Физические свойства мыла. Мыла-соли высших жирных кислот. В производстве и быту мылом называют технические смеси водорастворимых солей, этих кислот, часто с добавками некоторых других веществ, обладающим моющим действием. Основу смесей обычно составляют натриевые (реже калиевые и аммониевые) соли насыщенных и ненасыщенных жирных кислот с числом атомов углерода в молекуле от 12 до 18 (стеариновой, пальмитиновой, миристиновой, лауриновой и олеиновой). К мылам часто относят также соли нафтеновых и смоляных кислот, а иногда и другие соединения, обладающие в растворах моющей способностью. Не растворяющиеся в воде соли жирных кислот и щёлочноземельных, а также поливалентных металлов называются «металлическими» мылами.

Водорастворимые мыла - типичные металлообразующие поверхностно - активные вещества. При концентрации выше определённого критического значения в мыльном растворе наряду с отдельными молекулами (ионами) растворённого вещества находятся мицеллы -- коллоидные частицы, образованные скоплением молекул в крупные ассоциаты. Наличие мицелл и высокая поверхностная (адсорбционная) активность мыла обусловливают характерные свойства мыльных растворов: способность отмывать загрязнения, пениться, смачивать гидрофобные поверхности, эмульгировать масла и др.

Химические свойства мыла.

Мыла достаточно активные вещества, поэтому для них характерны свойства любой соли.

1) Мыла образованы сильным основанием и слабой кислотой, поэтому легко подвергаются гидролизу:

С17Н35СООNa + Н2О = С17Н35СООН + NaОН

Среда при гидролизе щелочная, поэтому мыла достаточно агрессивны по отношению к коже и частое их применение приводят к обезжириванию.

2) Мыла реагирую с кислотами:

2С17Н35СООNa + Н2SO4 = Na2SO4 + 2С17Н35СООН

В обоих реакциях выпадает в осадок стеариновая кислота в виде белого аморфного осадка.

3) В жесткой воде содержатся соли кальция и магния, они усиливают выпадение осадка:

2С17Н35СООNa + Са(НСО3)2 = (С17Н35СОО)2Са + 2NaНСО3

При этом в осадок выпадает стеарат кальция в виде белого аморфного вещества.

4) Мыла реагируют с солями тяжелых металлов:

2С17Н35СООNa + Cu SO4 = (С17Н35СОО)2Сu + Na2SO4

2С17Н35СООNa + (СН3СОО)2 Hg = (С17Н35СОО)2Hg + 2СН3СООNa

В обоих реакций образуются мыла обладающие нейтральным характером и антисептическими свойствами. Но они содержат токсичные элементы, которые способны вызвать аллергию при частом применении.

Любое мыло, где бы и как бы оно ни было произведено, представляет из себя натриевые или калиевые соли жирных кислот, полученные в результате т.н. реакции “омыления” между щелочью и маслами. А вот достигнуть этого результата можно различными способами.

Промышленное мыло. Для промышленного производства мыла используется любое сырье, которое можно купить дешево. Поэтому сырьем для производства промышленного мыла являются говяжий, свиной или смешанные животные жиры (т.е. отходы мясной индустрии), пальмовое, кокосовое и другие недорогие масла, канифоль (получаемую при переработке живицы хвойных деревьев), синтетические (искусственные) жирные кислоты, (получают из парафина нефти каталитическим окислением кислородом воздуха), нафтеновые кислоты, выделяемые при очистке нефтепродуктов (бензина, керосина и др.). Как вы понимаете, вводятся все эти жиры согласно рецептуре для получения определенных свойств, но назвать такое мыло «натуральным» никому и в голову не придет.

Процесс промышленного производства мыла происходит в две стадии - химическую и механическую стадий. На первой стадии (варка мыла) получают водный раствор солей натрия (реже калия) жирных кислот или их заменителей (нафтеновых, смоляных). Используемые на производстве неочищенные жиры обрабатывают щелочью. В результате получается т.н. «мыльный клей» или «клеевое мыло». Эту смесь очищают, т.к. она содержит загрязняющие вещества исходного сырья.

Варку мыла заканчивают обработкой «мыльного клея» электролитами - избытком щелочи (NaOH) или раствором NaCl. В результате мыло расслаивается. На поверхность всплывает т.н. «мыльное ядро - концентрированное мыло, в котором содержится до 60% жирных кислот (масла). Нижний слой представляет собой так называемый «подмыльный щелок», который содержит воду, глицерин и загрязняющие вещества исходного сырья. Очищенный глицерин чаще всего снова добавляют в мыло, но не обязательно весь.

Глицерин, полученный при варке мыла из животных или растительных жиров могут отделить полностью. Он находит широкое применение: в производстве взрывчатых веществ (тринитроглицерина) и полимерных смол; в качестве умягчителя тканей и кожи; для парфюмерных, косметических и медицинских препаратов; при производстве кондитерских изделий и ликеров. Последним он придает вязкую консистенцию.

Полученное таким образом мыло называют ядровым, а процесс его выделения из раствора - отсолкой или высаливанием. Делается это для повышения концентрации мыла и его очистки от белковых, красящих и механических примесей - так получают хозяйственное мыло.

