Тема урока: Состав мыла и его моющее действие. Понятие о синтетических моющих средствах. Охрана окружающей среды от загрязнений ПАВ.
Цель урока: Ознакомить с составом и свойствами мыла. Охарактеризовать синтетические моющие средства, их состав, разнообразие и использование. Сравнить моющие свойства мыла и синтетических моющих средств. Выяснить требования, которым должны отвечать синтетические моющие средства с точки зрения охраны окружающей среды. Развивать познавательную деятельность, память, мышление, интерес к предмету.
Воспитывать бережное отношение к природ
Оборудование и материалы : компьютер, Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева, хозяйственное мыло, синтетическое моющее средство, туалетное мыло. [link] МОЮЩИЕ СРЕДСТВА (детергенты) – вещества, усиливающие моющее действие воды. Первыми детергентами были мыла, полученные из встречающихся в природе веществ. Но сейчас под детергентами обычно понимают синтетические вещества, по моющему действию сходные с мылом. Синтетические моющие средства используются в быту, в промышленности их применяют для отбеливания текстиля, при крашении и аппретировании тканей, на стадиях очистки и травления металлов, для стерилизации оборудования в пищевой промышленности, а также в производстве косметики.
Учащийся До изобретения мыла жир и грязь с кожи удаляли золой и мелким речным песком. Египтяне умывались смешанной с водой пастой на основе пчелиного воска. В Древнем Риме при мытье пользовались мелко истолченным мелом, пемзой, золой. Видимо, римлян не смущало, что при таких омовениях вместе с грязью можно было «соскоблить» и часть самой кожи. Заслуга в изобретении мыла принадлежит, вероятно, галльским племенам. По свидетельству Плиния Старшего, из сала и золы букового дерева галлы делали мазь, которую применяли для окрашивания волос и лечения кожных заболеваний. А во II веке ее стали использовать в качестве моющего средства
1. Гидролиз жиров в технике.
Технология изготовления мыла из животных жиров складывалась на протяжении многих веков.
Реакция гидролиза используется в технике для получения из жиров глицерина, карбоновых кислот, мыла. Глицерин и кислоты образуются при нагревании жира с водой в автоклавах при температуре 170 °С и повышенном давлении; если же жир нагревать с раствором соды или щелочи, то получается мыло. В результате омыления жиров образуются соли высших карбоновых кислот, которые обладают моющим действием, вследствие чего соли применяют в качестве мыла. Посмотрим, как можно приготовить мыло в химической лаборатории. Сначала составляется жировая смесь, которую расплавляют и омыляют – варят со щелочью. Для гидролиза жира в щелочной среде берется немного топленого свиного сала, около 10 мл этилового спирта и 10 мл раствора щелочи. Сюда же добавляют поваренную соль и нагревают полученную смесь. При этом образуются мыло и глицерин. Чтобы выделить мыло, в раствор добавляют хлорид натрия (NaCl), В мыльной массе образуется два слоя – ядро (чистое мыло — обычные сорта хозяйственного мыла.) и подмыленный щелок. Также получают мыло в промышленности.
2. Гидрирование жиров.
Для получения мыла и других веществ требуются преимущественно твердые жиры. Между тем, они являются ценными продуктами питания. Поэтому давно возникла мысль превращать более дешевые растительные масла в твердые жиры, которые затем можно было бы подвергать той или иной технической переработке. И это было достигнуто путем гидрирования жидких жиров (масел).
Гидрированный жир — полноценный продукт для производства мыла, а при использовании определенных сортов масел — и для употребления в пищу, например в составе маргарина.
2. Состав и моющее действие мыла.
Рассказ учителя.
Каков же состав мыла?
Мыла – натриевые или калиевые соли высших карбоновых кислот (кислот, содержащих в своем составе более 10 атомов углерода), полученных в результате гидролиза жиров в щелочной среде (чаще всего из жиров, содержащих в составе стеариновую кислоту С17Н35СООН) - С17Н35СООNa – стеарат натрия
Моющее действие мыла – демонстрация фрагмента фильма
3.Замена жиров в технике непищевым сырьем синтетические моющие средства.
Рассказ учителя.
