苛性ソーダと苛性カリの違い：水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、併用の解説

水酸化ナトリウム（NaOH、苛性ソーダ）と水酸化カリウム（KOH、苛性カリ）は、石けん作りで同じ仕事をします。どちらも、油脂を石けんとグリセリンに分ける水酸化物を供給します。違うのは、それぞれが残す石けん、レシピに必要なグラム数、そして棚にあるフレークが実際に何を含んでいるかです。このガイドではこの三つを取り上げ、次に両方を使う併用レシピ、そして石けんを腐食性のあるものにしうる、両者のただ一つの取り違えについて説明します。

同じ反応、違う重さ

油脂の分子一つは、どちらのアルカリから供給されても、三つの水酸化物を受け取ります。したがって二つは、グラム単位ではなく分子単位で置き換えられます。カリウム原子はナトリウム原子より重く、IUPACの原子量で計算すると、KOHはモルあたり56.106 g、NaOHは39.997 gです。つまりKOH 1 gはNaOH 0.7129 gの働きをし、NaOH 1 gはKOH 1.4028 gの働きをします。

鹸化価は水酸化カリウムで定義されていて、油脂のグラムあたりのKOHのミリグラム数で表します（AOCS Cd 3-25）。そのため計算ツールは、水酸化ナトリウムを選ぶと、この0.7129を使って換算します。オリーブオイルの値を0.190と載せている表はKOHの数値を示していて、NaOHの数値は0.135です。

当サイトの計算ツールで、代表的な鹸化価190と256.5 mg KOH/gを使って求めた値。

これで手早く見当をつけられます。スーパーファット5%の固形石けんでは、水酸化ナトリウムは油脂の重さのおよそ13%（オリーブオイル）から17%（ココナッツオイル）です。純度90%の水酸化カリウムでは、およそ20〜27%になります。手にしているアルカリの範囲から外れた数値が出たら、もう一度確かめてください。

ナトリウムで固形石けん、カリウムで液体石けんができる理由

固形石けんは、いくらかの水を抱えた石けんの結晶の集まりです。室温で石けんが結晶になるか溶けたままかが二つのアルカリを分け、McBainとSierichsが1948年に行った古典的な測定は、その傾向をはっきり示しています。彼らの試験で、室温である程度以上溶けた純粋な石けんはごく少数でした。ラウリン酸カリウム、ミリスチン酸カリウム、オレイン酸カリウム、ココナッツオイルの混合脂肪酸のカリウム石けん、そしてオレイン酸ナトリウムです。飽和脂肪酸のそれ以外のナトリウム石けんやカリウム石けんは、ラウリン酸ナトリウムやステアリン酸ナトリウムも含め、溶かすには熱が必要でした。

そのため、ココナッツ、パーム、牛脂のナトリウム石けんは、硬い結晶質の固形石けんに固まります。水酸化カリウムで作ると、ココナッツオイルやオリーブオイルのラウリン酸やオレイン酸の石けんは、半透明のペーストとして溶けたままです。これこそ液体石けんを作るときに求めるものです。ペーストは水で薄めると注げる状態になり、加える水の量は当サイトの希釈計算ツールで計算できます。オリーブオイルとカリで作るサボン・ノワールのような昔ながらの軟石けんは、同じ化学を薄める手前で止めたものです。

ナトリウムの側の例外がオレイン酸ナトリウムで、これがカスティール石けんの性質を説明します。オリーブオイルだけで作った石けんはほとんどがオレイン酸ナトリウムで、これはかなり水に溶けやすいため、若い石けんは何週間も柔らかいままで、使うとぬるぬるします。

純度：棚のフレークに入っているもの

水酸化ナトリウムは、ほぼ純粋な状態で工場から出荷されます。Dunnが石けんの作り手に示した、苛性ソーダのパール（粒）一袋のメーカー証明書には99.9% NaOHとあり、計算ツールは変更しない限り100%と仮定します。計算ツールのヒントでは、食品用と工業用で98〜100%としています。