На второй стадии производства мыла проводят механическую обработку - охлаждение, сушку, смешивание с различными добавками, отделку и упаковку. Полученное мыло (мыльное ядро) мыло перетирают на валиках специальной пилирной машины. В результате такой обработки процентное содержание жирных кислот удается повысить в среднем до 73%. Кроме этого, повышается устойчивость полученного мыла к прогорканию, усыханию и действию высоких температур. Пилированному мылу придается нужная форма путем прессования.

При изготовлении туалетного мыла в очищенном ядровом мыле искусственно снижают содержание воды от 30 до 12%. После чего в него вводят парфюмерные отдушки, отбеливатели типа диоксида титана (TiO2), красители и др.

Хорошие сорта туалетного мыла производятся из кокосового или пальмового масла, которого используется 50% и более от всего объема масел. Кокосовое масло хорошо растворяется в холодной воде и характеризуется высоким пенообразованием. Дорогие сорта туалетного мыла целиком изготавливают из кокосового масла. Иногда туалетное мыло содержит до 10% свободных жирных кислот.

Для улучшения некоторых характеристик хозяйственного мыла (иногда и туалетного), а также для удешевления в его состав вводят наполнители. Это могут быть натриевые соли (Na2CO3, Na2B4O7, Na5P3O10, жидкое стекло), которые при растворении в воде приводят к подщелачиванию, клеи (казеин, казеиновый студень), углеводы (крахмал). Клеи и крахмал способствуют пенообразованию мыльного раствора и стойкости пены, однако моющей способностью не обладают.

Для получения паст в жидкое хозяйственное мыло вводят тонкоизмельченный песок, толченый кирпич, жирные глины. Они способствуют механической очистке. Такие мыла применяют для чистки кухонной посуды, некрашеной мебели, полов и т.д.

В дорогих сортах мыла для улучшения пенообразования используется сапонин. Это вещество получается выщелачиванием некоторых растений и прежде всего мыльного корня. Сапонин хорошо растворяется в воде и его растворы сильно пенятся.

При промышленном производстве мыла в его состав добавляют различного рода ароматизаторы, красители, консерванты. В большинство современных сортов мыла (туалетное мыло, детское, банное) добавляют синтетические детергенты: лаурил- и лауретсульфаты, сульфонаты и другие поверхностно-активные вещества (ПАВ). Эти искусственно полученные вещества имеют отличные моющие свойства, а благодаря различному водородному показателю (pH) могут действовать даже в жесткой и морской воде. Эти вещества могут быть вредны для кожи и даже для организма в целом. Действие некоторых из них на человеческий организм до конца не изучено.

Домашнее мыло. При производстве домашнего мыла применяются: очищенные животные жиры

высококачественные растительные жиры (рафинированные или нерафинированные, иногда прямого отжима - это масла самого высшего качества, какое возможно).

Так как эти жиры уже очищены, обычно очистка не требуется. Количество и соотношение масел, щелочи и воды высчитывают на специальном калькуляторе. Иногда - вручную, по таблицам омыления. В ней содержатся так называемые «числа омыления» для каждого масла.

Одни масла, будучи омыленными, придают мылу твердость, другие дают пышную и обильную пену, третьи «отвечают» за увлажнение, мягкость очищения. Все это учитывается, точнее, должно учитываться. Все зависит от опыта, знаний и желания мыловара получить то или иное мыло. Можно приготовить своими руками мыло детское, для сухой и чувствительной кожи, для умывания, гипоаллергенное, для бани, лечебное (от различных кожных заболеваний), для жирной кожи, противоугревое, для бритья, шампуневое - для сухих волос, нормальных, жирных, от перхоти, стимулирующее рост волос и даже зубное! Даже незначительное изменение в рецептуре способно в корне изменить свойства полученного мыла. Любой уважающий себя мыловар имеет набор удачных рецептов. Особо удачные даже хранят в секрете.

Итак, завешивается необходимое количество масел, щелочи и жидкости. Компоненты тщательно взвешивают и смешивают: масла - друг с другом, расплавив твердые масла на водяной бане. Щелочь растворяют в жидкости. В домашнем мыловарении вода часто заменяется на такие жидкости как молоко, отвары трав, гидролаты трав и цветов (розовая вода, лавандовая, ромашковая и т.п.), чай, кофе, пиво, вино. При условии правильного использования, эти компоненты сохраняют часть своих полезных свойств.

Масла и раствор щелочи тщательно перемешивают. Начинается реакция омыления. Электролитами мыло не обрабатывают, поэтому вода остается в его составе и постепенно испаряется при просушке. Часто домашнее мыло, при одинаковом весе, по объему значительно больше, чем фабричное, и быстрее смыливаться. Все дело в отсутствии прессования и большем содержании воды. Но это справедливо далеко не для всякого мыла. Очень многие мыла нашего производства смыливаются в два раза дольше, чем промышленное.

Мыльная масса по мере реакции густеет. Разделения на ядро и подмыльный щелок не происходит. Глицерин, чаще всего, не отделяется.

Если процесс останавливают на стадии «следа» - такой способ называется «холодным». В мыло добавляют все необходимые добавки (эфирные и уходовые масла, отвары трав, мёд, алкоголь и т.д.). После этого массу разливают в формы и оставляют застывать на 2-4 суток (зависит от количества жидкости).

