En av de organiska kemiska reaktionerna som kändes av forntida människan var beredningen av tvål genom en reaktion som kallades förtvålning. Naturliga tvålar är natrium- eller kaliumsalter av fettsyror, ursprungligen tillverkade av kokande ister eller annat animaliskt fett tillsammans med lut eller kalium (kaliumhydroxid). Hydrolys av fettet och oljor uppstår, ger glycerol och rå tvål.
I industriell tillverkning av tvål, talg (fett från djur som nötkreatur och får) eller vegetabiliskt fett upphettas med natriumhydroxid. När förtvålningsreaktionen är klar tillsätts natriumklorid för att fälla ut tvålen. Vattenskiktet dras från toppen av blandningen och glycerolen utvinnes med vakuum destillering.
Den råa tvål som erhållits från förtvålningsreaktionen innehåller natriumklorid, natriumhydroxid och glycerol. Dessa föroreningar avlägsnas genom att koka de råa tvålmassorna i vatten och utfälla tvålen med salt igen. Efter att reningsprocessen upprepats flera gånger kan tvålen användas som ett billigt industriellt rengöringsmedel. Sand eller pimpsten kan tillsättas för att producera en skurtvål. Andra behandlingar kan resultera i tvätt, kosmetika, flytande och andra tvålar.
Mjuk tvål: Mjuk tvål tillverkas med användning av kaliumhydroxid (KOH) snarare än natriumhydroxid. Förutom att vara mjukare har denna typ av tvål en lägre smältpunkt. De flesta tidiga tvålar framställdes med användning av kaliumhydroxid erhållen från träaska och animaliskt fett. Moderna mjuka tvålar tillverkas med vegetabiliska oljor och andra fleromättade triglycerider. Dessa tvålar kännetecknas av svagare intermolekylära krafter mellan salterna. De upplöses lätt, men tenderar också att inte vara så länge.
Litiumtvål: När du flyttar ner det periodiska systemet i alkalimetallgruppen bör det vara uppenbart att tvål kan tillverkas med litiumhydroxid (LiOH) lika lätt som NaOH eller KOH. Litiumtvål används som smörjfett. Ibland tillverkas komplexa tvålar med litiumtvål och även kalciumtvål.
Ibland inträffar förtvålningsreaktionen oavsiktligt. Oljefärg tog sig i bruk eftersom den tål tidens test. Ändå har förtvålningsreaktionen med tiden lett till skador på många (men inte alla) oljemålningar som gjordes under det femtonde till tjugonde århundradet.
Reaktionen inträffar när tungmetallsalter, såsom de i röd bly, zinkvit och blyvit, reagerar med fettsyrorna i oljan. Metall tvålarna som produceras av reaktionen tenderar att migrera mot måleriets yta, vilket får ytan att deformeras och ge en kritisk missfärgning kallas "blomma" eller "utflod." Medan en kemisk analys kanske kan identifiera förtvålning innan den blir uppenbar, finns det ingen gång processen startar bota. Den enda effektiva restaureringsmetoden är retuschering.
Antalet milligram kaliumhydroxid som behövs för att förtärpa ett gram fett benämns dess förtvålningsnummer, Koettstorfer-nummer eller "sap." Förtvålningsnumret återspeglar den genomsnittliga molekylvikten för fettsyrorna i en förening. Långkedjiga fettsyror har ett lågt förtvålningsvärde eftersom de innehåller färre karboxylsyrafunktionella grupper per molekyl än kortkedjiga fettsyror. Sapvärdet beräknas för kaliumhydroxid, så för tvål tillverkad med natriumhydroxid måste dess värde delas med 1,403, vilket är förhållandet mellan molekylvikterna KOH och NaOH.
Vissa oljor, fetter och vaxer anses vara oförtvålbar. Dessa föreningar bildar inte tvål när de blandas med natriumhydroxid eller kaliumhydroxid. Exempel på icke förenbara material inkluderar binvax och mineralolja.