РОЗРОБКИ УРОКІВ ХІМІЇ ЗА ІНТЕГРАЛЬНОЮ ТЕХНОЛОГІЄЮ
11 КЛАС

УРОК 29

Тема. Мило. Синтетичні мийні засоби

 

Цілі: дати поняття про мило, синтетичні мийні засоби, їх різновиди, властивості, дію на організм людини; формувати вміння складати рівняння хімічних реакцій одержання мила.

Обладнання: роздавальний матеріал, мультимедійний проектор, комп’ютер.

Тип уроку: ВНМ(О).

Форми роботи: бесіда, лекція з презентацією, демонстраційний дослід, лабораторний дослід.

ХІД УРОКУ

I. Організація класу


II. Актуалізація опорних знань

Фронтальна бесіда

•     Що таке жири?

•     Які карбонові кислоти належать до вищих?

•     Запишіть рівняння реакції взаємодії жиру тристеарину з натрій гідроксидом.

•     Які сполуки утворюються внаслідок реакції? Дайте їм назви.

 

III. Мотивація навчальної діяльності. Оголошення теми й мети уроку

Утворена сполука — натрій стеарат — називається милом. Це натрієва сіль вищої карбонової кислоти.

Миючі засоби — це сполуки, основною складовою яких є миючі речовини. До них відносять мило й синтетичні мийні засоби (СМЗ). Вони є товарами першої необхідності для особистого застосування й відіграють значну роль у різних галузях промисловості.

Проблема: Які властивості мають мила? Які синтетичні мийні засоби існують?


IV. Вивчення нового матеріалу

Мило — мийний засіб, що застосовують для очищення забруднених поверхонь як у побуті, так і в промисловості.

Найранніший опис миловаріння був виявлений ученими на шумерських табличках, що датуються 2500 роком до н. е. Судячи з цих записів, мило виготовлялося кип’ятінням суміші води й деревної золи (поташу), у яку додавали розтоплений жир. За даними істориків, мило було відомо давнім галлам і германцям. Але тільки в Давньому Римі миловаріння набуло значного поширення й виділилося в окрему ремісничу галузь. Одна з миловарень того часу була знайдена археологами під час розкопок Помпеї. Мило згадується й у відомому трактаті давньоримського письменника й історика Плінія Старшого «Природна історія» (І ст. н. е.). У цій енциклопедії природничих знань античності автор згадує, що римське населення використовувало мило не тільки для миття і прання, але й для укладання волосся. Згадки про мило також трапляються в римського лікаря Галена (II ст. н. е.).

Час минав, потреба в милі зростала, але технологія виробництва істотно не мінялася. Поташ, як і раніше, залишався основною сировиною, що призводило до масової вирубки лісів. Ціни на мило залишалися високими, і гостро постало питання про пошук дешевого замінника поташу. Різке збільшення обсягу та якості мила, що випускається, відбулося в XIX столітті, чому сприяла робота француза Н. Леблана, за методом якого було організоване виробництво соди. Цей відмінний лужний матеріал замінив поташ і знизив вартість мила.

Коли ж почалася історія українського миловаріння? Точних відомостей ми не маємо, але, можливо, на це запитання відповість давня хроніка, де зазначалося, що ще в 1980-х роках у Львові вірменин Амір мав міську лазню і при ній — власну миловарню.

До наших часів із XVII ст. зберігся один з перших рецептів приготування мила. В одному Києві на той час чаклували біля своїх казанів три миловари. Ремесло це було не з легких. Свіже яловиче, свиняче або бараняче сало необхідно було подрібнити й варити на слабкому вогні цілих п’ять днів, додаючи сіль і попіл. Після цього масу розкладали на так зване творило, давали вистигнути, потім різали на шматки. Тоді ж як сировину почали використовувати й коров’яче масло.

Історичні пам’ятки засвідчують, що в 1783-1785 рр. три купецькі миловарні діяли в Чернігівському намісництві, а в кінці століття такі «заводи» були в Полтавській і Таврійських губерніях.