Когда мыло застыло (держит форму) вынимают из форм и нарезают (если формы не рассчитаны сразу на один брусок). После этого мыло оставляют «зреть». Полная аналогия с сыром или с вином!

Дозревание обычно производят в прохладном (но не холодном) темном месте. Мыло зреет от 1,5 до 12 месяцев (благородное Кастильское и Марсельское мыло, в составе масел для которого - 80-100% оливкового масла. Некоторые сорта мыла могут зреть и 2 года, становясь только лучше, но это возможно только при правильных условиях хранения (температура, влажность, отсутствие освещения).

Приготовление мыла можно ускорить. Для этого существует т.н. «горячий» способ. Мыло, вошедшее в стадию «следа» нагревают на водяной бане или в духовке (но при температуре не более 50-70 0С), постоянно перемешивая. Это делается, чтобы ускорить реакцию омыления.

Через несколько часов мыло будет полностью готово - процесс реакции жиров и щелочи (омыление) завершился. Мыловар добавляет эфирные масла, травы и другие добавки, контакт которых со свободной щелочью нежелателен. Делается это до того как масса застынет. Мыло раскладывают по формам, потом так же как и в предыдущем способе - дают застыть, вынимают, режут. Но теперь оно полностью готово к употреблению без дозревания! Иногда рекомендуют дать мылу «постоять» еще пару недель для оптимального результата.

Мыло, изготовленное «горячим способом» выглядит не столь гладким, из-за того что выкладывается в форму уже довольно густым. Также оно темнее мыла приготовленного «холодным способом». Зато готово сразу. Считается, что и полезные свойства компонентов сохраняются в таком мыле лучше. Это происходит из-за того, что они не контактируют с непрореагировавшей щелочью.

XVI Региональная научно-практическая конференция

«Шаг в будущее» г. Усолье-Сибирское

Вазелин" href="/text/category/vazelin/" rel="bookmark">вазелино-ланолиновое мыло готовят так, берут 3,5 кг. вазелина и 1,5 кг. ланолина прибавляют их к 95 кг расплавленной мыльной массы. Применяется вазелино-ланолиновое мыло как смягчающее кожу средство. Также к медицинским мылам относится жидкое калиевое мыло, которое приготовляется из жидких растительных масел путём омыления их едким кали; содержание жирных кислот не менее 40%. Медицинское мыло, применяемое наружно в формах пластырей, мазей, паст, имеет терапевтическое значение в соответствии с влиянием прибавляемого к мылу действующего начала. Таково применение терпентинного мыла в форме мази при ревматизме.

К специальным видам мыла также принадлежат мыла, применяемые большей частью в текстильной, кожевенной, металлургической промышленности, в производстве инсектофунгицидов и т. д. специальные мыла известны главным образом в виде жидких, приготовляемых путём омыления жировой смеси натриевыми или калиевыми щелочами или их смесью.

https://pandia.ru/text/78/390/images/image009_27.jpg" width="135" height="180">

Влияние состава мыла на кожу.

Сортов и марок мыла существует великое множество, и прежде чем выбрать самое подходящее, надо определить тип своей кожи.

Жирная кожа часто блестит из-за сильного пота - и жироотделения, на ней обычно крупные поры. Уже через 2 часа после умывания на приложенной к лицу салфетке жирная кожа оставляет пятна. Для такой кожи требуется мыло

с легким осушающим действием.

Сухая кожа тонкая и очень чувствительная к ветру и непогоде, а поры на ней мелкие и тонкие; она легко трескается, так как недостаточно эластична. Такой коже надо создавать максимальный комфорт и щадящий режим, лучше

использовать дорогие сорта мыла.

Нормальная кожа мягкая, гладкая, имеет поры среднего размера. Такая кожа как бы «светится», но не блестит. Тем не менее, нормальная кожа, как и любая другая, нуждается в бережном уходе.

Мыло, полученное из жирных кислот с короткой углеродной цепью (лауриновая и миристиновая) и из ненасыщенных жирных кислот с длинной углеродной цепью (олеиновая). Раздражает кожу. Не раздражает кожу мыло, полученное из насыщенных жирных кислот с длинной углеродной цепью (пальмитиновая и стеариновая). Щелочное и кислое мыло может вызвать раздражение кожи, обнажая ее, атаке микробов. Лучше использовать нейтральное мыло

Сырье для производства мыла

В качестве сырья для получения основного компонента мыла могут использоваться животные и растительные жиры, жирозаменители (синтетические жирные кислоты, канифоль, нафтеновые кислоты, талловое масло). Животные жиры – древнее и весьма ценное сырьё мыловаренной поверхности. Они содержат до 40 % насыщенных жирных кислот. Искусственные, то есть синтетические, жирные кислоты получают из парафина нефти каталитическим окислением кислородом воздуха. Молекула парафина при окислении разрывается в разных местах, и получается смесь кислот, которые затем разделяются на фракции. При производстве мыла используют в основном две фракции: С10-С16 и С17-С20. В хозяйственное мыло синтетические кислоты вводят в количестве 35-40 %.Для производства мыла применяют также нафтеновые кислоты, выделяемые при очистке нефтепродуктов (бензина, керосина и др.). С этой целью нефтепродукты обрабатываются раствором гидроксида натрия и получают водный раствор натриевых солей нафтеновых кислот (монокарбоновые кислоты ряда циклопентана и циклогексана). Этот раствор упаривают и обрабатывают поваренной солью, в результате чего на поверхность раствора всплывает мазеобразная масса тёмного цвета – мылонафт. Для очистки мылонафта обрабатывают серной кислотой, то есть вытесняют из солей сами нафтеновые кислоты. Этот нерастворимый в воде продукт называют асидолом, или асидолмылонафтом. Непосредственно из асидола можно изготавливать только жидкое или, в крайнем случае, мягкое мыло. Оно имеет нефтяной запах, но зато обладает бактерицидными свойствами.

