Исследовательский проект "Мыло – залог чистоты и здоровья"

III региональный этап Всероссийского конкурса юношеских исследовательских работ имени В.И.Вернадского

Секция «Химия – неорганическая, органическая, физическая; химические технологии; химические исследования»

Исследовательская работа

Мыло – залог чистоты и здоровья

Автор работы:

Кузнецова Маргарита,

10 «Б» класс

МАОУ «СОШ № 10»

Руководитель:

Акназарова Г.З.,

учитель химии и биологии,

высшая категория

г. Гай

2017

Оглавление

Введение 3

Глава I. Теоретические сведения о мыле и мыловарении 6

1.1. Исторические сведения о мыловарении 6

1.2.Химический состав мыла его классификация и свойства 6

1.3. Технология производства мыла 7

1.4. Окраска туалетного мыла 8

1.5. Парфюмирование туалетного мыла 8

Глава 2. Изучение состава и свойств мыла. 10

2.1 Анкетирование 10

2.2 Изучение состава мыла. 10

2.3 Изучение свойств мыла. 16

2.4. Получение мыла 21

Заключение 24

Список литературы 26

Приложение 1. 27

Приложение 2. 28

Введение

Мое знакомство с химией произошло до изучения этой науки в школе. Мама купила мне набор «Юный химик». Набор «Юный химик» дает возможность познакомиться с основами занимательной науки, используя самые обычные продукты, которые найдутся в любом доме: уксус, сахар, сода и т.д.

Для осуществления опытов не потребуется современная лаборатория, можно «химичить» прямо на кухне. Мы все знаем и любим аппетитные запахи, разлетающиеся по дому, когда бабушка или мама готовит пирог. Появление известных запахов и вкусов – не что иное, как результат химической реакции веществ при нагревании или охлаждении.

Следуя инструкции набора можно самостоятельно приготовить йогурт, сыр, мороженое, выращивать кристаллы. Из всего многообразия опытов я решила остановить свой выбор на самостоятельном приготовлении мыла. Для этого мне пришлось более подробно изучить состав и свойства мыла.

Глядя на обычный кусочек мыла, можно думать совершенно о разных вещах. Однако вряд ли кто-то особо задумывается, чем он моет руки и почему этот маленький кусочек, который лежит в мыльнице, смывает грязь. Для большинства - главное, чтобы мыло пахло приятно и хорошо выполняло свою работу.

Меня заинтересовал процесс получения мыла, который можно осуществить в кустарных условиях. Это позволило определить проблему: возможно ли приготовить качественное мыло в рамках школьной лаборатории и изменить процесс мыловарения таким образом, чтобы исключить вредное воздействие на организм человека?

Целью работы являлось – изучении состава и свойств образцов мыла разных производителей.

Для достижения цели были определены следующие задачи:

• Изучить и проанализировать литературу по истории мыловарения.

• Изучить различные источники информации о составе и свойствах мыла.

• Опытно – экспериментальным путём проверить качественные характеристики исследуемых моющих средств на рН, на содержание фосфатов, на мылкость.

• Изучить технологии получения мыла различными способами.

• Провести ряд опытов по получению мыла различными способами.

Для решения поставленных задач я использовала следующие формы и методы работы:

1. Сбор и обработка информации по данной проблеме.

2. Социологический опрос.

3. Химический эксперимент.

Практическая значимость: результаты работы могут быть полезными всем, кто заинтересован в сохранении своего здоровья.

Глава I. Теоретические сведения о мыле и мыловарении 1.1.Химический состав мыла его классификация и свойства

Мыло – моющее средство, применяемое для очистки загрязненной поверхности и дезинфекции, как в быту, так и в промышленности. Оно состоит из солей высших карбоновых кислот.

Мыла классифицируют на:

а) растворимые в воде (натриевые, калиевые, аммониевые);

б) нерастворимые в воде (металлические мыла - соли Ca, Mg, Ba, Pb, Ni, Mn, Al и др.)

а так же на:

а) жидкие калиевые мыла;

б) твердые натриевые мыла.

Благодаря своим обволакивающим качествам частицы мыла приводят к образованию эмульсии различных загрязняющих веществ, тем самым препятствуя их повторному осаждению на поверхности и удерживая нерастворимые частицы в состоянии суспензии, которые могут быть легко удалены.

