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茶渋の汚れは漂白剤で除去するか物理的に除去するしかない？
物につく汚れのうち、汚れを化学的組成で分類すると、無機質系の汚れと、有機質系の汚れがあること、無機質系の汚れには、「化学的」には酸性洗剤が効果があり、有機質系の汚れにはアルカリ洗剤が効果があることがあり、特に油汚れには、界面活性剤が効果が高い事がわかりました。 しかし、ここで、茶碗や、浴槽（例えば、ウーロンチャ風呂に入ったとき）の茶渋汚れを除去する方法が漂白剤で漂白するか、研磨剤等で物理的に削り取る方法しか紹介されていないことに気がつきました。 茶渋は、無機質でも有機質系でもない汚れなのでしょうか？（つまり、酸やアルカリに溶けない汚れなのでしょうか？） ご存知の方教えてください。
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茶渋が落ちるメカニズムに関してちょっと追加です。 先程ちょっと重曹で実際に茶渋を落としてみたのですが、ぬれた手にちょっと重曹をつけてこすっただけで簡単に茶渋が落ちてきました。クレンザーではこれほど簡単には落ちないので、研磨の効果ではないと思います。また加熱もしていないので熱による効果もないと思います。やはり化学的な反応によるものだと考えています。 またタンニンのポリフェノール部を形成しているのに近い化合物（カテコール）と鉄イオンの錯体の酸化メカニズムについて文献があったのですが、鉄とカテコールの錯体では酸素による酸化は受けにくいのですが、この鉄・カテコール錯体のカリウム塩は酸素に酸化されやすくなりカルボン酸を形成している例が報告されていました。これはタンニンが鉄錯体を形成して沈殿しているところに重曹を加え、さらに酸素が存在しているとカルボン酸が形成されることを示唆しています。このカルボン酸が重曹で中和され水に溶けていく可能性もあります。またちょっと怪しいのですが１９２０年頃の文献で重曹でタンニンを中和しているとの記述があったので、重曹でこすっただけで中和されナトリウム塩を形成して落ちている可能性があります。
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- takes87
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w-palaceさんご指摘ありがとうございます＆中途半端な知識で間違った回答をしてしまいご迷惑をおかけいたしました。申し訳ありません。Googleのみの調査と昔の間違った記憶でやってしまいました。重曹で茶渋が落ちるメカニズムは私の回答では間違っているので、以前の回答は参考にしないでください。 いちおう化学の分野でご飯を食べているものなので、このままではいけないと思いきっちり調べています。今のところわかったのは以下のようなところです。 タンニンについて 可溶性タンニンと不溶性タンニンが存在し、可溶性タンニンは没食子酸がグルコースに複数個エステル結合をしている構造が知られている。茶渋のタンニンも可溶性のタンニンです。ちなみに可溶性タンニンは水、アルコール、アセトンには溶けやすいですがエーテルには難溶です。 茶渋について 可溶性タンニンが鉄イオンなどの金属イオン、およびたんぱく質と結合して沈殿したものです。この状態になると非常に水に溶けにくくなります。茶渋はこれが表面にこびりついた状態です。表面にこびりつくのは陶器などに含まれる珪酸塩やアルミナとタンニンの相互作用が強いので簡単には落ちないです。 レモンで茶渋が落ちるメカニズムについて 可溶性タンニンは希酸で没食子酸とグルコースに加水分解されます。この状態であれば水に溶けやすいので落ちていくのだと思います。 重曹で茶渋が落ちるメカニズムはまだ調査中です。
補足
＞重曹で茶渋が落ちるメカニズムはまだ調査中です。 そうですか。門外漢の私には、原因の究明は出来ずに、できることといえば、無謀な実地での実験くらい（笑）なので、この質問はしばらく空けておきますので、もし、宜しければ、再度、投稿していただければ幸いです。