В производстве мыла давно используют канифоль, которую получают при переработки живицы хвойных деревьев. Канифоль состоит из смеси смоляных кислот, содержащих в углеродной цепи около 20 атомов углерода. в состав хозяйственного мыла обычно вводят 12-15 % канифоли от массы жирных кислот, а в рецептуру туалетных мыл – не более 10 %. Введение канифоли в больших количествах делает мыло мягким и липким.

Технология приготовление мыла.

Получение мыла основано на реакции омыления - гидролиза сложных эфиров жирных кислот (то есть жиров) с щёлочами, в результате которого образуются соли щелочных металлов и спирты.

В специальных ёмкостях (варочных котлах) нагретые жиры омыляют едкой щёлочью (обычно каустической содой). В результате реакции в варочных котлах образуется однородная вязкая жидкость, густеющая при охлаждении - мыльный клей , состоящий из мыла и глицерина. Содержание жирных кислот в мыле, полученном непосредственно из мыльного клея обычно 40-60 %. Такой продукт имеет название «клеевого мыла ». Способ получения клеевого мыла принято называть «прямым методом».

«Косвенный метод» получения мыла заключается в дальнейшей обработке мыльного клея, который подвергают отсолке - обработке электролитами (растворами едкой щёлочи или хлористого натрия), в результате происходит расслоение жидкости: верхний слой, или мыльное ядро . Содержит не менее 60 % жирных кислот; нижний слой - подмыльный щёлок , раствор электролита с большим содержанием глицерина (также содержит загрязняющие компоненты, содержавшиеся в исходном сырье). Полученное в результате косвенного метода мыло носит название «ядрового ».

Высший сорт мыла - пилированное , получают при перетирании высушенного ядрового мыла на валиках пилирной машины. При этом в конечном продукте содержание жирных кислот повышается до 72-74 %, улучшается структура мыла, его устойчивость к усыханию, прогорканию и действию высоких температур при хранении. При использовании в качестве щёлочи каустической соды получают твердое натриевое мыло. Мягкое или даже жидкое калиевое мыло образуется, когда применяется каустический поташ.

А сейчас мы поговорим о технологии производства мыла. Для приготовления простого твердого мыла берут 2 кг едкого натра распускают в 8 кг. воды, доводят раствор до 25° С и вливают его в расплавленное и охлажденное до 50 ° С сало (сало должно быть несоленое и берется его 12 кг 800 гр на указанное количество воды и соли). Полученную жидкую смесь тщательно размешивают, пока вся масса не станет совершенно однородной, после чего разливают по деревянным ящикам, хорошо укутанным войлоком, и ставят в теплое сухое место. По истечении 4-5 дней масса затвердевает, и мыло готово.

Для получения хорошего туалетного мыла на каждые 100 г. свиного жира берут 5-20 г. кокосового масла. Необходимо следить, чтобы полученное мыло было нейтральное. С этой целью его насколько раз отсаливают и затем кипятят. После последней отсолки кипячение продолжается до тех пор, пока проба, взятая стеклянной палочкой на пластинку, не окажется вполне удовлетворительной, т. е. при сдавливании масса между пальцами получатся твердые пластинки, которые не должны ломаться.

Красящие вещества, употребляемые для подкраски туалетного мыла, могут быть весьма разнообразными. Главные условия, которым они должны удовлетворять: быть достаточно прочными, хорошо смешиваться с мылом и

не оказывать вредного влияния на кожу.

Красный цвет для прозрачного мыла получают при помощи фуксина и эозина; для непрозрачного мыла используют киноварь и сурик.

Желтый цвет мылу придает экстракт куркумы и пикриновая кислота.

Для получения мыла зеленого цвета применяют зеленый анилин или хромовую зеленую краску.

Коричневый цвет мыла образуется из светлой или темной коричневой анилиновой краски или жженого сахара. При изготовлении туалетного мыла особенно большую роль грает парфюмирование. Дело в том, что отдушка не только должна быть приятной, но и должна долго сохранять свой запах и даже, по возможности, улучшаться при лежании и сушке мыла. Поэтому при парфюмировании первый вопрос заключается в том, при какой температуре должно быть парфюмировано мыло. Затем, каково влияние щелочей на применяемые пахучие вещества. И, наконец, хорошо ли сохраняются в щелочах данные пахучие вещества.

Хорошее мыло имеет приятный, ненавязчивый запах за счет введенных в него парфюмерных добавок - отдушек. Специальные сорта мыла включают также антисептики (триклозан, хлогексидин, салициловую кислоту) и биологически активные вещества, в том числе полученные из природного сырья лекарственных растений.

