的製作(Making Transparent Soap)〔I〕

化學實驗室實驗:透明肥皂的製作(Making Transparent Soap)〔I〕
國立彰化高級中學化學科林芬如老師/國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

學生講義之一(Student Handout I)

實驗介紹

動物脂肪和植物油主要成份是由長鏈脂肪酸(fatty acids)和甘油所反應而成的酯類。這些三酸甘油酯(triglyceride or triacylglycerol)經過水解反應會產生甘油和脂肪酸鹽。因為脂肪酸鈉鹽是離子化合物, 如果濃度很低時,它是溶在水中的(實際上可溶,因為他們可形成微胞的形式溶在水中),但是如果高濃度的脂肪酸鈉鹽,它會聚集在一起而凝集形成了肥皂。基本 上,酯類的水解反應被稱為皂化(saponification),其反應式如圖一所示,其中R為長鏈的飽和或不飽和的烴基。

圖一 酯類水解反應的反應式 (圖片來源:Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Saponification)