No.7 & 10 です。 私の調べたところでは、炭酸のpKaは6.4程度ですし、ピロカテコールのpKaは9.23であり、フェノールよりわずかに高い程度です。また、共役系に結合したヒドロキシ基は電子供与性であると思います。 ちなみに、No.12のご回答で書かれている1/1000程度というのも、上記のpKa値と符合します。ピロカテコールのpKaが7というのは何かの間違いではないでしょうか。 しかし、だからといって、重曹でカテキンがナトリウム塩になるということを完全に否定してしまうつもりはありません。 No.10の補足のリンク先に書かれている内容に関しては、電子レンジでの２～３分の加熱というのが重要だと思います。つまり、加熱によって、陶器の表面の茶渋のところで細かい沸騰が起こり、それに伴って発生する振動や超音波が刺激となって茶渋汚れがはがれていくということではないでしょうか。 その際に、重曹を加えたことがナトリウム塩を形成する上で効果があったと考えるのが自然でしょう。 ただし、強熱していますので、重曹の一部（あるいはかなりの部分）が炭酸ナトリウムに変化している可能性があります。だとすれば炭酸イオンではなく、炭酸水素イオン(pKa 10.2)が比較対称となり、フェノールであってもかなりの部分がナトリウム塩を形成することになります。 ただし、常温では上記のことは起こりませんので、研磨の効果の方が重要だと想像します。 No.10への補足に関しては、何をどう回答すれば良いのかよくわかりませんが、例としてあげられたのは、単に汚れを無機物と有機物に分類してあるだけではないでしょうか。 それらの無機物のすべてが酸によって洗浄できるというわけではありませんし、有機物のすべてがアルカリで洗浄できるわけでもありません。
お礼
私の専門は電気工学なので、化学の分野の知識は高校程度です。また、その高校の知識ももう既に無いに等しい状態です。 よって、素人ゆえのとんでもない間違え、勘違いがあると思われます。その時はご指摘いただければ幸いです。 度々のご回答ありがとうございました。
補足
＞加熱によって、陶器の表面の茶渋のところで細かい沸騰が起こり、それに伴って発生する振動や超音波が刺激となって茶渋汚れがはがれていくということではないでしょうか。 確かに、電子レンジを使用するというのは大きな物理的作用を及ぼしているということは否定できない事実ですね。 ＞強熱していますので、重曹の一部（あるいはかなりの部分）が炭酸ナトリウムに変化している可能性があります。だとすれば炭酸イオンではなく、炭酸水素イオン(pKa 10.2)が比較対称となり、フェノールであってもかなりの部分がナトリウム塩を形成することになります。 なるほど、、つまりは、炭酸ナトリウムであれば、電子レンジで加熱したり、何らかの物理的作用を加えなくとも茶渋が除去できるであろうということですね。これは興味深いです。苛性ソーダは私には入手できそうにありませんが、炭酸ソーダまでならなんとか入手できそうです。機会が有ったら一度試してみたいです。 ＞それらの無機物のすべてが酸によって洗浄できるというわけではありませんし、有機物のすべてがアルカリで洗浄できるわけでもありません。 そうなんですか。実は私はこの分野の本を図書館から2,3日前に入手してまだ、すべてを理解した訳ではないので、もっと調べる必要性がありそうですね。
- takes87
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追加です。ピロカテコールで重曹の場合は両方が同じ量だった場合やく１／１０００程度がナトリウム塩だったと思います。したがって重曹を多くすればナトリウム塩を形成する方向に平衡が傾きます。茶渋をとる際にも重曹を完全に溶かさず水でちょっと濡らした状態で使うのは重曹の濃度を高く保ち平衡をナトリウム塩を形成する方向にするためだと思います。
補足
やはり、重曹をちょっとぬらす程度の高濃度で行うのがポイントなんですね。これは、ぜひ実験しなくてはいけませんね。ちなみにそれは計算上どのくらいのｐHなのでしょうか？ご存知でしたら教えてください。
- takes87
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リモネンは確かに極性の高い化合物は溶かさない可能性が高そうですね。私のミスでした。すみません。 ただしポリフェノールの水酸基は酸性度が高いです。これは他の水酸基が電子吸引基であり芳香環の共役系によって他の水酸基の酸性度をあげているためです。ニトロフェノール類が酸性度が高いのと同じメカニズムです。私は実際にピロカテコールという水酸基が二つ入った化合物を使った事がありますが、一段階目のpKaは７ぐらいとフェノールの9.99にくらべ２以上の開きがあります。そのため重曹ともナトリウム塩をつくることが出来ます。タンニンは水酸基が複数あるので１段階目のpKaはかなり強いと思います。
