Sabun dan detergen

Halaman ini merangkumi satu standard kandungan Tingkatan 5 daripada bab Kimia Pengguna dan Industri: sabun dan detergen. Peperiksaan mengharapkan anda memerihalkan cara sabun disediakan melalui penyabunan, melukis atau memerihalkan struktur molekul sabun dan detergen, membandingkan keduanya, dan menyenaraikan bahan tambah yang dimasukkan ke dalam detergen. Penyediaan sabun ialah eksperimen Kertas 2 klasik, jadi ketahui reagen, keadaan dan langkah penggaraman dengan tepat.

Cara sabun dibuat: penyabunan

Sabun dibuat melalui penyabunan, iaitu hidrolisis beralkali minyak atau lemak. Minyak atau lemak (trigliserida) dipanaskan dengan alkali pekat, biasanya larutan natrium hidroksida, secara refluks. Haba dan alkali memecahkan ikatan ester dalam trigliserida, menghasilkan dua hasil:

• garam natrium asid lemak, iaitu sabun, dan
• gliserol (propana-1,2,3-triol).

Dalam perkataan: lemak + natrium hidroksida → sabun + gliserol. Selepas tindak balas, larutan natrium klorida (garam biasa) pekat ditambah ke dalam campuran. Sabun kurang larut dalam larutan garam, jadi ia memendak sebagai pepejal yang boleh dituraskan. Langkah ini dipanggil penggaraman, dan ia memisahkan sabun daripada gliserol dan alkali berlebihan.

Jika kalium hidroksida digunakan menggantikan natrium hidroksida, sabun kalium yang lebih lembut dan lebih larut terbentuk, jenis yang digunakan dalam sabun cecair.

Struktur molekul sabun

Molekul sabun ialah garam natrium asid karboksilik (lemak) berantai panjang, contohnya natrium stearat, C₁₇H₃₅COO−Na⁺. Ia mempunyai dua hujung yang sangat berbeza:

• ekor hidrokarbon panjang (rantai C₁₇H₃₅–) yang tak berkutub dan larut dalam minyak dan gris, diperihalkan sebagai hidrofobik (“benci air”) atau lipofilik; dan
• kepala berion (hujung –COO−Na⁺) yang berkutub dan larut dalam air, diperihalkan sebagai hidrofilik (“suka air”).

Struktur “dua hujung” inilah kunci kepada cara sabun mencuci, iaitu tajuk standard kandungan yang berikut.

Apa itu detergen

Detergen ialah agen pencuci sintetik yang melakukan kerja yang sama seperti sabun tetapi dibuat daripada pecahan petroleum (minyak mentah), bukan daripada minyak dan lemak semula jadi. Hidrokarbon berantai panjang daripada petroleum ditindakbalaskan dengan asid sulfurik pekat (pensulfonan) dan kemudian dineutralkan dengan natrium hidroksida, menghasilkan garam natrium asid sulfonik, contohnya natrium alkilbenzenasulfonat. Seperti sabun, molekul detergen mempunyai ekor hidrokarbon hidrofobik dan kepala berion hidrofilik (di sini kumpulan –SO₃−Na⁺).

Membandingkan sabun dan detergen

Perbezaan yang paling kerap diperiksa ialah kelakuannya dalam air liat, yang mengandungi ion kalsium (Ca₂⁺) dan magnesium (Mg₂⁺) terlarut:

• Sabun bertindak balas dengan ion ini membentuk mendakan tak larut yang dipanggil kekat, membazirkan sabun sebelum sebarang pencucian berlaku.
• Detergen tidak membentuk kekat, kerana garam kalsium dan magnesiumnya larut. Inilah sebabnya detergen berbuih dan mencuci dengan baik walaupun dalam air liat.

Titik perbandingan lain: sabun dibuat daripada sumber boleh diperbaharui (minyak tumbuhan dan haiwan) dan boleh biodegradasi; banyak detergen awal dibuat daripada petroleum yang tidak boleh diperbaharui dan sesetengahnya tidak boleh biodegradasi, walaupun detergen moden direka untuk terurai.

