2020年12月24日 星期四

札記-化學-檸檬酸和過碳酸鈉之清潔實測※

習慣用熱水瓶(Water boiler)煮水,熱水瓶的說明書寫,
需清潔時,裝滿水後加入檸檬酸,長按加熱鍵(專門清潔用),
等...,再將瓶中水倒掉,以清水清洗後完成。我便照著做,果然乾淨不少。

我的保溫瓶(thermos)亦有卡垢的問題,有人建議我用過碳酸鈉,我便想:為何不是檸檬酸?
網路上,正巧見有過碳酸鈉檸檬酸,用於洗杯子的實測比較(註1),
其結果,過碳酸鈉好得多,於是,我選擇過碳酸鈉去我保溫杯中汙垢。


使用過碳酸鈉去垢,兌的水最好是熱水。當過碳酸鈉碰到倒入的熱水,氣泡狂冒。
誠如上述影片所示,效力奇佳,比我從前用過的清潔劑都來得好。

我就在想,為何熱水瓶的說明書,為何挑檸檬酸,而不是過碳酸鈉
是害怕過程中過碳酸鈉產生的氣體過多,產生意外嗎?
從我所找到的資料,理由不止於此(氣體過多,確實是理由之一)。


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註2:檸檬酸

首先,記得一個原則:「酸鹼中和」,酸性髒垢用鹼性清潔劑;鹼性髒垢用酸性清潔劑。
熱水瓶裡沉澱增生的水垢,主要成分為碳酸鈣(鹼性)和碳酸鎂(鹼性)等硬水所含的碳酸鹽類。
檸檬酸(註3,上圖是檸檬酸結構式,酸性)能夠分解這些鹽類,故爾擇用。


註4:過碳酸鈉



保溫瓶、杯子的髒垢屬於茶垢,屬於油脂類。
過碳酸鈉的化學式2Na2CO3•3H2O2(註4),
可以將過碳酸鈉"想像"成蘇打(Na2CO3)和雙氧水(H2O2)的組合,
溶入熱水中如上圖,會分解出蘇打(鹼性)、雙氧水,這會讓水呈弱鹼性。
油脂在鹼性,則會分解成固體脂肪酸鹽和甘油(註5)。
作用類似於國中理化學的「皂化」:
 椰子油+氫氧化鈉(鹼性)→脂肪酸鈉(肥皂)+丙三醇(甘油)。
分解出的固體脂肪酸鹽(親水性一端)能溶於水,因此能被水帶走。
再加上雙氧水所造成的氧化反應和氣泡,一方面可以漂白殺菌,
另一方面如同攪動,不需手接觸,依靠自身力量起到洗滌效果。



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註2:
污垢以酸鹼值來說,分為「油」形成的酸性污垢及「垢」形成的鹼性汙垢。
在清潔時,需要牢記「酸鹼中和」的原則,
酸性污垢使用鹼性清潔劑,鹼性污垢使用酸性清潔劑,就能讓您事半功倍,清潔溜溜的唷!

○而近年大紅的過碳酸鈉,其實與小蘇打一樣呈弱鹼性,兩者功能類似,
只是多了一個氧化過程,能有「漂白」的效果,去污能力也較小蘇打高一些,
最常使用在洗衣機水槽的清潔或是衣物潔白,
不過注意,要達到氧化效果需要加入40度以上的溫熱水,
過碳酸鈉才會開始分解作用,而且過程中會產生氣體,不能使用於密閉的物品,避免危險。


註3:
1. 維基:檸檬酸

2. 檸檬酸的結構式 圖案來源

3. 電鍋清潔小物 - 檸檬酸!
檸檬酸其物質為酸性,適合跟鹼性的髒污中和!
檸檬酸主要的功能是去除水垢、尿垢、肥皂垢等。
這些垢大多是因為水中或尿液中含有大量礦物質,
包括鈣、鎂等,以及碳酸根離子、磷酸根離子、草酸根離子等,
這些離子相互結合後,便會成為碳酸鈣、碳酸鎂、磷酸鈣、草酸鈣……等鹽類污垢。

去做分解碳酸鈣和碳酸鎂等硬水所含的碳酸鹽類而已,
不然就是自製汽水時需要的酸澀味需要添加檸檬酸,但不會用清潔衣物上!


註4:
1. 維基:過碳酸鈉(製作方法參考德文版:維基:過碳酸鈉) 圖案來源

過碳酸鈉無法在冷水中溶解?
過碳酸鈉可用來漂白、增豔與去汙,
市售過碳酸鈉的罐子上大多會註明「過碳酸鈉不溶於冷水」,
但事實上,過碳酸鈉也可在冷水中溶解。
至於為什麼非熱水不可,這是因為其成分中的過氧化氫,無法在冷水中產生化學反應的緣故。
過氧化氫必須浸泡至40 度C 以上的熱水,才能分解出氧與氫,水的溫度越高,
這兩種離子分解越多,漂白(氧化反應)效果也越好
因此,若在40 度C 以下的冷水裡使用過碳酸鈉,
就只能發揮碳酸鈉的去汙作用而已,漂白、增豔的效果不彰。

過碳酸鈉遇熱水後產生的活性氧安全嗎?
一般人都知道活性氧(Reactive Oxygen Species,簡稱ROS)是有害物質,
它會破壞周邊物質或是細胞,產生酸化反應,
因此許多健康專家呼籲日常飲食要「抗氧化」,就是要去除活性氧類的侵害。
儘管活性氧類對身體有害,洗衣服時卻能發揮漂白作用,
如同前文所言,過碳酸鈉分解後會產生活性氧,能溶解纖維中的汙垢,
若按照外包裝上的使用量,通常不會有問題,
但若放得太多,則容易損害衣物纖維,這點請特別注意。

於水中的過碳酸鈉,可以分解成過氧化氫(雙氧水)跟碳酸鈉(蘇打),
水溶液跟小蘇打一樣呈鹼性,但它的除汙原理跟小蘇打又有點不同,
不只是單純依靠鹼性達到除汙的效果,
而是雙氧水跟碳酸鈉會互相作用,達到漂白殺菌跟去汙的效果。


註5:
○在酸性水溶液(稀釋鹽酸溶液)中脂肪會水解成甘油和脂肪酸;
 澱粉會水解成葡萄糖;蛋白質會水解成胺基酸等分子量比較小的物質;
 在鹼性水溶液中,脂肪會分解成甘油和固體脂肪酸鹽(即香皂),
 因此這種水解也叫作皂化反應。

2. 肥皂:【皂化】→【鹽析】→【加工】
○皂化的反應方程式為:【椰子油+氫氧化鈉(鹼性)→脂肪酸鈉(肥皂)+丙三醇(甘油)】。
○肥皂的去污原理:
 (1)親油性一端(【鏈狀端】)附在油污表面,並且溶入油污中。
 (2)親水性一端(【球狀端】)溶在水中,使油污和水結合。

談「過氧碳酸鈉」的潔凈去污
○去污利用的是產生的碳酸鈉鹼性,
 油污在鹼性條件下水解產生易溶於水的高級脂肪酸鈉和甘油,而達到去除效果。
○由於過碳酸鈉遇到水反應較為迅速,且產生泡泡起到攪動作用,
 所以有時候洗滌器皿或者少量衣物可以不用手接觸,依靠自身力量起到洗滌效果。

因為鹼可以造成「水解反應」(hydrolysis);原本不溶 於水的油垢,碰到鹼後便會分解,
成為可溶於水的「脂肪酸」和「醇類」,此時再沖水, 
油垢就能隨著水分被帶走,而達到清潔效果。



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