Transcript （左）和非皂性清潔劑

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31.1
清潔劑
 單靠水並不能有效地清除衣物上的污垢，所以
需要清潔劑。
 清潔劑可以加強水的清潔效能。
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31.1
清潔劑
 清潔劑可分為兩類：
1. 皂性清潔劑
2. 非皂性清潔劑
圖 31.2 皂性清潔劑
圖 31.3 非皂性清潔劑
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31.2
清潔劑的發展歷史
 古時候便有關於使用皂性物料的歷史記載。
 一位羅馬歷史學家就曾經記載婦女用含染料的
肥皂清潔頭髮和染髮。
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31.3
清潔劑如何加強水的清潔效能？
清潔劑的濕潤作用
 水具有強大的表面張力，不易散佈於物體表面。
 因此不是良好的濕潤劑。
 但加入清潔劑後，水的表面張力降低。
 水滴因此較易散佈在物體表面，充分濕潤物體。
 清潔劑發揮其濕潤作用。
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31.3
清潔劑如何加強水的清潔效能？
清潔劑的濕潤作用
圖 31.4
水具有強大的表面張力，所以
硬幣能浮在水面
圖 31.5
水不易散佈於布面上，但清潔
劑水溶液則較易散佈在布面上
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31.3
清潔劑如何加強水的清潔效能？
清潔劑的乳化作用
 水和油不能混和，因為它們的分子互不吸引。
 把它們混合，搖勻後靜置，最終仍會分為兩層。
圖 31.6 水和油不能混和，搖勻後亦會慢慢分為兩層
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31.3
清潔劑如何加強水的清潔效能？
清潔劑的乳化作用
 如果把清潔劑加入油和水的混合物中，然後把
它搖勻，便會有很多油微滴在水中形成。
 這種混合物稱為乳狀物。
 清潔劑在這裏發揮其乳化作用。
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31.3
清潔劑如何加強水的清潔效能？
清潔劑的乳化作用
圖 31.7 清潔劑的乳化作用
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31.4
清潔劑粒子的基本結構
 清潔劑的粒子由兩部分組成：
 疏水性的烷基部分（尾部）
 親水性的離子團部分（頭部）
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31.4
清潔劑粒子的基本結構
 疏水性尾部不溶於水，但溶於油脂；
 親水性頭部溶於水，但不溶於油脂。
圖 31.8 清潔劑粒子的基本結構
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31.4
清潔劑粒子的基本結構
 下圖展示一個典型肥皂粒子的結構，其親水性
O
頭部為
C
O– 。
圖 31.9 典型肥皂粒子的結構
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31.4
清潔劑粒子的基本結構
 下圖展示兩種常見的非皂性清潔劑粒子的結構：
圖 31.10 一些非皂性清潔劑粒子的結構
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31.5
清潔劑的乳化作用與其結構的關係
 把清潔劑加入水和油的混合物中，未搖勻之前，
清潔劑粒子的尾部會溶於油，頭部則溶於水中。
圖 31.11 清潔劑粒子在水和油的混合物中的位置
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31.5
清潔劑的乳化作用與其結構的關係
 若把混合物搖勻，便有油微滴形成。
 每滴油微滴都被清潔劑粒子包圍 。
 清潔劑粒子令油微滴不能聚合，所以油微滴會
懸浮在水中。
圖 31.11 清潔劑粒子在水和油的混合物中的位置
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31.6
清潔劑的去污原理
 假設衣物上有一片油脂。
圖 31.12 清潔劑的去污原理
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31.6
清潔劑的去污原理
 假設衣物上有一片油脂。
圖 31.12 清潔劑的去污原理
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31.6
清潔劑的去污原理
 假設衣物上有一片油脂。
圖 31.12 清潔劑的去污原理
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31.7
在實驗室內製造肥皂
 肥皂是由植物油或動物脂肪與強鹼（一般為氫
氧化鈉或氫氧化鉀）共熱至沸騰而製成的。
 常用的植物油包活棕櫚油和橄欖油。
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31.7
在實驗室內製造肥皂
 在實驗室內製造肥皂，可把植物油（如蓖麻油）
與濃氫氧化鈉溶液混合，然後加熱，並不斷攪
伴約 20 分鐘。
 要把肥皂分離出來，可把濃氯化鈉溶液加入反
應混合物中，降低肥皂在水中的溶解度。
 肥皂會從混合物中析出，形成固體浮在液面。
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31.7
在實驗室內製造肥皂
圖 31.13 在實驗室內製造肥皂
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31.7
在實驗室內製造肥皂
 用過濾法將肥皂從混合物中分離。
 用少量清水洗滌，然後弄乾。
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31.8
製造肥皂的化學
脂肪和油的結構
 脂肪和油都是天然的酯。
 酯是由烷酸與烷醇反應生成的。
 脂肪和油都是由甘油和長烴鏈烷酸（分子內含
有 16 至 18 個碳原子）反應生成的。
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製造肥皂的化學
脂肪和油的結構
 甘油的結構式是：
H
H
C
O
H
H
C
O
H
H
C
O
H
H
甘油
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製造肥皂的化學
脂肪和油的結構
 甘油分子內有三個氫氧基。
 大部分脂肪和油都是三酯。
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31.8
製造肥皂的化學
脂肪和油的結構
 甘油與烷酸的反應可用下列的方程式表示：
O
H
