Склад мила, його миюча дія. Поняття про синтетичні миючі засоби. Охорона довкілля".

Урок – семінар:

робота в малих групах

 

"Склад мила, його миюча дія.

Поняття про синтетичні миючі засоби.

Охорона довкілля".

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ціль уроку:  - Розширити знання учнів з теми "Естери, жири";

• Наголосити на прикладному значені хімії;
• Здійснювати екологічне виховання;
• Формувати інтерес до предмета нестандартним підходом до уроку.

 

Обладнання: - Мило;

• Пральні порошки;
• Шампуні різних фірм;
• Тверда й дистильована вода.

 

Форма уроку: - Урок – семінар, робота в малих групах

 

 

 

Хід  уроку

 

 

 Учні сидять по групах:
 

• Історики;
• Представники фірм;
• Хіміки – технологи;
• Екологи;
• Науковці.

 

 

 

1.   Організаційний етап:
   
   
   II. Повідомлення теми, цілей і завдань уроку.
   
   
   III. Мотивація навчальної діяльності.
   
   
   IV. Основна частина уроку.

 

 

 

Учитель:

 

 Любі друзі! У нас із вами сьогодні не звичайний урок, а урок – презентація. Презентація синтетичних мийних засобів і мила. Тут зібралося кілька груп спеціалістів, які познайомлять нас із досягненнями хімічної науки в галузі синтетичних миючих засобів (СМЗ). Тут також присутні представники різних фірм, як вітчизняних, так і зарубіжних, які повинні показати й довести переваги продукції саме своєї фірми та переконати нас у тому, що їхня продукція найкраща.

 У нашій країні зустрічається рослина мильнянка, в коренях якої містяться органічні речовини – сапоніни, що надають розчинам здатності пінитися. Тому його називають мильним коренем і з давніх часів використовували для прання. У деяких тропічних країнах Південної Америки, Азії існують навіть дерева з мильними плодами.

 А зараз ми надамо історикам, які розкажуть нам, коли й де з'явилося мило.

 

1-й історик:

 

 Коли й де з'явилося мистецтво варити мило – ніхто не знає. У багатьох народів світу існує вираз "посипати голову попелом". У старі часи був такий звичай: у дні жалоби й горя на голову сипали золу, а у дні свята волосся змащували жиром. Якщо зола й жир змішувалися (були дні, коли горе й радість існували водночас), то утворювалася шкірка непривабливого вигляду. І, напевно люди помітили, що таке волосся миється у воді краще, ніж звичайно. Пізніше таку миючу суміш жиру й золи почали виготовляти в горщику та кип'ятити. Так було одержано перше мило. А було це близько
2 тисяч років тому.

Але миловаріння як ремесло виникло в Європі лише в XIV столітті.

 

2-й історик:

 

Найдавніша письмова згадка про мило в європейських країнах зустрічається в римського письменника та вченого Плінія Старшого (23 – 79 рр. н.е.). У трактаті "Природнича історія", що, по суті, був енциклопедією природничо – наукових знань античності, Пліній писав про способи приготування мила шляхом омилення жирів. Мало того, він писав про тверде та м'яке мило, яке одержують в результаті використання соди (Na₂CO₃) і поташу (K₂CO₃) відповідно. Раніше для прання одягу використовували луг, який одержували, обробляючи золу водою. Це було до тих, часів, Як стало відомо, що зола, одержана шляхом спалювання палива рослинного походження, містить поташ. Про мило згадує у своїх трактатах і німецький лікар Гален, який жив у II ст. н.е. А от Ізабелла Кастильська, яка наприкінці XVст. Стала королевою Іспанії, увійшла в історію завдяки своїй відвертості: вона зізналася, що за все життя милася лише двічі – коли народилася й напередодні весілля.

Не кращими були справи й два століття тому: поки постарілі "три мушкетери" з приводу  й без нього оголяли свою зброю за короля,
Людовік XIV, який почувався серед знаті некомфортно, підписав едикт, яким зобов'язував усіх відвідувачів палацу використовувати міцні парфуми, щоб їх аромат заглушав неприємні запахи брудних тіл та одягу.

