化学

5分でわかる「界面活性剤」汚れが落ちる仕組みを理系学生ライターがわかりやすく解説

よぉ、桜木建二だ。今回は「界面活性剤」について解説していくぞ。

界面活性剤という言葉だけではよくわからないという人も多いかもしれないが、実は石けんや洗剤は界面活性剤の一種だ。石けんや洗剤を使うと、油の汚れを簡単に落とすことができる。それはなぜだろうか?今回は、化学的な視点から界面活性剤の仕組みを解明してくぞ。ぜひ、この機会に、界面活性剤について学んでみてくれ。

環境工学、エネルギー工学を専攻している理系学生ライターの通りすがりのぺんぎん船長と一緒に解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

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ライター/通りすがりのペンギン船長

現役理系大学生。環境工学、エネルギー工学を専攻している。これらの学問への興味は人一倍強い。環境化学工学、資源材料学、バイオマスエネルギーなども勉強中。

水と油は混ざりにくい

image by PIXTA / 25363991

界面活性剤について詳しく学ぶ前に、水と油の性質について学んでみましょう。水と油の性質について、知ることのできる場面は、身近なところにたくさんあります。例えば、写真のように、餃子のたれの上に油滴が浮かんでいるという現象です。他にも、ドレッシングを放置していると油の層と水の層に分かれるという現象もありますよ。これらの現象から、水と油にはどのような性質があるのかを予想してみてください。

実は、水と油は混ざりにくいと一般的に言われています。水と油はなじみにくいとも言えますね。このため、水と油の相性は非常に悪いのです。服についた油が水では簡単に落ちない理由は、まさにこれですよ。キッチンの油汚れが水ではとれない理由も、同様ですね。ここからは、何もしない状態では水と油は混ざりにくいということを頭に入れて、界面活性剤について詳しく学んでいきましょう。

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ここで紹介したような水と油が分離する現象は、きっと目にしたことがあるはずだぞ。

界面活性剤の役割

界面活性剤の役割

image by Study-Z編集部

先ほど、水と油はなじみにくいということを学びました。では、どのようにすれば、水と油をなじみやすくすることができるようになるでしょうか。1つのアイデアとして、水と油のどちらにもなじみやすい物質を、水と油の界面に配置するという方法が挙げられます。このようにすることで、間接的にではありますが、水と油が混ざり合うことができるようになるのですね。そして、水と油のどちらにもなじみやすい物質がまさに、界面活性剤なのです。

界面活性剤には、水になじみやすい親水基と呼ばれる部分と、油になじみやすい疎水基(親油基)と呼ばれる部分が存在します。例として、油滴を含む水に、界面活性剤を加えるとどのようになるかを考えてみましょう。油滴は、疎水基(親油基)を内側にして、界面活性剤の囲われます。そして、親水基は外側に向きますよね。これで、油は水の中を自由自在に動き回ることができるようになります

以上のような理由から、洗剤などの界面活性剤を利用することで、服についた油を落としたり、キッチンの油汚れを除去することが可能になるのです。水と油がなじみやすくなることで、流水が油をさらっていってくれるのですね。さらに、水にさらわれた油は界面活性剤に囲われているので、再度服などに付着する心配もありません。このような作用のことを、界面活性剤の乳化作用といいますよ。

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