Bahan tambah dalam detergen

Serbuk detergen komersial ialah campuran. Selain detergen aktif, ia mengandungi bahan tambah, setiap satu dengan tujuan yang anda perlu boleh nyatakan:

• Enzim biologi, memecahkan kotoran protein, kanji dan lemak pada suhu rendah.
• Agen pemutih (pencerah optik), memantulkan cahaya supaya fabrik kelihatan lebih cerah dan putih.
• Pelembut air / pembina (contohnya natrium tripolifosfat), menyingkirkan ion Ca²⁺ dan Mg²⁺ supaya detergen berfungsi lebih baik.
• Bahan wangian (perfume), memberi bau yang menyenangkan.
• Agen peluntur, menyingkirkan kotoran berwarna melalui pengoksidaan.
• Agen ampaian (anti-pemendapan semula), mengekalkan kotoran yang terlerai terampai supaya ia tidak mendap semula pada kain.

Contoh penyelesaian

Soalan. Semasa penyabunan, satu mol lemak (trigliserida) bertindak balas lengkap dengan natrium hidroksida mengikut nisbah 1 lemak : 3 NaOH → 3 sabun + 1 gliserol. Seorang pelajar menggunakan 0.20 mol lemak itu. Hitung (a) bilangan mol natrium hidroksida yang diperlukan, dan (b) bilangan mol sabun dan gliserol yang dihasilkan.

Langkah 1, Tulis nisbah mol. Daripada persamaan, lemak : NaOH : sabun : gliserol = 1 : 3 : 3 : 1.

Langkah 2, Cari mol NaOH. Mol NaOH = 3 × mol lemak = 3 × 0.20 mol = 0.60 mol.

Langkah 3, Cari mol hasil. Mol sabun = 3 × 0.20 mol = 0.60 mol. Mol gliserol = 1 × 0.20 mol = 0.20 mol.

Jawapan. (a) 0.60 mol natrium hidroksida diperlukan. (b) 0.60 mol sabun dan 0.20 mol gliserol dihasilkan.

Soalan latihan

Soalan. (a) Namakan proses yang digunakan untuk membuat sabun daripada minyak sawit, dan nyatakan dua reagen yang diperlukan. (b) Nyatakan mengapa larutan natrium klorida pekat ditambah pada akhirnya. (c) Beri satu sebab detergen mungkin lebih disukai daripada sabun untuk membasuh pakaian dalam air liat.

Jawapan. (a) Prosesnya ialah penyabunan; reagennya ialah minyak atau lemak (minyak sawit) dan alkali pekat (larutan natrium hidroksida). (b) Natrium klorida ditambah untuk memendakkan sabun (penggaraman), kerana sabun kurang larut dalam larutan garam dan terpisah sebagai pepejal. (c) Detergen tidak membentuk kekat dengan ion kalsium dan magnesium dalam air liat, garam kalsium dan magnesiumnya larut, jadi ia berbuih dan mencuci lebih baik serta tiada agen pencuci dibazirkan.

Petua peperiksaan

Untuk penyediaan, sentiasa beri tiga perkara: minyak atau lemak, alkali pekat (NaOH), dan keadaan haba (refluks), kemudian langkah penggaraman dengan natrium klorida. Jangan kelirukan hasil: sabun + gliserol, bukan “sabun + air”. Apabila membandingkan sabun dengan detergen, perbezaan pemarkahannya ialah kekat dalam air liat: sabun membentuknya, detergen tidak. Jika rajah molekul diminta, labelkan ekor hidrofobik dan kepala hidrofilik dengan jelas.

Di mana ini terletak

Ini ialah standard kandungan 13.2 bab Kimia Pengguna dan Industri. Ia menyusul terus daripada minyak dan lemak, bahan mentah sabun, dan membawa kepada tindakan pencucian yang anda pelajari seterusnya. Kukuhkannya dengan nota ulang kaji bab ini dan latih soalan penyabunan dan perbandingan dalam contoh penyelesaian. Dalam kelas 1-ke-1 Kimia SPM dalam talian kami, diajar dalam bahasa Inggeris, dari RM50/jam, dengan percubaan satu jam berbayar, seorang guru satu-ke-satu boleh menyemak bahawa jawapan penyediaan anda merangkumi setiap reagen, keadaan dan langkah penggaraman, iaitu tempat markah dalam 4541 paling kerap tercicir.

Ringkasan pantas

• Sabun = garam natrium asid lemak, dibuat melalui penyabunan (minyak/lemak + NaOH pekat, dipanaskan), kemudian penggaraman dengan NaCl; gliserol ialah hasil sampingan.
• Detergen = agen pencuci sintetik daripada petroleum, satu garam natrium sulfonat.
• Kedua-dua molekul mempunyai ekor hidrofobik dan kepala hidrofilik.
• Sabun membentuk kekat dalam air liat; detergen tidak.
• Bahan tambah detergen: enzim, pencerah optik, pelembut air, wangian, peluntur, agen anti-pemendapan.