鹸化反応の速さ(3)のグラフ [石けんまわりの化学(6)]

前の記事で紹介した鹸化反応速度のデータ(グラフ)の見方について、
コメント欄でご質問をいただいたので少々補足します。

鹸化反応の速さ(3)-マニアックス- [石けんまわりの化学(5)]　の記事も合わせて参照ください。


■添加物の影響

実験データではおそらく鹸化促進剤としてアルコールや遊離酸を添加しています。
アルコールを加えると反応速度が増し、誘導期間が短くなります。ぐっと立ち上がりが速くなる感じです。
遊離酸を加えると苛性ソーダと直ちに反応するためにやはり誘導期間が短くなりますが、この場合は標準のグラフを左へ平行移動したような形、つまり「遊離酸の分は反応済み」の点からスタートすることになります。



■油脂の種類の影響

引用した実験データは同じ温度条件でのヤシ油と鱈肝油のものです。
鱈肝油は不飽和脂肪酸が多い油になるので反応が遅く、苛性ソーダの濃度や過剰率を上げてもヤシ油より誘導期間が長く、反応率30%以上の直線部の傾きも緩やかです。



なお、引用元の鱈肝油のデータで、濃厚な苛性ソーダ水溶液を使った場合に反応が極端に遅くなっている線があります。これは苛性ソーダによって塩析が起こり、生成した石けんによる乳化が妨げられているためと考えられます。


■(おまけ)温度はどう変わるのか

鹸化反応で発熱してタネの温度が上がる様子をシミュレーションしてプロットしてみました。
外気温、比熱等を適当に一定条件とした場合の例です。
あくまでシミュレーションなので絶対値ではなく相対的にみてください。
ほぼ保温されていない場合と反応率が20%くらいのところから保温した場合。あるいは20%くらいのところで撹拌を止め型入れした後の石けんタネの外側と中心部と見てもよいかもしれません。
保温すると後半まで温度をある程度維持できる効果が大きいことがわかります。ピークの温度上昇の差ははさほどでもないですね。反応をできる限り100%に近く追い込むにはしっかり保温することが重要です。

コメント 8

こんにちわ！
面白い記事で、思わず見入っちゃいました。
石けん作りって化学の世界だなぁ～って最近しみじみ感じます。
この記事に登場する、鱈肝油って初めて聞きました。
調べてみると、字のとおりタラの肝臓から採取した油・・・なんですね。
見たことも聞いたこともなかったけど、貴重な油なんでしょうね？
それから、遊離酸というのはステアリン酸類のことですか？
いろいろ考えたり調べたりできて、面白いです。ゆりくまさんの記事。
私も実験好きで、いろんなことをやってしまいますが
あまり深く考えているわけではなくて、面白いと思うことをわかりやすく試してみます。
先日「さしすせそ」という実験石けんを作ったのですが
（調味料のさしすせそをOPで入れています）
「さ」砂糖＝トレハロースと、「す」酢＝竹酢液の2種類はなかなか鹸化が進まず
いまだに真ん中は透き通った感じです。（もうすぐ解禁なんですが・・・）
「し」塩＝ピンクロックソルトと「せ」＝丸大豆減塩醤油と「そ」味噌は、
どれにも塩分が含まれているせいか鹸化が早く、硬くマットな仕上がりです。
使い心地もどんなふうに違うものか、解禁がきたら試してみようと思っています。
また、覗きにきます！
by ヒカル (2008-09-28 11:40) 

■ヒカルさんこんにちは。
鱈肝油はそのとおり鱈の肝の油ですが、別に貴重ということは無く、単に不飽和脂肪酸の例として実験的に使われただけだと思います。
魚の油なので傷みやすくて臭いですし、一般的に石けんや化粧品に使われるものではありません。元の実験データが1932年のものですし、当時手に入りやすかった素材なのでしょう。

遊離酸というのは、例えばステアリン酸のような単体脂肪酸のことでOKでしょう。本来、脂肪酸を加えたと言うべきなのでしょうが、元の文献が遊離酸と表現しているのでそのままにしました。ひょっとしたら本当に元の油脂から精製分離した遊離酸留分を戻しているかもしれません。

さしすせそ石けんとは・・・。愉快ですね～。
砂糖は分子量が大きくてトレースが緩まる傾向があるそうです。
酢の仲間は・・・個人的には石けんに入れてはいけないものと解釈しているのでノーコメントで。(実際ディスカウントが大きくなるだけで、入れすぎさえしなければ実害は少ないだろうとは思いますが、なんとなく)
塩は塩析を起こさない範囲で少量(せいぜい水分の数％未満)であれば石けん膠の粘度が下がって乳化に有利に働くため、鹸化を促進する作用があるそうです。ただしできあがりの石けんは硬くなります。
醤油はアミノ酸も豊富ですから、温度が上がって鹸化が速くなりそうですね。
by ゆりくま (2008-09-28 23:12) 

