Tillverka en parfym och gör doftande skraplotter

Tillhör kategori: aggregationsformer

Författare: Malin Edmark, Lisa Degerman

Introduktion Riktlinjer Säkerhet Materiel Förarbete Utförande Förklaring Kemisk bakgrund Fördjupning Litteratur Fler experiment

Brandfarligt Irriterande 

Tid för förberedelse: 10 minuter

Tid för genomförande: 40 minuter

Antal tillfällen: 2

Säkerhetsfaktor: Ofarligt

Svårighetsgrad: Kräver viss labvana

Introduktion

Vi skall tillverka en parfym och därefter skall vi använda den för att göra parfymerat papper. Parfymdoften skall man få genom att man gnider eller skrapar på papperet. Vi tror att detta är ett experiment som kan göra flickor intresserade av kemi.

Riktlinjer

Experimenten genomförs lämpligen som ett elevförsök, eller gruppförsök där eleverna själva eller i grupp får tillverka en parfym och därefter tillverka ett parfymerat papper.

På lägre stadier kan man ta en färdig parfym, t.ex. favoritparfymen, och tillverka ett parfymerat papper.

Säkerhet

De flesta kemikalier vi kommer att använda är ofarliga. Men etanolen och acetonen skall man vara lite försiktig med. Etanolen används vid tillverkningen av parfymen och 67-64-1;acetonen används som lösningsmedel för att göra en hartshinna att stryka över parfymen på papperet. Etanolen och acetonen brandfarliga och giftiga. I detta experiment skall vi inte elda något. Därför är risken att det ska börja brinna väldigt liten om inte någon leker med tändstickor. När man experimenterar ska man över huvud taget aldrig stoppa några kemikalier i munnen än om de inte är farliga.

Det är inga problem med de små mängder kemikalier som ingår i experimentet. Överbliven etanol och aceton kan spolas ned i avloppet tillsammans med vatten.

Materiel

Parfymen

(*) Eterisk = flyktig, fin av grek aithe´r = den klara luften ovan molnen.

I de flesta parfymer finns även ett fixeringsmedel (se bakgrund), men detta är inte nödvändigt eftersom doften oftast ändå sitter ungefär en dag på huden. Dessutom är fixeringsmedel väldigt svårt att få tag i.

Parfymerade papperet

Eteriska oljor eller doftoljor kan köpas i de flesta affärer för ca 19 kr för en 10 ml flaska, t.ex. på Domus. Eteriska oljor kan även köpas genom företaget Crearome AB.

Harts kan köpas hos vissa färghandlare, t.ex. Nilssons färg här i Umeå, där det kostar 48 kr/kg. Annars kan man köpa det i en musikaffär men där är det väldigt dyrt, 30-40 kr för en liten bit.

Förarbete

Egentligen krävs inga större förberedelser, men man måste se till att man har alla ingredienser hemma. För att spara tid kan man eventuellt ställa fram det material som behövs.

Utförande

Tillverka parfymen

Nedan ser ni ett exempel på hur man tillverkar en parfym. Mängderna och dofterna går naturligtvis att experimentera lite med, men ungefär detta förhållande mellan etanolen och doftoljorna bör man ha.

  1. Mät upp 20 ml etanol i en bägare.
  2. Tillsätt totalt ca 2,5 ml eteriska oljor/doftoljor i valfria dofter och rör om. (Minst 2st olika eteriska oljor.)

Tilverka det parfymerade papperet

Experimentera gärna här också. Pröva t.ex. att göra olika tjocka hartslager, stryka ett hartslager både under och över parfymen och använda olika typer av papper för att se vilket som ger bästa resultatet.

  1. Blanda lika delar vatten och parfym, ca 1 ml av varje.
  2. Skaka blandningen noga.
  3. Lös upp hartset i ett lösningsmedel, t.ex. aceton.
  4. Sätt en droppe av parfymblandningen på ett papper.
  5. Stryk försiktigt över parfymblandningen med din hartslösning.
  6. Låt detta torka.
  7. Prova att skrapa och se om det fungerar. Fungerade något sätt bättre än något annat?

Förklaring

Parfymen

En modern parfym består alltid av minst tre luktämnen, minst två eteriska oljor och ett fixeringsmedel som är lösta i etanol. Dessa ska ha olika kokpunkter. De olika ämnena i parfymen ska också ha olika lukter. Det man först känner doften av är den eteriska oljan som är flyktigast. Efter en stund kommer en annan doft att dominera och det beror på att den är mindre flyktig.