Мыла обладают следующими физическими свойствами - твердость, растворимость в воде, пенообразование, моющая способность, которые зависят от химического состава высших карбоновых кислот входящих в состав мыла.

• Пальмитиновая кислота С₁₅Н₃₁СООН придает твердость и хорошие пенообразующие свойства. Входит в состав свиного и говяжьего сала.

• Линоленовая кислота С₁₇Н₃₁СООН придает мылу неприятный запах и делает его непригодным для длительного хранения.

• Олеиновая кислота С₁₇Н₃₃СООН помогает растворяться в холодной воде.

• Стеариновая кислота С₁₇Н₃₅СООН усиливает моющие свойства мыла в горячей.

• Лауриновая кислота С₁₁Н₂₃СООН способствует уменьшению набухания мыла, в больших количествах вызывает раздражение кожи. Содержится в кокосовом масле.

1.2. Технология производства мыла

В связи с широким применение мыла возникает вопрос о его производстве. Процесс производства мыла состоит из химической и механической стадий.

На первой стадии (варка мыла) получают водный раствор солей натрия (реже калия) жирных кислот или их заменителей (нафтеновых, смоляных).

На второй стадии проводят механическую обработку этих солей – охлаждение, сушку, смешивание с различными добавками, отделку и упаковку. Варку мыла заканчивают обработкой мыльного раствора (мыльного клея) избытком щелочи гидроксидом натрия (NaOH) или раствором хлорида натрия (NaCl). В результате этого на поверхность раствора всплывает концентрированный слой мыла, называемый ядром. Полученное таким образом мыло называют ядровым, а процесс его выделения из раствора – отсолкой или высаливанием. При высаливании происходит повышение концентрации мыла и его очистка от белковых, красящих и механических примесей – так получают хозяйственное мыло.

Для получения особо чистого и светлого мыла его очищают (шлифуют) переведением снова в раствор кипячением с горячей водой и повторным высаливанием. В результате шлифования мыло приобретает большую однородность, низкую вязкость и надлежащую пластичность.

Глава 2. Изучение состава и свойств мыла. 2.1 Анкетирование

В настоящее время ассортимент моющих средств по уходу за телом имеет огромное разнообразие. Мы решили сузить круг изучаемых моющих средств, для этого мы провели анкетирование среди учащихся 8-х классов. Было опрошено 74 учащихся и получены следующие результаты: 27 человек сделали выбор в пользу мыла Dove, 13 человек – мыло Бархатные ручки, 9 человек предпочитают мыло Чистая линия, по 6 человек –мыло антибактериальное разных производителей и Palmolive.

Результаты представлены в виде диаграммы.

Таким образом мы определились в выборе мыла, свойства которых мы изучим. Они предсавлены на рисунке 1.

Рисунок 1.

Выбор изучаемых мыл.

2.2 Изучение состава мыла.

В магазинах продается мыло с различными названиями. Я приобрела их и сравнила состав мыла. Сравнительные данные приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Состав мыла разных производителей.

