KEVIN DUNN: A SZAPPAN KRISTÁLYOK REJTÉLYE

     Fogadjátok szeretettel kedvenc szappanos professzorom egy cikkének magyar fordítását!

     Foglalkoztunk már a "szappanpor" nevű jelenséggel, a nyers szappan felületén képződő nátrium-karbonát réteggel, amikor a reagálatlan nátrium-hidroxid a szén-dioxiddal érintkezik, az eredmény pedig egy fehér por, amely könnyen lemosható vízzel, és könnyen megakadályozható az is, hogy létrejöjjön, ha a még nyers szappant műanyag fóliával takarjuk. Alkalmanként azonban a szappangyártók olyan "szappanhamus" problémával jönnek hozzám, amely nem egyszerűen felületi jellegű. Bár hasonló a szappanporhoz, de ez a fehér réteg tulajdonképpen maga is szappan, csak világosabb színű, mint a szappan többi része. A képen ilyen fehér szappan kristályok láthatóak, amelyek egy sötétebb oxiddal színezett pálmaolaj szappanon képződtek. A szappanportól eltérően ezek a kristályok nem csak felületiek – az anyag belsejében is megjelennek, és vízzel nem moshatók le.

     Ennek a jelenségnek a megértéséhez fontos felismerni, hogy a szappan nem egyetlen vegyület, hanem rokon vegyületek családja, zsírsavak alkáli sóiból áll. Megtalálhatjuk a nevüket a szappanok címkéin: nátrium-laurát, nátrium-mirisztát, nátrium-palmitát, nátrium-sztearát… Ezek a 12, 14, 16 és 18 szénatomos zsírsavak nátriumsói. Minden egyes olajmolekula három zsírsavat tartalmaz, melyek eltérőek lehetnek, így bármely valódi olaj elszappanosítása szappanmolekulák keverékét eredményezi. A kókuszolaj szappan például elsősorban nátrium-laurátot tartalmaz, de tartalmaz nátrium-mirisztátot és más szappanmolekulákat is. A különböző olajokból előállított szappanok különböző tulajdonságokkal rendelkeznek, mivel különböző kombinációkat tartalmaznak a szappanmolekulákból.

     A nyers szappan eleinte folyékony, majd szilárddá válik, amikor az elszappanosítás folytatódik és a szappan hűl. Általában amikor a folyadékok szilárd anyaggá válnak kristályok képződnek. Lehet, hogy nagy kristályok, mint a gyémánt vagy kvarc, vagy túl kicsik ahhoz, hogy szabad szemmel láthatóak legyenek. Ha például nagyítóval nézzük az asztali sót, akkor látni fogjuk, hogy apró kockákból áll; ilyen a nátrium-klorid kristály természetes formája. Néhány kristály olyan kicsi, hogy csak a mikroszkóp alatt látható. A kristályok akkor alakulnak ki, amikor azonos molekulák (például nátrium-klorid) összeállnak egy rendezett mintává, ez az adott mintázat határozza meg a kristály alakját.

     Azonban nem minden szilárd anyag kristályos szerkezetű. Az üveg például egy nem kristályos szilárd anyag, de ilyen a fagylalt is. Őket az teszi nem kristályos szerkezetűvé, hogy különböző molekulák keverékei. A szokásos ablaküveg például valójában szilícium-dioxid, nátrium-oxid és kálcium-oxid keveréke. A jégkrém tej (mely maga is egy keverék) és cukor elegye.

     Ha viszont úgy próbálunk meg fagylaltot készíteni, hogy az alkotóelemeket egyszerűen összekeverjük és a fagyasztóba süllyesztjük, akkor biztosan csalódni fogunk. Azt fogjuk tapasztalni, hogy az elegy rétegekre válik szét, s minden egyes réteg a keverék más-más összetevőjét tartalmazza. Ha véletlenül hagyjuk, hogy a jégkrém felolvadjon, majd visszarakjuk a fagyasztóba, ugyanezt fogjuk látni, de még a fagyott állapotú fagyi sincsen védve a jelenségtől – jégkristályok alakulnak ki a felszínén, ha nem eszünk elég gyorsan. Ez a dolgok természetes rendje. Amikor a folyékony keverékeket szilárd anyagokká fagyasztják, utóbbiak különböző komponensei elválnak egymástól. Ahogy a kristályok nőnek, az azonos molekulák összeállnak és félrelökik az "idegen" molekulákat, amelyek nem kompatibilisek velük, az "idegen" molekulák pedig szintén összegyűlnek saját kristályokat alkotva. Minél nagyobbak a kristályok, annál erőteljesebb a szeparáció, és annál rondább a fagylalt.

     Ha magára hagyjuk, a szappanmassza is kristályaira válhat szét ugyanezen okból. Folyékony állapotban a különböző szappanmolekulák homogén emulziót képeznek, de ahogy a szappan hűl, az egyes komponensek kristályosodni kezdenek. Ha a lehűlés gyors, akkor nincs sok idő a szétválásra, és a kristályok túl kicsik lesznek, szabad szemmel nem láthatóak. Ha azonban a szappan hosszú ideig folyékony marad, és különösen, ha a szappanmasszában különböző hőmérsékletű területek vannak, olyan kristályok alakulhatnak ki, amelyek elég nagyok ahhoz, hogy szabad szemmel is látszódjanak. Ha a szappan teteje hűvösebb, mint az alsó terület, akkor a magasabb fagyásponttal rendelkező szappanmolekulák kristályosodnak ki a felszínen. A massza belseje felé haladva a szomszédos molekulák a következő, alacsonyabb fagyásponttal rendelkezők lesznek, és a folyamat addig folytatódik, amíg a teljes massza meg nem szilárdul.

     A kristályos szétválás elkerülésének kulcsa megegyezik a fagylalt készítésével. A fagylaltkeverék hozzávalóit addig kell egyben tartani (keverni), amíg a massza elég szilárddá válik ahhoz, hogy ne essen szét. A szappan esetében ez egyenértékű a szalagfázis elérésével. Addig folytatjuk a szappan keverését tehát, amíg az elég sűrűvé válik ahhoz, hogy az emulzió egyben maradjon. Ha efféle szétválási problémákkal küzdünk egyszerű megoldást jelenthet például, ha a masszát később, sűrűbb állapotában öntjük formába.

     Ha a szappan gélesedik, akkor újra esélye nyílhat a kristályos szétválásra - minél tovább marad a gél fázisban, annál nagyobb ennek az esélye. A szappan sütőzése hasonló probléma, a legegyszerűbb megoldás ebben az esetben az lehet, ha hamarabb vesszük ki a formákat a sütőből. Amennyiben a formákat egyenetlenül melegíti a sütőnk, vagy egymáshoz vannak tolva, akkor a hőmérséklet területenként különbözhet, és a más-más fagyásponttal rendelkező molekulák különböző régiókban kristályosodhatnak. Nagyobb figyelmet kell szentelnünk tehát magára a melegítés módjára, észre kell vennünk a hőmérsékleti különbségeket az öntőformák felső, középső vagy alsó részén. Mivel a szappan fagyáspontja a víz koncentrációjától függ, a vízrész növelése vagy csökkentése szintén megoldhatja a kristályosodási problémát. De a legötletesebb megoldás, ha hagyjuk, hogy megtörténjen és azt mondjuk, hogy direkt akartuk így, ha észrevesszük, milyen gyönyörű mintázata is lehet ez a szappanunknak.

Forrás: http://www.wholesalesuppliesplus.com/education/chemistry/crystal-power.aspx