水酸化カリウムはそうではありません。OECDの評価では、工業用の固体はKOH約91%、水約8%とされ、試薬グレードのペレットでも保証されているのはKOH 85%までで、炭酸カリウムを最大2%含みます。計算ツールは90%と仮定し、99.5%以上に設定すると警告を出します。

純度の間違いがいちばん響くのは、スーパーファットが小さいときです。そして液体石けんは0〜3%で作ります。実際は純度95%のKOHを90%と入力すると、レシピが必要とするより5.6%多いKOHが入り、0〜3%で作る液体石けんをゼロより下に押し下げるのに十分です。純度90%のフレークを100%と入力すると10%不足し、濁った油っぽいペーストが残ります。仕入先のラベルか分析証明書に書かれた純度を使い、どちらもなければ測ってください（下記）。

苛性ソーダと苛性カリの併用

併用レシピでは、鹸化の一部を水酸化カリウムで、残りを水酸化ナトリウムで行います。計算ツールで「併用」を選ぶと、「KOHの割合」の欄が現れます。これはカリウムが担う鹸化の割合で、重さの割合ではありません。KOHのほうが重い分子で、しかも純度の低い状態で売られているので、重さで見た割合は常にそれより大きくなります。結果にはその両方が表示されます。

当サイトのシェービング用石けんのレシピを例にとります。ステアリン酸40%、ココナッツオイル25%、オリーブオイル20%、ひまし油10%、シアバター5%、スーパーファット4%で、鹸化の40%をカリウムが担います。油脂500 gなら、水酸化ナトリウム43.7 gと純度90%の水酸化カリウム45.4 gです。カリウムは仕事の五分の二を担い、量るアルカリの51%を占めます。

カリウムをどれだけ使うかは、そこに何を求めるかによります。

• 固形石けんなら約5%。 少量のカリウムで、石けんは溶けやすく泡立ちやすくなります。特にステアリン酸やパルミチン酸の多い石けんで効果があります。Classic Bellsは、オリーブオイルだけの石けんで知られる糸を引くぬめりを減らすため、カスティール石けんに5%というWatsonの提案を紹介しています。オリーブオイル1000 gをスーパーファット5%で作る場合、割合5%なら水酸化ナトリウム122.2 gと水酸化カリウム10.0 gです。
• シェービング用石けんなら、もっと多く。 同じ溶けやすさと泡立ちは、ステアリン酸の多い固形のシェービング用石けんではさらに重要です。Thomssenの1922年のシェービング用石けんは約25%から45%の範囲で、当サイトのレシピは40%を使い、ステアリン酸のシェービング用石けんは、湿らせたブラシにすばやく石けんが含まれるよう50%まで上げています。比率についてはシェービング用石けんのガイドで詳しく説明しています。
• クリーム石けんは大部分がカリウム。 Fisherの基本のクリーム石けんは、鹸化で見て約四分の三がカリウムで、スーパーファットは約5%です。公表されているシェービングクリームも同じあたりにあります。当サイトのクリーム石けんのレシピは75%から始めます。クリームがどれだけ柔らかいままでいるかを決めるのはKOHの割合なので、より柔らかくしたければ上げ、より硬くしたければ下げてください。詳しくはクリーム石けんのガイドで説明しています。

マスターバッチを使う場合、計算ツールは二つを分けて扱います。保存しておく水溶液には水酸化ナトリウムが入り、水酸化カリウムは固体のまま量ります。

石けんを苛性ソーダ過多にする取り違え

計算ツールは、最後に選んだアルカリの種類を、保存した状態にもコピーしたリンクにも記憶しています。ある晩に液体石けんを作り、翌日、水酸化ナトリウムに戻さずに固形石けんのレシピを入力すると、画面の数値は水酸化カリウムの数値です。それに合わせて水酸化ナトリウムを量ると、石けんはひどい苛性ソーダ過多になります。