Dove	Sodium Lauroyl Isethionate, Stearic Acid, Sodium Palmitate, Sodium Stearate, Aqua, Sodium Isethionate, Lauric Acid, Sodium C14-16 Olefin Sulfonate, Sodium Palm Kernelate, Parfum, Citrus Paradisi Fruit Extract, Cymbopogon Schoenanthus Extract, Glycerin, Propylene Glycol, Dipropylene Glycol, Cera Microcristallina, Sodium Chloride, Zinc Oxide, Citric Acid,Tetrasodium EDTA, Tetrasodium Etidronate,Sodium Benzoate,Aluminium, Talc, Butylphenyl Methylpropional, Citronellol, Hexyl Cinnamal, Limonene, Linalool, CI 19140, CI 73360, CI 77891		Достоинства: Ароматное, мягкая нежная пена, после применения остается легкий аромат на коже. Питает, смягчает, увлажняет, подходит для всех типов кожи. Внешний вид: удобная, эстетичная форма Мыло выглядит симпатично, спереди и сзади есть "птичка". Масса 135 гр., большой кусочек, хватит его на долго. Недостатки: сложный, химический состав мыла, представлен не на русском языке, запах резкий и долго держится на коже. Цена достаточно высокая. Вопреки рекламе, сушит кожу лица.
Palmolivе	Sodium Palmate, Sodium Tallowate, Sodium Oleate, Aqua, Stearic Acid, Glycerin, Parfum, Sodium Chloride, Pentasodium Pentetate, Pentaerythrityl Tetra-Di-T-Butyl Hydroxyhydrocinnamate, Sine Adipe Lac, Olea Europaea Oil, Aloe Barbadensis Gel, Benzyl Salicylate, Butylphenyl Methylpropional, Citronellol, Coumarin, Limonene, Linalool, Cl 77891, Cl 47005, Cl 61570.		Достоинства: у него очень приятный и нежный запах, имеются кремовые компоненты, которые дополнительно увлажняют. На кожу воздействует очень мягко, после него кожа не сохнет, не стягивается, нормально себя чувствует. Недостатки: сложный, химический состав мыла, представлен не на русском языке, по сравнению с другими мылами срок годности 3 года, значит в нем больше консервантов.
Антибактериальное	Натриевые соли жирных кислот пищевых жиров, пальмового, кокосового или пальмоядрового масел, вода, глицерин, парфюмерная композиция, хлорид натрия, антал П-2, триклокарбан, оптический отбеливатель, масло чайного дерева, гидроксид натрия, C.l. 77891, C.l 74160, линалоол.		Достоинства: цена, хорошо пенится, химический состав мыла представлен на русском языке. Недостатки: среда щелочная, после применения такого мыла появляются неприятные ощущения сухости и раздражения, таким образом вышеуказанные мыла нельзя рекомендовать к регулярному использованию.
Чистая Линия	Sodium Tallowate, Sodium Palmate, Aqua, Glycerin, Sodium Cocoate, Sodium Palm Kernelate, Palm Acid, Lauric Acid, Salvia Offcinalis(Sage) Leaf Extract, Sodium Chloride, Tetrasodium EDTA, edidronate, Butylphenyl Methylpropional, Limonene, Linalool, Cl 19140, Cl 42090, Cl 77891	Достоинства: в составе экстракты трав; невысокая цена; удобная упаковка; нет красителей, продукт одобрен дерматологами, Экстракт ромашки аптечной прекрасно смягчает и успокаивает кожу, экстракт шалфея обеспечивает надежную природную защиту от бактерий. Недостатки: химический состав мыла представлен не на русском языке, плохо смывается.
Бархатные ручки	Sodium Palmate, Sodium Tallowate, Sodium Palm Kernelate, Sodium Cocoate, Aqua, Glycerin, Parfum, Sodium Chloride, Palm Acid, Palm Kernel Acid, Tetrasodium EDTA, Tetrasodium Editronate, Alpha-Isomethyl lonone, Citronellol, Geraniol, Hexyl Cinnamal, Linalool, Cl 73360, Cl 77891.	Достоинства: цена, дизайн, упаковка, особенность данного крем-мыло - массажная форма. Мыло хорошо пенится, форма у него удобная для держания в руке, не сушит кожу, расходуется экономно, приятный запах. Недостатки: химический состав мыла представлен не на русском языке
Nivea	Sodium Tallowate, Aqua, Sodium Cocoate, Sodium Palm Kernelate, Glycerin, Octyldodecanol, Sodium Thiosulfate, Sodium Chloride, Tetrasodium EDTA, Tetrasodium Etidronate, Disteardimonium Hectorite, Aloe Barbadensis Gel, Benzyl Alcohol, Limonene, Citronellol, Linalool, Coumarin, Butylphenyl Methylpropional, Triethanolamine, Methyl Benzoate, Parfum, CI 77891, CI 12490.	Достоинства: Хорошая упаковка, неплохо мылиться, руки после мытья очень мягкие и нежные. Недостатки: химический состав мыла представлен не на русском языке, аромат резкий, напоминает аромат хозяйственного мыла.

Вывод: Основной состав мыла одинаков. Отличаются разные виды мыла лишь добавками: красителями, отбеливающими веществами, экстрактами растений. Срок годности мыла 24 месяца.

