Мило, його склад, мийна дія; синтетичні миючі засоби. Охорона довкілля.

Урок хімії в 9 класі

Тема уроку: Мило, його склад, мийна дія; синтетичні миючі засоби. Охорона довкілля.

Мета уроку:

-Поглибити знання учнів про склад мила та мийну дію;

- Порівняти  властивості мила  і синтетичних миючих засобів;

- Розглянути роль хімії у повсякденному житті людини;

- Сприяти формуванню дослідницьких навичок та інтересу до предмету, екологічного мислення, уміння орієнтуватися в асортименті мийних засобів;

Тип уроку: узагальнення та вдосконалення знань

Метод: ділова гра, бесіда, самостійна робота, лабораторна робота

Прийом: урок-презентація

Обладнання: мило, пральні порошки, мийні засоби, вода, фенолфталеїн, хімічний посуд

Девіз:   Навчаємося не задля школи, а для життя…

Сенека (давньоримський філософ)

 

Хід уроку

(Учні поділяються на 4 групи:  1 – історики;  2 – хіміки-технологи;

 3 – екологи; 4- менеджери фірм )

1.  Організаційний момент

 

ІІ. Мотивація навчальної діяльності.

 

Учитель: Сьогодні на нашому уроці ми розглядаємо хімічні продукти, без яких ми не уявляємо свого життя: це мило, та синтетичні миючі засоби. Мило входить до життя людини з самого народження, це символ чистоти, здоров’я, культури. Не дивно, що німецький хімік Юстус Лібіх пропонував вимірювати ступінь культури народу кількістю використаного мила.

 На цьому уроці ми розширимо наші знання про мило, його мийну дію, дізнаємося більше про СМЗ, особливості їх використання у повсякденному житті не завдаючи шкоди навколишньому середовищу. В цьому нам допоможуть розібратися представники груп.

 

III.Актуалізація опорних знань:

1. Це експрес опитування для істориків, екологів, представників фірм, правильна відповідь- 1бал; самооцінка (додаток №1)
2. Хіміки розглядають хімічні реакції одержання мила (робота з підручником); додаткові бали за активність на уроці

IV.Засвоєння знань

А тепер ми дізнаємось чи завжди було мило? (відео №1). Зі своїми дослідженнями нас ознайомить група істориків.

У1

У давні часи люди вже знали основні правила гігієни. Для прання використовували пісок, глину, яєчні жовтки. Саме таке прання описав Гомер у поемі «Одисея»:

«Жінки везли білизну до рівчака в глинистому грунті довго його топтали ногами, після цього білизну мили і полоскали». До того як почати прання до білизни додавали глину яка поглинала жир.

На зміну всім цим засобам прийшло мило. Єгипетські археологи після розкопок у дельті Нілу дійшли висновків, що виробництво мила було налагоджено декілька тисяч років тому.

 У 5 ст. до н.е. фінікійці навчилися варити мило з козячого жиру і деревного попилу. У Європі миловаріння як ремесло виникло у 14 ст.

 

У2

Найраніше письмова згадка про мило в європейських країнах трапляється у римського письменника і вченого Плінія Старшого . У трактаті «Природнича історія», який, по суті, був енциклопедією природничо-наукових знань античності, Пліній писав про способи приготування мила омиленням жирів. Мало того, він писав про тверде і м’яке мило, яке добувають із використанням соди і поташу відповідно. Раніше для прання одягу використовували луг, який добували, обробляючи попіл водою. Це було до того, як стало відомо, що зола від спалювання палива рослинного походження містить поташ. Про мило згадує у своїх трактатах ще римський лікар Гален, який жив у ІІ столітті нашої ери. Хоча Ізабелла Кастильська, яка стала наприкінці 15-го століття королевою Іспанії, ввійшла в історію своєю відвертістю, що за все життя милася всього двічі – після народження і напередодні весілля. Не кращими були справи і два століття тому: поки постарілі «три мушкетери» з приводу і без нього оголяли свою зброю за короля, Людовік XIV, який почувався серед знаті недобре, підписав вердикт, котрий зобов’язував усіх відвідувачів палацу користуватися міцними парфумами, щоб їхній аромат заглушував неприємні запахи брудних тіл і одягу.

