खाने के तेल या सूअर की चर्बी जैसे चिकने वसायुक्त पदार्थों को पानी से कितना भी धो लें, वे आसानी से नहीं हटते। लेकिन इस तेल में प्रबल क्षार का विलयन मिलाकर हिलाते रहें, तो समय के साथ यह चिकनाई हटाने वाले साबुन में बदल जाता है। यानी तेल स्वयं ऐसा पदार्थ बन जाता है जो तेल को धोकर हटा सकता है। तेल को साबुन में बदलने वाली ऐसी ही एक रासायनिक अभिक्रिया है। इसे ‘साबुनीकरण (Saponification)’ कहते हैं।
सरल शब्दों में, साबुनीकरण वह अभिक्रिया है जिसमें एस्टर (ester) नामक पदार्थ सोडियम हाइड्रॉक्साइड जैसे क्षार के जलीय विलयन के संपर्क में आकर कार्बोक्सिलिक अम्ल के लवण और ऐल्कोहॉल में टूट जाता है। इसका नाम साबुन के लिए प्रयुक्त लैटिन शब्द सापो (sapo) से आया है। टूटकर बने कार्बोक्सिलिक अम्ल के लवण की शृंखला लंबी हो, तो उसे साबुन कहा जाता है।
इस सामग्री में हम क्रम से देखेंगे कि साबुनीकरण की अभिक्रिया कैसे होती है, साबुन मैल कैसे हटाता है, साबुनीकरण का इतिहास क्या रहा है और साबुन के अलावा अन्य जगहों पर साबुनीकरण किन विविध रूपों में दिखाई देता है।
तेल को धोकर हटाने वाले तेल का जन्म
साबुनीकरण अभिक्रिया का सिद्धांत
साबुनीकरण क्षार की सहायता से तेल के अणुओं को तोड़ने की अभिक्रिया है। रसायन विज्ञान में इसे क्षारीय जल-अपघटन के एक महत्वपूर्ण प्रकार के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।
(1) ट्राइग्लिसराइड नामक सामग्री
वनस्पति तेल और पशु वसा मुख्यतः ट्राइग्लिसराइड (triglyceride) से बने होते हैं। इसमें ग्लिसरॉल के एक अणु से वसीय अम्ल के तीन अणु एस्टर बंधों द्वारा जुड़े होते हैं और यह साबुनीकरण की पारंपरिक सामग्री है।
(2) बंध तोड़ने वाले हाइड्रॉक्साइड आयन
क्षारीय विलयन में मौजूद हाइड्रॉक्साइड आयन जब एस्टर बंध के कार्बन वाले हिस्से पर आक्रमण करते हैं, तो बंध टूट जाता है। इसके परिणामस्वरूप वसीय अम्ल सोडियम से जुड़कर वसीय अम्ल का लवण, यानी साबुन बन जाता है और शेष भाग ग्लिसरॉल के रूप में अलग हो जाता है।
(3) साथ में बनने वाला ग्लिसरॉल
उदाहरण के लिए, स्टीयरिन का एक अणु सोडियम हाइड्रॉक्साइड के तीन अणुओं से अभिक्रिया करके सोडियम स्टीयरेट के तीन अणु और ग्लिसरॉल का एक अणु बनाता है। यह प्रक्रिया ग्लिसरॉल बनाने की एक प्रमुख औद्योगिक विधि भी है। कभी-कभी ग्लिसरॉल को साबुन में ही रहने दिया जाता है, ताकि वह नमी बनाए रखने वाले घटक का काम करे।
अलग-अलग तेलों के साबुनीकरण के लिए क्षार की आवश्यक मात्रा अलग होती है। इसे साबुनीकरण मान (saponification value) कहा जाता है। इस्तेमाल किए जाने वाले तेल का वास्तविक मान प्रयोगशाला के औसत मान से थोड़ा अलग हो सकता है, इसलिए साबुन बनाने वाले जानबूझकर क्षार की मात्रा कुछ कम रखते हैं, ताकि तैयार साबुन में क्षार शेष न रहे।
साबुन मैल कैसे हटाता है
साबुनीकरण से बने साबुन के अणुओं की संरचना अनोखी होती है। उनका एक सिरा पानी की ओर आकर्षित होता है और दूसरा तेल की ओर।
(1) दो स्वभाव वाला अणु
साबुन के अणु का सिरा विद्युत आवेशित होता है, इसलिए वह पानी के साथ आसानी से घुलता-मिलता है, जबकि उसकी लंबी हाइड्रोकार्बन पूँछ तेल के साथ आसानी से मिलती है। ऐसे पदार्थ को, जिसमें अलग-अलग गुणों वाले ये दोनों भाग होते हैं, पृष्ठ-सक्रिय पदार्थ कहा जाता है।
(2) चिकनाई को कैद करने वाले मिसेल
पानी में साबुन के अणुओं की पूँछें चिकनाई के भीतर घुस जाती हैं और उनके सिर बाहर मौजूद पानी की ओर रहते हैं। इस तरह चिकनाई को अपने भीतर समेटे छोटी गेंद जैसी संरचनाएँ बनती हैं, जिन्हें मिसेल (micelle) कहते हैं। ये मिसेल पानी में मिलकर उसके साथ धुल जाते हैं।
(3) कठोर साबुन और मुलायम साबुन