Технология приготовление мыла в домашних условиях

Для того чтобы приготовить мыло в домашних условиях необходимо соблюдать следующую последовательность операций:

1. Наполнить стакан на ½ водой, поставить на треножник с металлической сеткой и вскипятить воду.

2. Налить в чашку для выпаривания касторовое масло и раствор гидроксида натрия.

3. Поставить чашку для выпаривания на стакан с кипящей водой и нагревать в течении 10-15 минут, перемешивая её содержимое стеклянной палочкой.

4. Добавить насыщенный раствор хлорида натрия и перемешать.

5. Чашку с содержимым охладить.

6. С помощью шпателя собрать мыло, слепить из него два кусочка размером с рисовое зернышко.

Ароматизировать полученное мыло можно с помощью растительных вытяжек, используя для этой цели такие растения: листья смородины, иголочки хвои, цветки календулы, ромашки.

Области применения мыла.

Кроме использования мыла в качестве моющего средства оно широко применяется при отбеливании тканей, в производстве косметических средств, для изготовления полировочных составов водоэмульсионных красок.

В быту, не говоря уже о промышленности, процессу мытья подвергают разные предметы и объекты. Загрязняющие вещества бывают самые разнообразные, но чаще всего они малорастворимые или нерастворимые в воде. Такие вещества, как правило, являются гидрофобными, поскольку водой не смачиваются и с водой не взаимодействуют. Поэтому нужны и различные моющие средства.

Если попытаться дать этому процессу определения, то мытьём можно назвать очистку загрязненной поверхности жидкостью, содержащей моющее вещество или систему моющих веществ. В качестве жидкости в быту используют главным образом воду. Хорошая моющая система должна выполнять двойную функцию: удалять загрязнение с очищаемой поверхности и переводить его в водный раствор. Значит, моющее средство также должно обладать двойной функцией: способностью взаимодействовать с загрязняющим веществом и свойством переводить его в воду или водный раствор. Следовательно, молекула моющего вещества должна иметь гидрофобную и гидрофильную части. «Фобос» по-гречески означает страх. Боязнь. Значит, гидрофобный означает «боящийся, избегающий воду». «Филео» по-гречески – «люблю», гидрофильный – любящий, удерживающий воду. Гидрофобная часть молекулы моющего вещества обладает способностью взаимодействовать с поверхностью гидрофобного загрязняющего вещества. Гидрофильная часть моющего средства взаимодействует с водой, проникает в воду и увлекает за собой частицу загрязняющего вещества, присоединенную к гидрофобному концу.

Таким образом, моющие вещества должны обладать способностью, адсорбироваться на пограничной поверхности, то есть обладать поверхностно-активными веществами (ПАВ).

Соли тяжелых карбоновых кислот, например СН3(СН2)14СООNa, являются типичными поверхностно-активными веществами. Они содержат гидрофильную часть (в данном случае – карбоксильную группу) и гидрофобную часть (углеводородный радикал).

Практическая работа

«Секреты мыловарения».

Цель: изучить процесс омыления высших жирных кислот.

Изучив теорию, мы попробуем получить мыло на практике путем его варки кустарным способом.

Чтобы наше мыло было безопасным для здоровья, мы будем применять натуральное сырье.

В качестве оборудования и сырья используем:

· колба круглая плоскодонная вместимостью 1000 см3 ,

· стеклянная палочка,

· штатив с приспособлениями,

· спиртовка,

· фарфоровые стаканы вместимостью 500см3 и 200 см3 ,

· фарфоровая ложка,

· пинцет,

· весы технические,

· стакан стеклянный вместимостью 100см3,

· жир говяжий 70г,

· сало свиное 30г,

· спирт этиловый 20 мл,

· раствор Na2CO3,

· раствор NaCl 20% 200 мл,

· эвкалиптовое масло 2 капли, растворенное в спирте душистое вещество, лоскутки ткани размером 5X5 см,

· формочка для прессования мыла.

Ход работы : И так начнем с получения ядрового мыла высокого качества.

· Взвесим на технических весах 70 г. говяжьего и 30г свиного жира и поместим его в колбу емкостью 1000см3, закрепленную в штативе.

· Приготовим раствор кальцинированной соды Na2CO3(25 г Na2CO3+ 30 мл Н2О).

· В колбу прильем 20 мл этилового спирта. Он поможет растворению, контакту неполярного жира в полярной щелочи.

· Осторожно, при нагревании и перемешивании, прильем приготовленный раствор щелочи Na2CO3.

· Реакция омыления жира проходит только при нагревании. Признаком реакции является появление мыла.

· В полученную смесь выливаем 20% раствор NaCl и снова нагреваем смесь до полного отделения мыла.

· В отличие от горячей воды, в растворе поваренной соли мыло почти не растворяется. Поэтому при высаливании оно отделяется от раствора и всплывает.

· Дадим массе немного остыть, выделившейся слой мыла соберем ложкой на лоскут ткани, завернем его (работать нужно в резиновых перчатках!) и промоем в холодной воде.

· Слегка отжав, переложим его на другой лоскут ткани.

· Проверим рН мыла(нормальный уровень рН 6-7).у нас он был выше, поэтому мы мыло снова отсаливали и промывали водой.