 

У3

Лише в єпоху Відродження повернулись до старого, але забутого ремесла –миловаріння. Рецептів було багато, але майстри тримали їх у таємниці. Розвитку миловаріння сприяла наявність сировинних джерел, так марсельська миловарна промисловість, користувалася оливковою олією і содою. Оливкову олію добували простим холодним пресуванням плодів оливкових дерев. Олію, добуту після перших двох пресовань, використовували для харчових цілей, а після третього – для переробки на мило. Марсельське мило було важливим товаром торгівлі уже в ІХ столітті. 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 14 столітті.

 

У4

Незважаючи на те,що наприкінці Середньовіччя в різних країнах існувала досить розвинута миловарна промисловість, та хімічна суть процесів була не ясною.

Лише на рубежі 18 і 19 століть була виявлена хімічна природа жирів і внесена ясність у реакцію їхнього омилення. 1779 року швецький хімік Шеєле показав, що під час взаємодії оливкової олії з плюмбумом оксидом і водою утворюється солодка і розчинна у воді речовина. Вирішальний крок на шляху вивчення хімічної природи жирів зробив французький хімік Шеврель. Він відкрив стеаринову, пальмітинову  і олеїнову кислоти, як продукти розкладу жирів під час їх омилення водою і лугами. Солодку речовину, яку одержав Шеєле, Шеврель назвав гліцерином. Цим ученим ми завдячуємо відкриття, що мило може бути добуто із найрізноманітніших жирів, а вчений Леблан розробив порівняно простий і дешевий спосіб виробництва каустичної соди, потрібної для приготування із цих жирів мила.

У5

Мило – це  солі  вищих  карбонових  кислот   з  Натрієм  або  Калієм. До складу мила входять натрієві та калієві солі вищих карбонових кислот: стеаринової та пальмітинової. Натрієві солі вищих карбонових кислот є основною складовою частиною твердого мила, калієві солі – рідкого мила.

Мило має  такі  властивості як  твердість, розчинність  у  воді, здатність  до  піноутворення, мийна  здатність. Властивості  залежать  від  складу  карбонових  кислот. Пальмітинова  кислота  забезпечує  твердість і  високе  піноутворення, олеїнова – розчинність  у  холодній  воді і мийну  здатність, стеаринова  кислота  - посилює дію  мила  у  гарячій  воді. Високоякісні  сорти  мила  виготовляють  з  додаванням   лауринової  кислоти С11Н23СООН, що  міститься  в кокосовому  маслі.

Туалетне мило відрізняється від господарського кількістю добавок і барвників, антисептиків, гліцерину, запашних речовин.

Основою для виробництва натурального мила є олія соняшникова бавовняна, тваринний жир.

 

 

Вчитель: Хімічну природу миючої дії мила дослідили хіміки, вони познайомлять нас зі своїми дослідженнями. Що ж ви скажите про склад мила?(слайд №5,6)

У6

У побуті, не говорячи про промисловість, мийці піддають різні предмети і об’єкти. Речовини-забрудники бувають найрізноманітніші, але найчастіше вони малорозчинні або нерозчинні у воді. Такі речовини гідрофобні, оскільки не змиваються водою. Тому потрібні й різні мийні засоби. Що ж таке миття? Це очищення забрудненої поверхні рідиною, що містить мийні речовини або їх систему. Як рідину в побуті використовують воду. Добра мийна система має виконувати подвійну функцію: видалити забруднення з поверхні і перевести його у водний розчин. Отже, мийна речовина також повинна володіти подвійною функцією: а) здатністю взаємодіяти з речовиною-забрудником; б) переводити її у воду або водний розчин. Тобто молекула мийної речовини повинна мати гідрофобну і гідрофільну частини. Гідрофобна частина молекули мийної речовини володіє здатністю взаємодіяти з поверхнею гідрофобного забрудника. Гідрофільна частина взаємодіє з водою, проникає у воду і захоплює з собою частинку забрудника, приєднаного до гідрофобного кінця. 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 і жироподібними речовинами. Крім того, молекули мила у водному розчині набувають негативного заряду і, 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 і зв’язатися між собою. Тому вони утримуються в розчині.

Утворена у мильному розчині піна полегшує утримання бруду, який прилипає до поверхні тоненьких мильних плівок, що оточують повітряні бульбашки. Отже, мийні речовини мають володіти здатністю адсорбуватися на граничній поверхні, тобто мати поверхневу активність. Їх називають поверхнево-активними речовинами. Солі вищих карбонових кислот, які входять до складу мила, є типовими поверхнево-активними речовинами.

