化学实验室实验：透明肥皂的製作（Making Transpa
作者： 发表时间：
2020-06-19
连结：透明肥皂的製作（Making Transparent Soap）〔II〕 教师手册（Teacher’s Guide） 教学提示 ● 上课时间：教师实验解说：约20分钟，学生实验操作和记录：约80分钟。实验结果和记录：约10分钟。问题讨论或家庭作业：约30分钟。由于本实验有迴流加热时间长达约60分钟，教师可以调动实验解说的时间在此段时间进行，以节省上课时间。 ● 製作透明肥皂的代表油脂是棕榈油与蓖麻油。蓖麻油能带出香皂的透明感，而棕榈油则能使香皂坚硬。製作透明皂基时不能有残留的油脂，亦即不能减少硷液。 ● 为了製造透明度更佳的肥皂，蔗糖的选用方面，冰糖会比砂糖好，因为冰糖为无色的，砂糖有颜色。 ● 製作完成的透明肥皂在放置两个星期之后，会有缩水的现象，因为水及酒精蒸发了。透明肥皂的缺点是含有酒精，洗完后皮肤容易紧崩，感觉有点乾涩。透明肥皂遇到水马上容易溶化，一下子就用完了。 ● 若从模子拿出透明肥皂后会黏黏的或者是不够透明，那幺可以把肥皂削成一小块装入大的玻璃容器里，用电磁加热搅拌器（或微波炉）加热几分钟直到所有肥皂碎块融化。如果有少许的肥皂碎块留在混合液中，用玻棒（或汤匙）搅拌促使融化。也加入少许的酒精并搅拌促使融化。 ● 手工香皂做完后成强硷性请勿使用，待五週后pH值会降至约9，放置时间越久，pH值会慢慢降至8左右。pH 8为弱硷性，可安心使用，一般市售香皂大多为弱硷性。 药品配製 ● 本实验不需要事先配製药品，若想节省学生操作时间，则可以事先配製氢氧化钠水溶液和蔗糖水溶液。 实验纪录样本 ● 在自然风乾之后，从模型中取出透明肥皂成品，然后拍照并贴于此处。 1. 透过网页所提供的氢氧化钠的油脂皂化值（NaOH mg / 1 g）如下所示： 2. 根据上题的计算结果，本实验所使用油脂的脂肪酸的总莫耳数为0.289 mol。 两者莫耳数的差异为0.289 mol – 0.284 mol = 0.005 mol（氢氧化钠的莫耳数较少）， 由于本实验所使用油脂的脂肪酸的总莫耳数为0.289 mol， 3. 莫耳质量：乙醇：46.07 g/mol，蔗糖：342.30 g/mol，甘油：92.09 g/mol。 由于皂化后脂肪酸钠的莫耳数等于氢氧化钠的莫耳数为 0.284 mol。 此三者的总莫耳数为0.656 mol + 0.0406 mol + 0.201 mol = 0.898 mol，超过皂化后脂肪酸钠的莫耳数0.284 mol甚多。 4. 在製作透明肥皂时，必须要先注意到所选用的油脂，有些油脂在经皂化后所呈现出的透明感会比其它油脂出色。这些油脂有：棕榈油、牛油、猪油、椰子油、蓖麻油、橄榄油及其他软油也可使用，也有人成功地使用乳油木果脂（雪亚脂）。 在透明肥皂的配方里，常见的透明剂有：甘油、聚乙二醇、酒精、砂糖、糖浆、多元醇（丙二醇）…等，因为这些透明剂能稀释皂基的浓度，阻止皂基结晶化。无法 顺利结晶的肥皂分子，像玻璃一样以原生态无定型的流体存在，结晶率越低则透光率越高，所呈现出的透明度越好。但是透明剂一但添加太多，肥皂的硬度及起泡力 是会因而下降。 5. 本实验製造透明肥皂油脂有蓖麻油，椰子油，橄榄油和棕榈油。(1)蓖麻油含有缓和及润滑皮肤的功能，特有的蓖麻酸醇对髮肤有特别的柔软作用，能製造泡沫多 且有透明感的香皂，能帮助维持精油和香精的香味。(2)椰子油是手工皂不可缺少的油脂之一，富含饱和脂肪酸，可做出洗净力强、质地硬、颜色雪白且泡沫多的 香皂。由于洗净力很强的皂难免会让皮肤感觉乾涩，因此使用份量不宜过高。椰子油在秋冬气温下降时会呈现固态，可隔水稍微加热使之融化。(3)橄榄油含有丰 富的维他命、矿物质和蛋白质，可以保湿并修护皮肤，製造的香皂泡沫持久且如奶油般细緻，由于深具滋润性，也很适合用来製作乾性髮质适用的洗髮皂和婴儿 皂。(4)棕榈油也是手工皂必备的油脂之一，可做出对皮肤温和、清洁力好又坚硬、厚实的香皂，不过没什幺泡沫。 誌谢 感谢国立彰化师範大学生物学系修习有机化学实验课程的学生们提供照片。 参考资料和延伸阅读 1. Soap, Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Soap.
