Реакция мыла с водой уравнение

О мыле и о том, что происходит,
когда оно встречается с водой

Контрольно-обобщающий урок

Форма урока. Комбинированная.

Цель урока. Актуализировать знания и умения учащихся по теме.

Оборудование и реактивы. Таблица «Структуры, названия и источники получения некоторых жирных кислот».

На столе учителя: прибор для получения мыльных пузырей; глина, сажа, вода, мыло, вазелиновое масло, цинк, соляная кислота.

На столах школьников: учебник «Химия-10» Э.Е.Нифантьева и Л.А.Цветкова, пособие Н.П.Гаврусейко «Проверочные работы по органической химии», жесткая и мягкая вода, универсальная лакмусовая бумага, 1%-й раствор мыла, набор упаковок мыла разных сортов.

На отдельном столе: упаковки синтетических моющих средств (СМС), упаковки мыла, шампуни.

Учитель. Необходимо, чтобы при мытье и при стирке вещей грязь перешла с их поверхности в моющий раствор, в воду. Однако многие загрязнения в воде не растворяются. Как же удержать их там и не дать им снова осесть на поверхности вещей?

Это достигается с помощью поверхностно-активных веществ (ПАВ), к числу которых относится и мыло. Эти вещества способны дробить загрязнения на мельчайшие частицы и удерживать их в воде, не давая им снова осесть на очищенную поверхность.

Назовите торговые марки мыла, упаковки которых лежат у вас на партах.

Школьники называют свыше 15 наименований твердого мыла: «Детское», «Абсолют», «Банное», «Хозяйственное», «Земляничное»…

Учитель. Чем они отличаются друг от друга и в чем у них сходство?

Ученик. Основной состав любого твердого мыла одинаков. Это натриевые соли высших карбоновых кислот, обычно получаемых из жиров природного происхождения. Отличия заключаются в добавках, которые вносят в мыло в зависимости от его назначения.

Учитель ставит перед классом задание – написать реакцию получения мыла с помощью таблицы «Структуры, названия и источники получения некоторых жирных кислот»:

Учитель. Решите задачу из сборника Н.П.Гаврусейко на с. 31 следующего содержания.

Задача. Сколько кальцинированной соды (в г) потребуется для реакции со стеариновой кислотой массой 28,4 г и сколько (в г) образуется стеарата натрия при 90%-м выходе?

а) 5,3 и 17,2; б) 7,2 и 27,54;

в) 10,6 и 17,2; г) 5,3 и 27,54.

Решение

Учитель. Почему мыло моет и стирает? Проделаем ОПЫТ 1. Один палец руки испачкаем глиной, второй – сажей, а третий – сажей, растертой в вазелиновом масле. Подставим выпачканную таким образом руку под струю холодной воды. Первый палец окажется чистым, со второго удалится только избыток сажи, а тот ее слой, что прилип к коже, сохранится, тогда как третий палец нисколько не очистится. Попробуем вымыть руку в горячей воде – тоже отрицательный результат.

Проделаем еще одну привычную процедуру – вымоем тщательно руку водой с мылом. Через пару минут рука будет выглядеть так, словно палец не прикасался ни к какой саже.

Почему сажа пачкает так сильно? Вообще-то глина тоже пачкает, но легко отмывается, значит, тут есть какое-то серьезное различие. Оно заключается в том, что частицы глины гидрофильны, т.е. хорошо смачиваются водой, – они и молекулы воды сильно притягиваются друг к другу, причем сильнее, чем частицы глины притягиваются к поверхности кожи, всегда слегка смазанной жировыми выделениями. Именно поэтому частицы глины так легко отрываются от поверхности рук.

Частицы углерода, из которых почти нацело состоит сажа, – гидрофобны, т.е. они не смачиваются водой, потому что молекулы воды притягиваются к ним очень слабо. Но зато они легко «замасливаются». Говорят, что они олеофильны. Именно поэтому сажа так прочно прилипает к коже рук.

Почему сажа, размешанная в масле, пачкает еще сильнее? Потому что тончайшая пленка из молекул минерального масла легко обволакивает частицы сажи (наподобие молекулам воды, окружающим частицы глины). Образуется устойчивая суспензия: мельчайшие сажевые частицы не могут собраться в комки, т. к. масло не подпускает их вплотную друг к другу.

