Saippuatunnilla perehdyttiin pesuaineisiin ja valmistettiin oliiviöljystä saippuaa

Saippuatunnilla perehdyimme pesuaineiden rasvaa liuottavaan vaikutukseen sekä valmistimme saippuaa Patrickin, Tiian, Paulan ja Nellan esitelmän jälkeen, joka on liitetty oheen kirjallisessa muodossa.

-------------------------------------------------------------- 

Saippua

Saippuan historia

Saippuan historia ulottuu monien tuhansien vuosien taakse, jo muinaiset egyptiläiset käyttivät ja valmistivat saippuaa. Saippuan keksijöitä olivat todennäköisesti sumerilaiset. Euroopassa se oli vielä 1500- luvulla vain rikkaiden saatavilla. Parin sadan vuoden jälkeen noin 1700- luvulla kemian teollisuus mahdollisti saippuan raaka-aineiden teollisen valmistuksen. Ranskalainen Michel Eugéne Chevreul osoitti glyserolin ja emäksien kytkennät saippuan valmistuksessa kehittäessään rasvojen ja öljyjen tutkimusta. 1800- luvun lopulla saippuatehtaita oli jo kaikissa länsimaissa ja valmistusmäärät olivat suuria. Saippuasta tuli suosittu ihonhoitotuote ja valikoimat olivat laajat. Toisen maailmansodan aikaan saippuasta tuli säännöstelty tuote, jonka takia saippuaa alettiin valmistaa myös kotioloissa. Kauppoihin saippua tuli vasta 1940- luvun lopulla.

 

Saippuan valmistus

Saippuaa syntyy saippuoitumisreaktiossa, joista tunnetuimpia menetelmiä ovat keitto-, kylmä- ja kuumamenetelmä.

 

Keittomenetelmä:

Kovaa eläinrasvaa keitetään emäksisessä liuoksessa (esim. lipeä eli NaOH) monia tunteja, sillä saippuoitumisreaktio tapahtuu hitaasti. Keitettäessä lipeä katkoo rasvan esterisidoksia ja pilkkoo rasvan glyseroliksi ja rasvahappojen natriumsuoloiksi. Kun saippuoitumisreaktio on valmis, liuokseen lisätään natriumkloridia. Siten ylimääräinen lipeä, vesi ja glyseroli jäävät pohjalle kun taas saippua eli rasvahapon natriumsuola kohoaa keittoastian pinnalle.  Menetelmästä valmistunut rasvahapon natriumsuola (C15H31COONa) ei kuitenkaan ole vielä puhdas käytettäväksi saippuana, joten keitto ja suolaus toistetaan vielä uudestaan.          

                                                                                                                                               

Kylmämenetelmä:

Kylmämenetelmässä rasvaa ja emästä sekoitetaan niin kauan, että muodostuu emulsio eli paksuhko massa. Sopiva lämpötila on 30-50C. Emulsio kaadetaan muotteihin ja laitetaan viileään paikkaan, jossa se kiinteytyy saippuaksi noin vuorokauden kuluessa.

Kuumamenetelmä:

Kuumamenetelmä on jatkoa kylmämenetelmälle, sillä kylmämenetelmässä syntynyt emulsio laitetaan muottien sijasta 100 asteiseen uuniin pariksi tunniksi. Kuumamenetelmällä valmistaessa vettä tarvitaan haihtumisen vuoksi kylmämenetelmää enemmän.

Saippuan käyttökohteita

Saippua on tehokas pesuaine jota käytetään yleensä ihmisen ja joidenkin vaatteiden pesemiseen, mutta sillä voi pestä paljon muutakin. Saippuaa käytetään veden kanssa. Esimerkiksi kun puhdistat uunia saippualla, tarvitset märän rätin ja saippuaa. Kun peset vaatteita käsipyykillä, käytetään saippuavettä. Saippuavettä käytetään myös nahan puhdistamiseen ja pehmittämiseen.

Saippuan kemiaa

Saippua siis koostuu kolmesta osasta; rasvahapoista, hiilivedyistä ja alkalista (useimmiten KOH tai NaCl). Miksi saippua sitten siivoaa ja irrottaa likaa? Kunnon siivoamiseen tarvitaan kolmenlaista eri energiaa:

-kemiallista energiaa: Saippua tai muu siivousaine

-lämpöenergiaa: Lämmin vesi tai pesuympäristö

-liike-energiaa: käsien tai pesukoneen hankaava liike.