オリーブオイル1000 gをスーパーファット5%で作る場合、KOHモードの計算ツールは200.6 gを求めます。石けんに必要な128.7 gの代わりにこれを水酸化ナトリウムとして量ると、油脂が使える量よりさらに半分ほど多い苛性ソーダが入ることになり、スーパーファットは−48%です。同じ間違いは、KOHの鹸化価表をNaOHの表のつもりで読んだときにも、ラベルのない白いフレークの容器が二つあるときにも起こります。Faiolaは、一方を買うつもりでもう一方を買ってしまうことに、はっきりと注意を促しています。

逆の間違いは、無駄になるだけです。液体石けんで、水酸化ナトリウムの数値に合わせて純度90%の水酸化カリウム128.7 gを量ると、スーパーファットは約39%になります。透明に薄まらない油っぽいペーストにはなりますが、腐食性はありません。

アルカリは水と二酸化炭素を吸う

どちらの水酸化物も、空気中から水分を引き寄せます。化学物質安全性カードは水酸化ナトリウムを吸湿性があると説明し、OECDの評価は水酸化ナトリウムと水酸化カリウムのどちらにも潮解性がある、つまり吸収した水に溶けてしまうほど水分を取り込むとしています。水酸化カリウムについては、二酸化炭素もたやすく吸収するとOECDは付け加えています。

水分を吸うと、量ったアルカリはグラムあたりの力が弱くなります。Dunnは、純度が95、90、85、80%まで下がった苛性ソーダをシミュレーションし、できる石けんが柔らかくなることを確かめました。苛性ソーダ不足で害はないものの、設計したとおりの石けんではありません。二酸化炭素はもっと厄介です。水酸化物を炭酸塩に変えてしまい、それを取り除く簡単な方法がないからです。水酸化ナトリウムについてのDunnの確認方法は、50%の水溶液を作ることです。炭酸ナトリウムは濃い苛性ソーダ水溶液には溶けないので、汚染された苛性ソーダでは表面に白い粒が浮きます。いくつかはやむを得ませんが、たくさん浮くなら、その苛性ソーダは石けん作りに使えません。

どちらのアルカリも密閉容器に入れ、量ったらすぐにふたを閉めてください。容器を開けたままにしていたり、中身が固まっていたりしたら、純度を測るか、新しいものに替えてください。

自宅で純度を測る

Dunnの方法に必要なのは、0.01 g単位で量れるはかり、無水クエン酸、フェノールフタレイン、そしてほかのアルカリの作業と同じゴーグルと手袋です。約10 gのクエン酸を正確に量って精製水500 mLに溶かし、1%のフェノールフタレイン溶液を三滴加えます。アルカリを少しずつ加え、加えるたびに溶けるまでかき混ぜます。溶液は一瞬ピンク色になり、酸がアルカリを中和すると透明に戻ります。薄いピンク色が一分間消えずに残ったら、酸を中和するのにちょうど足りるだけのアルカリを加えたことになります。そこで次の式で計算します。

• NaOHの% = 62.46 × クエン酸（g）÷ 加えた苛性ソーダ（g）
• KOHの% = 87.61 × クエン酸（g）÷ 加えた苛性カリ（g）

結果を計算ツールに純度として入力してください。Dunnの勧めるとおり、計算ツールは純品として必要な量をこの純度で割ります。

熱と取り扱い

水酸化カリウムは、溶けるときにより多くの熱を出します。純品の固体でモルあたり57.61 kJ、水酸化ナトリウムは44.51 kJです（CRC Handbook）。そのため、同じ鹸化力をKOHで得ると、熱はおよそ30%多く出ます。Fisherは、KOHの水溶液はより激しく反応し、容器の中で沸騰しているような音がすることがあると書いています。どちらのアルカリも皮膚や目に対して腐食性があり、苛性ソーダの安全な扱い方のガイドの内容はすべて両方に当てはまります。水溶液の水の側、つまりどこまで濃くできるかについては、水と苛性ソーダ濃度のガイドで説明しています。