Теперь мы подошли к самой сути проблемы мытья и стирки. Гидрофобная часть молекулы мыла проникает в гидрофобное загрязняющее вещество (жир), в результате чего поверхность каждой частицы или капельки загрязнения оказывается как бы окруженной оболочкой из гидрофильных групп. Гидрофильные группы взаимодействуют с полярными молекулами воды. Благодаря этому молекулы моющего средства вместе с загрязнением отрываются от поверхности ткани и уходят в водную среду. (Рассказ сопровождается показом рисунков из учебника Цветкова, с. 109.) Моющая способность мыла усиливается благодаря тому, что при гидролизе мыла образуется щелочь, которая обладает эмульгирующим свойством.

ОПЫТ 2. Школьники определяют среду раствора мыла с помощью универсальной лакмусовой бумаги и записывают уравнение гидролиза мыла:

Учитель. В жесткой воде моющая способность мыла резко снижается, поскольку растворимые натриевые или калиевые соли высших жирных кислот вступают в обменную реакцию с имеющимися в жесткой воде растворимыми кислыми карбонатами щелочно-земельных металлов, главным образом кальция:

2C₁₅H₃₁COONa + Ca(HCO₃)₂ (C₁₅H₃₁COO)₂Ca + 2NaHCO₃.

Получающиеся при этом нерастворимые кальциевые соли высших жирных кислот образуют липкие осадки.

ОПЫТ 3. Школьники определяют жесткую и мягкую воду при помощи раствора мыла. Там, где удалось получить пену, – вода мягкая.

Учитель. Мытье рук всегда ассоциируется с обильной пеной, и чем больше пены, тем, как известно, руки моются легче. Пена уносит частицы грязи. Но пена вовсе не обязательна для мытья. Мыло на основе касторового масла вообще не пенится, но моющая способность его прекрасная.

Пена – спутник всякого хорошего мыла, как бы индикатор его присутствия. Интересна область применения мыльных пузырей. Оказывается, с их помощью решаются трудные математические задачи определения минимальных поверхностей. Мыльные пузыри использует служба прогнозов погоды. Пускать мыльные пузыри очень нравится маленьким детям.

ОПЫТ 4. Учитель получает мыльные пузыри, заполненные водородом, которые стремительно поднимаются вверх.

Получение мыльных пузырей
заполненных водородом

Учитель. У любого мыла есть существенный недостаток – для его изготовления нужны большие количества пищевых продуктов (животных и растительных жиров). На смену мылу пришли СМС – ПАВ, в которых длинный углеводородный предельный (чаще всего неразветвленный) радикал (как в мыле) соединен с сульфатной или сульфонатной группой. Их производство основано на продуктах переработки нефти.

Запишите в тетрадях цепочку превращений:

Алкилбензолсульфонат натрия – основной компонент многих детергентов (стиральных порошков). В отличие от нерастворимых стеаратов кальция и магния, которые образуются при стирке в жесткой воде и осаждаются на ткани, кальциевые и магниевые соли сульфокислот обладают более высокой растворимостью в воде. Следовательно, многие СМС одинаково хорошо моют как в мягкой, так и в жесткой воде. Расход их (СМС) по сравнению с мылом гораздо меньше (около 25% мыла идет на связывание ионов кальция и магния). Но детергенты в отличие от мыла медленно разлагаются и, попадая со сточными водами в водоемы, оказывают вредное воздействие на живые организмы.

В медицинском древнеегипетском трактате Г.Эберса (названном его именем и опубликованном им в 1875 г.) мыло упоминается как лекарственный препарат.

В дошедших до нас документах раннего средневековья упоминаний о мыле нет. И это неудивительно. В те суровые годы, освещенные зловещими кострами инквизиции, понятие о чистоте и гигиене отступило на задний план.

Если в Древнем Риме было около 800 бань, то в середине второго тысячелетия испанская королева Изабелла Католическая гордилась тем, что мылась два раза в жизни – после рождения и перед выходом замуж.

По преданию, английский король Генрих II учредил орден Бани. Привилегией кавалеров этого ордена было умывание.

Мыловарение возникло в Европе только в XIV в. На научную основу производство мыла было поставлено в начале XIX в. Этому способствовали многочисленные исследования французского химика Мишеля Шевреля в области химии жиров. С тех пор производство мыла не претерпело принципиальных изменений.