 

Вчитель: Як же виготовляють мило?

 

(комп’ютерна презентація і виступ технологів)

Технологи:

1. У результаті нагрівання жиру з водою в автоклавах утворюються гліцерин і жирні кислоти. Для виготовлення мила кислоти нагрівають із розчином натрій карбонату (рівняння реакції). Щоб виділити мило, до розчину добавляють натрій хлорид. При цьому мило спливає у вигляді щільного шару – ядра. Із цієї маси виготовляють ядрове мило – звичайні сорти господарського мила. Для виготовлення туалетного мила ядрове мило висушують, змішують з барвниками і запашними речовинами, піддають пластичній обробці і штампують у шматки потрібної форми.
2. Які основні якості туалетного мила? Туалетне мило повинно мати здатність:
   •           Добре розчинятися і утворювати піну в холодній воді;
   •           Бути пластичним у процесі виробництва (а не крихким);
   •           Тривалий час зберігати мийну дію;
   •           Бути стійким до дії зовнішнього середовища.

  Вищі сорти туалетного мила виготовляють тільки з якісних натуральних жирів: 60-65% яловичий жир, 15-20% - свинячий і 15-20% кокосова олія. Мило найдешевших масових сортів продукують із сировини, у 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 здебільшого виготовляють на основі синтетичних кислот. Дешеве мило зовсім не означає, що воно погане. Скоріше за все його можна назвати недовговічним: під час гідрогенізації рідких жирів здебільшого утворюється тверда стеаринова кислота. Тому добуте мило відрізняється крихкістю і підвищеною «гідрофобією» - у вологій атмосфері воно розбухає і покривається слизом.

 

Вчитель: А як ви думаєте, чи можна випрати білизну милом у морській воді? Так, мило не зовсім задовольняє всіх сучасних потреб людини у митті. Прання здебільшого у твердій воді, щоденний догляд за волоссям потребують нових мийних засобів.

 

Науковці:

1. Нині хімічна промисловість випускає велику кількість різних синтетичних мийних засобів. Виробництво їх засноване на дешевій сировинній базі, а точніше на продуктах переробки нафти й газу. Вони, як правило, не утворюють малорозчинних у воді солей кальцію і магнію. Синтетичні мийні засоби поділяються на дві групи:

                    а) пральні порошки;

                    б) засоби спеціального призначення (шампуні).

Перший синтетичний мийний засіб у нашій країні з’явився 1953 року. Це був порошок «Новость», що містив жир кашалота.

Переваги синтетичних мийних засобів у тому, що на їх виробництво не витрачають харчових і технічних жирів. 1 т синтетичних мийних засобів зберігає рослинну олію масою 750кг.

Більшість синтетичних мийних засобів однаково добре миють як у м’якій, так і у твердій воді. Деякі придатні навіть для прання в морській воді. Синтетичні мийні засоби діють не лише в гарячій воді, як господарське мило, а й у воді порівняно низьких температур, що важливо підчас прання тканин зі штучних волокон.

2. Для виробництва СМЗ використовують насичені вуглеводні нафти з 12 – 18 атомів Карбону. Ці сполуки окислюють киснем повітря у присутності солей Мангану (каталізатор), в результаті чого утворюються відповідні спирти. Наприклад, при окисненні гексадекану С16Н34 одержуємо цетиловий спирт:

           2СН3 – (СН2)14 – СН3  + О2 → 2СН3 – (СН2)14 – СН2ОН

Одержаний спирт обробляють концентрованою сульфатною кислотою. При цьому проходить реакція естерифікації та утворюється кислий сірчанокислий естер цетилового спирту (кислий цетилсульфоестер):

 

СН3 – (СН2)14 – СН2ОН + НОSО3Н → СН3 – (СН2)14 – СН2ОSО3Н + Н2О

 

Після нейтралізації кислого сульфоестеру содою або поташем одержують натрієву або калієву сіль кислого цетилсульфоестеру:

 

2СН3-(СН2)14-СН2ОSО3Н + Na2СО3→2СН3-(СН2)14-СН2ОSО3Na +Н2О+СО2↑

 

Це світло-жовтий, розчинний у воді порошок, на основі якого виготовляється багато товарних миючих препаратів.

