소개글
"비누만들기 실험"에 대한 내용입니다.
목차
1. 비누의 정의와 특성
1.1. 계면활성제의 정의와 종류
1.2. 비누의 특성
1.3. 비누의 생분해성
2. 비누 제조 과정
2.1. 비누화 반응
2.2. 염석 효과
2.3. 분산제 역할
3. 비누와 합성세제의 비교
3.1. 비누와 합성세제의 차이점
3.2. 세척력 비교
3.3. 생분해성 비교
4. 비누 실험 결과 및 고찰
4.1. 실험 방법
4.2. 실험 결과 분석
4.3. 온도 및 첨가물이 비누화 반응에 미치는 영향
5. 참고 문헌
본문내용
1. 비누의 정의와 특성
1.1. 계면활성제의 정의와 종류
계면활성제는 묽은 용액 속에 계면에 흡착하여 그 표면장력을 감소시키는 물질이다. 또한 계면의 경계를 완화시키는 것을 말하며, 두 물질에 물리화학변화를 이끄는 촉매역할을 하는 성분이다. 서로 다른 성질의 물질이 만나는 표면 또는 계면에서 활성화된 물질이다. 계면 활성제는 한분자에 극성인 부분, 비극성인 부분이 함께 존재하는 분자에서 나타난다. 즉 다시말하면, 분자 안에 물을 좋아하는 친수성 부분, 물을 싫어하는 부분인 소수성을 동시에 갖는 분자들이 계면활성제로 사용된다. 이러한 성질 덕분에 계면활성제는 극성 용매에서 마이셀 구조, 비극성 용매에서 역마이셀 구조를 이룬다. 계면활성제는 이온성 계면활성제와 비이온성 계면활성제로 구분된다. 이온성 계면활성제는 양이온성과 음이온성이 존재하고, 비이온성 계면활성제는 이온으로 해리되지 않는다.
1.2. 비누의 특성
비누의 특성은 다음과 같다.
첫째, 비누는 계면활성제의 성질을 가지고 있다. 비누 분자 내에는 친유기성 부분과 친수기성 부분이 동시에 존재하여 물과 기름 사이의 계면장력을 낮추는 역할을 한다. 이로 인해 비누가 물에 녹으면 세척력이 발휘된다.
둘째, 비누는 물에 녹아 마이셀을 형성한다. 비누 분자들은 물에서 자발적으로 마이셀을 형성하게 되는데, 이때 소수성 부분이 내부에 위치하고 친수성 부분이 바깥쪽에 위치하게 된다. 이러한 마이셀 구조는 물에 녹지 않는 오염물질을 포집하여 제거할 수 있게 한다.
셋째, 비누는 염기성을 띠는 특성이 있다. 비누는 알칼리 수용액에서 잘 녹으며, 물에 녹아서는 수산화이온(OH-)을 생성하여 약알칼리성을 나타낸다. 이러한 비누의 염기성 특성은 지방과 단백질을 잘 녹이는 성질로 이어져 세척력을 높인다.
넷째, 비누는 경수에서 침전물을 생성한다. 비누 분자 내 카르복실기가 수중의 Ca2+, Mg2+ 이온과 반응하여 불용성 화합물을 생성하게 되며, 이는 세탁물에 얼룩을 남기거나 배관을 막는 등의 문제를 일으킨다.
다섯째, 비누는 공기 중에서 산패할 수 있다. 비누에 함유된 불포화 지방산이 산화되면서 악취가 발생하고 성분이 변질될 수 있다. 이를 방지하기 위해 항산화제를 첨가하기도 한다.
이처럼 비누는 계면활성제로서의 특성, 마이셀 형성, 염기성, 경수와의 반응성, 산패 등의 특성을 지니고 있다.
1.3. 비누의 생분해성
비누의 생분해성은 매우 중요한 특성 중 하나이다. 비누는 천연 알코올계 계면활성제보다 생분해도가 낮지만, 합성세제에 비해서는 친환경적이다.
비누의 주성분인 지방산은 용존 산소량을 측정하여 생분해도를 결정할 수 있다. 실험 결과에 따르면, 비누의 생분해도는 합성세제에 비해 월등히 높은 것으로 나타났다. 적정법을 이용한 산소 소비량 측정에서 비누는 24시간 후 99.5%의 높은 생분해도를 보였고, 7일 후에는 99.9%까지 분해되었다. 반면 합성세제는 24시간 후 84%, 7일 후 99.5%의 생분해도를 나타냈다.
또한 5℃에서의 분해 실험에서도 비누와 합성세제의 차이가 뚜렷하게 나타났다. 비누는 4일 후부터 분해가 시작되었지만, 합성세제의 경우 11일이 지나도 분해가 거의 되지 않았다. 이는 비누가 낮은 온도에서도 쉽게 분해되는 반면, 합성세제는 분해가 더...
참고 자료
대한화학회, 표준 일반화학실험 제 7개정판, 천문각, 2011, pp. 276-282
Pearson, Chemistry, The Central Science, 14th Edition (2018) Theodore E. Brown et al. p146, pp
啓明大學校大學院, 계면활성제 혼합 천연지방산유지 고형 비누의 세척성 및 생분해성 연구 = (A) study on the washing effect and biodegradation of natural fat soap, 2003, 이봉연, p.10-11, p.24, p.50
건국대학교 산업대학원 학위논문(석사), 合成洗劑 및 비누계 洗劑의 洗滌率에 대한 比較試驗 硏究 = Experimental Study on the Detergencies of Soaps and Synthetic Detergents,1993, 김상용, p.3, p.29
