В теме “Сложные эфиры. Жиры” отдельный урок провожу на изучение синтетических моющих средств. Знание этого материала необходимо учащимся в быту.

ОТ МЫЛА К СМС

В теме “Сложные эфиры. Жиры” отдельный урок провожу на изучение синтетических моющих средств. Знание этого материала необходимо учащимся в быту. Девизом урока является строчка из всем известного детского стихотворения: “Да здравствует мыло душистое и полотенце пушистое!”

Задачи урока:

закрепить знания о реакциях этерификации (на примере СМС) и гидролиза;

продолжить развитие знаний об органическом синтезе;

сформировать понятия о гидрофильности и гидрофобности молекул (опираясь на знания из курса биологии) и о поверхностном натяжении (основываясь на материале из курса физики);

развивать творческие способности учащихся.

Оборудование и реактивы: слайд картины Архипова “Прачки”, коллекция СМС, растворы мыла, СаС1₂, NaOH, индикаторы, дистиллированная вода.

Ход урока:

Учащимся представляется возможность реализовать свои творческие способности и закрепить новый материал, создав рекламу моющих средств (ведь без повторения состава и свойств СМС хорошую рекламу не создать).

Чтобы актуализировать знания учащихся, на экране показываем слайд картины и обращаем внимание на руки женщин — красные, опухшие, с жесткой нездоровой кожей. Что послужило этому причиной? Ребята предполагают, что такое действие оказало постоянное использование мыла. Тогда предлагаем им подробно рассмотреть процессы, происходящие при стирке с применением мыла и записать соответствующие уравнения реакций.

Предполагаемый ответ: мыло легко гидролизуется в горячей воде, при этом образуется щелочь:

C₁₇H₃₅COO'+Na⁺+HOH С₁₇Н₃₅СООН+

+ Na⁺+ ОН'.

Открываем левую половину доски (правая половина доски пока закрыта), на которую записаны перечисленные учащимися недостатки, связанные с использованием мыла (табл. 1).

Большая потребность в моющих средствах с определенным спектром действия привела к тому, что синтетическим путем были получены вещества, лишенные недостатков мыла, и названы детергентами, или синтетическими моющими средствами (СМС). Достоинства СМС фиксируем на правой половине доски, напротив свойств мыла.

Таблица 1

Используя знания из курса общей биологии, учащиеся дают определение понятий “гидрофильность” и “гидрофобность”. Затем рассматриваем строение молекул мыла и СМС.

Предлагаю учащимся подробнее остановиться на рассмотрении следующих вопросов: за счет чего мыло растворяется в воде и почему образуется пена, что обеспечивает его моющее действие?

Гидрофильная группа -COONa обеспечивает растворимость молекулы мыла в воде; -С₁₇Н₃₅ — гидрофобная группа, стремится вытеснить “отработавшую” молекулу мыла на поверхность воды.

Схема действия мыла:

растворение мыла в воде и соприкосновение с грязевой частицей,

отрыв грязевых частиц от материала,

перевод грязевых частиц в моющий раствор и их удержание в нем.

Высокое поверхностное натяжение воды препятствует соприкосновению моющего вещества с поверхностью грязевой частицы.

Из курса физики учащиеся вспоминают определение “поверхностного натяжения” и отвечают на вопрос о том, какие изменения происходят с поверхностным натяжением при добавлении в жидкость детергентов. Под действием детергентов поверхностное натяжение уменьшается и поверхность материала легко смачивается мыльным раствором.

Рассмотрим вещества, обеспечивающие такие важные и разнообразные свойства СМС.

1. ПАВ — поверхностно-активные вещества — изменяют поверхностное натяжение, например, натрий-сульфоновый эфир цетилового спирта (см. табл.1).

2. Комплексообразователи (полифосфаты) — повышают активность ПАВ, снижают жесткость воды за счет образования прочных, но растворимых в воде соединений с ионами магния и кальция, например натрий- трифосфат (используем кодоскоп):

000

Na-O-P-O-P-O-P-O-Na

ONa ONa ONa

1. Отбеливающие вещества, например перборат натрия, оптические отбеливатели — главным образом производные пиразолана, кумарина, бензимидазола.

2. Отдушки,

3. Ферменты — протеаза или протеаза в сочетании с амилазой.

На каждой коробке указывается назначение СМС и способ применения. Почему же следует строго придерживаться инструкции?

При употреблении СМС в концентрации меньшей, чем указано на упаковке, полифосфата недостаточно, чтобы устранить жесткость воды, поэтому ПАВ действует неэффективно. При употреблении СМС в кон­центрации большей, чем указано на упаковке, происходит самопроизвольная ассоциация молекул ПАВ — мицеллообразование. В этом случае эффективность ПАВ также резко снижается.

Рассмотрим строение мицелл (кодоскоп):

Условные обозначения: 1— гидрофильная часть молекулы,2 — гидрофобная.

В начале урока мы говорили о недостатках мыла. Есть ли недостатки у СМС? Главный из них — это загрязнение окружающей среды. Основную опасность представляют полифосфаты. Сейчас стараются применять такие ПАВ, которые могли бы в природе подвергнуться естественному разложению. Полифосфаты, попадая в водоемы, вызывают бурное размножение планктона, “цветение” воды. Однако ситуация не безвыходная.

Вместо полифосфатов; с равным успехом могут быть использованы цитраты — соли лимонной кислоты. Цитрат натрия в сочетании с сульфатом: натрия эффективно снижает жесткость воды и не загрязняет окружающую среду (цитраты в природе быстро подвергаются разложению), их можно исполь­зовать в меньших количествах, чем полифосфаты, они создают при стирке менее щелочную среду. Основной сдерживающий фактор при использовании цитратов — их более высокая себестоимость.

Для закрепления материала проводим лабораторную работу и учебную игру.

На лабораторную работу отводим 15 мин.

Предлагаем учащимся изучить поведение растворов мыла и СМС в жесткой воде, измерить pH растворов мыла, СМС и 5%-ного раствора гидроксида натрия.

Жесткую воду готовим, добавляя к 3-5 мл дистиллированной воды 2-3 капли 5%-ного раствора хлорида кальция. Наблюдения, полученные результаты и выводы учащиеся заносят в тетрадь.

Игра "Реклама в нашей жизни”

Учащиеся делятся по желанию на несколько групп — рекламные агентства — и создают рекламный ролик для химического комбината.

Учащимся представляется возможность реализовать свои творческие способности и закрепить новый материал (ведь без повторения состава и свойств СМС хорошую рекламу не создать).