"Мило, його склад, мийна дія"

План-конспект уроку

на тему:

«Мило, його склад, мийна дія.

Лабораторна робота «Порівняння  властивостей  мила і  синтетичного  мийного засобу»

 

Мета: освітня: поглибити знання учнів про багатоатомні спирти, вищі карбонові

            кислоти, естери, реакцію етерифікації, ознайомити зі  складом і властивостями

            мила; формувати  навички  у   складанні  хімічних формул  та  рівнянь реакцій, які

            характеризують хімічні властивості твердих і  рідких жирів (реакція  гідрування, 

            лужний  гідроліз, омилення  жирів);

            розвиваюча: розвивати логічне мислення, допитливість, уміння самостійно

            робити висновки;

            виховна: виховувати пізнавальний інтерес до вивчення хімії.

Тип уроку: засвоєння нових знань та вмінь.

Форми і методи  роботи:  проблемно-пошуковий  метод,  випереджувальний метод,  лабораторний  дослід,  бесіда, інтерактивні  методи (розумова  розминка  «графічний  диктант»).

Обладнання і матеріали:  зразки мила,  штатив з пробірками,  спиртівка  з  сірниками,  пробіркотримач, господарське мило, пральний порошок, дистильована  вода, тверда  вода.

Міжпредметні зв’язки:  біологія, екологія, історія та географія.

 

Хід  уроку

 

І.   Організація  навчального процесу.

 

ІІ.  Мотивація  навчальної  діяльності  (історичні  відомості  про  мило).

Шматочок мила насправді не такий простий, як здається, ми просто звикли бачити мило в себе в ванній кімнаті, однак воно пройшло довгий шлях, щоб з’явитися в нас у руках. А чи знаєте ви що....

...варити мило власними руками - це одна з найдавніших, несправедливо забутих традицій.

…за часів Гомера (легендарний давньогрецький поет VIII ст. до н.е., який вважається автором «Іліади» та «Одіссеї», двох славетних грецьких епічних поем, що започаткували європейську літературу) мило ще не було відомо. Стародавні греки очищали тіло піском - особливо дрібним, привезеним з берегів Нілу. Стародавні єгиптяни вмивалися за допомогою пасти з бджолиного воску, розчиненої у воді. Довгий час для миття використовували деревну золу і соду. Фінікійці ж виготовляли мило з козиного сала і букової золи, саме цей рецепт перейняли римляни.

…у середньовіччі мило цінувалося на вагу золота та було недоступно для більшості людей. Так, королева Іспанії Ізабелла зізнавалася, що милом вона користувалася всього два рази в житті: при народженні та напередодні весілля.

…ранок французького короля Людовика XIV починався з дуже короткого вмивання. Йому підносили велику чашу, на дні якої хлюпала вода. Король змочував кінчики пальців і злегка доторкався ними до повік. На цьому процедура закінчувалася - митися, а тим більше милитися цілком у ті часи було не прийнято.

Отож митися з милом цілком або прати з милом нижню білизну здавалося безглуздим переведенням дорогого продукту. Досить духів! Що ж до паразитів, якими кишів пишний одяг аристократів, то це ніяк не зв’язувалося з тілесним брудом. Аж до Нового Часу панувало переконання, що комахи заводяться від моральної, а не від фізичної неохайності.

У XIV столітті в Англії правила Миловарної  гільдії забороняли миловарам ночувати під одним дахом зі звичайними людьми - настільки ця професія була оповита таємницею!

Так в чому ж  таємниця  миловаріння?  Що являє  собою мило? Чому  мило милиться?

Саме на ці питання  сьогодні  на  уроці  ми  будемо  шукати  відповіді.

 

ІІІ.  Актуалізація  опорних  знань.

Перш ніж ми перейдемо  до  вивчення  нової  теми,  пригадаємо, що  таке  жири. 

      1.   Проведемо  розумову  розминку «графічний  диктант».  Дайте  відповіді «так»  чи «ні».