 

3-й історик:

 

 Розвитку миловаріння сприяла наявність сировинних джерел. Наприклад, марсельна миловарна промисловість, відома з епохи раннього Середньовіччя, користувалася оливковою олією та содою. Оливкову олію одержували простим холодним пресуванням плодів оливкових дерев. Олія, одержана після перших двох пресувань, використовувалася для харчових цілей, а після третьої – для переробки на мило. Марсельське мило було важливим товаром торгівлі вже у IX столітті. Воно поступилося своїм місцем у міжнародній торгівлі венеціанському милу лише наприкінці середніх віків (XIV ст.). Крім Франції, миловаріння в Європі розвивалося в Італії, Греції, Іспанії, на Кіпрі, тобто в районах, де ростуть оливкові дерева. Перші німецькі миловарні були засновані в XIV столітті.

 

4-й історик:

 

 Незважаючи на те що наприкінці епохи Середньовіччя в різних районах існувала досить, розвинена миловарна промисловість, хімічна суть процесів, звичайно, була незрозумілою.

 Лише на рубежі XVIII та XIX століть було виявлено хімічну природу жирів і внесено ясність у реакцію їх омилення. У 1779 році шведський хімік Шеєле показав, що під час взаємодії оливкової олії з оксидом Плюмбуму та водою утворюється солодка й розчина у воді речовина. Вирішальний крок на шляху вивчення хімічної природи жирів зробив французький хімік Шеврель. Він відкрив стеаринову, пальмітинову та олеїнову кислоти як продукти розкладу жирів унаслідок їх омилення водою та лугами. Солодку речовину, одержану Шеєле, Шеврель назвав гліцерином. Цим ученим ми зобов'язані відкриттям, що мило може бути одержане з найрізноманітніших жирів, а вчений Леблан розробив порівняно простий і дешевий спосіб виробництва каустичної соди (Na₂Co₃), необхідної для виготовлення з цих жирів мила.

 

1-й науковець:

 

 У побуті, не кажучи вже про промисловість, мийці піддаються різні предмети й об'єкти. Забруднюючі речовини бувають найрізноманітнішими, але найчастіше вони є малорозчинними або нерозчинними у воді. Тому необхідні й різні мийні засоби. Що ж таке миття? Це очищення забрудненої поверхні рідиною, що містить миючу речовину або систему миючих речовин. Як рідини в побуті використовують воду. Добра миюча система має виконувати подвійну функцію: видаляти забруднення з поверхні та переводити його у водний розчин. Отже, миюча речовина також повинна мати подвійну функцію:

           По-перше, мати здатність взаємодіяти із забруднюючою речовиною, а по-друге, переводити її у воду або водний розчин. Тобто молекула миючої речовини повинна мати гідрофобну та гідрофільну частини.

 Гідрофобна частина молекули миючої речовини має здатність взаємодіяти з поверхнею гідрофобного забруднювача (R-).

 Гідрофільна частина взаємодіє з водою, проникає у воду та захоплює із собою частинку забруднювача, приєднаного до гідрофобного кінця
(- С = О).

 Під час розчинення мило своєю карбоксильною групою занурюється у водний розчин, а неполярна вуглеводнева група виштовхується з води. Якщо на тканині є жир, то вуглеводнева частина розчиняється в ньому, а карбоксил застряє у воді. Таким чином, мило зв'язує водний розчин з нерозчинними в ньому жировими й жироподібними речовинами. Крім того, молекули мила у водному розчині набувають негативного заряду та, осідаючи на тканину, також заряджають її негативно. Вони надають цього ж заряду і брудові, що вимивається з тканини. Оскільки однойменно заряджені частинки відштовхуються, часточки бруду не можуть знову осісти на тканину та зв'язатися між собою. Тому вони утримуються в речовині.

 Утворена в мильному розчині піна полегшує утримання бруду, що прилипає до поверхні тоненьких мильних плівок, які оточують повітряні бульбашки.