Виробляти туалетне мило почали в першій чверті минулого століття. Отримували його шляхом поліпшення «основи» простого мила. Для цього його кришили, двічі промивали в червоному вині й варили в мідних тазах, постійно помішуючи варево дерев’яними лопатками. Під час варіння додавали гіркий мигдаль, білий льодяник, лимонну цедру й підливали рожеву воду. Із суміші, не даючи їй повністю вистигнути, валяли кругляші, надаючи їм різноманітної форми.

До 1845-1848 рр. миловарна промисловість України була представлена 109 заводами. Зразки українського мила посіли помітне місце на Всеросійській виставці, що проходила в Києві 1913 р.

З курсу хімії відомо, що мило є не що інше, як різновид солей вищих жирних кислот. Мило, яке ми використовуємо в побуті, являє собою суміш водорозчинних солей цих кислот з добавками деяких інших речовин, що мають мийну дію. Основою сумішей зазвичай є натрієві (рідше калієві й амонієві) солі насичених і ненасичених жирних кислот з 12-18 атомами Карбону в молекулі (стеаринової, пальмітинової, миристинової, лауринової та олеїнової).

Зазвичай мило одержують лужним гідролізом (омиленням) нейтральних жирів їдкими лугами. Для цієї мети частіше користуються каустичною содою (натрій гідроксидом).

 

 

У результаті варіння утворюється мильний клей — однорідна в’язка рідина, що загусає під час охолодження. Обробка мильного клею розчином хлористого натрію (відсолювання) викликає його розшарування. При цьому виникають два шари. Верхній шар — концентрований розчин мила. Нижній шар — підмильний луг; у нього переходить велика частина гліцерину, нерозщеплений жир та інші домішки.

На наступному етапі в мильну масу вводять барвники, антиоксиданти, а в деяких випадках — пахучі, дезінфікуючі, лікувально-профілактичні, піноутворюючі й інші специфічні добавки. У дешеві сорти мила іноді додають мінеральні наповнювачі — бентонові глини, очищений каолін. Далі продукт охолоджують, підсушують, формують, упаковують і продають.

 

 

Сучасна миловарна промисловість випускає мило різних типів і сортів.

 

 

Технічні мила застосовують у текстильній промисловості, вони входять до складу мастильно-охолоджуючих рідин для металообробних верстатів, використовуються як прискорювачі висихання в складі масляних лаків, оліф.

 

 

Тверді сорти одержують із твердих жирів і саломасів (рослинних олій чи рідких жирів морських тварин, переведених у твердий стан з допомогою гідрогенізації).

Сировиною для рідких сортів є, в основному, рідкі рослинні олії.

Сорт мила також залежить від катіона: тверді сорти зазвичай містять іони Натрію, рідкі — іони Калію.

Порошкоподібне мило одержують розпилювальним сушінням мильних розчинів. У продаж воно надходить без добавок (мильні порошки) чи в суміші зі значною кількістю лужних електролітів (содою, фосфатами та ін.), що поліпшують мийну здатність (пральні порошки).

Водорозчинні мила — типові міцело-утворюючі поверхнево-активні речовини. За концентрації вище критичного значення в мильному розчині поряд з окремими молекулами (іонами) розчиненої речовини знаходяться міцели — колоїдні частки, утворені скупченням молекул у великі ассоціати. Наявність міцел і висока поверхнева (адсорбційна) активність мила обумовлюють характерні властивості мильних розчинів: здатність відмивати забруднення, пінитися, змочувати гідрофобні поверхні, емульгувати олії та ін.

Мило сприяє змиванню забруднень, у тому числі й з поверхні шкіри.

Мити руки потрібно правильно. Мило не вбиває мікроорганізми, а тільки допомагає їх змити, тому брудний шматок мила може, навпаки, перенести мікроби на руки. Виходячи з цих міркувань, у громадських туалетах рекомендується використовувати рідке мило у флаконі з дозатором. Якщо вдома використовується мило в шматках, то воно має знаходитися в мильниці з решіткою, що дозволяє йому висихати. У мильній воді, що накопичується у звичайних мильницях, чудово розвивається багато видів мікроорганізмів.