Производство мыла требует большого расхода жиров. Между тем, жиры — ценнейший продукт питания. Чтобы сберечь их для народного потребления, мыло следует получать из непищевого сырья. Органическая химия предоставляет такие возможности.
В состав мыла входят соли высших карбоновых кислот. Сейчас такие кислоты получают в промышленности окислением углеводородов, входящих в состав нефти. Но мыла, получаемые из синтетических кислот, аналогичны по своей химической природе обычным мылам, следовательно, обладаю их недостатками: плохо моют в жесткой воде. Поэтому сейчас paзвивается производство моющих средств другого типа — синтетических они, как и мыла, обладают поверхностной активностью и хорошим моющим действием. Но в отличие от обычного мыла такие вещества не утрачивают моющих свойств в жесткой воде, так как образующиеся при этом кальциевые и магниевые соли оказываются растворимыми и, следовательно, поверхностно-активное вещество остается в воде, а не выпадает в осадок.
Пришло время исследовать свойства моющих веществ и сравнить мыла и СМС (стирального порошка).
Лабораторная работа «Сравнение моющего действия мыла и синтетического моющего средства».
Необходимо приготовить по 20—25 мл 1% - х растворов хозяйственного мыла и любого стирального порошка в дистиллированной воде. В две пробирки налить по 2—3 мл жесткой (водопроводной) воды. Добавить в одну пробирку раствор мыла, в другую — стирального порошка, встряхнуть содержимое пробирок.
Беседа.
В какой пробирке образуется более устойчивая пена?
Какого средства приходится добавлять больше для образования устойчивой пены?
4. Влияние CMC на окружающую среду
Синтетические моющие средства входят в состав стиральных порошков. Производство CMC — одно из особенно быстро развирающихся направлений современной промышленности органической химии. Имеющиеся в продаже моющие средства редко представляют собой чистые вещества. Обычно они содержат и другие компоненты, например, смягчители воды и отбеливатели, которые увеличивают их эффективность. Мыло и другие моющие вещества относят к поверхностно-активным веществам (ПАВ). Они уменьшают поверхностное натяжение воды, усиливая тем самым моющие свойства воды.
Моющие средства в процессе их использования не подвергаются разрушению, поступая со сточными водами в водоемы, они могут загрязнять окружающую среду Использование чрезмерного количества этих средств приводит к загрязнению окружающей среды. Послушаем сообщение об экологических последствиях использования ПАВ .
Ученик (рассказывает заранее подготовленное сообщение): Многие ПАВ трудно поддаются биологическому разложению. Поступая со сточными водами в реки и озера, они загрязняют окружающую среду. В результате образуются целые горы пены в канализационных трубах, реках, озерах, куда попадают промышленные и бытовые стоки. Использование некоторых ПАВ приводит к гибели всех живых обитателей в воде. Почему раствор мыла, попадая в реку или озеро, быстро разлагается, а некоторые ПАВ нет? Дело в том, что мыла, полученные из жиров, содержат неразветвленные углеводородные цепи, которые разрушаются бактериями. Поэтому, создавая новые препараты, стремятся обеспечить не только высокие моющие свойства, но последующее уничтожение этих веществ в природе некоторыми видами микроорганизмов в процессе их жизнедеятельности.
Биологическое разрушение в природных условиях — обязательное требование к выпускаемым во многих странах CMC. Кроме того, типичный стиральный порошок содержит приблизительно 70 % синтетического моющего средства и приблизительно 30 % неорганических фосфатов. Фосфаты удаляют растворимые соли кальция. К сожалению, эти фосфаты попадают в сточные воды, которые сбрасывают в ручьи, реки, озера или океаны. Фосфаты снижают содержание кислорода, являются питательной средой для определенных водорослей. Это приводит к сильному разрастанию зеленых водных растений, особенно в замкнутых водоемах, например в озерах. Зеленые растения поглощают кислород, содержащийся в воде, в результате чего происходит постепенная гибель других водных растений и организмов и их разложение, гибели рыбы.
Фосфаты можно было бы выделить из сточных вод и использовать в качестве ценных удобрений. Однако высокий уровень содержания тяжелых металлов и других токсичных соединений в городских сточных водах делает это нецелесообразным.
