化学

水と油の橋渡し役!「石鹸・合成洗剤」について元塾講師が解説

よぉ、桜木建二だ。今回は「石鹸・合成洗剤」について勉強していこう。

親水性と疎水性(親油性)、水と油の関係についてはもう解説したな。混ざり合わない水と油を混ぜるにはどうしたらいいか。それが今回のテーマだ。

その橋渡し役を担う石鹸と合成洗剤について見ていこう。化学に詳しいライターAyumi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/Ayumi

理系出身の元塾講師。わかるから面白い、面白いからもっと知りたくなるのが化学!まずは身近な例を使って楽しみながら考えさせることで、多くの生徒を志望校合格に導いた。

1.水と油の関係をおさらい

1.水と油の関係をおさらい

image by Study-Z編集部

今回は、前回出題した問題の答え合わせから解説していきましょう。

(1)水と油を入れたグラスの中にを入れてみたらどうなるでしょうか。

(2)水と油を混ぜるためにはどうすればよいでしょうか。

これが問題でしたね。

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前回の内容をチェックしていないやつは考えてみよう。親水性疎水性についての復習も忘れずにな!

1-1.水と油を入れたグラスの中に氷を入れると?

1-1.水と油を入れたグラスの中に氷を入れると?

image by Study-Z編集部

さて、それでは解答を見ていきましょう。答えは上の図の通りですが、ここでポイントになるのは水・氷・油の比重の違いです。

水は氷になると体積が増え、その分密度は小さくなりますね。(ある質量の水を凍らせると体積は水のときよりも増えるのですから、水分子が広がったように位置するわけです。つまり、水分子の密集度である密度は小さくなるということがいえます。)比重は水との密度を比較したものですから、水よりも密度の小さい氷は水に浮くということがわかるでしょう。このとき、氷の比重は約0.92になります。

次に水と油を比べてみると、水が下、油が下の層になるというのは前回解説しましたね。水と油では油の方が密度が低く、比重は0.9ほどですから水に浮くように層ができます。

比重は水を基準(1)にしていますから、水・氷・油を比べると 水 1 >氷 0.92 >油 0.9 となるのがわかりますね。つまり、水・氷・油の順に重いということです。

これらのことから、水と油を入れたグラスの中に氷を入れると、氷が水と油の間で浮いた状態になるというのが正解となります。

1-2.水と油を混ぜるためには?

1-2.水と油を混ぜるためには?

image by Study-Z編集部

水と油は混ざり合わないものですが、あるものを加えることで良く混ざります。その代表例が洗剤です。「石鹸」や洗濯用洗剤などの「合成洗剤」といってもいいですね。

では、なぜ石鹸が加わることで混ざり合わないはずの2つが混ざるようになるのでしょうか。それが今回のキーワードである石鹸や洗剤のもつパワーなのです。

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(1)の問題は比重の差がヒントになったな。それじゃあ(2)の問題はどうしてこうなるのか、考えてみよう!

2.洗剤のはたらき

image by iStockphoto

洗剤には様々な種類や用途がありますが、どれも汚れを落とすものであることは共通でしょう。油汚れがただの水で落ちないのは、水と油が混ざりにくいというそれぞれの性質をもっているからです。そこで洗剤の出番というわけですね。

洗剤には、界面活性剤といわれる成分を含んでいます。上図のように、構造の一方は親水性をもち(左)、また一方は疎水性をもつ(右)というわけです。この界面活性剤のはたらきにより、通常は混ざり合わないものを均一化することができます

界面活性剤は洗剤だけでなく、食品加工やその他の製品加工にも応用される物質です。お酢と油という混ざり合わない物質に卵黄を加えることで均一化し、マヨネーズになります。つまり、このときの界面活性剤は卵黄なのです。界面活性剤と聞くとなにか悪い成分のように思ってしまう人もいますが、これらはあくまでも親水性と疎水性、双方の性質をもつ物質の総称であることを理解したいですね。