1. Чи можна  сказати, що  жири – це естери?    (+)
2. Всі  рослинні  жири  рідкі.      (-)
3. Всі  тваринні  жири  тверді.    (-)
4. Жири –це продукти естерифікації  одноатомних спиртів  і  вищих  карбонових  кислот.  (-)
5. Олії   утворюються  трьохатомним  спиртом  гліцеролом   і  ненасиченими  вищими

      карбоновими  кислотами.   (+)

6. Тваринні  жири  під  дією  ферментів   легше розщеплюються  і  засвоюються

       організмом   ніж  рослинні  жири.   (-)

7. Жири  -  це  цінний  харчовий  продукт.  (+)
8. Жири  найбільше  серед  харчових  речовин  забезпечують  організм  енергією. (+)
9. Завдяки  жирам в  організмі  краще  засвоюються  вітаміни А і  Д.   (+)
10. Жири піддаються  гідролізу.  (+)

Ключ:    1   2   3   4   5    6    7    8   9    10

               +   -   -    -   +     -    +    +    +   +       

2.  Пригадайте  курс  біології  і  поясніть  як  відбувається   засвоєння  жирів

     організмом  людини. Під впливом  ферментів підшлункового   й  кишкового  соку  жири  спочатку  розщеплюються  в тонкому кишечнику до гліцерилу та вищих жирних кислот.  Ворсинки  кишечника всмоктують ці  продукти гідролізу.  У  процесі  обміну речовин у клітинах жири  знову  гідролізуються,  а  потім поступово окиснюються  до  оксиду карбону(ІV)  і  води.  Ці екзотермічні  реакції   окиснення  дають організмові енергію,  необхідну для  життєдіяльності.

 

ІV. Вивчення  нового матеріалу.

Отже,  жири  -  це  цінний  харчовий  продукт (при розщепленні 1 г жиру виділяється 9,26 кКал енергії або 38,9 КДж).

Чи  мають  жири  інше  практичне  застосування? Так.  Мають.  При  вивченні властивостей  жирів  ви  дізналися,  що  жири  здатні  гідролізуватися (при дії розчинів лугів). При цьому  утворюється  трьохатомний спирт гліцерол і вищі карбонові кислоти.

Якщо проводити гідроліз тристеарину за наявності лугу, утворюється сіль стеаринової кислоти, відома як основа мила:

СН₂ – О – СО – С₁₇Н₃₅                                                     CH₂ - OH

│                                                                     │

СН – О – СО – С₁₇Н₃₅         +  3 NaOH →       CH – OH         +   3 C₁₇H₃₅COONa

│                                                                     │                               натрій стеарат

СН₂ – О – СО – С₁₇Н₃₅                                   CH₂ - OH

        тристеарин                                              гліцерол

 

Натрієві і калієві  солі  вищих  карбонових  кислот  називаються  милами.

Оскільки в результаті лужного гідролізу жиру утворюється мило, ця реакція називається омиленням жиру.

Натрієві солі вищих карбонових кислот — основна складова частина твердого мила, солі калію — рідкого мила. 

Утворення рідкого мила  з трипальміату  і калій гідроксиду відбувається:

СН₂ – О – СО – С₁₅Н₃₁                                                     CH₂ - OH

│                                                                     │

СН – О – СО – С₁₅Н₃₁         +  3КОН →          CH – OH         +   3 C₁₅H₃₁COOК

│                                                                     │                               калій пальмітат

СН₂ – О – СО – С₁₅Н₃₁                                   CH₂ - OH

        тристеарин                                              гліцерол

 

Виробництво  мила  в  промисловості

Для  виробництва  мила  та інших  речовин  потрібні  переважно тверді  жири. Але  вони є цінним харчовим  продуктом.  Тому давно  виникла  думка перетворювати дешеві  рослинні  олії  в  тверді жири,  які  потім  можна  було  б піддавати  тій  чи іншій технічній переробці.

Згадаємо,  що  рідкі  жири  відрізняються  від  твердих  тільки  ненасиченістю  свого  складу  - наявністю  подвійних  зв’язків у вуглеводневих радикалах.  Отже,  як  рідкі  ненасичені  кислоти  можна  перетворити   на  тверді приєднанням  до  них  водню, так  само  й  рідкі  жири можна  перетворити  в тверді. 

