비누와 세제의 과학

비누나 세제를 사용하면 얼룩이 잘 떨어지는데 그 비밀은 계면활성제라는 물질에 있습니다.

계면활성제란?

계면활성제는 물질의 경계에 작용하여 그 성질을 변화시키는 물질로 비누나 세제가 더러움을 제거하기 위한 주성분입니다. 비누나 주방용 합성세제, 세탁용 합성세제, 바디샴푸, 샴푸 등 모든 세제에 포함되어 있습니다. 그 화학구조에는 친수기(물에 친화적 부분)와 친유기(기름에 친화적 부분)가 있어, 그 구조에 의해 기름때 등을 제거할 수 있습니다.

계면활성제의 구조
What Are Surfactants
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이미지: What Are Surfactants | School of Chemistry | University of Bristol

얼룩이 떨어지는 원리

마른 물건의 표면에 물을 떨어트리면 물이 둥근 입자(물방울)가 되는 것을 볼 수 있습니다. 물의 입자가 둥글게 되는 것은 물분자가 서로를 끌어당기는 '표면장력'이라는 힘이 작용하고 있기 때문입니다. 계면활성제가 작용하면 이 표면장력이 약해져 물이 물건에 침투하기 쉬워집니다.

식사를 한 후의 식기 및 땀 등이 묻은 옷은 세척만으로는 좀처럼 깨끗하게 되지 않습니다. 이러한 오염의 주요 원인은 기름에 의한 것입니다. 물과 기름은 일반적으로 분리되어 버립니다만, 계면활성제가 작용하면 양자가 섞일 수 있게 되어 깨끗이 씻어내릴 수 있습니다. 계면활성제가 기름때에 붙어 이를 감싸고 입자 형태로 물로 운반합니다. 이러한 작용이 종합적으로 작용하여 신체나 식기, 세탁물의 오염물질을 제거할 수 있습니다.

비누에 대해서

비누는 지방에 수산화나트륨 등의 알칼리를 혼합하여 가수분해한 것으로, 이 반응을 비누화라고 합니다. 이 과정에서 생긴 지방산염이라는 물질이 계면활성제입니다. 가정에서 나오는 폐유 및 수산화나트륨과 물을 혼합하고 있으므로 재활용과 환경보전의 일환으로 가정에서도 만들 수 있지만 신중한 취급이 필요한 수산화나트륨을 사용하기 때문에 주의가 필요합니다. (※ 수산화나트륨은 독극물로 지정되어 있습니다.)

 
출처 참조 번역
石けんと洗剤の科学
https://www.city.saitama.jp/sciencenavi/kurashi/004/p039256.html#:~:text=%E6%B0%B4%E3%81%AE%E7%B2%92%E3%81%8C%E4%B8%B8%E3%81%8F,%E3%81%AF%E6%B2%B9%E3%81%AB%E3%82%88%E3%82%8B%E3%82%82%E3%81%AE%E3%81%A7%E3%81%99%E3%80%82