Изучив состав веществ, входящих в состав мыла можно сделать вывод о том, что не все ингредиенты так уж безобидны для здоровья человека. Мною были проанализированы ингредиентные составы тестируемых веществ и выписаны те, которые вредны для здоровья человека.

2.3 Изучение свойств мыла.

1. Растворимость мыла в воде.

Для определения растворимости тестируемого вещества в воде я брала химические стаканы, в каждый помещала одинаковую навеску тестируемого средства, разбавляла каждую одинаковым количеством холодной воды (около 50 мл) и проверяла мутность полученных растворов. Наиболее качественными являются средства, хорошо растворимые в воде, значит прозрачные. Растворимость мыла представлена на рисунке 2.

Рисунок 2.

Анализ растворимости мыла разных производителей.

Вывод: Особенность растворения разных мыл в воде различна. При тестировании мыл почти не наблюдалось растворение мыл. Мыло с добавление глицерина в воде образовала хлопья, предположительно это, плохо растворившейся в воде глицерин

2. Определение степени вспенивания мыла.

Для определения мылкости растворов исследуемых веществ были взяты: пробирка, линейка и тестируемые вещества. В каждую из пробирок я налила по 1 мл исследуемого вещества и добавила по 3 мм холодной воды, раствор хорошо взболтала. Образовавшуюся пену я измерила с помощью линейки. Высота пены в растворе зависит от присутствия в моющем средстве ПАВ, но не в одном из тестируемых средств не указано количество поверхностно – активных веществ. Степень вспенивания мыла представлены на рисунке 3.

Рисунок 3.

Анализ вспенивания мыла разных производителей.

Вывод: исследования показали, что лучше вспениваются мыла полученные из масел растительного происхождения.

3. Определение кислотности среды мыла.

Для сравнения кислотности среды образцов мыл, определяли уровень кислотности водных растворов и образованной пены использовали лакмус, фенолфталеин, универсальную индикторную бумагу. Универсальную индикаторную бумагу опускала в заранее приготовленные пробы. Я растворила небольшое количество мыла в воде, разделила на две части. Затем добавила в первую часть мыльного раствора фенолфталеин, а во вторую лакмус фиолетовый.

Результаты определения кислотности мыльных растворов представлены на рисунке 4.

Рисунок 4.

Результаты определения кислотности мыльных растворов.

Рисунок 5.

Изменение окраски индикаторов

Вывод: практически для всех образцов мыл характерна щелочная среда (мыло Dove – нейтральная среда). Окраска фенолфталеина стала ярко-малиновой, а лакмуса – синей.

Моющая способность мыла усиливается благодаря тому, что при гидролизе мыла (соли) образуется щелочь, которая обладает эмульгирующим свойством.

Уравнение гидролиза мыла: R – COONa + H₂O RCOOH + NaOH

Мыло

Жирная

кислота

Щелочь

Гидроксид-ионы создают в растворе мыла щелочную среду.

4. Определение фосфат-ионов.

Для определение присутствия фосфат-ионов использовали раствор нитрата серебра (AgNО₃). На выявление фосфат-ионов я добавляла в каждую из этих пробирок по капле с помощью пипетки раствор нитрата серебра (AgNO₃).

Результаты представлены на рисунке 6.

Рисунок 6.

Определение фосфат-ионов.

Вывод: в некоторых пробирках появлялся желтый или белый осадок. Желтый осадок показывает на присутствие в пробах фосфат-ионов (Ag₃PO₄), белый осадок показывает присутствие в пробах хлорид-иона (AgCl).

Фосфат калия применяют как консервант и как компонент для шампуней и мыла, для того что бы сделать воду мягче.

Основная опасность фосфатов заключается в том, что они попадают в водоемы, и рыба из-за большой дозы может погибнуть.

Результаты изучения свойств мыла разных производителей представлены в сводной таблице 3.

Таблица 3. Сравнение свойств мыла разных производителей.