Будова молекули цього синтетичного засобу аналогічна будові молекули жирового мила – вона має неполярну і полярну частини.

 

Вчитель: Я пропоную порівняти миючу здатність мила і СМЗ. Виконаємо лабораторну роботу. Запишіть тему лабораторної роботи. Пробірки №1 і №2 містять тверду воду. Яка вода називається твердою? Долийте у пробірку №1 розчин мила, а у пробірку №2 – розчин прального порошку. Вміст обох пробірок добре струсіть.

Де утворюється стійкіша піна? Чому?

Висновок: На відміну від звичайного мила, синтетичні мийні засоби добре миють у твердій воді.

Отже, ми ще раз можемо підкреслити переваги СМЗ перед милом:

1. вони з успіхом миють в твердій і навіть у морській воді, оскільки або не взаємодіють з йонами кальцію та магнію, або утворюють з ними розчинні у воді солі;
2. більшість із СМЗ можуть добре відмивати тканини не лише у слабко лужному, але і в нейтральному та кислому середовищі, що дуже важливо для текстильної та інших галузей промисловості;
3. прання із СМЗ можна здійснювати при температурах 25-35°С, при яких не змінюються міцність волокна та якість його пофарбування;
4. суттєвою перевагою СМЗ є те, що сировиною для їх отримання є нафта, а не харчові жири.

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

 

Вчитель: Сучасні СМЗ задовольняють потреби навіть найвимогливішої пралі.

Але всі вони мають одну хибу – не руйнуються в процесі використання і забруднюють довкілля. Що з цього приводу скажуть екологи?

 

Наша екологічна організація представляє три основні питання негативної дії СМЗ:

1. Наслідки використання СМЗ.
2. Дія СМЗ на організм людини.
3. Одна з головних проблем СМЗ – їх утилізація.

СМЗ передбачали велике майбутнє. Але останнім часом вони привертають до себе увагу в усіх країнах світу з іншої причини: у зв’язку із забрудненням ними довкілля.

Яку ж шкоду завдають СМЗ оточуючому середовищу, зокрема, водним басейнам?

По-перше, багато які з них руйнуються дуже повільно, а деякі взагалі не руйнуються біологічним шляхом за допомогою мікроорганізмів. Тому ці токсичні продукти разом з промисловими стоками потрапляють у природні водні басейни річок, озер, де збільшують змочуваність води, змінюють поверхневий натяг природних вод і сприяють утворенню густої і стійкої піни.

По-друге, СМЗ – сильні дезоксигенатори, тобто речовини, що активно руйнують у воді кисень. Через це живі організми, що мешкають у воді, гинуть.

Небезпека фосфатних порошків для здоров'я людини. До складу фосфатних порошків входять поверхнево-активні речовини. Такі речовини, потрапляючи в організм людини, спричинюють алергію, вражають легені, нирки, мозок і печінку, викликають грубі порушення імунітету.

Застереження.

Купуючи різні СМЗ, обов’язково ознайомтесь зі списком інгредієнтів на упаковці.

При підозрілих висипах на шкірі, негайно зверніться до лікаря-дерматолога.

Ніколи не купуйте СМЗ в підозрілих місцях або в магазинах, де немає відповідного сертифікату якості.

Одна з головних проблем СМЗ – їх утилізація. Тому ми вважаємо, що повинні діяти:

Заборона на виробництво СМЗ, стоки яких не руйнуються до нетоксичних продуктів.

Запровадження в промисловість нових типів миючих засобів.

Встановлення на заводах очисних споруд, в яких промислові стоки знешкоджуватимуться.

Зараз слово надається представникам фірм «Оріфлейм» та «Нове життя» з рекламою їх продукції.

Вчитель: Отже, завдяки роботі творчих груп, ми з’ясували у ході уроку-презентації природу мила і СМЗ, пояснили їх миючу дію та вплив на довкілля і організм людини.

1. Що вам сподобалося на уроці?
2. Де ви можете використати набуті знання?
3. Як ви зрозуміли девіз нашого уроку? Чи згодні ви з цим висловлюванням?

Дякую за інтерв’ю.

Домашнє завдання:

Запропонуйте спосіб добування мила з нафти з відповідними рівняннями.