Складемо  реакцію гідрування триолеїну:

СН₂ – О – СО – С₁₇Н₃₃                                             CH₂ – O – СО – С₁₇Н₃₅                                             

│                                                                │

СН – О – СО – С₁₇Н₃₃        +  3 Н₂ →         CH – O  – СО – С₁₇Н₃₅                                                 

│                                                                 │                             

СН₂ – О – СО – С₁₇Н₃₃                              CH₂ – О – СО – С₁₇Н₃₅                                             

        триолеїн                                                       тристеарин

 

Суть  способу полягає  в  тому,  що  крізь  нагріту  суміш  олії з  тонкоподрібненим каталізатором (нікелевим,  або мідно-нікелевим) пропускають  водень  під  тиском.  Водень  приєднується  в  місці  подвійних  зв’язків у  вуглеводневих радикалах,  і  олія перетворюється  в  твердий  жир.  Гідрований жир – повноцінний продукт для  виготовлення   мила.

Для добування мила з жиру в промисловості замість лугу використовують соду Na₂CO_3. Мило  добуте безпосередньо внаслідок цієї реакції, називається ядровим милом і відоме як господарське. Туалетне мило відрізняється від господарського наявністю добавок: барвників, запашних речовин, антисептиків тощо.

Рослинні олії  також  цінний  харчовий  продукт,  хоч  і  дешевший  за  тваринні  жири. Тому виникла  думка  виготовляти  мило з нехарчової сировини. Карбонові  кислоти можна  добувати  в  промисловості  окисненням  вуглеводнів,  що  входять  до  складу парафіну. Процес  проводять в  апаратах  колонного типу,  продуваючи  крізь  розплавлену  суміш вуглеводнів  повітря  при  температурі близько 120⁰ С у присутності сполук марганцю як  каталізатора.  При цьому молекули  вуглеводнів розриваються і  кінцеві  групи,  що  утворюються,  окиснюються  в  карбоксильні,  наприклад:

2 СН₃ – (СН₂)₁₄ – СН₂ – СН₂ – (СН₂)₁₄ – СН₃  +  5О₂  → 4 СН₃ – (СН₂)₁₄ – СООН +  2Н₂О

Внаслідок  цього  утворюється  суміш  різних  кислот  та  інших  оксигеновмісних  органічних  сполук;  цю  суміш  розділяють.  Нейтралізацією  кислот  добувають  солі,  з  яких (у суміші із наповнювачами)  виробляють  туалетне  і  господарське  мило.

Мило,  яке добувають  із  синтетичних кислот,  за  своєю  хімічною  природою  аналогічне  до  звичайного  мила:  воно має  і  недоліки,  наприклад,  погано  миє  в  твердій воді.

Мийна дія мила

Мийна дія мила — це складний фізико-хімічний процес. Мило є посередником між полярними молекулами води і неполярними часточками бруду, нерозчинного у воді. Якщо позначити вуглеводневий радикал буквою R, то склад мила виражається формулою

R—COONa. За хімічною природою мило — це сіль, йонна сполука. Крім полярної частини —COO –Na⁺, у його складі є неполярний радикал —R, до складу якого можуть входити 12—17 атомів Карбону. Під час миття молекули мила так орієнтуються на забрудненій поверхні, що полярні групи звернені до полярних молекул води, а неполярні вуглеводневі радикали — до неполярних часток бруду. Останні ніби потрапляють в оточення молекул мила і легко змиваються з поверхні водою.

Проблемне запитання:  чому  мило  не  милиться  у  твердій  воді?

