A besűrűsödő szappanmaradékok eltávolítására ritkán kell erős vegyszereket bevetni: többnyire elég a sima ecet és a forró víz alkalmazása. De a szappannal kapcsolatos ismeretek itt még nem érnek véget, úgyhogy mélyebbre is nézünk, hogy megértsük a tisztálkodás és mosás következményeit és a lerakódások kialakulásának tudományos hátterét.
A tisztításhoz általában vizet használunk. A víz számunkra ártalmatlan, sőt az életet jelentő anyag, de valójában az egyik legerősebb oldószer. Van azonban egy fizikai tulajdonsága, amely akadályozza, hogy oldási képességét a tisztításban hasznosíthassuk. Ez pedig a felületi feszültség. A víztömegben minden molekula mellett más vízmolekulák helyezkednek el, a felszínen azonban a molekulákat értelemszerűen csak a vízoldali vízmolekulák veszik körül. Amikor a felszínen lévő vízmolekulák behúzódnak a víztömeg belsejébe, feszültség keletkezik. Ez akadályozza meg, pontosabban lassítja le, hogy a tisztítandó felületet benedvesítsük.
A felületi feszültség létezéséről többféleképpen is könnyen meggyőződhetünk. Ha egy poharat csurig töltünk, majd utána öntünk még egy keveset, a víz nem fog kifolyni, hanem kidomborodik a pohárból, amit a felületi feszültség tesz lehetővé. De hasonlót látunk, amikor egy felületre kiöntünk egy kis vizet, amely gyöngyökre szakadva áll meg ahelyett, hogy megnedvesítené az anyagot, amelyre rákerült. Azaz a tisztításhoz csökkenteni kell a munkafelületen a felületi feszültséget. Azokat a vegyszereket, amelyek hatékonyan képesek erre, felületaktív anyagoknak hívjuk.
A felületaktív anyagokat ionos (elektromos töltési) tulajdonságaik alapján osztályozzák: vannak anionos (negatív töltésű), nemionos (töltéssel nem rendelkező), kationos (pozitív töltésű) és amfoter (pozitív vagy negatív töltésű) anyagok. A szappan egy anionos felületaktív anyag. Az egyéb anionos és nemionos felületaktív anyagok a mai mosószerek fő összetevői.
Mik is a szappanok?
A szappanok a zsírsavak vízben oldható nátrium- vagy káliumsói. A szappanok zsírokból és olajokból vagy zsírsavakból készülnek, kémiailag erős lúgokkal kezelve. A szappangyártásban használt zsírok és olajok állati vagy növényi eredetűek. Minden zsír vagy olaj különböző trigliceridek keverékéből áll. A trigliceridmolekulában három zsírsavmolekula kapcsolódik egy molekula glicerinhez. A triglicerideknek sokféle típusuk van, és mindegyik típusnak megvan a saját zsírsavkombinációja.
A zsírsavak a zsírok és olajok komponensei, amelyeket szappan készítéséhez használnak. Ezek a gyenge savak két részből állnak. Egy karbonsav csoportból, amely egy hidrogénatomot (H), két oxigénatomot (O) és egy szénatomot (C), továbbá a karbonsavcsoporthoz kapcsolódó szénhidrogénláncot tartalmaz. Általában hosszú szénláncú (C) atomokból áll, amelyek mindegyike két hidrogénatomhoz (H) kapcsolódik.
Az alkáli sók egy alkálifém (például nátrium vagy kálium) oldható sói. Eredetileg a szappangyártás során használt lúgokat a növények hamujából nyerték, de manapság már kereskedelmi forgalomban is kaphatóak. Ma az alkáli kifejezés olyan anyagot ír le, amely kémiailag egy lúg (a sav ellenkezője), amely savval reagál, azt semlegesíti. A szappangyártáshoz általában használt lúg a nátrium-hidroxid (NaOH), amelyet jó sok néven ismerünk (lúgkő, marónátron, nátronlúg, marószóda, zsírszóda vagy marólúg), illetve a kálium-hidroxid (KOH) vagy marókáli.
Hogyan készülnek a szappanok?
A zsírok és olajok szappanosítása a legszélesebb körben használt szappankészítési módszer. Ez úgy hangzik, mintha önmagával határoznánk meg, pedig csak arról van szó, hogy az eljárás olyannyira összekapcsolódott a szappankészítéssel, hogy nem is kerestek neki másik nevet. A szappanosítás (szappanfőzés) során a zsírokat és olajokat felmelegítik és alkálisóoldattal reagáltatják, aminek eredményeként szappan (színszappan) és víz áll elő, plusz glicerin.
A másik fő szappangyártási eljárás az alkáli zsírsavak semlegesítése. A zsírokat és olajokat nagynyomású gőzzel kezelik, és a hidrolízis során nyers zsírsavakat és glicerint kapnak. A zsírsavakat ezután desztillációval tisztítják és alkálisókkal semlegesítik, így szappant és vizet (színszappant) állítanak elő.
Ha a lúg a nátrium-hidroxid, akkor nátriumszappan ( nátronszappan ) keletkezik. Ezek a "kemény" szappanok. Ha pedig a lúg kálium-hidroxid, akkor káliumszappan a végtermék. Az e körbe tartozó szappanok lágyabbak és egyes folyékony kézi szappanokban és borotválkozó krémekben is megtalálhatóak. A szappanmolekula karboxilát végződését a víz vonzza. Ezt nevezik a hidrofil (vízszerető) végnek. A szénhidrogénlánc viszont az olajokat és a zsírokat vonzza, míg a vizet taszítja. Ez a molekula hidrofób (víztaszító) vége. A szappanmolekulák tehát képesek rá, hogy feldarabolják, és elválasszák egymástól a zsírcseppeket, illetve lehetővé teszik, hogy az így létrejött molekulacsoport (micella) a vízben mozoghasson, leválhasson a felületről. Ez pedig maga a tisztítás.
Hogyan befolyásolja a vízkeménység a tisztítási műveletet?
Bár a szappan jó tisztítószer, kemény vízben való felhasználásakor csökken a hatékonysága. A víz keménységét ásványi sók - elsősorban kalcium (Ca) és magnézium (Mg), de néha vas (Fe) és mangán (Mn) - jelenléte okozza. Az ásványi sók a szappannal reagálnak, így szappanos film vagy seprőként ismert oldhatatlan maradvány képződik. A szappanlepedéket nem lehet könnyen lemosni. Ebből keletkezik a lerakódás a mosdók és kádak lefolyóiban, illetve a mosógépek belsejében is. Valamikor általános volt a mosószappanok használata. Ezek azért is veszítettek jelentőségükből, mert a keményvizes környezetben hozzájárultak a szappanlerakódás képződéséhez. Ez pedig olykor a textíliákon is megjelent, mert a szappanmolekulák nem igazán sokoldalúak, és nem képesek alkalmazkodni a mai szövetszálak sokaságához, a különféle mosási hőmérsékletekhez és a vizek eltérő tulajdonságaihoz. Kézmosásra, mosakodásra azonban ma is éppen annyira kiválóak, mint régen.
