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1. 비누 만들기
1.1. 비누의 정의와 역사
비누는 동물성 지방(fat)이나 식물성 기름(oil)을 수산화나트륨과 반응시켜 생성되는 지방산의 알칼리 염이다. 비누의 역사는 기원전 2500년경 중동의 사마리아인에게까지 거슬러 올라간다. 현대 화학이 발달하기 전에는 지방이나 기름에 나무의 짚을 태운 재에서 얻은 잿물을 넣어 비누를 만들어서 사용했다. 잿물에는 탄산나트륨과 탄산칼륨이 들어있었다. 지방이나 기름은 글리세롤과 지방산의 반응에서 생기는 트라이 글리세라이드 종류의 에스터이며, 주된 지방산으로는 스테아르산, 팔미트산과 같은 포화 지방산과 올레산, 리놀산과 같은 불포화 지방산이 있다. 지방이나 기름을 센염기와 반응시키면 카복실기가 떨어져 나오면서 지방산의 염과 함께 글리세롤이 생성되는데, 이때 만들어진 지방산의 염이 비누이다. 비누 분자에서 긴 사슬 모양의 알킬기가 소수성을, 카복실기가 친수성을 나타내므로 계면활성제로 작용한다.
1.2. 비누의 화학적 원리
비누의 화학적 원리는 다음과 같다. 비누는 동물성 지방(fat)이나 식물성 기름(oil)을 수산화나트륨과 반응시켜 생성된 지방산(fatty acid)의 알칼리 염(鹽)이다. 지방이나 기름은 글리세롤(glycerol)과 지방산의 반응에서 생기는 트라이 글리세라이드(triglyceride) 종류의 에스터이다. 지방산으로는 스테아르산(C18H36O2)이나 팔미트산(C16H32O2)과 같이 10개 이상의 탄소가 단일 결합으로 연결된 포화 지방산, 그리고 올레산(C18H34O2)이나 리놀산(C18H32O2)과 같이 이중 결합을 가진 불포화 지방산 등이 있다.
일반적으로 포화 지방산의 알킬기는 직선형의 긴 사슬 모양이기 때문에 서로 잘 겹쳐지지만, 불포화 지방산의 알킬기는 구부러진 모양이다. 따라서 포화 지방산에서 만들어진 트라이글리세라이드는 상온에서 고체의 "지방"이 되고, 불포화 지방산에서 만들어진 트라이글리세라이드는 액체의 "기름"인 경우가 많다.
지방이나 기름을 강염기인 수산화나트륨(NaOH)과 반응시키면 에스터 결합이 끊어지면서 지방산의 염(鹽)과 글리세롤이 생성된다. 이때 만들어진 지방산의 염이 비누이다. 비누 분자에서 긴 사슬 모양의 알킬기가 소수성을 나타내고, 카복실기가 친수성을 나타내기 때문에 비누는 계면활성제로 작용하게 된다.
1.3. 비누의 제조 과정
비누의 제조 과정은 동물성 지방(fat)이나 식물성 기름(oil)을 수산화나트륨과 반응시켜 생성된 지방산의 알칼리 염(鹽)인 비누를 만드는 것이다.
먼저 동물성 지방이나 식물성 기름을 100 mL 비커에 20 g 정도 넣고 올리브유 2 g과 함께 35℃까지 가열한다. 이때 나무 젓가락으로 저어주면서 가열하여 용액이 균일하게 혼합되게 한다. 그 다음 포화 수산화나트륨 용액 6 mL를 넣고 약 20분간 계속 가열하면서 잘 저어준다.
이후 포화 수산화나트륨 용액을 2 mL 더 넣고 용액이 투명해질 때까지 계속 저어가며 약 20분간 가열한다. 이때 비누화 반응이 완결되었는지 확인하는데, 손으로 문질러보면 미끈미끈한 비늘 모양이 되고, 나무젓가락으로 들어 올리면 끈적임이 느껴지며, 전체적으로 투명하고 균일한 풀 모양의 용액이 되어야 한다.
마지막으로 포화 수산화나트륨 용액을 3 mL씩 여러 번에 나누어 넣으며 5-6분씩 가열하여 용액이 불투명...