साबुन के गुण इस बात पर निर्भर करते हैं कि कौन-सा क्षार इस्तेमाल किया गया है।
- सोडियम साबुन (sodium soap): इसे सोडियम हाइड्रॉक्साइड से बनाया जाता है। यह जमकर कठोर हो जाता है और हाथ-मुँह धोने की ठोस साबुन की टिकिया बनता है।
- पोटैशियम साबुन (potassium soap): इसे पोटैशियम हाइड्रॉक्साइड से बनाया जाता है। यह मुलायम या तरल अवस्था में होता है, इसलिए इसका उपयोग तरल साबुन में किया जाता है।
कठोर जल में साबुन से आसानी से झाग नहीं बनता, क्योंकि पानी में मौजूद कैल्शियम और मैग्नीशियम आयन साबुन से मिलकर पानी में न घुलने वाला अवशेष बनाते हैं।
साबुनीकरण का इतिहास
साबुनीकरण उन रासायनिक अभिक्रियाओं में से एक है जिनका उपयोग मनुष्य बहुत प्राचीन समय से करता आया है।
(1) प्राचीन काल का राख का क्षारीय पानी और तेल
साबुन जैसे पदार्थ के निर्माण के सबसे पुराने प्रमाण लगभग 2800 ईसा पूर्व के प्राचीन बेबीलोन से मिलते हैं। लगभग 2500 ईसा पूर्व की सुमेरियाई मिट्टी की पट्टिकाओं पर तेल और लकड़ी की राख को एक साथ गर्म करके ऊनी कपड़े धोने के लिए इस्तेमाल होने वाला पदार्थ बनाने की विधि लिखी है।
(2) लकड़ी की राख से प्राप्त पोटैशियम
शुरुआती साबुन मुख्यतः पशु वसा और लकड़ी की राख से निकाले गए पोटैशियमयुक्त घटकों से बनाए जाते थे। राख को पानी में भिगोकर तैयार किया गया क्षारीय पानी ही साबुनीकरण के लिए आवश्यक क्षार का काम करता था। इसके विपरीत, आज अधिकांश साबुन वनस्पति तेलों से बनाए जाते हैं। जैतून के तेल से बने साबुन को कैस्टाइल साबुन या मार्सेय साबुन कहा जाता है और वह त्वचा पर सौम्य होने के लिए प्रसिद्ध है।
(3) शेव्रेल ने उजागर की तेल की असल संरचना
19वीं सदी की शुरुआत में फ्रांसीसी रसायनज्ञ मिशेल यूजीन शेव्रेल (Michel Eugène Chevreul) ने पशु वसा का अध्ययन करके स्टीयरिक अम्ल और ओलिक अम्ल जैसे वसीय अम्ल अलग किए। उनके शोध से यह तथ्य भी स्पष्ट हुआ कि तेल वसीय अम्लों और ग्लिसरॉल से बना होता है। उनके शोध ने साबुन और मोमबत्ती बनाने की प्रक्रियाओं में बड़े बदलाव किए और शेव्रेल को आधुनिक कार्बनिक रसायन विज्ञान की नींव रखने वालों में गिना जाता है।
साबुन के अलावा अन्य जगहों पर साबुनीकरण
साबुनीकरण हाथ-मुँह धोने की जगह से बाहर भी अप्रत्याशित स्थानों पर होता है।
(1) रसोई की आग बुझाने वाला अग्निशामक
खाने के तेल में लगी आग सामान्य ज्वलनशील तरल पदार्थों की आग से अधिक तापमान पर जलती है, इसलिए उसे साधारण अग्निशामक से बुझाना कठिन होता है। इसीलिए रसोई के लिए बने अग्निशामक जलते तेल का तेज़ी से साबुनीकरण करके उसे साबुन की ऐसी परत में बदल देते हैं जो जलती नहीं है, और इस तरह आग बुझाते हैं।
(2) तैलचित्रों में उभरती साबुन की गाँठें
लेड व्हाइट या जिंक व्हाइट जैसे धातुयुक्त रंग जब तेल में मौजूद वसीय अम्लों से अभिक्रिया करते हैं, तो धात्विक साबुन बन सकता है। यह साबुन चित्र की सतह पर आ जाए, तो छोटी गाँठें या सफेद धब्बे बन जाते हैं। 15वीं से 20वीं सदी तक के अनेक तैलचित्रों में इस तरह की क्षति पाई गई है।
(3) शव में बचा रहने वाला शवमोम
अधिक नमी और हवा के कम आवागमन वाली जगह पर दफन शव की वसा कभी-कभी साबुनीकरण के कारण मोम जैसे शवमोम (adipocere) में बदल जाती है। शवमोम शरीर के आकार को लंबे समय तक सुरक्षित रख सकता है और इस कारण न्यायचिकित्सकीय जाँच में सुराग भी बन सकता है।
साबुनीकरण वह अभिक्रिया है जो तेल और क्षार जैसी आम सामग्रियों से चिकनाई हटाने वाला पदार्थ बनाती है। हाथ धोने के छोटे-से पल में भी हज़ारों वर्षों में संचित रसायन विज्ञान का ज्ञान हमारे साथ होता है।
रोज़ इस्तेमाल होने वाली साबुन की एक टिकिया में अणुओं के बदलाव की कल्पना करना, रोज़मर्रा के जीवन में रसायन विज्ञान सीखने का पहला कदम है।