Наш второй опыт будет заключаться в получении туалетного мыла.

Для получения туалетного мыла ядровое мыло измельчаем, разминаем. Затем в мыло добавляем 2 капли эвкалиптового масла (эфирное масло, жидкое, желтого цвета, антисептическое и противовоспалительное средство).

Изучение свойств мыла

Для изучения свойств мыла необходимо провести ряд опытов, подтверждающих его моющие свойства. Для этого следует:

1. В одну пробирку налить 5 мл дистиллированной воды, в другую – столько же водопроводной , поместить в каждую по кусочку мыла.

2. Закрыть пробками и встряхивать обе пробирки одновременно в течение нескольких секунд.

3. Поставить пробирки в штатив и с помощью секундомера определить, как долго пена остаётся в каждой пробирке. В пробирке с дистиллированной водой пена держится - 30 сек, а с водопроводной 10 сек.

4. Отметить вид содержимого каждой пробирки. Раствор стал мутным от мыла в двух пробирках.

5. С помощью универсальной индикаторной бумаги определить кислотность мыльного раствора. Мыльный раствор имеет слабощелочную среду.

6. Наличие глицерина в реакционной смеси можно обнаружить при помощи качественной реакции на многоатомные спирты, т. е. добавлением свежеприготовленного гидроксида меди. При добавлении гидроксида меди в пробирки, раствор стал ярко – синего цвета.

Выводы:

· мыло, полученное в домашних условиях, приятно пахнет, хорошо пенится и мылится, обладает антибактериальными свойствами и является экологически чистым;

· мыло имеет слабощелочную реакцию среды;

· дает характерную реакцию на содержание глицерина.

Литература:

1. Алексинский опыты по химии – М., 1995 г.

2. Богданова. Лабораторные работы. 8 – 11 кл.: Учеб. пособие для общеобразовательных учреждений. – М.: Астрель»: АСТ», 2001. – 112с.: ил.

3. Большая советская энциклопедия (в 30 томах). Гл. ред. . Изд. 3-е М., «Советская Энциклопедия». 1972.Т.17 Моршанск – Мятлик. 1974.616с.

4. Гроссе, Химия для любознательных – М., 1993 г.

5. Зиновьев жиров – М., 1990 г.

6. Селеменева в быту – http:// festival. 1 *****

7. Тоббин по мыловаренному производству – М 1991 г.

8. – Химия на досуге – М., 1996 г.

9. Шабанова деятельность учащихся – http:// festival. 1 *****

10. Щербакова проектов: организация деятельности по химии – http:// festival. 1 *****

11. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Химия / Авт. – сост. ; Худож. , . – М.: «Издательство АСТ»; 1999. – 448с.

Рецензия на спецкурс « Методика решения расчетных задач по химии для учащихся 10-11 класса » учителя химии Куликовой Н, С.

МОУ «Умыганская СОШ», с. Умыган, Тулунского района

Данная работа является частью программы по изучению органической химии тема «Жиры», элективного курса «Химия в повседневной жизни».

Изучить эту тему Валентина решила самостоятельно, так как ее заинтересовало, можно ли мыло получить в домашних условиях и получится ли оно такое, как продается в магазинах.

В этом проекте учитель уже выступает в роли консультанта. Зная это, можно отметить, что данная работа является продолжением непрерывного процесса формирования познавательных интересов, навыков исследовательской деятельности , развитию способности наблюдать и анализировать происходящее в ходе опытов явления, развитию умения практической деятельности и фиксированию результатов наблюдения, а затем по результатам делать необходимые выводы.

В работе представлены основные сведения о происхождении мыла, история мыловарения, состав, свойства, классификация мыла, сырье для его производства и области применения.

Изучение теоретической части дает возможность узнать, как сварить мыло в домашних условиях, чтобы оно было экологически чистым продуктом. Все эти аспекты отражены в данном исследовательском проекте.

А выбор этой темы способствует развитию практических навыков, развитию творчества.

Основной принцип выполнения работы – личная заинтересованность учащейся в получении химических знаний. Подобная заинтересованность возникла у Валентины за счет оригинальности идеи проекта и увлекательности полученных результатов.

Все разделы проекта связаны между собой, имеют преемственность на каждом этапе.

Работа реализует принцип развивающего обучения, направленный на получение новых знаний через исследовательскую деятельность, развивает практический навык исследовательской деятельности.

Но самый важный итог этого проекта состоит в том, что он способствует развитию любознательности, исследовательской мысли и устойчивого интереса к химии.

Руководитель проекта.

Строение мыла (химия мыла)

Мыла - это натриевые или калиевые соли высших жирных кислот (схема 1), гидролизующихся в водном растворе с образованием кислоты и щелочи.

Общая формула твердого мыла:

Cоли, образованные сильными основаниями щелочных металлов и слабыми карбоновыми кислотами, подвергаются гидролизу:

Образовавшаяся щелочь эмульгирует, частично разлагает жиры и освобождает таким образом прилипшую к ткани грязь. Карбоновые кислоты с водой образуют пену, которая захватывает частицы грязи. Калиевые соли по сравнению с натриевыми лучше растворимы в воде и поэтому обладают более сильным моющим свойством.