У твердій воді утворюються нерозчинні магнієві та кальцієві солі карбонових кислот, через це мило втрачає свою мийну дію, а солі осідають на поверхні виробу:

2C₁₇H₃₅COONa  +  MgCO₃ →  (C₁₇H₃₅COO)₂Mg↓  +  Na₂CO₃

Синтетичні мийні засоби, за всієї різноманітності їх хімічного складу, мають подібну до мила будову молекул, в яких є розчинна у воді полярна частина і нерозчинний неполярний вуглеводневий радикал. Але вони, на відміну від мила, є солями іншої хімічної природи і у твердій воді не утворюють нерозчинних сполук. У цьому полягає перевага синтетичних мийних засобів над натуральним милом.

 

V. Осмислення об’єктивних зв’язків та взаємозалежностей у вивченому матеріалі.

Лабораторний дослід «Порівняння  властивостей  мила і  синтетичного  мийного засобу»

Мета:  практично дослідити і порівняти мийні властивості мила і синтетичних миючих засобів.

Реактиви: господарське мило, пральний порошок, дистильована  вода, тверда  вода.

Обладнання: штатив  з 4 пробірками,  спиртівка  з  сірниками,  пробіркотримач.

Хід роботи

• Наріжте  смужками господарське  мило масою 1 г
• Висипте  його в пробірку,  долийте 10 мл дистильованої води.
• Закріпіть  пробірку з  милом в  пробіркотримачі й нагрійте  до розчинення  мила.
• В іншу  пусту  пробірку насипте 1 г прального порошку та  долийте 10  мл  дистильованої води.
• В  дві  чисті  пробірки налийте  по 2-3  мл твердої  води.
• В одну пробірку  з  твердою  водою доливайте,  весь  час  струшуючи пробірку,  розчин  господарського  мила до  утворення  стійкої  піни.
• В іншу пробірку з твердою  водою доливайте, весь  час  струшуючи пробірку, розчин  прального порошку до утворення стійкої  піни.

Спостереження

 В пробірці,  куди  доливали розчин  господарського мила,  спочатку  випав  білий  осад  у  вигляді  пластівців,  а  тільки  потім  стала  з’являтися  піна.  Для утворення  стійкої  піни було  витрачено менше розчину  синтетичного  мийного  засобу, ніж розчину  господарського  мила.

Рівняння реакцій.  Мило – це  натрієві та  калієві  солі  вищих  карбонових  кислот. У  твердій  воді  утворюються  нерозчинні  магнієві та  кальцієві  солі  карбонових  кислот

(білий  осад у  вигляді пластівців): 2C₁₇H₃₅COONa  +  Mg²⁺ →  (C₁₇H₃₅COO)₂Mg↓  +  2Na⁺

Висновки: для  прання  краще  використовувати синтетичні  мийні засоби,  бо  вони не утворюють нерозчинних  сполук  у  твердій  воді.

 

VІ. Закріплення  і  узагальнення  знань («Мозковий  штурм»).

1. Основна  складова  частина  мила,  що  має  властивість  надавати  шкірі  м’якості і еластичності  (гліцерол).
2. Які  солі  карбонових  кислот  утворюють  рідке  мило? (калієві солі  вищих карбонових  кислот).
3. Які  речовини використовуються  в  парфумерній  промисловості  для  надання  милу  приємного  аромату  (естери).
4. Чим  відрізняється  синтетичне  мило від  натурального? (при виготовленні  синтетичного  мила  використовують  вищі карбонові  кислоти,  що  утворюються окисненням  вищих  вуглеводнів,  а  в основі  натурального  мила  лежить реакція  лужного гідролізу  жирів).
5. Яким  способом  рослинні  олії  можна  перетворити на  тверді  жири і  використовувати їх  у  виробництві  мила  (реакцією  гідрування).
6. Що є  перевагою господарського  мила  над СМЗ  (найголовніші переваги господарського мила - його натуральний склад і високі дезінфікуючі властивості).
7. Що  означає  напис  на  бруску  мила 72%  (вміст  жирних  кислот).

 

VІІ. Підведення підсумків уроку.