Некоторые хлорсодержащие вещества используются в качестве отбеливающих добавок. В Северной Америке и Европе производится все больше чистящих средств, не содержащих хлора. Но альтернативные отбеливатели, хотя и в меньшей степени, также приносят ущерб окружающей среде. Например, некоторые чистящие средства одновременно содержат пероксид водорода и буру. Производство этих химических соединений требует больших затрат энергии и сырья.
Чистящее средство не может быть использовано многократно. К сожалению, то же самое относится и к упаковке. Сотни миллионов коробок, флаконов, пакетов после использования превращаются в мусор, что приводит к скоплению огромных объемов отходов.
Чтобы не наносить вред окружающей среде:
- Пользуйтесь мылом;
- Эффективность чистящих свойств препарата можно повысить с помощью натуральных добавок: питьевой (гидрокарбонат натрия) или кальцинированной (карбонат натрия) соды, уксуса;
- При выборе чистящих средств отдавайте предпочтение многоразовой, лучше всего стеклянной таре.
У каждого вида химических чистящих и моющих веществ есть свои особенности, причём, к радости экологов, многие из них можно заменить на менее безопасные природные средства. Например..
ПОЛЕЗНЫЕ СОВЕТЫ
Ученик (рассказывает заранее подготовленное сообщение)
Стиральные порошки
Вред - Мелкие частички порошков, содержащие ПАВы, ферменты (протеазы), отдушки, вызывают катаральные изменения верхних дыхательных путей, раздражение кожи, аллергические реакции. Растворенные в воде натриевые соли слабых кислот имеют щелочную реакцию. Поэтому их водные растворы раздражают слизистые оболочки и кожу. При случайном заглатывании порошка нужно срочно обратиться за квалифицированной помощью к врачу. В качестве первой помощи можно использовать активированный уголь. При промывании желудка нужно следить за тем, чтобы пена не попала в дыхательные пути. При попадании на кожу кипящего раствора моющего средства повреждённое место следует обработать как при ожоге
Зелёный совет: стирайте одежду с мылом. Мыло не содержит опасные добавки. Если же вы пользуетесь стиральными порошками, тщательно прополаскивайте одежду. Одежду можно стирать недоваренным картофелем, после чего, если позволяет ткань, её необходимо прокипятить в течение 30-40 минут.
Чистящие средства
Вред - Биологически не разрушаемые средства, полифосфаты, отдушки, красители. При попадании в реки и озера уничтожают микроорганизмы, рыбу и другие живые организмы
Зелёный совет: питьевая сода (гидрокарбонат или водородкарбонат натрия) является универсальным чистящим средством. Она обладает мягкими абразивными свойствами. Безопасна при проглатывании.
Средства для чистки посуды, раковин
Вред - Большинство компонентов раздражает кожу. ПАВы вызывают катаральные явления
Зелёный совет: при чистке можно использовать смесь поваренной соли и соды. Смешайте жидкое мыло, глину и мелкий песок. Бура является эффективным чистящим средством и дезодорантом, предотвращает образование плесени. Чтобы очистить кастрюли от пригоревшей пищи, положите немного соли, питьевой соды, добавьте воды и оставьте на несколько часов. Чтобы хрустальная посуда сверкала, ополосните ее раствором уксуса (1 столовая ложка на 1 литр воды).
Для чистки медных и бронзовых изделий пользуйтесь следующей смесью: 15 г порошкообразного мела, 30 г 10%-го раствора аммиака и 30 г холодной воды.
Другой способ: приготовьте пасту из лимонного сока и соли (или питьевой соды). Нанесите смесь на изделия и оставьте на 5 минут. Промойте водой и обсушите мягкой тканью.
Для хромированных изделий: протрите их лимонной кожурой, затем промойте и отполируйте мягкой тканью.
Для серебряных изделий используйте мягкую ткань с небольшим количеством зубной пасты. Промойте теплой водой.
Другой способ: наполните стеклянный сосуд алюминиевой фольгой, добавьте 1—2 ложки питьевой соды, налейте воды и опустите в сосуд серебряные изделия на три минуты. Затем тщательно промойте теплой водой.