Намилювати руки треба не менше 30 секунд, ретельно обробляючи складки між пальцями й домагаючись утворення піни. Саме тоді, завдяки своїм обволікаючим якостям, частинки мила утворюють емульсії різних забруднюючих речовин, тим самим перешкоджаючи їх повторному осадженню на поверхні й утримуючи нерозчинні частки в стані суспензії, що можуть бути легко змиті водою. За необхідності треба намилити руки ще раз. Витиратися потрібно тільки своїм рушником. Ні в якому разі не можна користуватися спільним рушником, особливо в незнайомій обстановці, тому що це може привести до потрапляння на шкіру «чужих» мікроорганізмів. Саме тому в громадських туалетах є одноразові паперові рушники чи електричні сушарки.

Під нігтями накопичується близько 95 % усіх мікробів, що знаходяться на шкірі кистей, тому нігті мають бути коротко обрізані й з-під них ретельно вичищений бруд.

Руки необхідно мити не тільки перед їжею. Ця слід робити після будь-якого забруднення рук (наприклад, після відвідування туалету), а також перед тим, як брати чисті предмети (наприклад, перед приготуванням, роздачею їжі).

Таким чином, завдяки існуванню багатьох фірм і заводів, що виготовляють і продають мило, кожен може вибрати те мило, яке йому подобається,— із приємним кольором, запахом... І бути здоровим!

Синтетичні мийні засоби (СМЗ) — це сполуки, основною складовою яких є синтетичні мийні речовини. До складу СМЗ, крім синтетичних мийних речовин, входять лужні й нейтральні солі, відбілюючі й дезінфікуючі речовини, піноутворювачі та піногасники, ароматизовані речовини та ін.


Демонстраційний дослід. Зразки синтетичних мийних засобів

СМЗ розрізняють за призначенням, консистенцією (порошкові, пасти, рідкі), наявністю допоміжної функції (з відбілюванням, підфарбуванням та ін).

За призначенням СМЗ поділяють на засоби для прання виробів із волокна льону; із волокна шерсті, шовку й хімічних волокон; універсальні, комплексної дії, піно-миючі.

Засоби для прання виробів з льону мають більш високий уміст лужних солей. Використовують для прання і замочування білизни, ручного й машинного прання, прання з одночасним відбілюванням, для машинного й ручного прання сильно забруднених виробів.

Засоби для прання виробів із шерсті, шовку й хімічних волокон утворюють слабко-лужне середовище й не містять відбілювачів. Призначені, в основному, для ручного прання.

Універсальні засоби застосовують для прання виробів із льону, шерсті, шовку й хімічних волокон.

Засоби комплексної дії — універсальні, але містять у своєму складі спеціальні домішки, що виконують допоміжні функції: підфарбовування, дезінфекція, видалення плям, антистатична обробка.

Піно-миючі засоби утворюють піну й використовуються для миття голови й приймання ванни.

Відбілюючі засоби використовують для відновлення білизни тканин. На торговельні підприємства надходять відбілюючі засоби хімічної дії. Випускають їх у вигляді порошків, рідин і таблеток. Використовують, в основному, для відбілювання лляних тканин, а також інших виробів із тканин.

Відбілюючі засоби залежно від виду відбілюючої речовини розподіляють на перекисні та хлорвмісні.

До перекисних відбілювачів відносять Персоль, Персоль-2 та ін.; до хлорвмісних — Білизну, Білизну-купаву та інші сильнодіючі препарати.

Для обробки виробів з інших волокон застосовуються універсальні відбілюючі засоби — перекисні (Універсальний, Універсальний-2 та ін.) і сірковмісні (Лілія, Лілія-2 та ін.). Використовують їх за невисокої температури води. До складу деяких відбілюючих засобів уводять оптичні відбілювачі для підвищення білизни тканин.

Водопом’якшувальні засоби (кальцинована сода, тринатрій-фосфат та ін.) застосовують для пом’якшення води, щоби зменшити витрати миючих засобів, збільшити їх ефективність і покращити ергономічні й естетичні властивості виробів.

Пральні порошки — це ціла група синтетичних засобів. Усі вони призначені для прання різних тканин у різній воді й за різної температури, проте базовий склад усіх порошків приблизно однаковий. Кожна господиня знає, що пральні порошки дуже розрізняються за якістю прання. Ті порошки, які чудово справляються із забрудненням у гарячій воді, можуть виявитися неефективними під час прання в холодній, а засоби для ручного прання погано підходять для використання в пральній машині. Як же підібрати відповідний пральний порошок? У більшості випадків потрібно просто уважно вивчати анотацію на упаковці й не застосовувати продукцію, призначену для певних умов використання, не за призначенням.