Темою  «Мило,  його  склад,  мийна  дія»  ми розпочали  вивчення  розділу «Органічні  речовини  в  побуті».  Ми  щоденно  користуємось  побутовими  хімічними  речовинами,  проте  не  завжди  вміємо  правильно  їх  застосовувати,  не  знаючи  їхнього  впливу  на  організм.  Ця  тема  має  неабияке  значення   у  вашій  професійній  діяльності. Тому  я   вважаю,  що  сьогодні  на  уроці  ви  отримали  корисну  інформацію  і  зумієте  правильно  застосувати  здобуті  знання,  які  стануть  вам  у пригоді. 

 

VІІІ. Надання та пояснення домашнього завдання  (мтод  «творча лабораторія»).

Досить  сучасним  є  метод  виготовлення  мила  в  домашніх  умовах.  Тому   користуючись  інтернет  ресурсами  дома   виготовте домашнє  мило.   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додатки

 

Екологічна  дія  ПАР.  Мило і синтетичні мийні засоби належать до так званих поверхнево-активних речовин (ПАР).  Їхнє широке застосування часто пов'язують із забрудненням навколишнього середовища, зокрема водойм. Річ у тім, що до мийних засобів додають фосфати, які у водоймах перетворюються на речовини, що живлять мікроорганізми, чиє бурхливе розмноження може спричинити заболочення водойми. Через це сучасні ПАР повинні хімічно чи біологічно розкладатися після використання на нешкідливі речовини, що не забруднюють стоки.

 

Мило як гігієнічний косметичний  засіб.  Фізіологічна  дія  мила. 

Ми розглянули  мило  з  хімічної  точки зору.  Проте  в  щоденному  використанні ми бачимо  мило  з  косметичної  точки  зору. Натуральне мило, як і звичайне фабричне, використовується як для вмивання, так і для приймання ванн. Ніжне та елегантне, воно не тільки радує своїм ароматом, але й ефективно очищує шкіру тіла та обличчя, забезпечує її повноцінне живлення, покращує кровообіг. А ще одна косметична властивість натурального мила - це здатність відновлювати природну структуру шкіри, її пружність та еластичність. Адже  шкіра,  як відомо  з  курсу  біології, беручи участь у теплорегуляції, відіграє велику роль в обміні речовин і енергії. Через шкіру відбувається і виділення невеликої кількості продуктів розпаду. Являючи собою зовнішній покрив тіла, вона виконує і захисну функцію. Крім того, через численні рецептори шкіри, які сприймають механічні і температурні подразнення, встановлюється зв’язок організму з зовнішнім середовищем.

 

Чому  мило  «сушить» шкіру

Невід’ємною частиною нашого туалету є використання  мила. Як відомо, мило являє собою хімічну сполуку жирних кислот з лугами. Його виготовляють шляхом варіння тваринних або рослинних жирів з їдким натром і калієм.

В результаті одержують мило з надмірним вмістом жиру або лугу. Основна вимога до якості мила полягає в тому, щоб воно було нейтральним, тобто не містило вільного лугу. Таке мило добре милиться, а при великій кількості води розсипається на порошок.

Під впливом води мило розкладається на жирні кислоти та луги. При намилюванні розчинна частина мила змішується з брудом щкіри, а нерозчинна у вигляді мильної піни виносить з поверхні шкіри пилові часточки і рогові луски, а також мікроби, що потрапили на шкіру і оселилися в ній. Складові частини мила хімічно з’єднуються з речовинами (шкіряне сало, бруд), що перебувають на поверхні шкіри, і це обумовлює добре очищення шкіряного покриву.

При користуванні милом проявляється деякий шкідливий вплив його на шкіру: поверхневі шари надшкір’я (епідермісу) набрякають, роговий шар злущується швидше й інтенсивніше, ніж у звичайних умовах, коли мила не застосовують. Шкіряне сало розчинюється, і таким чином властивості шкіри дещо послаблюються. В деяких людей після умивання з милом появляється подразнення переважно шкіри обличчя. Вона стає злегка почервонілою, сухою і злущується. Особливо в цьому відзначається мило з надміром лугу. Багато лугу містить господарське мило.