Смачивающая и эмульгирующая способность мыла делают его вспомогательным веществом в технологических процессах производства тканей, лекарств, пластмасс, синтетических каучуков, туши, чернил. Мыльные растворы помогают извлечь нефть из истощенных скважин. Чтобы корабли не обрастали со дна ракушками и из-за этого не снижалась их скорость, наружную обшивку корпуса покрывают нерастворимым в воде мылом (соль алюминия).

В заключение урока учащиеся выполняют тест «Моющие средства».

Тест «Моющие средства»

1. Какой из перечисленных ученых поставил производство мыла на научную основу?

а) А.М.Бутлеров; б) П.Э.М.Бертло;

в) К.Л.Бертолле; г) К.В.Шееле;

2. Какие вещества не могут образоваться при гидролизе жиров?

а) Вода; б) муравьиная кислота;

в) глицерин; г) олеиновая кислота;

д) этанол; е) масляная кислота.

3. Стеарат натрия имеет формулу:

Растворимо ли это соединение в воде?

Растворимо ли это соединение в масле?

а) сложный эфир; б) соль;

в) спирт; г) кислота.

СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ К УРОКУ
Структуры, названия и источники получения некоторых жирных кислот

ЛИТЕРАТУРА

Габриелян О.С., Лысова Г.Г. Химия-11. М.: Блик-плюс, 2000;
Писаренко А.Н., Хавин З.Я. Курс органической химии. М.: Высшая школа, 1985;
Браун Т., Лемей Г.Ю. Химия в центре наук. М.: Мир, 1983;
Юдин А.М., Сучков В.Н. Химия для вас. М.: Химия, 1983.

Мыла: классификация, получение, свойства

С химической точки зрения мыла представляют собой со­ли выс­ших жир­ных (C8–C18), нафтеновых или смоляных кислот.

В бы­товом смысле — это технические продукты, обладающие моющим действием.

Классификация мыла

Существует несколько классификаций мыл.

По растворимости мыла делят на:

• Растворимые щелочные мыла — калиевые, натриевые, аммониевые соли жирных кислот. В зависимости от природы катиона мыла растворимость в воде увеличивается в ряду: Li + — Na + — K + — NH₄ +
• нерастворимые металлические мыла — соли поливалентных металлов (Ca, Mg, Ni, Mn, Al, Co, Pb).

По консистенции:

• Жидкие мыла – соли калия, аммония
• Твердые мыла – соли натрия, лития, поливалентных металлов

По назначе­нию:

По спо­со­бу по­лу­че­ния:

Химические способы получения мыла

Производство мыла (мыловарение) довольно длительный и сложный процесс, состоящий из нескольких стадий.

Если рассматривать только химические реакции, лежащие в основе получения мыла, то как уже было рассмотрено мыла можно получить при щелочном гидролизе жиров, при этом образуются глицерин и соли высших карбоновых кислот – мыла. Кроме этого мыла получаются при нейтрализации высших карбоновых кислот гидроксидом натрия или калия или углекислым натрием:

• Омыление триглицеридов гидроксидами натрия или калия

• Нейтрализация высших карбоновых кислот гидроксидом натрия (каустической содой) или гидроксидом калия

Твердые мыла получают при растворении высших карбоновых кислот в водном растворе гидроксида натрия, жидкие мыла — при растворении высших карбоновых кислот в водном растворе гидроксида калия.

• Нейтрализация высших карбоновых кислот углекислым натрием (кальцинированной содой):

Промышленное получение мыла (варка мыла)

Для производства мыла в промышленности используют как синтетические жирные (высшие) кислоты, так и животные жиры, растительные масла, канифоль.

Для получения хозяйственных мыл применяют саломас с температурой плавления 46–60°С, для туалетного мыла — с температурой плавления 39–43°С.

Салома́с — это твёрдый жир, получаемый в промышленности путём гидрогенизации жидких жиров, в основном растительных масел.

Все жиры, используемые при варке мыла, не должны содержать воду и механические примеси.

Жидкие растительные масла применяют в мыловарении всех видов жидких хозяйственных и туалетных мыл. Наиболее ценным из является хлопковое масло, содержащее до 30 % насыщенных высших кислот, в основном пальмитиновой. Также используют и другие масла, такие как подсолнечное, соевое, кокосовое, пальмовое.