Det flyktigaste ämnet är oftast en alifatisk aldehyd eller en ester med tiotal kolatomer som ofta framställs syntetiskt. Mellankomponenten består i de finaste parfymerna av oljor från blommor. I billigare parfymer är även dessa syntetiskt framställda. En parfym kan inte bara innehålla flyktiga luktämnen, för då skulle dofterna snart försvinna. För att doften ska dröja kvar används fixeringsmedel. Detta är ett svårflyktigt ämne som håller kvar, "fixerar", de flyktiga ämnena. Det bidrar också med sin doft till det totala doftintrycket. Som fixeringsmedel använder man i de finaste parfymerna produkter från djurriket, i första hand sibet från en sibetkatt, mysk från en myskhjort eller ambra från en kaskelot. Fixeringsmedel kan, som tur är för djuren, numera framställas syntetiskt.

I denna parfymframställning är det inte nödvändigt att vi tillsätter ett fixeringsmedel. Eftersom vi inte ska ha parfymen på huden så gör det ingenting om doften försvinner lite snabbare än vad den skulle ha gjort om vi tillsatt fixeringsmedel.

Parfymerade papperet

Parfymdoften fås genom att man skrapar på papperet. Doften finns i kapslar som är så små att de inte syns. De är applicerade på papperet i en hartsartad hinna. För att fylla kapslarna skakas parfymen tillsammans med vatten så att den sönderdelas i ytterst små droppar. Därefter sprids de små dropparna ut på en yta och täcks med ett lager harts.

Kemisk bakgrund

Vy för utskrift av kemisk bakgrund och fördjupning

Parfymer används både av kvinnor och män för att göra dem mera tilltalande för varandra. När en doft har komponerats ihop utav olika eteriska oljor så kan de säljas i många olika former. Eau-de-toilette eller eau-de-cologne brukar innehålla 2-6 % parfym utspädd med alkohol (etanol). Parfymer är mycket starkare och innehåller 10-25 % ren parfym i en alkohollösning.

För att en parfym ska fungera bra så måste dess doft sammansättning vara flyktig. Med det menas att den måste kunna omvandlas från flytande form till gas form vid de temperaturer den stöter på vid hudens yta.

En modern parfym består alltid minst av tre luktämnen med olika flyktigheter. Vissa parfymer innehåller så många som hundra olika oljor medans andra bara har ett fåtal. Men de har alla tre element gemensamt:

Civeton Sibet eller sibetolja är ett sekret som utsöndras av sibetkatten, som hålls som tamdjur särskilt i Etiopen. Det aktiva ämnet är civeton, som är en cyklisk keton.

Mysk Mysk utsöndras av myskhjorten som lever i Kaukasiens högländer och på Himalaya. Luktämnet här är muskon som också är en cyklisk keton.

Ambrettolid Ambra, utgör gall- eller tarmsten hos kaskelotten som tillhör valsläktet. Man kan ta ambra från tarmen på döda kaskelotter, men man kan även finna ambra flytande i havet eller uppspolat på land i bitar upp till 50 kg. Luktämnet heter ambrettolid.

Som tur är så kan man idag framställa fixeringsmedel syntetiskt .Dessa tre sällsynta naturprodukter ingår bara i de mest exklusiva parfymerna, eftersom de är väldigt dyra.

Användningen av parfymer och annan kosmetika har gamla anor. Parfymer har använts i minst 5000 år av egyptier, hebréer, kineser, japaner, greker och romare. Européer började inte använda parfymer förrän korstågen. Under lång tid så var det endast de rika som hade möjlighet att köpa parfymer eftersom de parfymer som framställdes förr i tiden blev väldigt dyra. Detta beror på svårigheterna att utvinna eteriska oljor ur de naturliga råvarorna.

Det är inte helt klarlagt varför växter producerar eteriska oljor. Somliga kan dra till sig insekter och då ökas chansen för pollinering, Andra kan vara avsedda för att hålla parasiter och skadedjur på avstånd. Av de många tusentals växter som finns i världen så är det bara ungefär 200 som producerar de eteriska oljorna som parfymtillverkarna använder.

Det var araberna som först använde destilleringstekniken för att utvinna eteriska oljor och en liknande process används än idag. Blommor eller löv av växten klipps sönder eller mals och upphettas därefter med ånga så att de flyktiga ämnena förångas. Ångan passerar genom ett nedkylt glasrör som får oljorna att kondenseras. Den mängd som framställs från de flesta växter är mycket liten, vanligtvis mindre än en tusendel av det insamlade materialet.

Geraniol En viktig beståndsdel i många parfymer är än idag rosenolja. För att framställa 1 kg rosenolja behövs mer än en miljoner rosor (ca 5 ton). Man vet nu att rosenolja innehåller ett antal olika alkoholer, av vilket en är geraniol. Man har kunna framställa geraniol och några av de andra komponenterna i rosenolja syntetiskt.