Название образцов	Особенности растворения	Степень вспенивания (высота пены в сантиметрах)	Характер среды	Наличие фосфат-иона
Dove	Почти не растворилось в H2O	Слабо пенится, 2 см	pH=7
Бархатные ручки	Очень загустело в H2O	Хорошо пенится, 4,5 см.	pH=8
Чистая линия	Приняло однородную консистенцию в H2O	Пенится, 3,5	pH=9
Антибактериальное	В H2O жидкая консистенция с «творожными» хлопьями	Слабо пенится, 2,5 см	pH=8	+
Palmolive	В H2O жидкая консистенция с «творожными» хлопьями	Пенится, 3,5 см	pH=8
Nivea	В H2O жидкая консистенция с «творожными» хлопьями	Пенится, 3,5 см	pH=8	+
Мыло ручной работы	Приняло однородную консистенцию в H2O	Хорошо пенится, 4,5 см.	pH=7

Выводы:

1. Наиболее качественное мыло из числа тестируемых – мыло ручной работы и Dоve, так как в нём не много вредных веществ, отсутствуют фосфат – ионы, нейтральна рН среды.

2. Наименее качественным мылом является - Nivea и Антибактериальное, из-за наличия фосфат – ионов, вредных ингредиентов и щелочной рН.

2.4. Получение мыла

Давайте попробуем погрузиться в свою мыльную фабрику и сделать свое собственное мыло в домашних условиях.

Прежде, чем приступить к изготовлению домашнего мыла, необходимо подготовиться.

Для этого потребуется:

1. Мыльная основа.

Лучше всего подойдет детское мыло или мыльная основа кокосового масла. Если вы решили использовать первый вариант, необходимо также приобрести глицерин и витамин Е в жидком виде. Кроме того, вам нужно подготовить базовые масла без запаха, которые придадут мыльной основе мягкость, а также обогатят полезными витаминами и микроэлементами. Лучше всего взять оливковое масло. Для несильной ароматизации смешайте с небольшим количеством персикового, репейного или миндального масла.

2. Другие компоненты.

В качестве красителей лучше всего брать соки или настои трав.
С аккуратностью следует использовать эфирные масла, так как они могут придать мылу резкий запах и вызвать кожную аллергию. Лучше всего применять от 7 до 12 капель на всю массу.

В качестве эстетической красоты, аромата, витаминизации, эффективности, для приготовления мыла можно использовать: измельченные косточки ягод и фруктов (основа скраба), крупинки молотого кофе, кокосовая стружка, протертая цедра апельсина, тертый горький шоколад и пр. вкусные ингредиенты. Следует сразу отказаться от свежих ягод и фруктов, так как они могут со временем придать мылу заплесневелую корочку.

3. Посуда для приготовления.

Для приготовления мыла вам понадобится: нож, терка, формочки для формировки кусков мыла, деревянная ложка, мерный стакан, кухонные весы, посуда для водяной бани ли микроволновой печи.

Важные советы по приготовлению мыла:

• Для того, чтобы ваше мыло источало нежный аромат, не переусердствуйте с сочетанием ароматных ингредиентов, которые вкупе могут вызывать неприятные впечатления от запаха.

• При приготовлении мыла помните, что воду необходимо вливать тоненькой струйкой, не переливая и не доливая ее массу. Иначе при сушке мыло будет сильно деформироваться и представлять собой не очень-то красивое зрелище. Если мыло будет чересчур сухим, его трудно будет использовать по назначению. Для мягкости в мыло также можно добавлять 1-2 чайные ложки меда или сахара.

• Хранить мыло следует в пищевой пленке в сухом месте порядка 2-3 суток, периодически переворачивая.

• Для формирования кусочков мыла можно использовать формочки для приготовления фигурного печенья или детские формочки для песка.

• Чтобы легко вынуть готовое мыло из формочки достаточно положить на несколько минут его в морозильную камеру.

• Если вы готовите многоярусное мыло, заливайте разного оттенка или состава мыло в разное время: дайте залитому составу немного подсохнуть, а затем заливайте следующий слой.

• Топить мыло можно как на водяной бане, так и в микроволновой печи. Только следите за тем, чтобы оно не переваривалось.

Переходим к приготовлению.

1. Нарезаем мыло-основу на кусочки. Чем мельче, тем лучше.

2. Ставим нашу заготовку в микроволновую печь и ждем полного растворения мыла. В это время можно подготовить формочки.