Гидрофобная часть мыла проникает в гидрофобное загрязняющее вещество, в результате поверхность каждой частицы загрязнения оказывается окруженной оболочкой гидрофильных групп. Они взаимодействуют с полярными молекулами воды. Благодаря этому ионы моющего средства вместе с загрязнением отрываются от поверхности ткани и переходят в водную среду. Так происходит очистка загрязненной поверхности моющим веществом.

Производство мыла состоит из двух стадий: химической и механической. На первой стадии (варка мыла) получают водный раствор натриевых (реже калиевых) солей, жирных кислот или их заменителей.

Получение высших карбоновых кислот при крекинге и окислении нефтепродуктов:

Получение натриевых солей:

СnHmCOOH + NaOH = СnHmCOONa + H2O.

Варку мыла заканчивают обработкой мыльного раствора (мыльного клея) избытком щелочи или раствором хлорида натрия. В результате этого на поверхность раствора всплывает концентрированный слой мыла, называемый ядром. Полученное мыло называют ядровым, а процесс его выделения из раствора - отсолкой или высаливанием.

Механическая обработка заключается в охлаждении и сушке, шлифовке, отделке и упаковке готовой продукции.

В результате мыловаренного процесса мы получаем самую разнообразную продукцию, с которой вы можете ознакомиться.

Производство хозяйственного мыла заканчивают на стадии высаливания, при этом происходит очистка мыла от белковых, красящих и механических примесей. Производство туалетного мыла проходит все стадии механической обработки. Наиболее важной из них является шлифовка, т.е. переведение ядрового мыла в раствор кипячением с горячей водой и повторным высаливанием. При этом мыло получается особо чистым и светлым.

Стиральные порошки могут:

• * раздражать дыхательные пути;
• * стимулировать проникновение в кожу ядовитых веществ;
• * вызывать аллергию и дерматит кожи.

Во всех этих случаях необходимо перейти на использование мыла, единственным недостатком которого является то, что оно сушит кожу.

Если мыло варилось из животных или растительных жиров, то из раствора после отделения ядра выделяют образующийся при омылении глицерин, который находит широкое применение: в производстве взрывчатых веществ и полимерных смол, как умягчитель ткани и кожи, при изготовлении парфюмерных, косметических и медицинских препаратов, в производстве кондитерских изделий.

В производстве мыла применяют нафтеновые кислоты, выделяемые при очистке нефтепродуктов (бензина, керосина). С этой целью нефтепродукты обрабатывают раствором гидроксида натрия и получают водный раствор натриевых солей нафтеновых кислот. Этот раствор упаривают и обрабатывают поваренной солью, в результате чего на поверхность раствора всплывает мазеобразная масса темного цвета - мылонафт. Для очистки мылонафта его обрабатывают серной кислотой. Этот нерастворимый в воде продукт называют асидолом или асидол-мылонафтом. Непосредственно из асидола изготовляют мыло.

Сырье для мыла

Общая информация по сырью, из которого производится мыло.

Животные жиры - древнее и ценное сырьё мыловаренной поверхности. Они содержат до 40 % насыщенных жирных кислот. Искусственные, то есть синтетические, жирные кислоты получают из парафина нефти каталитическим окислением кислородом воздуха. Молекула парафина при окислении разрывается в разных местах, и получается смесь кислот, которые затем разделяются на фракции. При производстве мыла используют в основном две фракции: С10-С16 и С17-С20. В хозяйственное мыло синтетические кислоты вводят в количестве 35-40 %.

Для производства мыла применяют также нафтеновые кислоты, выделяемые при очистки нефтепродуктов (бензина, керосина и др.). с этой целью нефтепродукты обрабатываются раствором гидроксида натрия и получают водный раствор натриевых солей нафтеновых кислот (монокарбоновые кислоты ряда циклопентана и циклогексана). Этот раствор упаривают и обрабатывают поваренной солью, в результате чего на поверхность раствора всплывает мазеобразная масса тёмного цвета - мылонафт. Для очистки мылонафта обрабатывают серной кислотой, то есть вытесняют из солей сами нафтеновые кислоты. Этот нерастворимый в воде продукт называют асидолом, или асидолмылонафтом. Непосредственно из асидола можно изготавливать только жидкое или мягкое мыло. Оно имеет нефтяной запах, но зато обладает бактерицидными свойствами.

В производстве мыла давно используют канифоль, которую получают при переработки живицы хвойных деревьев. Канифоль состоит из смеси смоляных кислот, содержащих в углеродной цепи около 20 атомов углерода. в состав хозяйственного мыла обычно вводят 12-15 % канифоли от массы жирных кислот, а в рецептуру туалетных мыл - не более 10 %. Введение канифоли в больших количествах делает мыло мягким и липким.

Конечно же, сегодня важно применение самых разных растительных жиров, о них есть отдельная статья в разделе.

Кроме использования мыла в качестве моющего средства оно применяется при отбеливании тканей, в производстве косметических средств, для изготовления полировочных составов водоэмульсионных красок.

В быту процессу мытья подвергают разные предметы и объекты. Загрязняющие вещества бывают самые разнообразные, но чаще всего они малорастворимые или нерастворимые в воде. Такие вещества, как правило, являются гидрофобными, поскольку водой не смачиваются и с водой не взаимодействуют. Поэтому нужны и различные моющие средства.