Одним із варіантів своєрідної «класифікації» пральних порошків є їх розподіл за способом прання. Існують порошки, призначені винятково як для ручного, так і для машинного прання. Прийняте позначення порошків для машинного прання звучить як «автомат», якщо ж порошок підходить для використання під час будь-якого прання, то його позначають як «універсал». Ще один можливий варіант класифікації порошків — за температурним режимом. Існують порошки, призначені для прання за високої температури води (80-90 °С), порошки, які відпирають за середньої (70-50 °С) і низької (40 °С і нижче) температури. Як уже згадувалося раніше, далеко не всі порошки, що добре відпирають за низької температури, підходять для високої, і навпаки. Зрозуміло, що під час вибору порошку покупці віддають перевагу тим його видам, які призначені для прання за будь-якої температури.

Якщо на упаковці прального порошку ви побачите позначення «колор», це означає, що він призначений для прання кольорової білизни без небезпеки зафарбовування, а порошок з поміткою «біо» частіше за все містить відбілювач або інші активні компоненти, призначені для повернення чистоти білим тканинам. Під час прання кольорових виробів слід звернути увагу на температурний режим, що рекомендується для певної тканини. Існують спеціальні пральні порошки, призначені для прання якої-небудь певної тканини, наприклад шерсті або льону, проте частіше за все одним і тим самим порошком можна прати різні тканини, міняючи тільки температуру води.

Синтетичні миючі засоби зазвичай являють досить складну композицію, оскільки до них входять різноманітні добавки: оптичні відбілювачі, хімічні відбілювачі, ферменти, піноутворювачі, пом’якшувачі.

Пральні порошки містять усі або деякі з нижченаведених елементів:

•     поверхнево-активні речовини (субстанції, активні під час прання);

•     зв’язуючі речовини;

•     вибілюючі речовини;

•     допоміжні речовини (наприклад, ароматичні речовини, ферменти).

Усі поверхнево-активні речовини є емульгаторами, тому що сприяють утворенню емульсії олії у воді, тобто їх «змішуванню»; усі вони мають миючі властивості й утворюють піну (адже піна є ніби емульсією повітряних бульбашок у воді). Але не всі ці властивості в них виражені однаково. Є поверхнево-активні речовини, які рясно утворюють піну, але є слабкими миючими засобами; є й такі, які майже не піняться, але є чудовими миючими засобами.

З давніх часів найвідомішою поверхнево-активною речовиною було мило. Наразі воно все більше витісняється синтетичними активними субстанціями. Проте висока миюча активність синтетичних поверхнево-активних речовин знижується в жорсткій воді. Сучасні пральні порошки містять декілька поверхнево-активних речовин і спеціальні сорти мила. Вони знижують поверхневий натяг води, відділяють бруд від волокон і диспергують їх у розчині прального порошку, утворюючи емульсію з брудом, що містить жир.

Ще один тип миючих засобів — неіонні детергенти. Жиророзчинна група в детергенті — це щось на зразок жиророзчинних груп в алкілбензенсульфонатах і милі, а залишок — це довгий ланцюг, що містить безліч атомів Оксигену і OH-групу на кінці, які є гідрофільними та проявляють високу миючу здатність, але слабко утворюють піну.

Зв’язуючі речовини пом’якшують воду й усувають накип (випадання кальцію) на компонентах пральних машин і одязі. Це, в основному, фосфати або цеоліти, а також, наприклад, силікат Натрію й Алюмінію в поєднанні з полімерами. Вони зв’язують йони Кальцію під час іонного обміну й попереджають утворення накипу.

Засоби для вибілювання важливі для обробки плям на білій, кольоровій білизні, білизні, що піддається кип’ятінню, і тонкій білизні. З допомогою окиснення вони видаляють плями від червоного вина, овочів і фруктів. Для цього, в основному, використовують перборат Натрію, який у процесі прання за температур вище 60 °С виділяє вибілюючі речовини. Активатори вибілюючої речовини, наприклад тетраацетилендіамин, активують перборат за температури нижче 60 °С, і вибілювання можливе вже в межах 40 °С.

