肥皂与洗涤剂

本页涵盖消费与工业化学一章的一条中五内容标准：肥皂与洗涤剂。考试要你描述肥皂如何通过皂化制备、画出或描述肥皂与洗涤剂分子的结构、比较两者，并列出加进洗涤剂里的添加剂。

肥皂的制备是一道经典的试卷二实验，所以要准确掌握试剂、条件和盐析这一步。

肥皂如何制成：皂化

肥皂通过皂化制成，也就是油或脂肪的碱性水解。把油或脂肪（三酸甘油酯）与浓碱一起加热，通常用氢氧化钠溶液，在回流下进行。

热和碱打断三酸甘油酯里的酯键，生成两种产物：

• 脂肪酸的钠盐，也就是肥皂，以及
• 甘油（丙-1,2,3-三醇）。

用文字表示：脂肪 + 氢氧化钠 → 肥皂 + 甘油。反应之后，向混合物中加入浓氯化钠（食盐）溶液。

肥皂在盐溶液里溶解度较低，所以它会沉淀成固体、可以过滤出来。这一步叫盐析，它把肥皂从甘油和过量的碱中分离出来。

如果用氢氧化钾代替氢氧化钠，会生成较软、较易溶的钾肥皂，就是液体肥皂所用的那种。

肥皂分子的结构

肥皂分子是长链羧酸（脂肪酸）的钠盐，例如硬脂酸钠，C₁₇H₃₅COO−Na⁺。它有两个非常不同的端：

• 一条长的碳氢尾（C₁₇H₃₅– 链），它非极性、能溶于油和油脂，称为疏水（「怕水」）或亲脂；以及
• 一个离子头（–COO−Na⁺ 端），它极性、能溶于水，称为亲水（「爱水」）。

正是这种「两端」结构，是肥皂如何去污的关键，也就是下一条内容标准的主题。

什么是洗涤剂

洗涤剂是一种合成清洁剂，做与肥皂相同的工作，但由石油（原油）馏分制成，而非由天然油脂制成。把石油里的长链碳氢化合物与浓硫酸反应（磺化），再用氢氧化钠中和，生成磺酸的钠盐，例如烷基苯磺酸钠。

与肥皂一样，洗涤剂分子有一条疏水的碳氢尾和一个亲水的离子头（这里是 –SO₃−Na⁺ 基团）。

比较肥皂与洗涤剂

最常考的差别是它们在硬水中的表现，硬水含溶解的钙离子（Ca²⁺）和镁离子（Mg²⁺）：

• 肥皂与这些离子反应，生成不溶的沉淀，叫皂垢，在任何去污发生之前就把肥皂浪费掉。
• 洗涤剂****不生成皂垢，因为它的钙盐和镁盐是可溶的。这就是洗涤剂即使在硬水里也能起泡、清洁良好的原因。

其他比较点：肥皂由可再生资源（植物和动物油脂）制成，且可生物降解；许多早期洗涤剂由不可再生的石油制成，有些不可生物降解，不过现代洗涤剂被设计成能分解。

洗涤剂中的添加剂

商用洗衣粉是一种混合物。除了活性洗涤剂，它还含有添加剂，每一种都有你应能说出的用途：

• 生物酶，在低温下分解蛋白质、淀粉和脂肪污渍。
• 增白剂（荧光增白剂），反射光线，使布料看起来更亮更白。
• 软水剂／助剂（例如三聚磷酸钠），除去 Ca²⁺ 和 Mg²⁺ 离子，使洗涤剂效果更好。
• 香料，给予好闻的气味。
• 漂白剂，通过氧化去除有色污渍。
• 悬浮剂（抗再沉积剂），使松脱的污垢保持悬浮，不再沉回布上。

例题

题目。 在皂化中，一摩尔脂肪（三酸甘油酯）按 1 脂肪 : 3 NaOH → 3 肥皂 + 1 甘油的比例与氢氧化钠完全反应。

一名学生用了 0.20 mol 脂肪。计算 (a) 所需氢氧化钠的摩尔数，以及 (b) 生成肥皂和甘油的摩尔数。

第一步，写出摩尔比。 由方程，脂肪 : NaOH : 肥皂 : 甘油 = 1 : 3 : 3 : 1。

第二步，求 NaOH 的摩尔数。 NaOH 摩尔数 = 3 × 脂肪摩尔数 = 3 × 0.20 mol = 0.60 mol。

第三步，求产物的摩尔数。 肥皂摩尔数 = 3 × 0.20 mol = 0.60 mol。

甘油摩尔数 = 1 × 0.20 mol = 0.20 mol。

答案。 (a) 需要 0.60 mol 氢氧化钠。

(b) 生成 0.60 mol 肥皂和 0.20 mol 甘油。

练习题

题目。 (a) 说出用棕油制造肥皂所用的过程，并说出所需的两种试剂。

(b) 说明为何在最后加入浓氯化钠溶液。(c) 给出一个在硬水中洗衣时洗涤剂可能比肥皂更受青睐的原因。

答案。 (a) 过程是皂化；试剂是油或脂肪（棕油）和浓碱（氢氧化钠溶液）。(b) 加入氯化钠是为了使肥皂沉淀（盐析），因为肥皂在盐溶液里溶解度较低，会分离成固体。(c) 洗涤剂在硬水里不生成皂垢，它的钙盐和镁盐可溶，所以起泡更好、清洁更佳，也没有清洁剂被浪费。

考试提示

对于制备，务必给出三样东西：油或脂肪、浓碱（NaOH）、以及条件加热（回流），然后是用氯化钠盐析这一步。别弄错产物：肥皂 + 甘油，不是「肥皂 + 水」。

比较肥皂与洗涤剂时，得分的差别在于硬水中的皂垢：肥皂会生成，洗涤剂不会。若要求画分子图，要清楚标出疏水尾和亲水头。

这部分的位置

这是 消费与工业化学 一章的内容标准 13.2。它紧接油脂，肥皂的原料，而来，并引出你接下来学习的清洁作用。

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快速回顾

• 肥皂 = 脂肪酸的钠盐，通过皂化制成（油／脂肪 + 浓 NaOH，加热），再用 NaCl 盐析；甘油是副产物。
• 洗涤剂 = 由石油制成的合成清洁剂，是一种磺酸钠盐。
• 两种分子都有疏水尾和亲水头。
• 肥皂在硬水中生成皂垢；洗涤剂不会。
• 洗涤剂添加剂：酶、荧光增白剂、软水剂、香料、漂白剂、抗再沉积剂。