No.7です。 補足します。上げておられるHPで書かれているのは、有機化合物に関しては石けんカス限定、無機化合物は水道中のミネラル限定の話です。 したがって、それ以外では正しいとは限りません。一般論としては全く非化学的なものと言わざるを得ませんし、現に有機化合物である茶渋についても成り立ちませんよね。 ついでに書きますと、No.4のご回答で書かれているレモンできれいになると言うのは、リモネンのせいではないと思います。極性の非常に大きいタンニンと無極性に近い発泡スチロールを同列では比較できません。タンニンがリモネンに溶けるとは思えませんし、そもそも「レモン風味の粉末飲料」にリモネンは入っていないと思います。レモン風味の飲料を発泡スチロールにかけても溶けそうにはありませんよね。 それとポリフェノールであるタンニンが重曹の作用でナトリウム塩になるというご意見にも賛同できません。トリニトロフェノールなどの一部の例外を除き、フェノールが炭酸よりも弱い酸であることは高校の教科書にも書いてあることであり、重曹と混ぜただけでナトリウム塩になるとは思えません。構造上、タンニンのフェノール性のOHが、通常のフェノールに比べて強い酸性を持っているとはとても考えられません。 炭酸ナトリウムや水酸化ナトリウムでそうなったというのであればわからないでもありませんが、重曹でそういうことが起こるとは考えられません。まあ、化学平衡ですから、完全に０ではないかもしれませんが。 私は重曹で落ちるというのは、研磨によるものだと思っていますが、試したわけではありませんので、断定する気はありません。
補足
＞上げておられるHPで書かれているのは、有機化合物に関しては石けんカス限定、無機化合物は水道中のミネラル限定の話です。 確かに、HPではそうともとれますが、図書館で借りた他の書籍例えば、地人出版 洗浄と洗剤 辻 すすむ著 では、同様に無機質、有機質の汚れについて言及していて、 ＊無機質＝金属類又はその塩類（例えば 金属酸化物）、非金属類（土石など） ＊有機質＝炭水化物系（例えば でんぷん、糖質など）、蛋白質系（例えば 血液など）、油脂系（例えば 動物油脂、鉱物油など）、その他有機物（プラスチック、色素など） と成っており必ずしも石けんかすや、水道中のミネラルに限定されている訳ではないようです。上記分類によると、茶渋は頂いた回答によれば、その他の有機物に含まれるのではないか。。という事に成るのですがいかがでしょう。 ＞私は重曹で落ちるというのは、研磨によるものだと思っていますが、試したわけではありませんので これについてはこのHPで似たようなことを試した方がいらっしゃるようです。これら↓ http://netkoganemochi.fc2web.com/kitchen3.htm ただ、その実験では重曹と水を入れた茶渋付きコップをレンジでチンした後に通常の洗浄をしなくてはいけない と成っているんですね つまり、「レンジでチン」と「通常の洗浄」が物理的作用だよなぁ。。となり、やはり、研磨の可能性も否定できないですね。ただ、これも溶液の濃度を高めれば、物理的作用が必要なくなる可能性も否定できず、なんともいえないというところでしょうか。
- takes87
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陶器などの原料の粘土は主に珪酸塩とアルミナから成っており、これに少量のさまざまな金属酸化物などが含まれています。この珪酸塩やアルミナは水素結合や静電的な相互作用で化合物を引きつける力があり、タンニンもこの力で茶碗の表面にくっついています。タンニンは水に溶けにくいため水洗いや洗剤ではこの表面から引きはがすことは出来ません。しかし重曹はタンニンをイオン化して水に非常に溶けやすくするため茶碗の表面との相互作用に打ち勝ってはがれていきます。 タンニンはお茶から出てきたときはお湯に溶けていても、それよりも茶碗の表面との相互作用が強いため茶碗の表面に残るのけど、重曹によってイオンに変えられ水に溶けやすくなるような感じですかね。 レモンできれいになるのは酸性が効いているのではなく、レモンの皮に含まれているリモネンがタンニンを溶かし出しているのだと思います。リモネンはいろいろな有機物を溶かす性質があります。発泡スチロールもリモネンに溶けてしまいます。
補足
なるほど、陶器の場合はなるほど、納得です。 ところで、ウーロンチャ風呂で浴槽に茶渋がびっしりこびりつきクレンザーで物理的に浴槽を研磨したことが以前にあるのですが、この浴槽はよくあるFRP製（ガラス繊維強化プラスチック）で、やはり、これに様々な金属化合物が含まれている為、茶渋がこびりついたということなんですね。
- takes87
