Sabun
Sabun, uzun zincirli organik yağ asitlerinin Na veya K tuzlarıdır.
Sabunun temizleyici etkisi, bünyesinde bulunan hidrofobik kısmın yağ/kir parçacıklarını sarabilme yeteneğinden doğar.
İçindekiler
TarihiDüzenle
Evlerde kullanılan sabunlar, bitkisel veya hayvansal yağlarından elde edilen yağ asitlerinin tuzlarıdır. Serbest halde bulunan karboksilli asitlerden de çeşitli sabunlar yapılabilir. Sentetik temizleme maddelerinin kullanıldığı 1930 yılından itibaren aynı manada kullanılan sabun ve deterjan kavramları birbirinden ayrılmıştır.
Sabunun tarihi insanlık tarihi kadar eskidir. Pompei'deki lav örtüsü altında kalan toprakta sabun kalıpları bulunmuştur. Modern sabun imali, 19. yüzyılda Fransız kimyager, Michel Eugène Chevreul'ün sabunun bir yağ asidi tuzu olduğunu göstermesinden sonra gelişmiştir.
Tarihte, sabunlar genellikle sodyum, soda küllerinin ya da potasyum ve tuzlarının ve yağlı asitlerinin kül suyuyla sabunlaşma tepkimesine girmesi sonucu elde edilirlerdi. Temeldeki yağların hidrolizi, gliserol ve rafine sabunu oluşturur.
Sabun, temizleme amacı yanında kozmetik, losyon, krem, sprey, ilaç yapımında kullanılır. Endüstride boya, metal çekme işlerinde, sentetik kauçuk ve plastiklerin birçok türünün imalatında, su geçirmez tekstil üretiminde, metallerin paslanmasını önleyici yardımcı malzeme olarak birçok alanda kullanılmaktadır.
Sabunun en büyük olumsuzluğu sert sularda zor köpürmesidir. Köpürme faaliyeti olmayınca sabun etkisini yitirir. Bunun nedeni ise sert suda bulunan magnezyum ve kalsiyum ile sabunun etkileşmesidir.
Sabun yapımıDüzenle
Sabun genel olarak bitkisel ya da hayvansal yağlardan üretilir. Üretimde genellikle sıcak presleme ya da ekstraksiyon yöntemiyle elde edilen değersiz yağlar kullanılmaktadır. Sabun üretiminde kullanılan yağların başında bitkisel yağlar gelmektedir. Sabun üretiminde en çok hindistan cevizi yağı, palm çekirdeği yağı, defne yağı, zeytin yağı, ayçiçeği yağı, mısır yağı, soya fasulyesi yağı ve hayvansal iç yağ olan donyağı, domuz yağı, ya da kemiklerden elde edilen yağlar kullanılmaktadır.[1]
Üretim esnasında yukarıda bahsi geçen yağların yanı sıra bir baz olan, sodyum hidroksit (NaOH) ya da potasyum hidroksit (KOH) kullanılmaktadır. Yağlar bu bazların içinde kaynatılır ve sabunlaşma işlemi başlatılmış olur. Bu yönteme kimyada sabunlaşma tepkimesi denilir. Eskiden bazlar yerine Soda ya da Potas kullanılmaktaydı ve sabun üretimi genel itibarıyla büyük kazanlarda yapılırdı. Artan nüfus ve paralelinde talebin artmasıysa fabrikasyon üretimine geçilmiştir. Ama hala günümüzde eski yöntemlerle üretim yapan küçük işletmeler bulunmaktadır.
Genel itibarıyla sabun üretimi iki farklı yöntemle de yapılmaktadır. Bunlar kaynatma yöntemi ve soğuk yöntemdir.
