實驗一 手工冷皂之製作與皂化價之測定
一、目的
了解「手工冷皂」之製作方式，並利用酸鹼滴定，測定各種不同油脂之皂化 價。
二、原理
肥皂是最古老的清潔劑，已有數千年歷史。但一般認為肥皂工業起源於第九 世紀，由法國開始製造，直到十九世紀研究油脂化學構造的成功，才有現代化的 肥皂工業。
天然的油( oil )或脂( fat )和強鹼水溶液(例如：氫氧化鈉水溶液)混合，加熱 經皂化反應後生成肥皂(又稱脂肪酸的鹼金屬鹽)和甘油( glycerol )。以上生成物 加入飽和食鹽水，經由鹽析作用(salting out，加入鹽類水物質析出)，過濾後即可 得到肥皂。製造過程中，使用的強鹼溶液為氫氧化鈉，則製出鈉肥皂(硬肥皂)；
如用氫氧化鉀，得到鉀肥皂(即為軟肥皂)。
製造肥皂的油脂原料有牛脂、椰子油、棕櫚油、橄欖油、大豆油、花生油、
硬化油…等。不同的原料，所含之脂肪酸種類和比例也不同，例如：椰子油肥皂，
主成份為十二酸鈉(又名月桂酸鈉， C11H23COONa )；硬化脂肥皂：主成份為十 八酸鈉(又名硬脂酸鈉，C17H35COONa )；橄欖油肥皂：主成份為十八烯酸鈉(又 名油酸鈉，C17H33COONa )。通常具有洗淨力的烷基是十二個碳至十八個碳，烷 基鏈愈短，水溶性愈佳，起泡力愈強，但洗滌效果較差；反之，烷基鏈愈長，水 溶性愈差，但洗滌效果較佳；因此一般市售肥皂，皆為兩種配方混合。
使用肥皂的缺點是肥皂會與硬水中的鈣離子、鎂離子形成不溶於水之沉澱 物，俗稱皂垢，而降低其洗滌效果。
2 RCOONa + Ca2+→ (RCOO)2Ca + 2 Na+
肥皂若在酸性水溶液中，會形成脂肪酸，而喪失洗淨力。
RCOONa + HCl → RCOOH + NaCl
皂化價的測定: 油脂在進行水解皂化時，每一克油或脂肪皂化所需 KOH 之 毫克數稱為皂化價。由皂化價可以估計平均分子量或有機酸碳鏈之長短，皂化價 越高的之甘油酯之百分率越大。
三、藥品
1 椰子油 4 酒精
2 葵花油 5 氫氧化鉀(Potassium hydroxide, KOH)
3 氫氧化鈉(Sodium hydroxide, NaOH) 6 酚酞指示劑
四、器材
1 不鏽鋼鍋 5 迴流冷凝器 (Reflux condenser)
2 刮勺 6 滴定管
3 打蛋器 7 電動攪拌棒
4 皂模 8 溫度計
五、步驟
A. 手工冷皂的製備 (含高量甘油、製程維持 50℃、需熟成時間)
1. 配置氫氧化鈉溶液: 125 g 氫氧化鈉緩慢加入於 322mL 純水中，溶液會大 量放熱，有煙，請於抽風櫃內操作。很燙，要小心，攪拌均勻後，冷卻 至 50℃，始可使用。
2. 取 500 g 椰子油、215 g 葵花油於 3L 不鏽鋼鍋中，以加熱攪拌器微溫至 45-50℃之間 (勿超過 50℃)，加入上述已配置之氫氧化鈉溶液，攪拌混合
5-10 分鐘，可間歇性搭配電動攪拌器，勿全程使用電動攪拌器，馬達會 過熱跳電，攪拌時一定要戴手套，因為強鹼會傷害皮膚和眼睛 。 3. 此時顏色由清黃色變成乳白色，皂液呈現 Trace 現象 (利用打蛋器寫 Z
英文字，字型不會消失)，再加入 10 滴精油 (尤加利或薰衣草)，繼續攪 拌 200 下。
4. 將皂液倒入皂模，放入保麗龍箱保溫 3 天，3 天後脫模，將脫模後仍未熟 成肥皂放在陰涼處熟成 30 天後，即可使用。
說明: 未熟成肥皂，即皂化反應未完全，此時皂液因含高量氫氧化鈉，pH 值 為 12，所以不能使用，需皂化反應 30 天，氫氧化鈉濃度下降至 pH9 以 下，為已熟成肥皂才可使用。
B. 一般肥皂的製備 (不含甘油、製程維持 70℃、不需熟成時間；此實驗不操作，
方法提供參考)
1. 加入 20 %(重量百分比)的氫氧化鈉水溶液 12.5 mL，一邊攪拌一邊緩和加 熱(約保持在 70℃)直到形成糊狀，約需半小時，冷卻燒杯。
2. 加入 100 mL 飽和氯化鈉水溶液，徹底攪拌，使肥皂鹽析( salting out )出 來。
3. 以抽氣過濾裝置過濾肥皂，再以 25 mL 冰水沖洗濾紙上的肥皂，繼續抽濾 約 10 分鐘，以加速肥皂乾燥。
C. 皂化價的測定
1. 取椰子油和葵花油各 2 g 置於 250ml 錐形燒瓶中。
2. 加 0.5N 氫氧化鉀之酒精溶液 25ml，裝上迴流冷凝器 ，加熱 30 分鐘，加 熱時需時常搖動燒瓶使油脂充份皂化。
3. 稍冷後加酚酞指示劑以 0.5 N HCl 標準溶液滴定至紅色消失。
4. 同時另取 25ml 氫氧化鉀之酒精溶液 (不含試料油)在相同情況下做空白 試驗。
5. 氫氧化鉀之酒精溶液之配法:取 30g KOH 溶於 20ml 95%酒精後，以酒精 稀釋成 1L，取其上清液使用。