Man kan inte alltid använda destillering för att framställa eteriska oljor. Detta beror på att vissa dofter förstörs om de upphettas. I Grasse, parfymcentrum i Frankrike, används fortfarande en teknik som kallas "enfleurage" för dessa ömtåliga oljor. Då läggs blommorna ut i ramar på lager av grundligt renad talg och ister. Efter en till tre dagar har fettet absorberat oljorna från blommorna och producerat ett ämne som kallas pomada. Det oönskade fettet avlägsnas genom att man tillför alkohol. Man får då kvar oljorna i en alkohol lösning som är färdig att blandas.

Priset på parfymer minskade kraftigt för ca. 100 år sedan p.g.a. att man då började kunna framställa luktämnen syntetiskt. Ibland har de syntetiskt framställda luktämnena bättre kvalité än de naturliga. Nuförtiden är parfymer så pass billiga att de finns i tvål, tvättmedel och rengöringsmedel mm. Frankrike har länge varit ledande inom parfym produktionen.

En betydelsefull händelse för parfymindustrin inträffade i Frankrike år 1921. Då lyckades man framställa en relativt billig parfym som bara innehöll syntetiska luktämnen. Den fick namnet Chanel No. 5. Denna parfym blev snabbt mycket uppskattad och är det fortfarande. Framgången med denna berömda parfymen inspirerade till fortsatt forskning inom parfymindustrin. Sedan dess har man i de flesta parfymer ersatt de naturliga luktämnena med syntetiska. För dem som föredrar naturliga luktämnen så tillverkas fortfarande vissa parfymer med det, men de blir väldigt dyra.

Doften från parfymer som innehåller en stor andel naturliga luktämnen kan variera något beroende på väder- och markförhållanden för de blommor som gett oljorna. Det är samma förhållande som med vin, där ju kvaliteten kan variera från år till år och från plats till plats.

Kosmetiska produkter innehåller ofta oljor. Termen oljor innefattar ett antal i kemiskt avseende mycket olika organiska vätskor, som inte är lösliga i vatten. Man kan särskilja fyra huvudtyper:

Fördjupning

Diffusion i gas

Gaspartiklarnas rörelser

Gasmolekyler är små partiklar, ≈ 10-6 mm, som rör sig med hög hastighet, ≈ 1000 m/s. Gasmolekylernas medelhastighet bestäms av temperaturen. Ju högre temperatur, desto högre rörelseenergi hos gasmolekylerna. Gaser diffunderar genom kollisioner med andra gasmolekyler.

Högre temperatur innebär större sannolikhet för kollision, per sekund räknat, med annan gaspartikel. I luft sker vid rumstemperatur i genomsnitt ca 5 miljarder kollisioner per sekund per gaspartikel. Detta betyder att gaspartikeln endast rör sig ca 100 nm mellan varje kollision. Det blir en massa kollisioner!

Kollisioner sker också oftare om koncentrationen av gaspartiklar är hög. Då stiger givetvis sannolikheten för kollision. Samtidigt som sannolikheten för kollision ökar vid en högre koncentration minskar sträckan som gasmolekylen kan färdas innan ny kollision. Ju kortare "fri" sträcka innan ny kollision desto lägre diffusionshastighet.

Gasmolekyler får anses vara "idela partiklar" i den mening att molekylerna kan ses som punktformiga partiklar utan sammanbindande krafter, dvs. utan sekundära bindningar. Detta gör att vi kan studera gasernas rörelse enhetligt oavsett vilken gas det är frågan om. Som tidigare sagt så bestämmer gasmassans temperatur molekylernas medelhastighet. Men Newtons första lag, tröghetslagen, innebär att den kraft som fodras för att ändra en kropps rörelsetillstånd är proportionell mot dess massa, vilket betyder att en tyngre partikel studsar" inte lika långt som en lättare. Detta förklarar olika diffusionshastighet hos olika gaser med olika molmassa.

Sammanfattningsvis kan sägas att hög koncentration och hög molekylvikt minskar diffusionshastigheten hos gaser vid konstant tryck och temperatur.

Diffusionen utjämnar koncentrationsskillnader

Diffusion beskrivs alltså som en rörelse som eftersträvar att utjämna koncentrationsskillnader. Tänk dig att två gaser, t.ex. brom och väte, finns i var sitt kärl separerade av en vägg. När väggen tas bort kommer kommer en del brommolekyler att av en slump att gå över gränsen till det kärl där vätet finns. Vid start finns inga brommolekyler i kärlet med väte. Brom kan inledningsvis inte vandra åt andra hållet. Det blir alltså en nettotransport av brom från kärlet med hög koncentration till det med låg.

Man kan resonera på motsvarande sätt för vätet, fast transporten sker åt andra hållet. Men även där gäller att koncentrationerna av väte utjämnas. Diffusionens koncentrationsutjämnande effekt är en rent statistisk effekt.

Bild: © Svante Åberg

Diffusionssträckor

Den skotske kemisten Thomas Graham visade 1831 att diffusionshastigheten för en gas är omvänt proportionell mot kvadratroten ur dess molekylvikt (Graham's law of diffusion). Krav är dock att omgivningens tryck och temperatur är konstanta.