 

Використання  «антибактеріального  мила»

Як   будь-який антибактеріальний засіб, триклоза,  що  входить  до складу мила,  знищує не тільки шкідливу, але і корисну флору. В результаті цього організм втрачає здатність захищатися від різних інфекцій. Безконтрольне використання побутової хімії з триклозаном веде до того, що частина бактерій мутує і стає несприйнятливою як до самого триклозану, так і до інших антибіотиків.

Ще однією небезпечною особливістю триклозану є його токсичність при змішуванні з хлором. В цьому випадку він виділяє речовини, що негативно впливають на організм, зокрема на шкіру і на дихальну систему. Оскільки в великих містах для очищення водопровідної води і до цього дня використовують хлор, шкода побутової хімії, що містить триклозан, стає очевидною.

В результаті останніх досліджень з`ясувалося, що зловживання дезинфікуючими засобами, що містять антибактеріальні компоненти, може привести до гормональних порушень в організмі. Внаслідок цього підвищується ризик розвитку онкологічних захворювань і порушень роботи щитовидної залози.

 

Які плюси і мінуси  «гліцеринового  мила»

Незважаючи на те, що навколо шматочка гліцеринового мила останнім часом розгорнулися неабиякі суперечки і скандали, більшість відомих виробників не поспішають відмовлятися від його виробництва.

До скандалів і суперечок призвели постійні експерименти зі складом гліцеринового мила і деяка несумлінність і лукавство виробників. Гліцеринове мило, а точніше - той продукт, що пропонується зараз під такою назвою, має дуже мало спільного з тим гліцериновим милом, яке колись вважалося кращою продукцією миловарного виробництва. Тваринний жир - джерело гліцерину, в сучасному милі практично не використовується, його замінили синтетичними продуктами, які і пропонуються під відомою назвою.

Що ж стосується суперечок  про корисність гліцерину для шкіри, то тут єдиної думки немає. Багато дослідників стверджують, що гліцерин не приносить користь, а навпаки, витягує вологу з глибинних шарів шкіри і цим викликає передчасне її старіння. Однак на тлі цих тверджень не наводиться жодних даних про  синтетичні  компоненти   якими замінили гліцерин, і нічого не говориться про вплив їх на шкіру.

Натуральне  гліцеринове мило можна зустріти дуже рідко, і коштує воно дорого. Гліцерин надає заспокійливу дію на шкіру, пом'якшує, зволожує і живить її. Цей факт підтверджений у науково-дослідних лабораторіях.

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторна робота

 

 «Порівняння  властивостей  мила і  синтетичного  мийного засобу»

 

Мета:  практично дослідити і порівняти мийні властивості мила і синтетичних миючих засобів.

Реактиви: господарське мило, пральний порошок, дистильована  вода, тверда вода.

Обладнання: штатив з пробірками,  спиртівка, сірники, пробіркотримач.

 

Хід роботи

 

1. Наріжте  смужками господарське  мило масою приблизно 1 г.
2. Висипте  його в пробірку,  долийте 10 мл дистильованої води.
3. Закріпіть  пробірку з  милом в  пробіркотримачі й нагрійте  до розчинення  мила.
4. В іншу  пусту  пробірку насипте 1 г прального порошку та  долийте 10  мл  дистильованої води.
5. В  дві  чисті  пробірки налийте  по 2-3  мл твердої  води.
6. В одну пробірку  з  твердою  водою доливайте,  весь  час  струшуючи пробірку,  розчин  господарського  мила до  утворення  стійкої  піни.
7. В іншу пробірку з твердою  водою доливайте, весь  час  струшуючи пробірку, розчин  прального порошку до утворення стійкої  піни.
8. Що спостерігається у пробірках? Чому?
9. Складіть та запишіть рівняння реакції, що демонструє взаємодію твердого мила (натрій стеарату) з магній карбонатом (кальцій карбонатом).
10.  Зробіть загальний висновок до роботи:

• які речовини називають милами?
• чим, з хімічної точки зору, тверде мило відрізняється від рідкого?
• які методи добування мила вам відомі?
• продовжте речення: для  прання  краще  використовувати синтетичні  мийні засоби,  а не мило, оскільки …