Kaynatma yöntemiDüzenle
Bu yöntemde ilk olarak bir kazana üretilmek istenilen sabun miktarı kadar yağ koyulur. Tabi burada kullanılan yağın cinsi üretilmek istenen sabuna bağlıdır. Eğer üretilmek istenen Zeytinyağlı sabun ise kazana zeytin yağı koyulur. Daha sonra bu yağın üzerine yeterli miktarda bir alkali kimyasal olan sodyum hidroksit ya da potasyum hidroksit dökülür ve kazan ısıtılmaya başlanılır. Isıtma işlemi esnasında en önemli şey karışımın sürekli karıştırılmasıdır. Sabunlaşma işlemi sırasında sabun çözeltiden ayrılır ve ortamın ısısından dolayı yarı sıvı halde çözeltinin yüzeyine çıkar. Burada elde edilen kıvamlı ve henüz sertleşmemiş sabun kalıplara dökülür. Kalıplardaki sertleşen sabun daha sonra kesilerek kullanıma hazır hale getirilir. Bu işlemden sonra yapısında kalmış suyun ve alkali artıkların buharlaşması için birkaç hafta kurutulmaya bırakılır.[2]
Soğuk yöntemDüzenle
Bir başka sabun üretim yöntemi de soğuk yöntemdir. İsminden de anlaşılacağı üzere bu işlem esnasında sabun tamamen oda sıcaklığında yapılmaktadır ve böylelikle kaynatma yönteminde olduğu gibi sabunlaşma işlemi sırasında kaynatmaya gerek kalmamaktadır. Bu işlem de yağın bir kaba dökülmesiyle başlar. Daha sonra yağa yeterli miktarda alkali (sodyum hidroksit ya da potasyum hidroksit) eklenir ve karşımın tamamı emülsifiye oluncaya kadar sürekli karıştırılır. Emülsifikasyonun tamamlanıp tamamlanmadığını karışımın yoğunluğundan anlayabiliriz. Muhallebi kıvamına gelmiş olan çözeltinin emülsifikasyon işlemi tamamlanmış demektir. Eğer kokulu sabun yapılacaksa kalıplara dökme işlemi öncesinde istenilen koku eklenip iyice karıştırılır. Daha sonra henüz koyu kıvamlı sabun, kalıplara dökülüp 12 - 48 saat oda sıcaklığında beklemeye bırakılır ki sabunlaşma işlemi tamamlansın. Bu işlemden sonra kullanma alanlarına göre kesim işlemine geçilir. Yalnız bu yöntemle üretilen sabunun kullanmasından önce yaklaşık 2-5 hafta arısında kurutulmaya bırakılır ki yapısında kalmış olan su ve alkali artıkları buharlaşsın.[2]
Bu yöntem genellikle küçük ölçekli üretimler için, özellikle ev yapımı sabunlar için kullanılan bir yöntemdir.
Sabunun yapısı ve yıkama esnasındaki etkisiDüzenle
|Sabunun Yapısını Gösteren Çeşitli Görselleştirmeler.|
|Mavi Kısım = Hidrofobik, Sarı Kısım = Hidrofilik|
|Mavi Kutucuk = Hidrofobik Kısım, Sarı Kutucuk = Hidrofilik Kısım|
Sabunlar çeşitli uzunluktaki yağ asitlerinin alkali tuzlarından oluşurlar ve yüzey aktif maddeler grubuna girerler. Eğer tam olarak sınıflandıracak olursak sabunlar, anyonik yüzey aktif maddelerdir. Sabunlar sahip oldukları temizleme özelliğini yapılarında barındırdıkları ve uzun bir zincirden oluşan hidrofobi özelliğine sahip hidrokarbon zincirine ve hidrofili özelliği olan karboksilat gurubuna borçludurlar. Sabun suda tam çözülmez bilakis misel denen yapılar oluştururlar. Suda miseller çok küçüktürler ve bu yüzden görünmezler. Temiz suda oluşan misel damlacıklarının iç kısımlarında kutuplaşmamış hidrokarbon zinciri bulunurken dış tarafında suyla temas eden yüzeyinde ise kutuplaşmış kısmı bulunur. Bu yapılarından dolayı misellerin büzüşmesi engellenmiş olur.[1]
Sabunlar suyun yüzey gerilimini indirirler. Çünkü miseller genel itibarıyla su yüzeyine yerleşirler. Miseller bu özelliğiyle suyun daha aktif bir şekilde yüzeylerle etkileşime girmesini sağlanmış olur.
Yağın sökülüp atılması sabunların en büyük temizleme etkisidir. Sabunun uzun zincirli hidrokarbon kısmı küçük damlacıklar halinde hafif bir şekilde çözülür. Kutuplaşmış kısmı ise yağ lekesinin etrafındaki suyu uzaklaştırır. Böylelikle yağ lekesi sabun molekülleri tarafında tamamen sarılır ve temizlenecek yüzeyden ayrılır. İçinde yağ damlacıklarını barındıran bu sabun molekülleri ve yapısında çözülmüş yağı barındıran su yıkama suyuna emülsiyon adı verilir. Daha sonra bu çözelti durulama sırasında suyla beraber akıp gider.[1]
Kullandığımız musluk sularında kalsiyum ve magnezyum iyonlarının konsantrasyonu oldukça yüksek olabilir. Buda suyun sertlik derecesini artırmakta ve sabunlar üzerinde olumsuz etki olan sabunun kutuplaşmış kısmını bloke ederler. Böylelikle suda çözülmeyen ve yıkamada etki göstermeyen kalsiyum sabunları oluşur. Bu yüzden makinelerde kullanılan temizleyicilerde kalsiyum ve magnezyum tuzlarının yıkama esnasındaki olumsuz etkisini azaltmak için suyun sertlik derecesini düşüren çeşitli maddeler katılmaktadır.[1]