鹸化

鹸化は、エステルを水性アルカリの作用によってカルボン酸塩とアルコールに分解するプロセスです。典型的には水酸化ナトリウム水溶液が用いられます。[ 1 ] [ 2 ]これはアルカリ加水分解の重要な一種です。カルボン酸塩が長鎖の場合、その塩は石鹸と呼ばれます。酢酸エチルを鹸化すると、酢酸ナトリウムとエタノール が得られます。

C 2 H 5 O 2 CCH 3 + NaOH → C 2 H 5 OH + NaO 2 CCH 3

脂肪の鹸化

植物油と動物性脂肪は、伝統的に鹸化される原料です。これらの油脂はトリグリセリドと呼ばれるトリエステルであり、通常は多様な脂肪酸から誘導された混合物です。伝統的な鹸化では、トリグリセリドを苛性ソーダで処理することでエステル結合が切断され、脂肪酸塩（石鹸）とグリセロールが放出されます。簡略化された鹸化法の一つとして、ステアリンを鹸化するとステアリン酸ナトリウムが得られます。

C 3 H 5 (O 2 C(CH 2 ) 16 CH 3 ) 3 + 3 NaOH → C 3 H 5 (OH) 3 + 3 NaO 2 C(CH 2 ) 16 CH 3

このプロセスはグリセロール（ C 3 H 5 (OH) 3 ）を製造する主な工業的方法です。

石鹸製造者の中には、グリセロールを石鹸に残す人もいます。また、塩化ナトリウムで塩析させて石鹸を沈殿させる人もいます。

ステアリンの骨格式。ステアリンは水酸化ナトリウムで鹸化されてグリセロールとステアリン酸ナトリウムに変換されるトリグリセリドです。

死体中の脂肪は脂肪小体（アディポセレ）に変化し、しばしば「墓蝋」と呼ばれます。このプロセスは、脂肪組織の量が多く、分解因子が存在しない、あるいは微量しか存在しない場合によく見られます。

鹸化価

鹸化価とは、油脂サンプルを鹸化するために必要な塩基の量です。[ 3 ] 石鹸メーカーは、油のバッチと実験室の平均値との間の鹸化価の未知の偏差を考慮して、少量の苛性ソーダを不足させてレシピを調合します。

塩基性加水分解のメカニズム

水酸化物アニオンはエステルのカルボニル基に付加します。この反応で得られる生成物はオルトエステルと呼ばれます。

鹸化パートI
鹸化パートI

アルコキシドの排除によりカルボン酸が生成される。

鹸化パートII
鹸化パートII

アルコキシドイオンは強塩基なので、プロトンがカルボン酸からアルコキシドイオンに移動し、アルコールが生成されます。

鹸化パートIII
鹸化パートIII

古典的な実験室手順では、トリグリセリドであるトリミリスチンは、ナツメグからジエチルエーテルで抽出することによって得られます。ミリスチン酸ナトリウムへの鹸化は、水中でNaOHを用いて行われます。この石鹸を塩酸で処理すると、ミリスチン酸が得られます。[ 4 ]

脂肪酸の鹸化

脂肪酸と塩基の反応は、鹸化のもう一つの主要な方法です。この場合、反応はカルボン酸の中和を伴います。中和法は、マグネシウム、遷移金属、アルミニウム由来の石鹸などの工業用石鹸の製造に用いられます。この方法は、単一の脂肪酸から得られる石鹸の製造に最適であり、多くの工学用途で求められる、予測可能な物理的特性を持つ石鹸が得られます。

アプリケーション

ハードソープとソフトソープ

石鹸は、製造に使用されるアルカリの性質によって、異なる特性を持ちます。水酸化ナトリウム（NaOH）は「硬質」石鹸を生成します。硬質石鹸は、マグネシウム、塩素、カルシウムなどの塩を含む水でも使用できます。[ 5 ]一方、カリウム石鹸（KOHを用いて生成）は「軟質」石鹸です。脂肪酸の供給源も石鹸の融点に影響を与えます。初期の硬質石鹸のほとんどは、動物性脂肪と木灰から抽出されたカリ（KOH）を用いて製造されており、概ね固体でした。しかし、現代の石鹸の大部分は、植物油などの多価不飽和トリグリセリドから製造されています。石鹸の原料となるトリグリセリドと同様に、[ 6 ]これらの酸の塩は分子間力が弱いため、融点が低くなります。

リチウム石鹸

12-ヒドロキシステアリン酸リチウムをはじめとするリチウム系脂肪酸は、潤滑グリースの重要な構成成分です。リチウム系グリースでは、カルボン酸リチウムが増粘剤として作用します。「複合石鹸」も一般的で、これはアゼライン酸や酢酸などの複数の酸塩を組み合わせたものです。[ 7 ]

消火器

調理用油脂（クラスK（米国）またはクラスF（オーストラリア/ヨーロッパ/アジア）に分類）による火災は、ほとんどの可燃性液体よりも高温で燃焼するため、標準的なクラスB消火器は効果がありません。このような火災は、湿式化学消火器で消火する必要があります。このタイプの消火器は、鹸化作用によって調理用油脂を消火するように設計されています。消火剤は、燃焼物質を急速に不燃性の石鹸に変えます。

