Мыло и синтетические моющие средства

Урок на тему: «Мыло и синтетические моющие средства».

10 класс

Учитель химии высшей категории

Кушнерёва Оксана Олеговна

Цели:

1. Изучить важнейшие моющие средства, применяемые человеком, используя методы исследования, применяемые в химии и физике. Продолжить формирование взаимосвязи между строением и свойствами веществ.

2. Развивать способности к анализу и сравнению на основе эксперимента.

3. Способствовать формированию целостного представления о веществах и явлениях на основе межпредметных связей, воспитывать экологическую культуру учащихся.

Форма обучения: урок-исследование.

Методы обучения: исследовательский эксперимент, эвристическая беседа, объяснение, рассказ.

Оборудование для учителя: проектор мультимедиа, экран, видеоматериалы.

Оборудование для учащихся: пронумерованные пробирки с растворами соды, мыла, стирального порошка, жёсткой воды; штатив для пробирок, спиральки из тонкой проволочки, стаканы с водой и раствором мыла, раствор мыла с глицерином (мыльные пузыри).

Ход урока.

Сегодня мы с вами поведём разговор о моющих средствах.

На какие вопросы вам хотелось бы найти ответ на этом уроке?

Обычно ребята выделяют следующие вопросы:

• Какие вещества обладают моющим действием?

• Почему мыло моет?

• В какой воде лучше стирать?

• Каким образом моющие средства влияют на состояние окружающей среды?

В течение всего урока мы будем исследовать свойства различных моющих средств, и заносить результаты в лабораторный журнал.

Запишем в тетради:

Лабораторный опыт.

Исследование моющих средств.

Цель: сравнить свойства различных моющих средств.

Мы будем рассматривать моющие средства в порядке появления их в жизни человека.

Пожалуй, самым первым моющим средством в истории человечества была древесная зола, а точнее её настой, который в народе называют «щёлоком». В состав золы входят карбонаты калия и натрия. На чём основано моющее действие золы? Чтобы узнать это проведём опыт.

В пробирке №1 находится раствор карбоната натрия. Добавьте в него несколько капель фенолфталеина.

• Что наблюдаете?

• О присутствии, каких ионов говорит окраска индикатора?

• Откуда в растворе соли взялись гидроксид-ионы?

Учащиеся выдвигают гипотезы.

Вспомним, что некоторые соли могут подвергаться гидролизу. Какими ионами образована данная соль? Найдите ион, соответствующий слабому электролиту. Попробуйте записать сокращённое уравнение гидролиза.

Учитель для проверки демонстрирует это уравнение на экране:

СО₃^2- + НОН ↔ НСО₃^- + ОН^-

Образующиеся в результате гидролиза гидроксид ионы оказывают моющее действие, так как способны расщеплять жиры, которые легче удаляются вместе с прилипшими частицами грязи. Кстати, карбонат натрия входит и в состав некоторых современных моющих средств, например, стиральной соды. В древние времена для стирки использовались и растения типа мыльнянки. Корни, кора и плоды этих растений выделяют жидкость, которая пенится при контакте с водой.

Но, всё-таки на протяжении многих веков главным моющим средством остаётся мыло. По данным римского историка Плиния, мыло изобрели галлы, которые клала в растопленный козий жир золу определённых пород деревьев, так как она содержит калий и натрий. Ведь мыло представляет собой натриевые или калиевые соли высших карбоновых кислот. Давайте подумаем, какой химической реакцией пользовались галлы при получении мыла? Учащиеся вспоминают недавно изученную реакцию омыления жиров. Учитель представляет реакцию на экране через проектор мультимедиа.

CH₂-O-CO-R CH₂-OH

CH-O-CO-R + KOH ↔ CH-OH + RCOOK

CH₂-O-CO-R CH₂-OH

• Вспомните, какие углеводородные радикалы входят в состав жиров?

• Попробуйте составить формулы мыла.

Учащиеся дают различные варианты: С₁₅Н₃₁СООК, С₁₇Н₃₅СООNa и т.д.

Уточняем, что натриевые соли – это твёрдые мыла, а калиевые – жидкие.

Кстати, подобный способ получения мыла описан в романе Ж.Верна «Таинственный остров». Там колонисты получали мыло из тюленьего жира и водорослей. Да и в современной промышленности мыло получают омылением жиров.

Теперь исследуем раствор мыла. Опыт.

Из пробирки №2 отлейте в чистую пробирку немного раствора мыла и добавьте каплю фенолфталеина.

• Какую окраску наблюдаете?

• Почему?

