肥皂是脂肪酸的金屬鹽類，以下式代表，其中M+是金屬離子（通常是鈉離子），負離子部分是由脂肪酸衍生而成的：
肥皂的合成可以追溯到大約2500年前的羅馬時期。當時將動物脂肪和木灰混在一起煮，木灰中的碳酸鉀(K2CO3)會引發一系列的反應，如圖1。在圖1的第一個反應形成的氫氧化鉀使三甘油脂分解成甘油和脂肪酸鹽（笫二個反應）。氫氧根離子使三甘油脂分解稱為皂化。現在的肥皂使用氫氧化鈉取代氫氧化鉀，加入氫氧化鈉使肥皂的溶解度降低而固化（稱為鹽析），成為條狀的肥皂塊，而含鉀的肥皂無法固化是液體肥皂。
典型的肥皂是含14個碳氫鍊脂肪酸的鈉鹽（如圖2）。雖然肥皂是由一個碳氫長鏈和離子組成的鹽類，肥皂的特性和一般的鹽類不相同。通常的鹽類是親水性的（hydrophilic），鹽類中的陽離子和陰離子分別被水分子包圍而溶解於水。而脂肪（和油）是疏水性的（hydrophobic），不溶於水，當油和水混合時由於油的碳氫鏈和水互相排斥而分離，形成兩層。由於肥皂分子結合鹽類的親水特性和油脂的疏水特性，因此肥皂可以同時和油、水作用，更重要的是肥皂可以成為油、水混合的中間物。肥皂使油、水混合是一種很重要的功能，存在油中的髒污因為油阻擋住水，無法用水去除，而肥皂可以克服這個障礙。
界面活性劑
肥皂是界面活性劑的一種，因為肥皂可以使水穿透油滴的表面，把油滴化分成許多小油滴。小油滴和肥皂作用而懸浮在水中，不會互相再結合。
肥皂的界面活性劑作用可以以微觀的肥皂分子來解釋，肥皂在水中互相結合在一起形成微泡（micelles），以疏水端聚結防止和水作用，而親水端在表面和水接觸（如圖3左）。在清潔器物時，被化分成小油滴陷入微泡中（如圖3右），而洗滌時將含小油滴的微泡移除。
肥皂的疏水性和親水性必須平衡才能成為有效的界面活性劑。含14個碳的脂肪酸所製成的疏水性和親水性達到最佳的平衡，當碳氫鏈太長，肥皂的疏水性較大，在水中的溶解性降低，無法溶解、清洗；當碳氫鏈太短，微泡無法有效的捕捉住小油滴。
沒有含14個碳的碳氫鏈天然來源的油脂，但是以椰子油最為相近。許多洗手肥皂廣告以含椰子油為號召，事實也是如此，椰子油含高成分的12個碳、14個碳、16個碳的脂肪酸。另外，椰子油的飽和成分較高（低碘值），不易被氧化也是由椰子油製成的肥皂的特點。
普通肥皂常用牛、羊的油脂製成。牛、羊的油脂含90%的16個碳和18個碳的脂肪酸，通常須要混合一些椰子油。如果用熱水洗衣，長鏈脂肪酸降低溶解度的問題可以因為熱水增加溶解度解決。
肥皂泡沫的現象也可以用肥皂的疏水性和親水性解釋。在水的表面，肥皂的親水端由於溶解於水而在水表之下；而疏水端則豎立在水表之上。由於親水端和水的吸引力很弱，產生泡沫的現象。由椰子油製成的肥皂起泡效果很好。
肥皂的其他用途
當鈉鹽的肥皂以其他金屬例如鋁、鎘、鈷、鎂、鎳、鋅和鉛取代，可以製成不同用途的製品。銅鹽、鋅鹽的肥皂被用做塗料的殺菌劑；有很多金屬鹽的肥皂加入礦物油可以做為潤滑油。
資料來源 參考資料
http://www.nchu.edu.tw/~infochem/%BD%B2%A9v%A6%F6/%B2M%BC%E4%BE%AF.htm
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