 Отже, миючі речовини повинні мати здатність адсорбуватися на граничній поверхні, тобто мати поверхневу активність. Їх називають поверхнево – активними речовинами (ПАР). Солі вищих карбонових кислот, що входять до складу мила, є типовими поверхнево – активними речовинами.

 

1-й технолог (демонструє та коментує дослід).

 

  Покладемо залізну голку у кристалізатор з водою. Оскільки вода має поверхневий натяг, то голка  не тоне. Але тільки-но ми додаємо мило або пральний порошок, голка починає тонути. Чому? (поверхнево – активні речовини руйнують поверхневий натяг).

 В який спосіб виготовляють мило?

 У результаті нагрівання жиру з водою в автоклавах утворюються гліцерин і жирні кислоти. Для виготовлення мила кислоти нагрівають з розчином натрій карбонату.

 

                                                                  O

C₁₅H₃₁COOOH + NaOH → C₁₅H₃₁ – C ⁄⁄           + H₂O

                                     _{твердее мило}   \

                                                                ONa

 

 

2C₁₇H₃₅COOOH + Na₂CO₃ → 2C₁₇H₃₅COONa + CO₂↑ + H₂O

                                                                               _{твердее мило}

 

Щоб виділити мило, до розчину додають натрій хлорид. При цьому мило спливає у вигляді щільного шару – ядра. З цієї маси виготовляють ядрове мило – звичайні сорти господарського мила. Для виготовлення туалетного мила ядрове мило висушують з барвниками й запашними речовинами, піддають пластичній обробці та штампують у шматки потрібної форми.
 

Які ж головні якості туалетного мила?
 

Головні якості - це:

 

• Здатність добре розчинятися й утворювати піну в холодній воді.
• Пластичність у процесі виробництва ( а не крихкість).
• Здатність тривалий час зберігати миючу дію.
• Бути стійким до дії зовнішнього середовища.

 

Вищі сорти туалетного мила виготовляються виключно з високоякісних натуральних жирів: 60-65% яловичого жиру, 15-20% - свинячого та 15-20% - кокосової олії. Мило найдешевших масових сортів виготовляється із сировини, в якій значна частина тваринних жирів замінена саломасами, а кокосова олія – композицією синтетичних жирних кислот.

Виробництво мила потребує великої витрати жирів. Але жири – цінний продукт харчування. Тому сьогодні мило виготовляють переважно на основі синтетичних кислот.

Дешевше ж мило зовсім не означає, що воно погане. Скоріше, його можна назвати менш довговічним: під час гідрогенізації рідких жирів в основному утворюється тверда стеаринова кислота й залишається без змін ненасичена олеїнова кислота. Тому одержане мило відрізняється крихкістю та підвищеною "водобоязню" – у вологій атмосфері воно розбухає та вкривається слизом.

 

2-й науковець:

 

 Сьогодні хімічна промисловість виробляє велику кількість різних синтетичних миючих засобів. Виробництво їх базується на дешевій сировині, а точніше, на продуктах переробки нафти й газу. Вони, як правило, не утворюють малорозчинних у воді солей Кальцію та Магнію.

 

 Синтетичні миючі засоби поділяються на дві групи:

 

• Пральні порошки.
• Засоби спеціального призначення (шампуні).

 

Перший синтетичний миючий засіб у нашій країні з'явився у 1953 році. Це був порошок "Новость", що містив жир кашалота. Переваги синтетичних миючих засобів полягають у тому, що на їх виробництво не витрачаються харчові й технічні жири. Одна тонна синтетичних миючих засобів зберігає рослинну олію масою 750кг.

Отже, більшість із синтетичних миючих засобів однаково добре миють як у м'якій, так і у твердій воді. Деякі придатні навіть для прання в морській воді. Синтетичні миючі засоби діють не лише в гарячій воді, як це характерно для господарського мила, але й у воді порівняно низьких температур, що важливо для прання тканин зі штучних волокон. Нарешті, концентрація СМЗ навіть у м'якій воді може бути значно нижчою, ніж мила, одержаного із жирів.