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すでに何人かの方が回答されているようにタンニンは有機化合物であるポリフェノールの一種で酸性のフェノール性水酸基（OH）が複数あります。このままの状態では水に非常に溶けにくいのですが、アルカリ性の重曹との酸塩基反応によりナトリウム塩（O-Na+）をつくります。これはイオンなので非常に水に溶けやすくなります。ようするに溶けにくい茶渋を溶けやすい状態に化学変化させていることになりますね。重曹の研磨作用で落としているわけではないです。 あと重曹は食塩のように水に結構溶けますよ。
補足
おお、なるほど、、つまり、お茶に含まれるタンニンは実はお湯に溶けていて、さめてお湯の温度が下がり、茶碗や浴槽に茶渋として析出するということではなく、溶解していないで漂っている状態？？でそれが、茶碗や、浴槽に茶渋として水に解けにくい状態のまま、こびりついたという理解すればいいのでしょうか？ そのようなことがあるのですね。 そして、そのこびりついた茶渋はアルカリ塩溶液の塩基と結合して水に解け易い物質に変化するということですね？ だとすると、当然の如く、何も重曹でなくとも、他のよりアルカリ度の高いアルカリ塩（例えば炭酸ソーダ、苛性ソーダ）でも茶渋は「化学的」に落とす事が出来るし、アルカリ洗剤で化学的に落とす事もできるということですね。 ・・とすると、酸で茶渋を落とす事が出来るという他のご意見は実は酸で化学的に落としているのではなく、何らかの物理的作用によって茶渋を落としているということになるのでしょうか。。
No.5です。補足します。 茶渋はほとんどが有機化合物のはずです。タンニンは有機化合物ですから。 有機、無機ということと、酸、アルカリということとの間には特別な関係はないと思います。
補足
＞有機、無機ということと、酸、アルカリということとの間には特別な関係はないと思います。 「有機質系」 「無機質系」 「汚れ」で検索してみると http://www.kikumi.co.jp/gijutujoho/furo-teire/index.html http://www.kikumi.co.jp/gijutujoho/furo-teire/furo-yogore/index.html このように汚れの化学的組成の概念が出てくるようですよ。 また、＃８さんのご意見を参考にしてもその概念にあてはまるようですが、どうなんでしょうか。
- takes87
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茶渋の成分であるタンニンは重曹を使うとナトリウム塩になって簡単に水に溶けるようになります。重曹をゆるく絞ったぞうきんやスポンジにつけてこするだけで驚くほどよくおちますよ。
補足
重曹で擦ると落ちるという記事は私も見たことがあります。 確か、重曹はアルカリ性ですから、、とすると茶渋はやはり、有機質系の汚れなんでしょうか？ それとも、やはり、茶渋は無機質系の汚れで、ただ単に 水に解けにくい重曹の研磨作用という物理的作用を用いて茶渋を落としているだけなのでしょうか？
確かに茶渋の汚れは洗剤では落ちにくいですね。 クレンザーでこするか、漂白するのが普通でしょうね。 タンニンは水にも有機溶剤にも溶けにくい物質です。 水に溶けるものは、水洗いで落ちやすいでしょうし、有機溶剤に溶けやすいもの（油汚れなど）であれば、洗剤が有効でしょう。洗剤の疎水性の部分が油汚れを包み込むということです。 タンニンはどちらにも溶けにくいので、クレンザーなどで物理的にこすり落とすか、そうでなければ化学的に分解して溶けやすい物質に変えてしまうしかないということになります。 漂白剤は基本的に酸化剤ですので、タンニンなどを分解するのには有効なんでしょうね。 レモンできれいになるというのもあり得ることだと思います。ビタミンCの還元作用や、クエン酸の作用によって、タンニンが水に溶けやすいものにかわるのだと思います。 それらは、漂白剤ほどの劇的な効果はないでしょうが、熱いレモン果汁が長時間作用するために、効果の弱いものでもそれなりにきれいになるのでしょう。
補足
＞クエン酸の作用によって と言う事は、そもそも茶渋は無機質系の汚れということですね？ とすると、まず、茶渋が無機質系のよごれか、有機質系のよごれかそれが一番の問題ですね。
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お礼
なるほど、、茶渋が落ちるメカニズムはまだ未知な部分が多いということでしょうか。。 なかなか、奥が深い部分なんですね。 参考にさせていただきます。