油絵の具

ジョン・シンガー・サージェントの「マダム X (ピエール・ゴートロー夫人)」の詳細。1884 年、黒いドレスを着た鹸化の様子が描かれている。

油絵は時間の経過とともに鹸化が起こり、目に見える損傷や変形を引き起こすことがあります。油絵具は、油性媒質中に懸濁した顔料分子で構成されています。重金属塩は、鉛白、丹鉛、亜鉛華などの顔料分子としてよく使用されます。[ 8 ] これらの重金属塩が油性媒質中の遊離脂肪酸と反応すると、絵具層に金属石鹸が形成され、それが絵画の表面へと移動する可能性があります。[ 9 ] : 12–19

油絵における鹸化は、1912年という早い時期にすでに記録されている[ 10]。[10 ]：151 15世紀から20世紀にかけての多くの作品、様々な地理的起源の作品、そしてキャンバス、紙、木、銅など様々な支持体に描かれた作品において、鹸化は広く見られる現象であると考えられている。化学分析により、何世紀も前の絵画であっても、表面に何らかの兆候が現れるよりも前に、絵画の深層部で鹸化が起こっていることが明らかになることがある[ 9 ]：16

鹸化された部分は、光を散乱させる目に見える塊や突起を形成することで絵画の表面を変形させる可能性があります。これらの石鹸の塊は、絵画全体ではなく、特定の領域でのみ目立つ場合があります。例えば、ジョン・シンガー・サージェントの有名な「マダムXの肖像」では、塊は最も黒い部分にのみ現れていますが、これは黒色顔料が塗料を吸収する性質を補うために、画家がその部分に多くのメディウムを使用しているためと考えられます。[ 9 ]：12–13、15 このプロセスは、絵画の表面に白亜質の沈殿物を形成することもあり、この変形はしばしば「ブルーミング」または「エフロレッセンス」と表現されます。また、油絵の特定の絵具層の透明度が時間の経過とともに増加する原因にもなります。[ 9 ]：16、19

鹸化はすべての油絵で起こるわけではなく、多くの細部が未解決のままである。[ 9 ]：19 現在のところ、修正が唯一の既知の修復方法である。

参照

参考文献

  1. ^ 「鹸化 | 化学反応」ブリタニカ百科事典。 2021年5月23日閲覧。
  2. ^スミス、マイケル・B.;マーチ、ジェリー（2007年）、上級有機化学：反応、メカニズム、構造（第6版）、ニューヨーク：ワイリー・インターサイエンス、ISBN 978-0-471-72091-1
  3. ^ 「品質試験所における油の検査手順と実施」アメリカ油化学協会。2012年12月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年12月17日閲覧。
  4. ^ GD Beal (1926). 「ミリスチン酸」 .有機合成. 6:66 . doi : 10.15227/orgsyn.006.0066 .
  5. ^ 「鹸化によって石鹸が作られる仕組み」 ThoughtCo . 2023年7月5日閲覧。
  6. ^ 「二重結合と水素化」 GCSE Bitesize . BBC. 2018年8月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年3月10日閲覧。
  7. ^バーテルズ、トルステン;ボック、ヴォルフガング。ブラウン、ユルゲン。ブッシュ、クリスチャン。バス、ヴォルフガング。ドレーセル、ヴィルフリート。フライラー、カルメン。ハーパーシャイト、マンフレッド。ヘッケラー、ロルフ・ピーター。ヘルナー、ディートリッヒ。クビッキ、フランツ。リン、ゲオルグ。ロシュ、アヒム。ルーサー、ロルフ。マング、テオ。ノール、ジークフリート。オメイス、ユルゲン (2003)。 「潤滑剤と潤滑剤」。ウルマンの工業化学百科事典。ワインハイム: ワイリー-VCH。土井: 10.1002/14356007.a15_423。ISBN 3-527-30673-0。
  8. ^グローン、カリン (2003). 「ピグメント」 .グローブ・アート・オンライン.オックスフォード大学出版局. doi : 10.1093/gao/9781884446054.article.T067586 . ISBN 978-1-884446-05-4. 2018年1月16日閲覧。
  9. ^ a b c d e Centeno, Silvia A.; Mahon, Dorothy (2009年夏). Leona, Marco (ed.). "The Chemistry of Aging in Oil Paintings: Metal Soaps and Visual Changes" . The Metropolitan Museum of Art Bulletin . 67 (1). Metropolitan Museum of Art : 12– 19. JSTOR 40588562 . 2020年11月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年7月29日閲覧。 全号のPDF。
  10. ^フルーリー、ポール (1912). 「白亜鉛の製造と様々な処理、その改良および改善」 . 『白亜鉛塗料の調製と用途』（第1版）. ロンドン: スコット・グリーンウッド・アンド・サン. pp.  122– 154. 2017年9月25日アーカイブ. 2016年7月30日閲覧. ... プティはこの理論が誤りであると断言しているものの、それでもなおこの理論とそのデータに基づいて、彼が発明した水和白亜鉛の製造方法、すなわち油の鹸化、あるいは油に溶解した金属塩の形成法は成り立っている。
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