Detta tillsammans med gasernas allmänna tillståndsekvation (allmänna gaslagen) gör att vi kan få ett allmänt samband mellan diffusionshastigheterna (eller snarare diffusionssträckorna) och molekylvikterna hos två olika gaser:

Med andra ord - förhållandet mellan gasernas diffusionssträckor
(d1 resp. d2) är omvänt proportionellt mot kvadratroten av gasernas molmassor. d1 avser det avstånd som gas nr 1 förflyttat sig (diffunderat) och d2 avser avståndet som gas nr 2 diffunderat.

Matematiken bakom diffusionshastigheterna och sträckorna

Molekylernas rörelseenergi (kinetiska energi) är proportionell mot massan och kvadraten på deras rörelsehastigheter. Närmare bestämt är sambandet
Ekin = ½ m v2

Om vi stuvar om i ekvationen får vi sambandet
v = (2 Ekin/m)½

Den kinetiska energin är i genomsnitt lika för alla molekyler, oberoende av massa, eftersom rörelseenergin bestäms av temperaturen. Alla partiklarna har samma temperatur.

Om vi sedan sätter index 1 och index 2 på de två gaserna med olika molekylmassa, så kan vi ta kvoten mellan de två ämnenas hastigheter och får
v2/v1 = (2 Ekin/m2)½ / (2 Ekin/m1)½
= (m1/m2)½
= [(m1 NA)/(m2 NA)]½
= (M1/M2)½
dvs.
v2/v1 = (M1/M2)½

NA är Avogadros konstant, dvs. antalet partiklar i en mol. Massan m för en partikel multiplicerat med NA ger molmassan M.

Motsvarande diffusionssträckor d är proportionella mot rörelsehastigheterna, vilket ger
d2/d1 = (M1/M2)½

Litteratur

  1. Andersson, Sonesson, Vannerberg, Kemi i samhället, 1989, Liber Utbildning, Stockholm.
  2. Joesten, Wood, World of Chemistry, 2nd ed., 1996, Saunders College Publishing.
  3. Det bästa: Det visste du inte, 1992, Anfang förlag, Stockholm.
  4. Spices, herbs and perfumes, Texas A&M University
    http://www.csdl.tamu.edu/FLORA/328Fall98/spices.html (2003-05-25)
  5. Recept och råvaror för dig som själv vill tillverka dina parfymer, hudvårdsprodukter mm: Crearome AB
    http://www.crearome.se/ (2003-05-25)
  6. Parfym, Shenet
    http://www.shenet.se/recept/parfym.html (2003-11-28)
  7. Destillering och pressning av eteriska oljor, Shenet
    http://www.shenet.se/ravaror/essensfram.html (2003-11-28)
  8. Om vår förmåga att känna lukter och om ämnen som ger arom: Chemoreception, Bassam Shakhashiri
    http://scifun.chem.wisc.edu/chemweek/Odors/chemorec.html (2003-05-25)
  9. Länkar till information om aromer och parfymer: Fragranced Products Information Network
    http://www.ameliaww.com/fpin/fpin.htm (2003-05-25)
  10. Flavors and fragrances: The chemistry challenges, Chemtech
    http://pubs.acs.org/hotartcl/chemtech/97/mar/flav.html (2003-05-25)
  11. CAS-numbers of Chemicals Used in Fragrances and Perfumes
    http://pw1.netcom.com/~bcb56/ChemList.htm (2003-05-25)

Fler experiment


aggregationsformer
Avdunstning och temperatur
Badbomber
Blåsa ballong med hjälp av PET-flaska
Brus-raketen
Den frysande bägaren
Den tillknycklade plåtburken
En märklig planta
Ett glas luft
Exempelfil_Försvinnande bläck (Erik Lövbom)
Fryspunktsnedsättning
Förtenning
Gore-Tex, materialet som andas
Gör ditt eget läppcerat
Gör ett avtryck från papper till stearin
Hockey-visir
Hur fungerar en torrboll?
Hur kan man göra kläder av plast?
Hur mycket vatten finns i maten?
Kemi i en brustablett
Kemiskt snöfall
Koka vatten i en spruta
Kondomen i flaskan
Kristallodling
Kristallvatten i kopparsulfat
Lödtenn 60
Molnet i flaskan
Myggmedel - hur funkar det?
Osynlig gas
Platta yoghurtburkar
Popcorn
Salta isen
Saltat islyft
Slime
Smältpunkten för legeringen lödtenn
Snöflingeskådning
Studsboll
Syrehalten i luft
Utfällning av aluminium
Utsaltning av alkohol i vatten
Varför slipper bilen varma yllekläder på vintern?
Varför smäller inte ballongen?
Vattenvulkan
Ägget i flaskan