はじめまして。
…では実はないのかもしれません。
taoさんのサイトなどでお見かけする『ゆりくま』さんと同じ方でしょうか？
もしそうでしたら、何度かtaoさん掲示板でお世話になっています。
以前からコソコソ覗かせて頂いています。

鹸化反応についての全て読ませて頂きました。私は頭が悪いので、何度も何度も読んでも、たぶん、1/3程度しか理解出来ていない気がするのですが、鹸化がどのように進んでいくのか、状況の違いによって、どのような違いが出るのかなどがわかりました。
石鹸の望みを叶えるには、やはり保温って必要だし、本当に大切なんだなと思いました。
by れな (2008-09-30 15:31) 

■れなさんこんにちは。こちらにはようこそ、ですね。

日常的に物質の状態や化学反応を意識している立場に無い人にはどうしてもわかりにくい話かもしれません。もっと簡単に説明できるとよいのですがワタシの文章力ではこのくらいが精一杯でした。あまり例え話を増やすと例えだけが一人歩きする傾向にあるようなので避けるようにしていることも一因かも。

図からわかるように鹸化は90％くらいまでは勢いで進むのですが、それ以上どこまで追い込めるのかという点に関して私たちができることは保温することだけなのですよね。保温ときっても切り離せないジェル化の話にもこのあと触れていきたいと思っています。
by ゆりくま (2008-10-01 18:20) 

こんにちは。

冬になり気温が低くなって作る石けんのできが、非常に気になってきました。
前田さん方式で作ると、保温は発泡スチロールに入れるくらいで放置タイプです。
四季に応じた石けんを提案なさっているのに、石けん作りに関しては四季に対応していないので、彼女の家は年間気温・湿度が一定なのでしょうか。

>反応をできる限り100%に近く追い込むにはしっかり保温することが重要です。

同感です。

24時間、または36時間の保温をきっちりすると、鹸化が進んで硬い石けんを型から出すことができますね。
型出し後に柔らかい石けんは、1か月立ってもやっぱり柔らかい。
石けんは、オイルの状態が残っていると酸化が早いし、鹸化が遅いとマイルドさに欠けると思います。
手作り石けんの消費期限を考えると、積極的に保温すべき、と、作り方を変えています。
by toukikou (2010-02-01 12:26) 

■toukikouさん

我が家も引っ越して初めての冬を迎えました。石鹸置き場はとんでもなく冷え込んでいるようで、型入れのときはそこそこの温度にしているのに冷えるのが早すぎるのか微妙な仕上がりになりがちです。がっつり保温を超えてやや加温くらいが必要なのかと思案中・・・

保温不足気味でやわらかくなってしまったものはいつまでたってもしまりが悪いですね。やっぱり油分が残ってしまっているからなのかと思います。

前田さんの石鹸部屋はエアコンかけっぱなしで恒温恒湿らしいですよ。そこまでできない家は季節対策をしたほうがいいですよね。

by ゆりくま (2010-02-03 23:00) 

お世話になります。
油汚れのついた枕カバーにしているバスタオルと、
1日着用したTシャツ1枚、ブリーフ1枚、靴下1足を
炭酸ナトリウム約2,000ppmにて石鹸も何もいれず
洗濯したところ、鹸化したらしく、白く濁って、
開始直後→5分くらいあと→10分くらいあとで、
小瓶にとって激しく振ってみたところ、泡が少しずつ増えました。
「鹸化していったんだなぁ」と思いました。
洗い上がりは、まったくさっぱりとしていて、陰干し臭も
もちろん全くありません。

アルコールを入れると鹸化が早くなるとのことですので、
近所の自動車パーツ屋さんにガソリンの水抜き材としてIPAが
200mLで128円で売ってありましたので、買ってきました。
（コーヒー用サイフォンなどのアルコール燃料でもいいのですが）
これで、さらに鹸化の速度が速くなるかどうか、泡立ちで
調べてみたいと思います。
by 北島正隆　（きたじま　まさたか） (2016-08-13 22:31) 

■北島正隆さま
コメントありがとうございます
せっけんやアルカリ洗浄は皮脂よごれの強い味方ですよね

炭酸ナトリウムをお使いとのことなので、せっけん成分ができたのはおそらくケン化ではなく遊離脂肪酸の中和だったのではないかと思います。
中和の場合は反応が速く、反応そのものにアルコールの効果を感じられることはないかと思いますが、よごれを浮かせたりする作用がありますのでご活用ください
今後ともよろしくお願いします
by ゆりくま (2016-08-17 19:03)