H
C
O
H
H
C
O
H
H
C
O
H
+
R1
C
O
OH
R2
C
O
OH
R3
C
OH
H
甘油
烷酸
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製造肥皂的化學
脂肪和油的結構
H
O
H
C
O
C
O
R1
H
C
O
C
O
R2
H
C
O
C
R3
+
3H2O
H
三酯（脂肪或油）
 R1、R2 和 R3 代表相同或不同的烷基。
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製造肥皂的化學
肥皂的製造
 脂肪或油與鹼共熱時，脂肪或油會先被水解，
生成甘油和烷酸。
 烷酸再與鹼（氫氧化鈉或氫氧化鉀）反應，生
成烷酸鹽，即肥皂。
 這個過程稱為皂化作用。
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製造肥皂的化學
肥皂的製造
 這個反應可用下列的方程式表示：
H
O
H
C
O
C
O
R
H
C
O
C
O
R
C
R
H
C
O
+
3NaOH
氫氧化鈉
（鹼）
H
三酯（脂肪或油）
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製造肥皂的化學
肥皂的製造
 這個反應可用下列的方程式表示：
H
H
C
OH
H
C
OH
+
3RCOO-Na+
烷酸鹽（肥皂）
H
C
OH
H
甘油
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製造肥皂的化學
31.8
肥皂的製造
 以下的方程式展示如何用動物脂肪製備常用的
肥皂 — 硬脂酸鈉。
H
O
H
C
O
C
O
(CH2)16CH3
H
C
O
C
O
(CH2)16CH3
C
(CH2)16CH3
H
C
O
+
3NaOH
氫氧化鈉
（鹼）
H
動物脂肪
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製造肥皂的化學
肥皂的製造
 以下的方程式展示如何用動物脂肪製備常用的
肥皂 — 硬脂酸鈉。
H
H
C
OH
H
C
OH
+
3CH3(CH2)16COO-Na+
硬脂酸鈉（肥皂）
H
C
OH
H
甘油
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31.9
肥皂和非皂性清潔劑在硬水中的清潔效能
硬水和軟水
 香港的自來水是軟水。
 軟水含有極小量或不含溶解的鈣鹽和鎂鹽。
 含大量溶解的鈣鹽和鎂鹽的水，稱為硬水。
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肥皂和非皂性清潔劑在硬水中的清潔效能
硬水和軟水
圖 31.14 硬水令水壺內澱積碳酸鈣
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肥皂和非皂性清潔劑在硬水中的清潔效能
比較肥皂和非皂性清潔劑在硬水中的清潔效能
 由於泡沫能幫助油微滴懸浮在水中，所以觀察
泡沫形成的狀況是量度清潔劑效能的有效方法。
 把肥皂溶液加入硬水中，會生成浮渣。
 需要加入大量肥皂溶液，才能產生泡沫。
 硬水中的鈣離子和鎂離子會與肥皂粒子反應，
生成不溶於水的生成物，即浮渣。
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肥皂和非皂性清潔劑在硬水中的清潔效能
31.9
比較肥皂和非皂性清潔劑在硬水中的清潔效能
O
2R
C
O
O-(aq) +
Ca2+(aq)
(R
O
C
O-)2Ca2+(s)
不溶於水的鈣鹽（浮渣）
肥皂
2R
C
O
O-(aq) +
Mg2+(aq)
肥皂
(R
C
O-)2Mg2+(s)
不溶於水的鎂鹽（浮渣）
R = 肥皂粒子的烷基部分。
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31.9
肥皂和非皂性清潔劑在硬水中的清潔效能
比較肥皂和非皂性清潔劑在硬水中的清潔效能
 硬水中所有的鎂離子和鈣離子與肥皂反應後，
肥皂才可產生泡沫和發揮清潔效能，所以硬水
會浪費大量的肥皂。
圖 31.16
把肥皂溶液（左）和非皂性清潔劑（右）加入硬水的效果
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肥皂和非皂性清潔劑在硬水中的清潔效能
比較肥皂和非皂性清潔劑在硬水中的清潔效能
 非皂性清潔劑與硬水中的鈣離子或鎂離子生成
可溶於水的物質。
 因此，非皂性清潔劑不會與硬水生成浮渣。
 這是非皂性清潔劑的一大優點。
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31.10 使用清潔劑所引致的環境問題
生物不可降解的清潔劑所引致的問題
 含有這些清潔劑的污水排入河道後，清潔劑所
形成的泡沫會長期留在河道中。
 除了損壞船隻的機器外，亦會引致水中生物死
亡。
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31.10 使用清潔劑所引致的環境問題
生物不可降解的清潔劑所引致的問題
圖 31.17 生物不可降解的清潔劑的結構（含支鏈碳鏈）
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31.10 使用清潔劑所引致的環境問題
生物不可降解的清潔劑所引致的問題
圖 31.18 被生物不可降解的清潔劑的泡沫污染的河流
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31.10 使用清潔劑所引致的環境問題
生物不可降解的清潔劑所引致的問題
 現今生產的非皂性清潔劑大部分都是生物可降
解的。
 它們的粒子只含有直碳鏈。
 這類清潔劑可被細菌分解。
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31.10 使用清潔劑所引致的環境問題
生物不可降解的清潔劑所引致的問題
圖 31.19 生物可降解的清潔劑的結構（只含直碳鏈）
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31.10 使用清潔劑所引致的環境問題
生物可降解的清潔劑所引致的問題
 雖然生物可降解的清潔劑所形成的泡沫可被細
菌分解，但使用這些清潔劑仍會產生下列的污
染問題：
1. 香港有很多河流都發出異味，這是因為水中的細
菌分解清潔劑時，需要消耗氧氣，引致水中的含
氧量大大降低，令水質變壞和發出臭味。
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31.10 使用清潔劑所引致的環境問題
生物可降解的清潔劑所引致的問題
 雖然生物可降解的清潔劑所形成的泡沫可被細
菌分解，但使用這些清潔劑仍會產生下列的污
染問題：
2. 大多數的清潔劑都含有磷酸鹽等助潔劑。清潔劑
被排入河流和海洋後，磷酸鹽便成了海藻的養分，
令海藻大量繁殖。
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