《科学画报》
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穿越古今的表面活性剂
2021-06-11 13:17:00早在先秦时期，人们就知道用草木灰水来洗涤衣物。一般情况下，用碱洗涤衣物比单纯用水洗更干净，这是为什么呢?
我们吃饭的时候，有时不小心会弄脏衣服。粥渍等容易被水洗掉，而油渍不会被水洗掉。同样是粘在衣服上的污物，米粥主要成分是淀粉，淀粉中有不少由氢原子和氧原子组成的羟基，它容易与水相亲，所以水容易把米粥从织物上洗下来。而粘在衣服上的油渍与水不相亲，水无法与油污相结合，所以难以把油脂分子与织物纤维分离。
如果水里有碱存在，情况就有很大的不同了。碱能与油脂分子发生化学反应，使油脂水解成为脂肪酸和甘油，脂肪酸与碱溶液中的钠离子或钾离子一起被称为脂肪酸盐。
原来的油脂分子是长长的一条，两端都是“亲油的”(或者说“疏水的”)的基团。现在，由于碱的作用也就是氢氧根的作用把油脂分子断开了，形成的脂肪酸盐一端具有极性的羧酸基是亲水的，另一端的碳链却是亲油的。于是脂肪酸盐就成为水与油之间的媒介，油渍就有可能脱离织物纤维，分散到水中去。
这种一端亲水另一端亲油的脂肪酸盐，就是肥皂的主要成分。像脂肪酸盐这样在两端具有不同的亲水或疏水功能的基团的分子，如果分散在水里，就会使水的性质发生一些变化。这种物质称为表面活性剂。现在我们使用的洗衣粉、洗衣液、洗手液、洗头膏、洗洁精等等，其主要成分各种各样，但是它们有共同的特点，那就是都有一端亲水另一端疏水的化学结构。换句话说，它们都是表面活性剂。
我们如今所使用的表面活性剂都是人工合成的，其实在很早以前，我们的祖先就懂得利用天然的表面活性剂进行洗涤。皂荚树的体内就含有皂荚皂苷这一天然表面活性剂。我们的先人把皂荚的果实捣烂，制成丸来洗涤衣裳，效果很好。
含有天然表面活性剂的还有无患子。无患子一名肥珠子。宋代庄季裕《鸡肋编》称：“浙中少皂荚，澡面衣，皆用肥珠子。……子圆黑肥大，肉亦厚，膏润于皂荚，故一名肥皂。”这是目前能够找到的“肥皂”一词最早的来历。近代，用脂肪和氢氧化钠反应制成的以脂肪酸钠为主要成分的洗涤用品“soap”，从西方传入中国，翻译时就采用了原有的“肥皂”一词。
碱性洗涤剂一般会对织物特别是丝、毛等化学成分为蛋白质的织物造成损害，所以，洗涤衣物尽可能采用碱性较小的，甚至接近于中性的洗涤剂。对于工业机械，由于平时用机油润滑，满是油污，在清洗时索性用“火碱”即氢氧化钠清洗。众所周知，氢氧化钠才是真正的强碱。家庭中油污很重的地方，如厨房的抽油烟机，在清洗时也要用碱性较强的洗涤剂才容易清洗干净。
上面所说的方法，对付的一般是油性的污物;如果是碱性的污物，普通的洗涤剂就不适用了。例如，水瓶的污垢主要是碳酸钙，厕所的马桶里会有尿碱，这些都是碱性污物。清洗这些污垢需要用酸性溶液，而且在选用的时候，还要考虑不能对容器本身产生损害。
对于陶瓷马桶，不妨用强酸性物品。一般的洁厕剂就含有酸性很强的盐酸，使用的时候注意不要接触自己的皮肤。对于水壶里的水垢，可使用市售的除垢剂，它们的酸性较弱。
需要注意的是，这些酸性清洁用品不要与以清洗油污为目的的洗涤剂混用。混在一起会降低使用效率，得不偿失。尤其不要与含次氯酸盐的消毒剂混在一起。因为酸与次氯酸盐发生化学反应会产生氯气，对呼吸系统有极大伤害，那就麻烦了。
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