• Какова реакция раствора?

Уравнение гидролиза стеарата представлено на экране:

С₁₇Н₃₅СОО^- + НОН ↔ С₁₇Н₃₅СООН + ОН^-

Но дело здесь не только в образовании щёлочной среды, которая расщепляет жир. Стирка – это сложный физико-химический процесс. В курсе биологии вы говорили о гидрофобности (боязнь воды) и гидрофильности (любовь к воде). Посмотрите схему на экране:

Мицелла грязного жира

Углеводородный радикал карбоновой кислоты гидрофобен, т.е. не смешивается с водой, зато способен проникать в жир; анионный конец, наоборот, гидрофилен, т.е. смешивается с водой. Образуется мицелла грязного жира, которая легко смывается водой.

Теперь вспомним физику, а точнее то, что вода обладает поверхностным натяжением. Опыт.

Возьмите тонкую медную проволочку, скрученную в спираль, и аккуратно поставьте её на поверхность воды. Спиралька держится на поверхности. А теперь поставьте спиральку на поверхность мыльной воды. Она сразу тонет. Почему?

Учащиеся выдвигают гипотезы. Учитель предлагает им объяснить это при помощи явления поверхностного натяжения.

Мыло уменьшает поверхностное натяжение воды, тем самым, облегчая проникновение молекул моющего средства вглубь ткани.

Обратимся к своим жизненным наблюдениям и попробуем ответить на вопрос: одинаково ли пенится мыло в дождевой (можно дистиллированной) и водопроводной воде?

• Вспоминаем понятие жёсткости воды.

• Присутствием, каких ионов она обусловлена?

• Исследуем, как себя ведёт раствор мыла в жёсткой воде?

Опыт. Из пробирки №3 добавьте в пробирку №2 жёсткую воду.

• Что наблюдаете?

• Попробуйте объяснить выпадение осадка.

Учитель демонстрирует уравнение на экране:

2С₁₇Н₃₅СООК + Са²⁺ = (С₁₇Н₃₅СОО)₂Са + 2К⁺

Какой вывод из этого опыта мы можем сделать?

В какой воде лучше стирать?

Следующий этап в истории моющих средств – это появление синтетических моющих средств (СМС). Основным компонентом СМС являются алкилбензолсульфаты.

На экране представлена формула:

СН₃- (СН₂)_n-СН₂- -SO₃Na

Опыт. Раствор стирального порошка находится в пробирке №4. Исследуем среду раствора. Что наблюдаете?

Как правило, порошки, предназначенные для стирки льняных и хлопчатобумажных тканей, имеют щёлочную реакцию, а шерстяных и синтетических – нейтральную.

Исследуем поведение СМС в жёсткой воде. Опыт.

Из пробирки №3 добавьте жёсткую воду в пробирку №4.

• Что наблюдаете?

• Какой вывод о растворимости кальциевых солей алкилбензолсульфатов вы можете сделать?

• Какие преимущества даёт применение СМС?

СМС лучше, чем мыло уменьшает поверхностное натяжение воды. Всё это позволяет сегодня СМС занимать лидирующие позиции на рынке моющих средств.

Подойдём к вопросу использования СМС с другой стороны, экологической. Посмотрим, какие недостатки имеют СМС. Во-первых, СМС интенсивно обезжиривают кожу рук и способствуют возникновению аллергических заболеваний и дерматозов. Ещё один существенный недостаток СМС – устойчивость молекул СМС к разложению. Чем больше разветвлён углеводородный радикал, тем труднее бактериям к нему подобраться. К тому же, 30% от массы стирального порошка составляют фосфаты, призванные уменьшить жёсткость воды. Но, попадая в сточные воды, а затем в водоёмы, они вызывают бурное развитие сине-зелёных водорослей, «цветение воды», и как следствие – гибель рыб и других водных обитателей. И как тут не вспомнить слова Ф.Тютчева:

Не то, что мните вы природа,

Не слепок, не бездушный лик,

В ней есть душа, в ней есть свобода,

В ней есть любовь, в ней есть язык.

Итак, мы заполнили нашу таблицу. Теперь сделаем некоторые выводы:

• Что общего вы находите в действии различных моющих средств?

• Какие средства наиболее эффективны в использовании?

• Какие наиболее экологичны?

В конце урока учитель проводит рефлексию:

• Получили ли вы ответы на поставленные в начале урока вопросы?

• Помогли ли вам поставленные опыты разобраться в сути проблемы?

• Насколько полученные сведения совпадают с вашими прежними представлениями о моющих средствах?