До допоміжних речовин належать:

•     ферменти, які розщеплюють білок і крохмаль;

•     розчинники бруду, які підтримують бруд у підвішеному стані;

•     перешкоджаючі речовини, які обмежують хімічні реакції (утворення піни) або запобігають їм (корозія);

•     ароматичні речовини;

•     виконавчі засоби, які забезпечують сипучість пральних порошків (наприклад, сульфати).

Усі наведені складники, виконуючи кожен свою роль, діють комплексно: поверхнево-активні речовини органічного походження видаляють із тканин забруднення загального характеру й утримують їх у миючому розчині, не даючи осісти назад на тканину, а також сприяють кращій змочуваності тканини.

До неорганічних компонентів порошків відносять, наприклад, соду, яка розчиняє жирові забруднення і знижує жорсткість води; фосфати, які розщеплюють такі пігментні забруднення, як плями від кави, овочів, фруктів і червоного вина. Гарні пральні порошки містять також силікати, які сприяють отриманню сипучих порошків, зменшуючи їх клейкість, а також оберігають метали від корозії, що важливо під час прання в пральних машинах. Сульфати, поліпшуючи розчинність синтетичних миючих засобів, є ще одним корисним компонентом складу якісних пральних порошків.

До органічних компонентів належать сполуки, що запобігають осадженню бруду з розчину назад на тканину,— так звані антиресорбенти, а також ароматизатори, хімічний і оптичний відбілювачі. Оптичними відбілювачами називаються засоби, що посилюють білизну незабарвлених тканин і повертають забарвленим яскравість і чистоту тону. Ароматизатори — суміш природних і синтетичних речовин, що надають приємного запаху порошку і свіжого аромату білизні.


Класифікація СМЗ за формою

порошкоподібні

рідкі

миючі пасти

таблетки


Порошкоподібні СМЗ наразі є найпоширенішим типом. Переваги порошків очевидні — вони швидко розчиняються у воді, ними можна прати у воді будь-якої твердості завдяки великому вмісту триполіфосфатів (чи їхніх замінників), у багато порошків уведено два чи більше ПАР, що значно поліпшує їхню якість. Однак порошки під час дозування розпилюються, а деякі люди погано переносять цей пил, що може вплинути на органи дихання. Крім того, порошки важче дозувати.

Миючі пасти не розлітаються й дуже компактні. До їхнього складу іноді входять такі поверхнево-активні речовини, що через певні технологічні причини не можна ввести в порошки. Пасти більш м’яко діють на шкіру рук. Однак вони розчиняються у воді повільніше й містять у 1,5-2 рази менше триполіфосфатів, ніж порошки. Тому прати ними можна лише у відносно м’якій воді.

Рідкі миючі засоби, мабуть, мають усі переваги й порошкоподібних, і пастових. Окрім того, тонкі синтетичні, вовняні й шовкові тканини краще прати рідкими миючими засобами.

Таблетовані СМЗ представлені на ринку доволі слабко. Головними перевагами є економічність та легкість у дозуванні, а практично єдиним недоліком — довший період включення в роботу.

Універсальними миючими засобами можна прати тканини всіх видів, але не дуже сильно забруднені. Найкраще скористатися універсальними СМЗ, що містять лужні добавки в меншій кількості. Проте тонкі синтетичні, вовняні й шовкові тканини все-таки краще прати рідкими миючими засобами.

Особливості концентратів: концентрація активних речовин у 1,52 рази вище від інших порошків, а також менше наповнювача (переважно натрій сульфат); мають більшу насипну вагу (600-900 г/л проти 350-600 г/л).

Випускаються лише як порошки-автомати.

Щоби будь-яке прання не застало господиню зненацька, вдома необхідно мати:

1. Порошок з біодобавками.

2. Порошок універсальний гарної якості.

3. Порошок для кольорової бавовняної білизни.

4. Рідкий миючий засіб для щоденного прання білизни.

5. Рідкий СМЗ для вовни й делікатних тканин.

6. Відбілювач.

7. Кондиціонер чи бальзам-ополіскувач.


V. Осмислення знань

Лабораторний дослід. Порівняння властивостей мила й синтетичних мийних засобів


VІ. Підсумок уроку


VІІ. Домашнє завдання





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити