酸性清潔劑為什麼能去污?揭開它的原理(居家清潔的科學)
我是科學訓練師桑子研，每一天都是實驗！
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大家應該都聽過「酸」和「鹼」吧？其實「鹼」是鹼性物質（日文的「塩基」）裡，專門用來稱呼「水溶液」的詞彙。拿來打掃的鹼性物質中，強鹼的代表是氫氧化鈉；而安全性比較高的有碳酸氫鈉（也就是小蘇打，pH 8.2～8.4）、碳酸鈉（pH 11～12）、倍半碳酸鈉（pH 約 9.8，可以想成是碳酸氫鈉加碳酸鈉）等等。
酸性清潔劑（對付水垢）
買粉末狀的比較划算，使用時先溶解在水裡就可以囉。
很多頑固的髒污都有不容易溶於水的特性。最有代表性的，就是浴室鏡子上那一層白白的「水垢」。水垢屬於所謂的金屬類污垢，指的是不易溶於水的鈣鹽、鎂鹽、鐵氧化物等等。聽說專業清潔業者把水垢叫做「水垢鱗片（scale）」。
自來水裡其實溶有微量的鈣離子、鎂離子等礦物質。水滴蒸發的時候，只有水變成氣體飛走，碳酸鈣和碳酸鎂就被留下來析出了，這就是白色鱗片狀水垢的真面目。在家裡，熱水壺內側、浴室鏡子、馬桶出水口這些地方，都特別容易長水垢。
這是鏡子上的水垢。用中性清潔劑怎麼擦都擦不掉。
馬桶的水垢。硬得像石頭一樣，超難刮掉。
另外，鐵離子在水中是以無色的亞鐵離子 Fe2+ 的形式溶解著，一旦被氧化成為三價鐵離子 Fe3+，就會變成茶褐色，溶解度也跟著下降。等到它變成大家熟悉的鐵鏽，也就是氧化鐵（Ⅲ）Fe2O3，就完全不溶於水了。
酸也有「擅長」跟「不擅長」！先認識它們的種類很重要
說到去污，最常登場的就是「酸」。這裡的化學反應核心，就是「酸和鹼性碳酸鹽之間的中和、分解反應」。水垢的主要成分碳酸鈣，在化學上是一種帶弱鹼性的鹽。只要加上檸檬酸或醋酸這類酸性物質，就會像下面這樣被分解掉。
碳酸鈣遇到酸之後，會分解成容易溶於水的鈣離子、水，還有二氧化碳氣泡。原本硬邦邦的水垢變成了能溶在水裡的形態，就可以輕鬆沖走了。
說到這個原理最有名的實驗，就是把生雞蛋泡在醋裡。蛋殼（碳酸鈣）會被溶解，最後變成一顆透明、Q彈會彈跳的「裸蛋（醋泡蛋）」。
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- 在容器裡放入生雞蛋，再倒入滿滿的醋。
- 輕輕蓋上蓋子或包上保鮮膜，放進冰箱或陰涼處靜置 2～3 天。
- 蛋殼溶解後把蛋取出來，用水龍頭的細水流輕輕沖掉表面殘留的薄膜。
蛋殼的主要成分碳酸鈣，會和醋裡的醋酸起化學反應，一邊冒出二氧化碳的氣泡，一邊慢慢溶解。
不過，並不是每一種酸都能用同樣的方式溶解髒污。因為酸的種類不同，能溶解的污垢和溶解不了的污垢也不一樣，所以事先了解它們的特性非常重要。
鹽酸是全能選手，醋酸和檸檬酸則有些弱項
舉例來說，鹽酸不但能溶解氫氧化鐵(Ⅲ)，也能溶解浴室、廚房那些白色污垢的真面目——碳酸鈣，可說是兩者通吃。
檸檬酸是很安全的有機酸。它很擅長溶解碳酸鈣，但對氫氧化鐵(Ⅲ)的溶解力就不太強了。還有一點要注意：處理完如果不馬上用水沖乾淨，髒污可能又會重新析出。用檸檬酸打掃之後如果放著不管太久，可能會生成一種叫做檸檬酸鈣的不溶性鹽（不容易溶於水的物質）。一旦變成這樣，反而比原本溶掉的髒污還要更難清除。所以用檸檬酸打掃的重點就是：不要放太久，一定要徹底沖洗乾淨。
參考資料：《洗浄・洗剤の基本と仕組み》（秀和System，日文書）
另外，醋酸同樣是安全的有機酸。它對鈣類水垢很有效，但對鐵類污垢效果比較差，這點和檸檬酸差不多。天然清潔法（Natural Cleaning）裡就常常會用到醋酸。
