## Zeep en werking van zeep

#### Zeep

Zeep (en wasmiddelen) ontlenen hun waswerking aan de bijzondere bouw van de moleculen of ionen waaruit deze stoffen bestaan. De moleculen of ionen van een wasactieve stof (algemene naam: detergent) bestaan uit een lange apolaire staart met een polaire kop.

#### Natuurlijke zeep

Natuurlijke zeep wordt bereid uit dierlijke en plantaardige oliën en is de oudst bekende wasactieve stof.

Een zeep is een natrium- of kaliumzout van een alkaanzuur. Een voorbeeld is natriumstearaat, de gewone huishoudzeep: C17H35COO-Na+.

De lange koolwaterstofketen is apolair en heeft dus geen goede wisselwerking met watermoleculen. De kop is een ion en heeft dus wel een goede wisselwerking met water, mede dankzij de waterstofbrugvorming. We spreken van een hydrofobe (=waterafstotende) staart en een hydrofiele (= waterminnende) kop. Door het tweeslachtig karakter gedragen zeepmoleculen zich in water zeer bijzonder.
In water ontstaan micellen. Micellen zijn bolvormige structuren met de apolaire staarten naar binnen gekeerd en de polaire koppen naar buiten. Van buiten af gezien lijkt een micel op één groot negatief geladen ion, met de daarbij behorende positieve natriumionen.

bron micel: wikipedia
De polaire uiteinden van de ionen stoten elkaar af en willen zo ver mogelijk van elkaar verwijderd zijn. Daarentegen trekken de apolaire uiteinden elkaar aan door VanderWaalskrachten (zie het thema 'Moleculaire stoffen'). De optimale vorm voor een micel is dan ook de bolvorm.
Bij het wasproces worden vetdruppeltjes van de huid of het wasgoed of van opgenomen in het apolaire centrum van deze micellen. Op deze wijze komt het vet los van de huid of het wasgoed en kunnen we het wegspoelen.

#### Oppervlaktespanning

Aan het wateroppervlak vormen de ionen een laag met de koppen in het water en de staarten parallel uit het water stekend. De buitenste laag van de vloeistof bestaat hierdoor uit apolaire staarten en gedraagt zich als een apolaire vloeistof. In plaats van sterke waterstofbruggen zijn nu aan het vloeistofoppervlak alleen de zwakke London-VanderWaals krachten werkzaam. De oppervlaktespanning is beduidend lager geworden. Vandaar dat detergentia ook oppervlakte-actieve of grensvlakactieve stoffen worden genoemd.

#### Synthetische zeep

Elk deeltje met een hydrofobe ‘staart’ en een hydrofiele ‘kop’ kan in principe als wasactieve stof dienen. De kop kan een negatief of positief ion zijn, maar ook een ongeladen groep die waterstofbruggen kan vormen. Tegenwoordig wordt veel gebruik gemaakt van synthetische zepen zoals de sulfonaatzepen:

#### Hoe werkt zeep precies

Het belangrijkste natuurlijke schoonmaakmiddel is gewoon water. Alle stoffen die van nature oplosbaar zijn in water kunnen, van huid en haar, door water worden verwijderd. Hierbij valt te denken aan suikers, stof, zouten en vetvrij vuil.

Voor het verwijderen van vethoudend vuil kan zeep worden gebruikt. Zeep maakt gebruik van het feit dat olie en vet waterafstotend zijn, het vormt als het ware een brug tussen water en vethoudend vuil. Zeep heeft hiermee een zogenaamde waswerking. Het feit dat met zeep vethoudend vuil kan worden verwijderd, beter gezegd opgenomen en afgespoeld, komt voort uit de specifieke structuur van een zeepmolecuul. Dit werkt echter alleen met behulp van water.

Het zeepmolecuul is zo georganiseerd, dat er gesproken kan worden over een duidelijke kop en een staart. De kop trekt water aan, dit wordt ook wel waterminnend of hydrofiel genoemd. De staart stoot water af, dit wordt ook wel waterafstotend of hydrofoob genoemd. Daarnaast trekt de staart olie aan en is dus olieminnend.

Bij de waswerking werken zeep en water op drie manieren samen. Ten eerste zorgt zeep ervoor dat water zich beter over het oppervlak verspreidt. Ten tweede zorgt zeep voor de verbinding van vuil aan water en zeep, waardoor het kan worden weggespoeld en ten derde vormen ze tezamen met lucht schuim.

Schoonmaken kan alleen wanneer het oppervlak goed vochtig is. Gek genoeg maakt water niet zomaar een oppervlak vochtig. Water heeft de neiging zich in druppels op te hopen. Zeep helpt water zich beter over het oppervlak te verspreiden in plaats van dat het er druppelsgewijs op blijft liggen. De watermoleculen zijn sterk verbonden en worden niet graag gesplitst. Wanneer zeep en water samenkomen, drukken de zeepmoleculen hun staart door het water oppervlak, om zover mogelijk weg te komen van het water. Zeep dient hierbij dus als oppervlakte spanningsbreker. Het resultaat is dat het water over een groter oppervlak wordt verspreid.

Bij meerdere staarten samen wordt het totale wateroppervlak doorboord, ofwel de oppervlaktespanning van het water wordt verlaagd. Het resultaat is dat het water zich beter over het vuile oppervlak verdeeld. Zeepmoleculen forceren het water in het oppervlak te dringen, waardoor het goed wordt bevochtigd.

Een nat oppervlak is nog geen schoon oppervlak. Als zeep het water heeft geholpen het oppervlak te bevochtigen, komt de tweede functie van vuil verwijderen aan bod.

Door de waterminnende koppen van zeep vormt zich een soort zeepfilm op het wateroppervlak.

Het vethoudend vuil wordt in eerste instantie aan de zeepmoleculen gebonden. Doordat de waterafstotende eigenschap, de staarten richting vuil stuurt en de olie minnende eigenschap de staarten het vuil in drijft. De staart wurmt zich in het vuil.

De zeepstaarten houden het vuil vast totdat het wordt afgespoeld.

Schuimvorming komt tot stand doordat lucht wordt ingesloten door water en zeep. De waterminnende koppen van de zeep drukken zich tegen het water en vormen zo tezamen een vlies om de lucht.

Uiteindelijk wordt het vuil door de wasbeweging van bijvoorbeeld een borstel of de handen losgewerkt van het oppervlak en kan worden weggespoeld.