 

R – CH₂ – OH + HO – SO₂ – OH → R – CH₂ – O – SO₂ – OH + H₂O

                                                                                                                    _{кислий естер
                                                                                                           спирту та сульфатної кислоти}

 

        R - CH₂ – O -  SO₂ – OH + NaOH → R - CH₂ – O -  SO₂ – ONa + H₂O

                                                                                                                                  _{натрієва сіль естеру}

 

2-й технолог (демонструє та коментує дослід "Порівняння властивостей
                         мила та синтетичних засобів").

 

 У дві пробірки наливаємо тверду воду об'ємом 3-4мл. У першу пробірку додаємо по краплинах розчин мила, а в другу – розчин прального порошку. Вміст пробірок струшуємо. Спостерігаємо швидке утворення стійкої піни в пробірці з розчином порошку, якого витрачається менше, ніж розчину мила.

 

Висновок:

 

 Мила – солі вищих карбонових кислот.

 Синтетичні миючі засоби – солі кислих естерів вищих спиртів і сульфатної кислоти.

 На відміну від звичайного мила синтетичні миючі засоби добре миють у твердій воді, тому що їх кальцієва та магнієва солі розчині у воді.

 

Учитель:

 

 Послухайте уривок вірша Євгена Винокурові:

 

 Моя любимая стирала –

 Ходили плечи у нее…

 

 Підраховано, що фізичні затрати на ручне прання такі самі, як у тракториста під час оранки або жнив. Застосування ж синтетичних засобів скорочує працю на 20%

 У нас сьогодні присутні представники корпорацій, компаній, фірм, що займаються виробництвом синтетичних миючих засобів. А саме: дніпропетровської корпорації "Ольвія" та закритого акціонерного товариства "Ельфа" Миколаївської фармацевтичної фабрики, що спеціалізується на виробництві різноманітних шампунів, а також італійської фірми "Сliven". Надаємо їм слово.

 

Представник корпорації "Ольвія":

 

 Наша корпорація виробляє пральні порошки, серед яких – "Gala" і "Дана", засоби для миття посуду, очищення поверхонь, догляду за меблями, підлогою, килимами. Продукція порівняно дешева.

 Ми постійно проводимо конкурс "Gala – стань переможцем". Серед покупців нашої продукції розігрується понад 11 тисяч призів: це телевізори, магнітофони, пральні машини, пилососи, фени, піврічна передплата на журнал "Натали", а також 13 безкоштовних зарубіжних поїздок на двох.

 Купуйте продукцію нашої корпорації, не пожалкуєте. Адже цей дешево, і привабливо. Купуючи продукцію українських фірм, ви поповнюєте нашу державну казну!

 

 

 

Представник ЗАО "Ельфа:

 

 Шампуні – невід'ємна складова гарного настрою людини. Адже завдяки їм ваше волосся виглядає здоровим і має блиск. Наше товариство розробило серію шампунів на основі витяжок з лікарських рослин "Магія трав". Уже навіть маємо своїх постійних покупців – тих, хто віддає перевагу вітчизняній продукції, і серед них – українська співачка Марія Бурмака. Вона оцінила нашу продукцію так: "Фітошампуні "Магія трав" лагідні й ніжні, а їх запах нагадує мені романтичні літні вечори".

 Жирне волосся потребує надзвичайно ретельного догляду. Миття такого волосся шампунями "Хміль і звіробій", "Листя смородини, кора й листя дуба", "Лопух і листя подорожника", "Календула й мати-й-мачуха" підсушить ваше волосся, надасть йому об'єму.

 Для нормального волосся ми пропонуємо такі шампуні:  "Череда й насіння петрушки", "Полин гіркий і каштан", "Ромашка й софора японська", "Бруньки і хвоя сосни, хвощ польовий", "Кропива й корінь аїру".

 Ці шампуні чудові  для волосся будь-якого красу: "Березові бруньки й конюшина лугова", "Шипшина й ріпиця", "Любисток і розмарин".