Введение небольших количеств жидких растительных масел в рецептуру хозяйственных мыл способствует снижению температуры их застывания.

Внесение 10–15 % канифоли увеличивает растворимость и пластичность мыла.

Основные стадии варки мыла

В промышленности мыла получают в две стадии – первая стадия химическая, вторая — механическая:

• Химическая стадия – варка мыла. Вначале проводят карбонатное омыление, при котором нейтрализуется около 70 % свободных жирных кислот. Затем проводят каустическое доомыление – нейтрализация оставшихся кислот гидроксидом натрия.

• Механическая стадия – охлаждение, сушка, шлифовка, отделка и упаковка готового продукта

Способы варки мыла

Варку мыла (химическая стадия) можно осуществить прямым и косвенным способом.

Для варки мыла прямым способом исходная жировая смесь должна быть хорошо очищена. Этим способом проводят нейтрализацию жировой смеси растворами содопродуктов и получают мыльный клей, содержащий 67–70 % жирных кислот. Далее его подвергают механической очистке — охлаждению, сушке, шлифовке, отделке. Прямой способ используется при варке хозяйственного мыла.

При варке мыла косвенным способом полученный прямым способом мыльный клей, подвергают дальнейшей обработке растворами электролитов, т.е. проводят высаливание. При этом происходит разделение мыльной массы на фазы: ядро и подмыльный щелок или ядро, подмыльный клей, подмыльный щелок. Полученное мыльное ядро в этом случае содержит 60–63 % жирных кислот. Далее полученное мыльное ядро обрабатывают подобно мылу, сваренному прямым способом. В качестве электролитов используют NaCl, NaOH. Косвенный способ применим для варки мыла из неочищенного жирового сырья. Варка мыла косвенным способом позволяет получить мыло высокой степени чистоты.

Жидкое мыло готовят из растительных масел, канифоли, таллового масли и др. прямым или косвенным способом. В качестве основания применяют соединения калия (KOH, K₂CO₃).

Если при варке мыла использовалось сырье из животных или растительных жиров, то после отделения ядра выделяют образующийся побочный продукт – глицерин. Глицерин широко применяют в различных отраслях производства.

Кратко схему производства мыла можно представить следующим образом:

Моющие свойства мыла

Итак, мыла – соли высших жирных кислот – состоят из аниона жирной кислоты и катиона металла (чаще всего натрия или калия).

В вод­ных рас­тво­рах ще­лоч­ные мыла подвергаются гидролизу, т.к. образованы сла­быми ки­слотами и силь­ными ос­но­ва­ниями. Их рас­тво­ры име­ют ще­лоч­ную ре­ак­цию (рН>7). В сильно раз­бав­лен­ных рас­тво­рах мыла пол­но­стью дис­со­ции­ру­ют на ио­ны:

Спо­соб­ность мыла пе­нить­ся, от­мы­вать за­гряз­не­ния связана с образованием ми­целл и вы­со­кой по­верх­но­ст­ной ак­тив­ности. Во­до­рас­тво­ри­мые щелочные мыла являются ани­он­ными по­верх­но­ст­но-ак­тив­ными ве­ще­ст­вами.

Углеводородный остаток жирной кислоты является гидрофобной частью мыла, кабоксильный ион – гидрофильной частью.

Этапы растворения грязи под действием мыла:

• При соприкосновении мыла с грязью, гидрофобная часть мыла окружает гидрофобное загрязняющее вещество и проникает внутрь, а поверхность загрязнения покрывается оболочкой гидрофильных групп.
• Гидрофильная часть мыла взаимодействуют с полярными молекулами воды.
• Ионы мыла «захватывают» загрязнение и отрываются от поверхности, переходя в воду.
• Плавающие частицы удерживаются в растворе до его смены.

В домашних условиях тоже можно приготовить мыло. Имея под рукой необходимые ингредиенты, самостоятельное производство мыла не составит большого труда.

При стирке белья в жесткой воде расход мыла значительно увеличивается. Чем это можно объяснить? Ответ поясните уравнениями реакций

Ваш ответ

решение вопроса

Похожие вопросы

• Все категории
• экономические 43,298
• гуманитарные 33,622
• юридические 17,900
• школьный раздел 607,232
• разное 16,830

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.