結構生物化學/脂類/肥皂
肥皂是一種脂類形式，是各種天然存在的脂肪酸的鈉鹽的混合物。當向熔融肥皂中新增氣泡時，肥皂的密度會降低，使其漂浮在水上。當脂肪酸鹽包含鉀而不是鈉時，會產生更軟的肥皂。肥皂是脂肪或油皂化或鹼性水解反應的產物。目前使用碳酸鈉或氫氧化鈉來中和脂肪酸並將其轉化為鹽。
基本的鹼性水解反應如下
- 脂肪 + NaOH → 脂肪酸鈉鹽 + 甘油
該反應分兩步進行，淨效應是酯鍵斷裂。甘油首先轉化回醇，然後由於存在鹼性NaOH溶液，脂肪酸部分轉化為鹽。羧基中的氧現在帶負電荷，吸引正鈉離子。
當某些分子與水混合時，就會形成膠束。該分子是脂肪酸、磷脂或脂肪酸鹽（肥皂）。該分子具有強極性頭部和非極性烴尾部。當這種分子新增到水中時，非極性尾部會像球一樣聚集在中心，因為它們的疏水尾部或“厭水”部分不溶於水。分子的極性頭部在球體外部形成一個殼，並與水分子相互作用。
肥皂型別
不同肥皂的獨特性質取決於分子中脂肪酸的型別和碳鏈的長度。牛脂或動物脂肪主要生成硬脂酸鈉（18個碳）——一種非常硬、不溶的肥皂。碳鏈更長的脂肪酸甚至更不溶。事實上，硬脂酸鋅用在滑石粉中，因為它具有防水性。
椰子油是月桂酸（12個碳）的來源，可以製成月桂酸鈉。另一方面，這種肥皂非常容易溶解，即使在海水裡也能輕易起泡。
只有10個或更少碳的脂肪酸不用於肥皂，因為它們會刺激皮膚並有令人不快的異味。
肥皂的清潔作用
肥皂的清潔作用取決於其兩親性質——極性和非極性結構，以及其溶解特性。長烴鏈是非極性和疏水性（被水排斥）；肥皂分子的“鹽”端是離子型和親水性（水溶性）。
單層膜：當肥皂與水混合時，肥皂分子的離子鹽端被水分子吸引，因此溶解在水中。肥皂分子的非極性烴端被水分子排斥。一兩滴肥皂在水中會在水面形成單層膜。肥皂分子“直立”在表面，因為極性羧酸鹽端被極性水吸引。非極性烴尾部被水排斥，這使得它們看起來直立。
肥皂與油與水
由於其相反的極性，水本身無法滲透油脂或油。然而，當油脂或油（非極性烴）與肥皂水溶液混合時，肥皂分子充當極性水分子和非極性油分子之間的“橋樑”。肥皂分子是兩親性的，因此在分子兩端同時具有非極性和極性性質。
油是純烴，所以它是非極性的。肥皂的非極性烴尾部溶解在油中。這使得肥皂分子的極性羧酸根離子從油滴中伸出來，每個油滴的表面都帶負電荷。因此，油滴相互排斥並懸浮在溶液中（這稱為乳化），並被水流沖走。液滴的外部也塗有一層水分子。這與膠束類似，它使用相同的原理——膠束的中心將包含油。
硬水的效果
當肥皂在“硬”水中使用時，它會被“硬”水中存在的鈣或鎂離子沉澱為“浴缸圈”。隨著新增“助劑”， “硬”水鈣或鎂離子的影響會減弱。最常見的“助劑”是三偏磷酸鈉。磷酸鹽與鈣或鎂離子反應，從而將它們保持在溶液中，但遠離肥皂分子。然後肥皂分子可以在不受鈣或鎂離子干擾的情況下發揮作用。其他“助劑”包括碳酸鈉、硼砂和矽酸鈉，這些目前都存在於洗滌劑中。
洗髮水
水是洗髮水的主要成分，佔其成分的 60% 到 70%。洗髮水中的成分通常是可生物降解的。洗滌劑是洗髮水中第二豐富的成分。洗滌劑是表面活性劑，會與表面發生反應以去除毛囊中的油脂和汙垢顆粒。不溶部分與頭髮的油脂顆粒對齊，而水溶部分在外部對齊，形成膠束。常見的洗滌劑包括月桂醯胺丙基甜菜鹼、月桂醯胺硫酸鈉和月桂醯胺醚硫酸鈉。月桂醯胺醚硫酸鈉是一種流行的洗髮水成分，因為它們具有生物降解性和能夠產生“起泡”效果。硫酸鹽由天然或合成線性 C12-C15 醇製成。然後新增增稠劑以增加粘度。常見的增稠劑包括氯化鈉和甲基纖維素。洗髮水會剝奪頭髮的皮脂，皮脂是保護毛幹所需的。因此，洗髮水還必須含有替代失去的皮脂的成分。矽酮、聚合物和季銨鹽會覆蓋頭髮並替代失去的皮脂。由於洗髮水主要由水和有機化合物組成，因此添加了對羥基苯甲酸酯等防腐劑以防止細菌生長並保持新鮮度。
http://nzic.org.nz/ChemProcesses/detergents/11A.pdf http://www.madehow.com/Volume-3/Shampoo.html
Ophardt，查爾斯 E. 伊利諾伊州埃爾姆赫斯特學院，虛擬化學書。2003 http://www.elmhurst.edu/~chm/vchembook/554soap.html