Yhdistetään nämä kaikki tasapainoisesti ja t-paidan johon kaatui hieman öljyä pitäisi puhdistua teorian mukaan näin: Paitaa ei voi puhdistaa paljain käsin ja vain vedellä, koska rasva hylkii vettä. Mutta kun veteen lisätään saippuaa, hydrophobinen saippuan osa, hiilivedyt, vetäytyvät likaa kohti ja vedestä pois, mutta toinen puoli, hydrophilinen osa, rasvahapot ja alkalit, vetäytyvät vettä kohti. Tämä molemminpuolinen veto irrottaa lian t-paidasta ja saa sen sekoittumaan veteen. Lämpö  auttaa erittelemään ja sekoittamaan likaa vedessä, ja käsien hankaus auttaa lian vapauttamisessa.

 

Lähteet:

http://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/14818/Saippuan%20valmistuksen%20eri%20menetelmat%20ja%20niiden%20ohjauksellisuus.pdf?sequence=1

http://www.vuotar.fi/saippuasta

http://fi.wikipedia.org/wiki/Saippua

http://www.saunalahti.fi/arnoldus/saippua.html

http://www.cleaninginstitute.org/clean_living/soaps__detergents_chemistry.aspx

http://www.helsinki.fi/kemia/opettaja/aineistot/saippua/saippuan_kaytto.htm

http://science.csustan.edu/nhuy/chem1002/soapexp.htm

Rauno Lahtinen - Saippuaa! (Atena 2006)

Kuvat

        http://pixabay.com/fi/saippua-värikäs-väri-pestä-tuoksu-9239/ 

        http://eightcrayonscience.wordpress.com/2012/02/04/saponification-or-why-not-to-buy-the-discount-lutefisk/

-------------------------------------------------------------- 

      Valmistimme esityksen jälkeen saippuaa Kemianluokka Gadolinin ohjeen mukaan pienin muutoksin. Käytimme rasvana oliiviöljyä (sitä kun löytyi helposti kaupasta pääsiäisen jälkeisenä aamuna matkalla kouluun), emmekä käyttäneet eteerisiä öljyjä tuoksuaineina. Rasvana voi käyttää lähes mitä tahansa kasviöljyä/rasvaa. Yksi tyypillisimmistä kotikemistin saippuarasvoista on kuulemani mukaan kookosrasva. Oliiviöljystä tehdystä saippuasta tulee helposti hieman pehmeä, kuten tälläkin kerralla taisi käydä. Ohessa muutamia saippuaryhmän ottamia kuvia saippuan valmistuksesta.

Oliiviöljy lämmitettiin noin 60 asteeseen C.

Oliiviöljyyn lisättiin 30%:nen NaOH-liuos.

NaOH:n ja oliiviöljyn seosta lämmitettiin ja sekoitettiin noin 20 minuuttia, jonka jälkeen se jätettiin muovimukeihin jähmettymään. Seuraavalla kerralla testaamme vielä saippuoiden pH-arvot pieneen vesimäärään sekoitettuna.

Muovitunnilla opiskeltiin perinteisiä synteettisiä muoveja sekä tehtiin maidosta kaseiinimuovia

Tämäkin blogi pääsee vihdoin eloon. Julkaisen seuraavien viikkojen aikana SYK:n 8. luokan oppilaiden kirjoitelmia tuntien aiheista sekä kuvia tehdyistä töistä.

Tuomas, Nikolas, Solja ja Lotta kertoivat tunnilla polyeteenistä. Tässä heidän ryhmätyönsä kirjallisessa muodossa:

POLYETEENI, PE

Perustietoa

PE eli polyeteeni on maailman käytetyin muovi ja se on myös rakenteeltaan yksinkertaisin kaikista kaupallisista polymeereistä eli suurimolekyylisistä orgaanisista yhdisteistä, joissa toistuvat samat sidostyypit. Molekyylimuodossa se on hiiliketju, jossa jokaiseen hiileen on sitoutunut                                      

kaksi vetymolekyyliä.

Polyeteeni sopii käytettäväksi teollisuudenaloilla sen hyvän iskulujuuden, sähköisten ominaisuuksien ja kemiallisen kestävyyden johdosta. Lisäksi sen halpa hinta ja elintarvikekelpoisuus lisäävät sen suosiota. Polyeteenin ominaisuudet vaihtelevat kuitenkin suuresti sen valmistusmenetelmästä ja lisäksi se voidaan luokitella eri luokkiin perustuen pääasiassa sen tiheyteen ja haarautuneisuuteen, mutta yleensä jaottelu tehdään tiheyden perusteella. Polyeteeni on erittäin paloherkkä ja vaikea liimata. Monikäyttöisyyttä rajoittavat myös sen heikko repimislujuus ja alhainen lämpötilankesto, sillä sen pehmenemistä voi tapahtua jo peräti +40 asteen lämmössä.

