3D有趣实验：油脂肥皂变变变？

前言

肥皂是我们常见的界面活性剂，主要是由亲水基和亲油基所组成的。肥皂的亲油基是烃基，烃基可能是饱和的烷烃，具有不同的碳链长，一般含碳原子15个以上，故RCOONa的方式来呈现。但肥皂水遇酸性溶液时，则会有脂肪酸（油脂）游离析出并悬浮水溶液中。

实验影片

3D有趣实验：有氧运动－氧化还原反应，开启YouTube影片后，若设备允许，可以开启最高解析度。右下角可以选择2D或开启3D。若开启3D，选项有并排或红蓝等3D效果选项，请依您的设备选取适当格式。

药品与器材

1. 酒精灯一个。
2. 三角铁架一座。
3. 陶瓷纤维网一张。
4. 打火机一支。
5. 烧杯三个。
6. 小铁盘一个。
7. 小汤匙一支。
8. 搅拌棒一支。
9. 剪刀一把。
10. 小刀一把。
11. 砧板一块。

1. 热水200 mL。
2. 肥皂约1/4块（切成细块）。
3. 醋酸200 mL。
4. 棉线一小段。

实验步骤

1. 点燃酒精灯并加热200 mL水。
2. 将倒入肥皂细块于热水中，并搅拌加快肥皂细块溶解于水中。
   
3. 当肥皂细块完全溶解于水中后，移除酒精灯停止加热。
4. 将取出肥皂水倒入空烧杯中，减少未溶解的肥皂细块影响后续製作。
   
5. 将醋缓慢倒入装有肥皂水烧杯中，并不断搅拌直到产生乳白色物质出现。
   
6. 将剩余水溶液倒掉，利用汤匙取出乳白色物质放置小铁盘中。
   
7. 剪取一小段棉线并与乳白色物质混合沾黏製成蜡烛芯蕊。
   
8. 静置一段时间，利用打火机点燃製好的肥皂蜡烛，观察燃烧情形。
   
9. 比较其肥皂与製好的肥皂蜡烛燃烧情形。
   

原理和概念

肥皂能微溶于冷水中，更能在热水中迅速溶解。肥皂是脂肪酸的盐类，可在水溶液中加酸产生脂肪酸。当肥皂遇酸时，脂肪酸会游离析出并悬浮水溶液中：

RCOONa + CH3COOH → RCOOH + CH3COONa
钠肥皂+醋酸??→ 脂肪酸+醋酸钠

脂肪酸的通式是C_nH_2nCOOH，短链的脂肪酸是无色液体，有刺激性味道，长链的脂肪酸是蜡状固体，无明显的气味。脂肪酸在有充足氧供给的情况下，可燃烧氧化分解为CO₂和H₂O，释放大量能量。

教学提示

1. 肥皂切块与倒入热水中均可缩短肥皂溶解时间及增加溶解量。
2. 加热肥皂水溶液时，会产生水蒸气，避免口鼻呛伤，故本实验须在通风良好的场所进行。
3. 当酒精灯不再使用时，应立即盖好灯盖，避免发生火灾危险。
4. 将醋倒入肥皂水中需缓慢分次，避免溶液量多搅拌时溢出。
5. 拿取乳白色物质时，需戴手套减少手沾黏油脂，造成不易清洗。
6. 製好的肥皂蜡烛需静置通风阴凉处晾乾，减少残余水分在肥皂蜡烛中。

安全

1. 进行本实验必须穿着实验衣及戴上手套，并在通风良好的环境下进行。
2. 肥皂水加热搅拌溶解时，要注意安全，避免烫伤或水溶液溢出。
3. 进行本实验时需要有教师在旁指导，切勿自行实验。

废弃物处理

实验后剩余未溶解的肥皂块或肥皂水，可用来清洗烧杯中残留乳白色物质油渍或其他器材。

 

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参考资料

• 廖德章、庄彦和（2014）。有机化学。台北市：高利出版图书有限公司。