 Фітошампуні "Магія трав" виготовлені за унікальною технологією, що дозволяє досягти високої концентрації лікарських трав – 5%. Завдяки зусиллям фармацевтів наявність хімічних компонентів зведено до мінімуму, що робить шампуні серії "Магія трав" по суті натуральним продуктом у концентрованому вигляду. Здавна наші прабабусі для миття волосся заварювали любисток і ромашку, кропиву й череду, полин і хміль. Недаремно в народі кажуть: "Коса – дівоча краса". Гарне, доглянуте, здорове волосся завжди було окрасою слов'янських жінок, а  слава про їх особливу вроду облетіла світ.

 Чудовий ефект від використання шампунів "Магія трав" пояснюється особливою формулою, що містить поєднання ретельно підібраних 24-х видів лікарських рослин.

 

 Це шампуні:

 

• Ніжні, ніби подих літнього вечора, що заплутався у волоссі.
• Духмяні, мов п'янкий вітер українського степу, який увібрав у себе запахи тисячі трав.
• Прозорі як краплі роси у ваших долонях.

Магія трав,

Срібло води,

Ніч на вустах

Лишить сліди…

Серед небес

Кличе тебе

Магія трав.

  (З пісні "Магія трав")

Представник фірми "Cliven":

 

 А я хочу прорекламувати продукцію італійської фірми "Cliven". Мила  та шампуні нашої фірми, виготовлені на основі натуральних компонентів, очищують, омолоджують, тонізують, живлять. В Україні вже є багато прихильників нашої продукції.

 

Учитель:

 

 Сучасні синтетичні миючі засоби задовольняють потреби навіть найвимогливішої пралі:

 

• Мають широкий спектр дії.
• Не залежать від твердості води.
• Мийна дія порівняно з милом – у два-чотири рази вища.
• Використовуються за порівняно низьких температур води.
• Собівартість порівняно з милом у 2,5 раза нижча.

 

Але всі вони мають один недолік – не руйнуються в процесі використання та забруднюють навколишнє середовище.

Що із цього приводу скажуть екологи?

 

Еколог:

 

 СМЗ пророкували велике майбутнє. Але останнім часом вони привертають до себе увагу в усіх країнах світу з іншої причини – у зв'язку із забрудненням ними навколишнього середовища. Виявилося, що СМЗ не розкладаються мікроорганізмами водойм. Вони виносяться зі стічними водами в річки, вкривають воду піною, у результаті чого гине риба та мікроорганізми. На більшість нижчих організмів (планктон, водорості) СМЗ виявляють токсичну та дезинфікуючу дію.

 Щоб очистити стічні води від СМЗ, їх піддають тривалому біологічному й хімічному розкладу. Але ця проблема до кінця ще не розв'язана. Створюючи СМЗ, намагаються забезпечити їх біорозклад – знищення в природі деякими видами мікроорганізмів. Це головна вимога до СМЗ, що виробляються в нашій країні.

 

Учитель підбиває підсумки уроку. 

 

    V. Домашнє завдання:

 

 Скільки тонн мила з умістом натрій стеарату 70% можна одержати, діючи натрій гідроксидом на 1,5 тонни жирів, що містять у масових частках 0,8, або 80%, гліцерину стеаринової кислоти?

 

Література

 

 

1. Наука и жизнь. – 1976. - № 5.
    
2. Гроссе Э. Химия для любознательных. – М.: Химия, 1980.
    
3. Кукушкин Ю. Н. Химия вокруг нас. – М.: Высшая школа, 1992.
    
4. Юдин А. М. Химия для вас. – М.: Химия, 1984.
    
5. Костюха А. І. Хімія в побуті. – К.: Техніка, 1973.
    
6. Шульгин Г.Химия для всех. – М.: Знание, 1987.
    
7. Фриманти М. Химия в действии. – М.: Мир, 1991.
    
8. Ази мов А. Мир углерода. – М.: Химия, 1978.
    
9. Афанасьєв А. Химия на службе быта. – М.: Знание, 1986.