Käyttö

Polyeteeniä käytetään elintarvikekelpoisuutensa ansiosta monissa elintarvikkeiden säilyttämiseen ja käsittelyyn liittyvissä esineissä, esimerkiksi leikkuulaudoissa, elintarvikemuoteissa, maitopurkeissa ja joissakin vihannespusseissa. Siitä myös tehdään ruiskuvalettuna esimerkiksi leluja, postilaatikoita, olutkoreja, pakkauslaatikoita sekä kotitalousastioita, sillä se on halpaa.

Polyeteeni ei sovi esimerkiksi käyttökohteisiin joilta vaaditaan korkean lämpötilan kestoa tai UV-säteilyn kestoa. Sitä ei myöskään yleensä käytetä liimaamista vaativissa kohteissa, sillä sen liimaaminen vaatii hankalan esikäsittelyn ja liimaussaumat jäävät usein heikoiksi.

Valmistus

Polyeteenin syntetisointi eli valmistus perustuu eteenin polymeroimiseen. Reaktiossa monomeerin kaksoissidokset hajoavat. Monomeeri on pieni molekyyli. Esimerkiksi hiilivedyt ovat monomeerejä. Kun kaksoissidokset hajoavat, muodostuu hiiliatomien välille yksinkertaisia kovalenttisiä sidoksia. Täten syntyy makromolekyyli. Polyeteeni on keinotekoisesti valmistettu makromolekyyli. Polyeteenin molekyylissä on pelkästään hiili- ja vetyatomeja. Polyeteenin rakenteesta johtuen se ei reagoi kemiallisesti.

Polyeteenin kierrätysmerkit.

Historia ja löytö

Polyeteenin löysi ensimmäisenä Hans von Pechmann vuonna 1898. Aine oli valkoista ja tahmaista. Se koostui pitkistä –CH2- joukoista. Vuonna 1933 Eric Fawcett ja Reginald Gibson löysivät vahingossa teolliseen käyttöön sopivampaa polyeteeniä. Koe oli kuitenkin vaikea toistaa ja polyeteenin kehitys pysähtyi toiseen maailmansotaan. 50-luvun alussa tapahtui läpimurto. Robert Banks ja J. Paul Hogan kehittivät Philipsin tehtailla katalyytin, joka mahdollisti helpomman polyeteenin tuotannon. 1953 Karl Zieger kehitti oman menetelmänsä, joka vaati alhaisemman lämpötilan kuin Philipsin menetelmä. Molempia menetelmiä käytettiin paljon 50 ja 60 luvuilla HDPE tuotantoon. Tämän jälkeen molempia menetelmiä on kehitetty paljon ja ne ovat luoneet perustan                               polymeerien tuotannolle.

Lähteet:

http://www.valuatlas.fi/tietomat/docs/plastics_PE_FI.pdf

http://www.tuotteet.vink.fi/tuotteet/pe.html

http://www.muovimuotoilu.fi/content/view/32/63/

http://fi.wikipedia.org/wiki/Polyeteeni

 -----------------------

Tunnilla emme valmistaneet polyeteeniä, sen sijaan valmistimme puolisynteettistä kaseiinimuovia maidosta. Kaseiinimuovia on valmistettu aikoinaan laajassa teollisessa mittakaavassakin. Se on ensimmäinen Suomessa teollisesti valmistetuista muoveista ja Suomen ensimmäinen muovialan yritys Sarvis vei kaseiinimuovista valmistettuja nappeja ulkomaillekin. 

Käytimme työssä Kemianluokka Gadolinin sivuilta löytynyttä ohjetta:

Muovia maidosta

Työssä lämmitettiin (elintarvikeväreillä värjättyä) rasvatonta maitoa 50 asteeseen, jonka jälkeen maitoon lisättiin väkiviinaetikkaa. Tällöin huomattiin maidon kaseiiniproteiinin denaturoituvan ja koaguloituvan denaturoitumisen seurauksena. Tämä denaturoitunut proteiini eli kaseiinimuovi kerättiin muovilusikan avulla keitinlasista ulos. 

Vaihe 1. Värjätty maito lämmitettiin kaasupolttimen avulla.

Vaihe 2. Etikkahapon lisäyksen jälkeen kaseiiniproteiini denaturoitui muovimaiseksi ja se voitiin kerätä muovilusikan avulla keitinlasista pois.