像食用油或猪油这样滑腻的油脂，无论用多少水冲洗都很难洗掉。但如果把这种油和强碱溶液混合搅拌，随着时间推移，它就会变成能去除油污的肥皂。也就是说，油反而变成了洗去油的物质。将油变成肥皂的这种化学反应，就是“皂化（Saponification）”。
简单来说，皂化是指一种叫做酯（ester）的物质与氢氧化钠等碱性水溶液相遇，分解成羧酸盐和醇的反应。这个名称来自拉丁语中意为肥皂的 sapo，分解出的羧酸盐如果碳链较长，就被称为肥皂。
本文将依次介绍皂化反应如何发生、肥皂去污的原理、皂化走过的历史，以及肥皂之外皂化呈现的各种面貌。
以油去油的物质的诞生
皂化反应的原理
皂化是借助碱的作用切断油脂分子的反应。在化学上，它被归为碱性水解的一个重要类型。
(1) 名为甘油三酯的原料
植物油和动物脂肪大多由甘油三酯（triglyceride）构成。它的结构是一个甘油分子通过酯键连接三个脂肪酸，是皂化的传统原料。
(2) 切断化学键的氢氧根离子
碱性溶液中的氢氧根离子进攻酯键的碳原子一侧时，化学键就会断开。结果，脂肪酸变成与钠结合的脂肪酸盐，也就是肥皂，其余部分则以甘油的形式分离出来。
(3) 同时生成的甘油
例如，一个硬脂酸甘油酯分子与三个氢氧化钠分子反应，生成三个硬脂酸钠分子和一个甘油分子。这一过程也是生产甘油的主要工业方法之一，有时也会把甘油留在肥皂中作为保湿成分。
不同油脂皂化所需的碱量各不相同，这被称为皂化值（saponification value）。由于所用油脂的实际数值可能与实验室平均值略有差异，制皂者会故意少放一点碱，以免成品肥皂中残留碱。
肥皂去污的原理
皂化生成的肥皂分子具有独特的结构：一端亲水，另一端亲油。
(1) 具有两副面孔的分子
肥皂分子的头部带电，容易与水相容；长长的烃链尾部则容易与油相容。像这样同时具有两种不同性质部分的物质，称为表面活性剂。
(2) 包裹油污的胶束
在水中，肥皂分子的尾部钻入油污，头部则朝向外面的水。这样就形成了把油污包裹在内的小球状胶束（micelle），胶束分散在水中，随水一起被冲走。
(3) 硬皂与软皂
使用哪种碱，决定了肥皂的性质。
- 钠皂（sodium soap）：用氢氧化钠制成，凝固得很硬，成为固体香皂。
- 钾皂（potassium soap）：用氢氧化钾制成，质地柔软或呈液态，用于液体皂。
在硬水中肥皂不容易起泡，是因为水中的钙、镁离子与肥皂结合，生成不溶于水的皂垢。
皂化走过的历史
皂化是人类自古以来就在使用的化学反应之一。
(1) 古代的灰水与油脂
制造类似肥皂物质的最古老痕迹，出现在约公元前2800年的古巴比伦。约公元前2500年的苏美尔泥板上，记载了将油和草木灰一起加热、制作用于洗涤羊毛织物的物质的方法。
(2) 从草木灰中获取的钾
早期的肥皂主要用动物油脂和从草木灰中浸出的钾成分制成。把灰泡在水中得到的灰水，正是起到了皂化所需的碱的作用。相比之下，如今的肥皂大多用植物油制成，用橄榄油制成的肥皂被称为卡斯蒂利亚皂或马赛皂，以温和著称。
(3) 谢弗勒尔揭示的油脂本质
19世纪初，法国化学家米歇尔·欧仁·谢弗勒尔（Michel Eugène Chevreul）研究动物脂肪，分离出了硬脂酸和油酸等脂肪酸。油脂由脂肪酸和甘油构成这一事实，也因他的研究而变得明确。他的研究极大地改变了肥皂和蜡烛的生产工艺，谢弗勒尔被视为奠定近代有机化学基础的人物。
肥皂之外的皂化
皂化也会发生在洗手池之外意想不到的地方。
(1) 扑灭厨房火灾的灭火器
食用油起火时燃烧温度比一般易燃液体火灾更高，普通灭火器往往难以扑灭。因此，厨房专用灭火器通过迅速使燃烧的油皂化，把它变成不会燃烧的皂层来灭火。
(2) 在油画中绽放的皂块
铅白、锌白等含金属成分的颜料与油中的脂肪酸反应，可能生成金属皂。这些皂类物质升到画面表面后，会形成小疙瘩或白色斑点，在15世纪至20世纪的许多油画中都发现了这种损伤。
(3) 留在遗体上的尸蜡
埋在潮湿、空气不流通地方的遗体，其脂肪有时会发生皂化，变成蜡状的尸蜡（adipocere）。尸蜡能长期保存身体的形态，有时还会成为法医调查的线索。
皂化是用油和碱这两种常见原料，制造出去除油污物质的反应。即使在洗手的短短片刻，也有数千年积累下来的化学智慧与我们相伴。
想一想每天使用的一块肥皂中蕴含的分子变化，这就是学习生活化学的第一步。