3. После того, как мыло растворилось, добавляем туда 1-2 столовые ложки масла (оливкового, облепихового, подсолнечного, миндального и т.д. все зависит от вашего желания). Внимание не путать с эфирным маслом!

4. Потом добавляем 2-3 капли эфирного масла. На этом этапе мыло можно разделить на несколько частей и добавить к каждой то, что мы бы хотели, чтобы присутствовало в нашем мыле: молотый кофе, овсяные хлопья, сушенные травы (ромашку, мяту, лепестки роз, хвою, водоросли, кусочки апельсина или лимона по краям).

5. Заливаем мыло в формы, можно чередовать различные слои. Мыло должно застыть. Можно положить в холодильник. Застывшее мыло вынимаем из формы и оставляем сушиться на несколько дней. Сухим можно пользоваться, а если получился шедевр, можно преподнести и в подарок.

Готовое мыло:

Заключение

В соответствии с поставленной целью и задачами, нами изучена литература по приготовлению мыла в кустарных условиях

Выполненная работа позволяет сделать обоснованные выводы о том, что изучение литературы по приготовлению мыла в условиях школьной лаборатории, получение самого мыла из натуральных ингредиентов, проверка его свойств на практике привели к получению мыла ручной работы.

Теоретический анализ показал, что в литературе подробно изучен вопрос получения мыла. Опытным путем установлено, что приготовление мыла в кустарных условиях – процесс трудоемкий, длительный и дорогостоящий. Но положительное влияние мыла, изготовленного из натуральных ингредиентов способствует оздоровлению организма человека. Изготовлением мыла ручной работы занимаются и в настоящее время, существуют мини-фабрики в различных странах.

Сегодня к первоначальной гигиенической функции мыла добавились и некоторые другие, например, терапевтические задачи. Сегодня мыло используется для лечения болезни кожи, для чувствительной кожи, для снятия напряжения, как продукт ароматерапии и для борьбы со старением кожи. Эксперты полагают, что будущее - за мылом с эстетическими качествами, когда цвет, форма, аромат становятся важнейшими критериями выбора продукции той или иной марки. Можно с уверенностью сказать о том, что набирает силу новая категория мыла – это твердое мыло ручной работы, которое производится по иной технологии, чем мыло массового производства.

Мыло ручной работы само по себе является яркой индивидуальностью, поэтому и подарком оно будет подходящим для любого человека. Оно не только помогает человеку создавать свою красоту, но и радует глаз красотой своей собственной. Мыло можно подобрать по его свойствам ухода за кожей для конкретного человека, проявляя заботу о нём. Можно выбрать мыло по внешнему виду и преподнести его как функциональную и необычную деталь интерьера.

На двух кусочках мыла ручной работы никогда не встретить одинакового рисунка – узор мыла создаётся вручную; он может быть как случайным смешением двух смесей разных оттенков, так и целенаправленно созданным маленьким произведением художественного искусства.

Каких только разновидностей мыла нет сейчас! И бегемотики, и зайчики для детей, и дорогие элитные сорта для взрослых. Но назначение нашего "душистого друга" не меняется - мыло по-прежнему помогает "неумытым поросятам" любого возраста стать чистыми и красивыми.

Список литературы

1. Журавлев А. М. Справочник по мыловаренному производству. М 1974г.

2. И. А. Артеменко Органическая химия; М. «Высшая школа»; 2003.

3. Э.Гроссе, Х.Вайсмантель «Химия для любознательных»; Ленинград «химия» 1987.

4. Б.Д.Степин, А.Ю.Аликберова «Занимательные задания и эффектные опыты по химии» М. : Дрофа, 2008.

5. Н.Е.Аристамбекова «Здоровье женщины» М.,2003

6. Тайны рекламы. «Вредные ингредиенты в косметике.» Статья В.Б.Шнейдер (лектор Образовательного центра, валиолог, биолог)

7. И.И.Тоббин «Справочник по мыловаренному производству» М.,1974.

8. xumik.ru – химик, сайт о химии.

9. Товбин И. М. Производство мыла. М 1976г.

10. Линда Гэмблин. Мыло ручной работы. Из-во Бертельсманн 2007г.

11. Интернет: http: // www.mysoap.info/action.

24