理科実験　　　 石ケンをつくる

実験の目的
　油から石ケンを作る。油や作った石ケンを材料にいろいろな実験をして，油や界面活性剤の性質を理解しよう。火傷注意！

実験１ 油から石ケンを作る

実験前の解説

油脂(ヤシ油)は水酸化ナトリウムでけん化される。

【方法】

手順１．油と水酸化ナトリウムを反応させる

　�@ビーカーに水10mlを入れ、これに水酸化ナトリウム３ｇを入れて溶かす。
　�A　�@の溶液にメタノール50mlを加える。
　　これをケン化液という。
　�B丸底フラスコに�Aの溶液と油20ｇを入れる。
　　突沸を防ぐために沸騰石を入れる。
　�C加熱して沸騰させる。
　　加熱５分くらいで乳白色になる。
　　加熱1０分くらいで黄色で透明な液体になる。
　　　（固化しないうちに次の�Dを）

　�D加熱1０分から１５分後、黄色の透明な液体になったら、いったん加熱を止め、液体をビーカーに移す。
　（ここでケン化反応を進める）
　�E　�Dのビーカーを弱火で熱する（アルコールを除くため）
　　　こまかい泡が消えにくくなったら加熱を止める。

手順２．セッケンを分離させる

　　�F　�Eの液に水120mlを加えて（または液の３倍の水）加熱し、沸騰させる
　　�G沸騰したら、ガラス棒でかきまぜながら、食塩40gを加えて溶かす。
　　３分から５分沸騰させて、上にセッケンが分離してきたら火を止める。
　　�H上層に分離したセッケンをさじですくい布の中へ入れる。
　　�I布にくるんで冷水中に浸し、数回ゆり動かして，混入している
　　食塩を流し出す（しぼる必要はない）。
　　（食塩がじゅうぶん除かれないと固まりにくく洗浄力も弱い）
　　�Jアルミホイルの上に出して形を整える。そのまま乾燥。

【考察・感想】

実験２．燃える石ケンを作る　（アルコールから固形携帯燃料を作る。石鹸作成と同様の原理）

【準備と注意点】

試薬････95％エタノール C₂H₅OH、ステアリン酸 C₁₇H₃₅COOH、水酸化ナトリウム NaOH、
　　　　塩化ストロンチウム SrCl₂
器具････100mlビーカー(2個)、200mlビーカー１個、ガラス棒、薬さじ、蒸発皿、マッチ、温度計

【手順】

• （１）200mlのビーカーに湯を入れ、その中に100mlのビーカーを入れる。この100mlビーカーにはエタノールを10mlとり、水酸化ナトリウム0.8ｇを完全に溶かす。（水酸化ナトリウムが溶けにくいので、1ml程度の水を加える）（加熱する。エタノールが燃えないように、液温60℃以上をこえないように注意）
• （２）別の100mlビーカーにエタノール10mlをとり、ステアリン酸1ｇを加えて、１と同様にして完全に溶かす。ただし、温度は60℃を越えないように注意する。

　　　　（ステアリン酸の融点は71℃であるから、70℃は超えないこと）

• （３）かき回しながら注意深く、２のステアリン酸溶液を、１の水酸化ナトリウム溶液に加える。 反応して固まってくる。

• （４）混合物を冷やし、残った液体があれば、水を流しながら、流しに捨てる。

• （５）できあがった固まり（ゲル）を蒸発皿にとり、燃やしてみる。この時、塩化ストロンチウムの結晶を少量まくと、赤橙色の炎が上がる。

【原理】
　これは有機酸のステアリン酸と強い塩基である水酸化ナトリウムとの間のけん化反応の例である。ステアリン酸ナトリウム(一種の石鹸)はゲル状構造をとり、そのすき間にエタノールを閉じこめるので、火をつけると燃える。

　C₁₇H₃₅COOH　＋　NaOH　→　C₁₇H₃₅COONa　＋　H₂O
　ステアリン酸　　　　　　　ステアリン酸ナトリウム


【考察・感想】

【話題】

• ステアリン酸は正式にはオクタデカン酸と呼ばれる。ステアリン酸は水に不溶であるが、室温のエタノールにはほんの少し溶ける。暖かいエタノールには非常によく溶ける。
• ３個の高級脂肪酸とグリセリンのエステル(グリセリド)を油脂という。ステアリン酸のような高級脂肪酸のグリセリンエステルを多く含む油脂は、常温で固体で脂肪という。油脂に水酸化ナトリウムを加熱すると、けん化されてグリセリンと脂肪酸ナトリウムが得られる。つまりこの実験で得られるステアリン酸ナトリウムは「セッケン」である。ただし、グリセリンが含まれないのでセッケン特有のしっとり感はない。
• ステアリン酸の融点は71℃であるので、ステアリン酸のアルコール溶液を作 るときは70℃以上に加熱しない。
• 炭素原子間に二重結合を持たないので、ステアリン酸は飽和脂肪酸である。これは動物の脂質(脂肪)に最も多く存在する脂肪酸である。
• 実験室で使用されるほとんどのアルコールは95%アルコールと5%の水である。100％エタノールは無水アルコールとか特級エタノールと呼ばれる。
• 固形燃料の炎は熱いが非常に見えにくいので、部屋を暗くするとよい。あるいは、炎をよく見えるようにするにはナトリウム、ストロンチウム、リチウム、カルシウムまたはカリウム塩を加える。ホウ砂を入れるときれいな緑色になる。

　参考文献　　　　BACK　TO　MENU

　　固形燃料の作り方の方はステアリン酸溶液を先に作成するように実験書には書いてあるが、冷えて固まりやすいので、溶けにくいＮａＯＨのエタノール溶液から先に作るべき。ＮａＯＨの方は水を加えないとなかなか溶けない。多少水を入れても全体的な反応としては無視できる。