Для золотых изделий: если изделие не содержит ювелирные камни на основе амфотерных соединений алюминия или бериллия, промойте его в мыльной воде, отполируйте замшевой тканью.
Средства для чистки посуды, раковин
Вред - Изопропанол: для человека смертельная доза — 0,4 литра; действует подобно этанолу, но его опасные свойства проявляются при меньших дозах. Пропелленты, содержащие фреон, имеют наркотический эффект, разрушают озоновый слой
Зелёный совет: смеси для мытья окон: 1 столовая ложка уксуса на 1 литр воды, или 2 ложки соды или буры на пол-литра воды, или 2 ложки кукурузного крахмала и 4 ложки уксуса на 4 литра воды. Нанесите смесь на стекло и протрите фланелью. Не протирайте окна газетами — влажные газеты выделяют токсичные вещества!
Препараты для очистки канализационных труб
Вред - Щёлочь вызывает тяжелые раздражения кожи и слизистых оболочек. При попадании щёлочи в глаза человек может ослепнуть
Зелёный совет: в раковине и в ванне необходимо установить фильтры для улавливания частичек пищи и волос. В качестве профилактической меры раз в неделю выливайте в раковину кипящую воду. В случае необходимости можно использовать металлическую "змею".
Пятновыводители (из них 60% предназначены для удаления жирных пятен):
Вред - Галогенпроизводные углеводороды. Алкоголь усиливает их токсичность
Зелёный совет: смешайте 1/4 стакана жидкого мыла или буры с литром горячей воды и добавьте одну ложку уксуса - это средство для удаления жирных пятен. Порошок глины является хорошим адсорбентом (для удаления жидкостей на ковре или мебели). Уксус удаляет жирные пятна на одежде, дезодорирует и предотвращает образование плесени.
Кремы для обуви на основе органических растворителей (для защиты обуви от влаги)
Вред - Скипидар, стеариновая кислота, триэтаноламин могут вызывать раздражение кожи. Вдыхание аэрозолей парафина вызывает воспаление слизистой оболочки дыхательных путей
Зелёный совет: протрите кожаные изделия касторовым маслом и оставьте на несколько часов. Отполируйте мягкой тканью до блеска.
Эмульсионные кремы (для использования в жаркую погоду)
Вред - Водные эмульсии менее опасны, так как не содержат летучих органических растворителей -
Зелёный совет: протрите обувь тканью, смоченной молоком.
V. Обобщение и систематизация знаний учащихся
И так, мы с вами на сегодняшнем уроке выяснили состав и сравнили свойства мыла и СМС. Поэтому вы сможете сейчас без труда ответить на мои вопросы:
Почему процесс получения мыла называется мыловарением, из чего варят мыло? (Длительный процесс между жиром и щелочью.)
Объясните процесс омыления жиров с точки зрения химии? (Жир + щелочь = соли жирных кислот и глицерин.)
Как называется мыло, полученное при мыловарении и выделенное с помощью соли? (Ядровое.)
VI. Домашнее задание § 8, с. 39—41, задания 47—52. Одному из учащихся подготовить краткое сообщение о распространении углеводов (глюкозы) в природе.
VII.Подведение итогов урока
Достигли ли мы поставленной цели урока? Чему вы научились? Было ли результативным наше сотрудничество?
А сейчас покажите ваше настроение в конце урока. Если настроение хорошее, урок прошел для вас успешно, то нарисуйте улыбку на выданном листочке, если настроение плохое, то нарисуйте изгиб вниз, если вам все равно, нарисуйте прямую линию.
Урок завершен. Спасибо за сотрудничество!
Химический диктант
группа – С = О – ОН – называется ………..
она характерна для класса органических соединений ………
простейшая из карбоновых кислот …………..
уксусная кислота при обычных условиях ………..
формула уксусной кислоты …………
уксусная кислота используется как……
реакция между уксусной кислотой и этиловым спиртом называется …
сложные эфиры используются ………….
жирами называются ………..
в состав жиров входят …………..
жиры не растворяются в ………, но растворяются в ………….
соли высших карбоновых кислот являются основой ……………