還有，硫酸遇到鈣會結合成硫酸鈣，而硫酸鈣是不容易溶於水的物質。所以，硫酸並不適合用來清除鈣或鎂的污垢。它不但溶不掉髒污，搞不好還會製造出更難溶的新東西，反而幫了倒忙。
碳酸鈣是怎麼被清掉的？一起來看化學式吧！
水垢的主要成分碳酸鈣，性質偏鹼性。當我們淋上酸性清潔劑（檸檬酸）時，就會發生下面這樣的中和反應：
請特別注意右邊「反應後」的樣子。
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鈣離子：它是可以溶在水裡的狀態。
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水： 當然就是液體囉。
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二氧化碳： 變成嘶嘶冒出的氣泡（氣體），跑得無影無蹤。
也就是說，原本「不溶於水的固體」，一發生反應就瞬間被改造成「能溶於水的成分」和「氣體」。用化學反應式來表示的話就是這樣（以使用醋酸的情況為例）：
反應之後，硬梆梆的碳酸鈣會搖身一變，成為醋酸鈣這種「很容易溶於水的鹽」。原本「緊緊黏在上面的固體」被拆解成「溶進水裡的離子」，所以只要用蓮蓬頭沖一沖就能乾淨溜溜。
碳酸鈣之所以能被酸清掉，是因為酸從化學層面切斷了像石頭一樣的結合，把它變成別的物質，最後就能隨著水一起沖走。所以就算它再怎麼不溶於水，只要有酸，就能從表面一層一層地把它削掉，很厲害吧！
這是我家馬桶洗手處累積的碳酸鈣，已經變成石頭狀了。
先調出非常濃的檸檬酸水溶液，浸濕廚房紙巾，再一圈一圈地把它包在水垢上，就這樣放置了 1 小時。
這是 1 小時後的樣子。
碳酸鈣（石頭）掉了不少！接著用清除水垢的海綿輕輕刷一刷。
刷得乾乾淨淨！
如果是浴室鏡子上的鱗片狀水垢，推薦使用日本百圓商店就買得到的鑽石研磨片。先用它以物理方式磨掉比較大片的水垢鱗片，
接著把濃一點的檸檬酸之類的溶液沾在廚房紙巾上，貼在鏡面上放一會兒，最後用水沖洗乾淨，鏡子就會變得亮晶晶了。
before（清潔前）
after（清潔後）
強酸的可怕之處：蛋白質的「變性」
氫氧化鈉這類強鹼的可怕之處，在於它會把油脂皂化，還會把蛋白質水解、切斷後溶解掉。那麼，像鹽酸這種強酸，可怕的地方又在哪裡呢？
強酸會釋放出大量的氫離子（H⁺），破壞蛋白質分子用來維持立體結構的氫鍵，以及電荷的平衡。結果蛋白質就失去了原本的立體結構，產生「變性」。
就像做水波蛋時大家都知道的，把雞蛋泡進醋裡，蛋白就會慢慢凝固，類似的現象也會發生在皮膚的蛋白質上。變性的蛋白質會失去原本的功能，變得又硬又僵。這就是鹽酸造成化學灼傷的真面目。
補充：酸造成的灼傷屬於一種叫「凝固性壞死」的組織損傷。蛋白質變性後會變硬形成一層膜，這層膜多少能阻擋酸繼續往深處滲透。所以即使同樣是強力化學藥品，和鹼性物質（例如氫氧化鈉）造成的灼傷比起來，酸的傷害範圍一般比較淺（鹼會一邊溶解脂肪和蛋白質一邊不斷往深處滲透，造成「液化性壞死」，所以傷勢比較容易往深層惡化）。
萬一不小心碰到了，最重要的是「立刻用大量流動的清水沖洗」。千萬不要想著去中和，拿其他藥品（例如小蘇打水）來淋，因為中和反應本身會放熱，反而可能讓灼傷更嚴重，所以並不建議這麼做。請一邊用流動的清水稀釋、沖掉藥品，一邊盡快就醫。
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