● 氢氧化钠水溶液：先称取11.34 g的氢氧化钠和23.4 g的蒸馏水。再缓慢地加入氢氧化钠固体到蒸馏水中，用玻棒搅拌至溶解。（每组用量）
● 蔗糖水溶液：称取13.9 g的冰糖和12.05 g的蒸馏水，置入一个烧杯中，用玻棒搅拌直到完全溶解。（每组用量）
参考答案
蓖麻油（Castor oil）：128.6，椰子油（Coconut oil）：191.1，橄榄油（Olive oil）：135.4，棕榈油（Palm oil）：142.0。
氢氧化钠的莫耳质量：39.99 g/mol
15.0 g的蓖麻油之脂肪酸莫耳数为
15.0 g × 128.6 mg/g × (1 g/1000 mg) / (39.99 g/mol) = 0.0482 mol
22.5 g 的椰子油之脂肪酸莫耳数为
22.5 g × 191.1 mg/g × (1 g/1000 mg) / (39.99 g/mol) = 0.108 mol
7.5 g 的橄榄油之脂肪酸莫耳数为
7.5 g × 135.4 mg/g × (1 g/1000 mg) / (39.99 g/mol) = 0.0254 mol
30.0 g的棕榈油之脂肪酸莫耳数为
30.0 g × 142.0 mg/g × (1 g/1000 mg) / (39.99 g/mol) = 0.107 mol
因此，本实验所使用油脂的脂肪酸的总莫耳数为
0.0482 mol + 0.108 mol + 0.0254 mol + 0.107 mol = 0.289 mol
本实验所使用的氢氧化钠之重为11.34 g，氢氧化钠的莫耳质量：39.99 g/mol。
因此，氢氧化钠的莫耳数为11.34 g / (39.99 g/mol) = 0.284 mol。
两者莫耳数的差异百分比为(0.005 mol / 0.289 mol) × 100% = 2%。
故氢氧化钠的莫耳少于油脂脂肪酸的莫耳数2%，2%少于手工肥皂的硷液之量低于油脂约5%。
因此氢氧化钠的重量为0.289 mol × 39.99 g/mol = 11.6 g。
31.8 g的药用酒精的莫耳数为31.8 g × 0.95 / 46.07 g/mol = 0.656 mol。
13.9 g的蔗糖的莫耳数为13.9 g / 342.30 g/mol = 0.0406 mol。
18.5 g的甘油的莫耳数为18.5 g / 92.09 g/mol = 0.201 mol。
因此所使用药用酒精的莫耳数超过皂化后脂肪酸钠的莫耳数，但是所使用蔗糖和甘油的莫耳数则未超过。
若加上皂化所产生的甘油，则甘油的总莫耳数为0.289 mol / 3 + 0.201 mol = 0.490 mol。0.490 mol的甘油的总莫耳数超过皂化后脂肪酸钠的莫耳数0.284 mol很多。
2. Saponification, Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Saponification.
3. Saponification value, Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Saponification_value .
4. Converting an Existing Recipe to use a lower % of Alcohol, http://www.bearchele.com/soap/calculation.html.
5. Making Transparent Soap, http://www.bearchele.com/soap/Tutorial.html.
6. J. W. McBain and Sydney Ross, The structure of transparent soap, Journal of the American Oil Chemists’ Society, 1944, 21 (4), 97-98, DOI: 10.1007/BF02587470.