石鹸はなぜ汚れを落とせる？分子の形に隠された知恵
石鹸が油汚れを落とせるのは、石鹸の分子が「水になじむ側」と「油になじむ側」を一本の中に併せ持っているからです。この形のおかげで、本来は混ざらない水と油が仲立ちされます。
汚れは分解されるのではなく、包まれて運び出されます。
水と油が混ざらない理由
水の分子は、プラス寄りの側とマイナス寄りの側を持つ、小さな磁石のような形をしています。水どうしは互いに引き合い、しっかり手をつなぎます。
一方、油の分子にはこの電気の偏りがほとんどありません。手をつなげない油は水の輪から締め出され、押し出されてかたまりになります。
水だけで洗っても油汚れが残るのは、水が油を嫌っているというより、水が仲間だけで固まってしまうからです。
頭としっぽに分かれた分子
石鹸は、油脂を強いアルカリと一緒に煮て作ります。この反応をけん化と呼びます。
できあがった分子は細長く、両端で性質が正反対になります。頭にあたる部分は電気を帯びて水になじみ、しっぽにあたる長い炭素の鎖は油になじむ。
この二面性を持つ物質が界面活性剤です。工業的な水酸化ナトリウムが使えるようになる前は、木の灰を水に通して得た灰汁がアルカリ役でした。
油と灰はどちらも人類が早くから手にしていた材料で、石鹸づくりの記録は古代メソポタミアにまでさかのぼります。
ミセルが汚れを運び去る
石鹸を溶かした水は表面張力が下がり、布のすき間や皮膚のしわにも入り込めるようになります。汚れに届いた分子は、しっぽを油に突き刺し、頭を外へ向けて汚れを取り囲みます。
こうしてできる球状のかたまりをミセルと呼びます。外側が水になじむ頭でおおわれるため、ミセルは水に浮いたまま流れ去ります。
表面がどれも同じ電気を帯びるので、ミセルどうしは反発し、再びくっつくこともありません。泡そのものが汚れを落としているわけではなく、仕事をしているのは水中に散らばった分子です。
硬水に弱いという弱点
石鹸には苦手な相手がいます。カルシウムやマグネシウムを多く含む硬水です。
これらの金属は石鹸の頭と結びついて水に溶けない塊になり、泡立ちを奪います。浴槽や洗濯物に残る灰色のざらついた汚れが、その正体です。
硬水の多い地域で石鹸が使いにくいのはこのためです。弱点をなくすために、頭の部分をより強い酸に置き換えて作られたのが合成洗剤で、シャンプーや食器用洗剤の多くはこちらに当たります。
ウイルスの膜も同じ相手
石鹸が包み込むのは油汚れだけではありません。新型コロナウイルスやインフルエンザウイルスは、外側を脂の膜でおおわれています。
石鹸の分子はこの膜に入り込み、脂を引きはがしてミセルへ取り込みます。膜を失ったウイルスは、細胞に取りつく力をなくします。
アルコール消毒も同じく脂の膜を壊しますが、石鹸には汚れごと洗い流せるという違いがあります。石鹸と水で20秒間手を洗うことがすすめられるのは、この働きを確実に届かせるためです。
泡を立てること自体より、20秒かけて全体に行き渡らせることが大事です。次に手を洗うときは、指の間と手首まで泡を回してから流してみてください。
参考にした資料