3.石鹸と合成洗剤

洗剤と聞いて思い浮かぶのは石鹸やシャンプー、ボディソープ、洗濯洗剤などモノや身体を洗うもので、その種類は様々でしょう。固形や液体、粉状などのカタチ、用途や製造方法も異なるものです。

しかし、これらは大きく分けて2つに分類されます。1つは天然油脂もしくは脂肪酸から作られる石鹸、もう1つは石油由来の合成洗剤です。これらの特徴について、それぞれ見ていきましょう。

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今まで意識していなかったというやつが多いだろう。どんな違いがあるのか解説するぞ。

3-1.メリットとデメリット

image by iStockphoto

まずは石鹸と合成洗剤のメリット・デメリットについてそれぞれ考えてみましょう。

石鹸は天然の原料を使っているのでエコの観点から支持する人が多く、排水として流されたあとの分解速度が速いという特徴があります。すすいだときに泡が落ちるのが早く、肌に残りにくいのがメリットでしょう。一方で汚れが多く付着している場合や硬水では泡立ちにくかったり、そもそも石鹸自体の種類が少ないというのはデメリットです。環境に優しい成分からできているとはいえ、アルカリ性の石鹸は肌への刺激になるのも事実でしょう。

合成洗剤は種類の豊富さと使いやすさが何よりのメリットです。肌に優しい弱酸性の石鹸など、用途に合わせた様々な種類が販売されていますよね。一方ですすぐ際にはぬるぬるが残りやすく、たくさんの水が必要となるというデメリットがあります。石油を原料としていたり、成分が分解されるまでに時間がかかったり、エコの観点から見るとデメリットが多いようにも思えるかもしれません。

そかし、それぞれの特性を理解した製品選びをすることが何よりも大切ですよ。

3-2.製造工程の違い

特徴に差が出るのは原料や製法に大きな違いがあるからです。

石鹸は天然の油脂由来の原料を用いて、「ケン化法」あるいは「中和法」という製法によって作られます。苛性ソーダ・苛性カリと呼ばれる物質と反応させる製法と覚えておきましょう。

合成洗剤は石油から合成界面活性剤原料を作り、「硫酸化(スルホン化)」や「中和」という工程を経て合成界面活性剤を作り出します。その過程で用途に合わせた添加剤を加えることで、様々な機能をもった合成洗剤が完成するというわけですね。合成洗剤の中には天然油脂を原料にしたものもありますが、化学合成を繰り返すことで自然界には存在しない合成界面活性剤を作りだしているため、石鹸ではなく合成洗剤に分類されています。

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それぞれの特徴を理解したところで、実際に商品を選ぶときにチェックするポイントも知っておこう。

3-3.見分け方

image by iStockphoto

用途や使い心地、香りなどを基準に商品選びをする人がほとんどでしょう。もしあなたが今後石鹸か合成洗剤かを基準に商品を購入したいのであれば、確認すべきポイントがあります。それは「品名」「成分」の表示です。

品名は○○用石けん、○○用合成洗剤と表記されている場合が多いので一目でわかるでしょう。成分表示に石けん、石ケンなどの表記があれば石鹸です。アルキルエーテル、スルホン酸、硫酸等が成分物質の名称に含まれているものは合成洗剤だと判断できますよ。

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スーパーや薬局で製品を比べて見てみよう!

混ざり合わない物質の双方にはたらく洗剤

洗剤は用途によって様々な種類は販売されていますが、それらは石鹸と合成洗剤に分類されます。原材料だけでなくメリット・デメリットを理解すれば、必ずしも天然由来の石鹸がいいということは出来ないでしょう。たくさんの選択肢があるのですから、それぞれに合った商品を選ぶのが一番です。

洗剤が汚れにはたらく原理を理解するうえで、界面活性剤という親水性と疎水性、双方の性質をもつ物質の存在を忘れてはいけませんね。この物質が水と油の橋渡し役をしてくれるように、混ざり合わない物質の双方にはたらきかけてくれるのが石鹸や合成洗剤です。ぜひ買い物に出掛けた際は、これらの違いを実際の商品で身比べてみてくださいね。

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