Мытьём можно назвать очистку загрязненной поверхности жидкостью, содержащей моющее вещество или систему моющих веществ. В качестве жидкости в быту используют главным образом воду. Хорошая моющая система должна выполнять двойную функцию: удалять загрязнение с очищаемой поверхности и переводить его в водный раствор. Значит, моющее средство также должно обладать двойной функцией: способностью взаимодействовать с загрязняющим веществом и свойством переводить его в воду или водный раствор.

Следовательно, молекула моющего вещества должна иметь гидрофобную и гидрофильную части. «Фобос» по-гречески означает страх. Боязнь. Значит, гидрофобный означает «боящийся, избегающий воду». «Филео» по-гречески - «люблю», гидрофильный - любящий. Удерживающий воду.

Гидрофобная часть молекулы моющего вещества обладает способностью взаимодействовать с поверхностью гидрофобного загрязняющего вещества. Гидрофильная часть моющего средства взаимодействует с водой, проникает в воду и увлекает за собой частицу загрязняющего вещества, присоединенную к гидрофобному концу.

Моющие вещества должны обладать способностью адсорбироваться на пограничной поверхности, то есть обладать поверхностно-активными веществами (ПАВ).

Соли тяжелых карбоновых кислот, например СН3(СН2)14СООNa, являются типичными поверхностно-активными веществами. Они содержат гидрофильную часть (в данном случае - карбоксильную группу) и гидрофобную часть (углеводородный радикал).

Свойства мыл. Что такое мыло?

Мыла - соли высокомолекулярных жирных кислот. В технике мылами называют натриевые или калиевые соли высших жирных кислот, в молекулах которых содержится не менее 8 и не более 20 углеродных атомов, а также подобных им кислот нафтеновых и смоляных (канифоли); водные растворы таких солей обладают поверхностно-активными и моющими свойствами. Соли щёлочноземельных и тяжёлых металлов условно называют металлическими мылами; большинство из них не растворимо в воде.

В безводном состоянии натриевые и калиевые соли жирных кислот представляют собой твёрдые кристаллические вещества с toпл. 220о-270о. Безводные мыла, особенно калиевые, гигроскопичны; причём соли жирных непредельных кислот в большей степени гигроскопичны, чем соли предельных.

В горячей воде при температуре, близкой к точке кипения, мыла растворяются во всех отношениях; при средних комнатных температурах растворимость их ограничена и зависит от природы и состава кислот и щелочей.

Мыла, в состав которых входят в большом количестве соли высокомолекулярных твёрдых жирных кислот, в холодной воде плохо пенятся и обладают низкой моющей способностью,тогда как мыла из жидких масел, а также из твёрдых низкомолекулярных жирных кислот, например кокосового масла, хорошо моют при комнатной температуре. Мыла, являясь солями щелочных металлов и слабых органических кислот, при растворении в воде подвергаются гидролизу с образованием свободной щёлочи и кислот, а также кислых солей, которые для большинства жирных кислот представляют труднорастворимые осадки, сообщающие растворам мутность. Для солей различных жирных кислот гидролиз увеличивается с повышением их молекулярного веса, с уменьшением концентрации мыла и с увеличением температуры раствора. Вследствие гидролиза водные растворы даже нейтральных мыл имеют щелочную реакцию. Спирт подавляет гидролиз мыл.

Мыла в водных растворах находятся частью в состоянии истинного раствора, частью же в коллоидном полидисперсном состоянии, образуя сложную систему, состоящую из молекул и мицелл нейтрального мыла, его ионов и других продуктов гидролиза.

С уменьшением полярности растворителя, т.е. с переходом от воды к органическим жидкостям, например к спирту, коллоидные свойства растворов мыл уменьшаются. Растворимость мыл в метиловом и этиловом спирте значительно выше, чем в воде, причём в безводных спиртах мыло находится в состоянии истинного раствора. Концентрированные растворы мыл твёрдых жирных кислот в этиловом спирте, приготовленные при нагревании, дают при охлаждении твёрдые гели, чем пользуются в технике для приготовления так называемого твёрдого спирта.

В безводном эфире и бензине мыла почти нерастворимы. Растворимость кислых мыл в бензине и других углеводородных жидкостях значительно выше, чем нейтральных. Соли щелочноземельных металлов высших жирных кислот, а также соли тяжёлых металлов в воде нерастворимы. Металлические мыла растворяются в жирах, чем пользуются в производстве олиф, где эти мыла как катализаторы ускоряют процесс высыхания жирных масел.Растворимость мыл в минеральных маслах используется в технике при производстве консистентных смазок (солидолов).

Широкое применение мыл как моющих средств, смачивателей, эмульгаторов, пептизаторов, смазочных средств и активных понизителей твёрдости тел, например, при резании металлов, объясняется специфичным строением их молекул. Мыла являются типичными поверхностно-активными веществами.

мыло натриевая соль поташ

Как приготовить едкий натр и поташ

Чистота соды

Чем выше процент, тем чище сода. Чда - это не производитель, а квалификация. Есть еще ч - чистый, хч - химически чистый и осч - высшая очистка.

Гост у чда - 4328-77 (конечные цифры - это год принятия госта), и по анализу эта сода чда - 99%, но считается все равно не самой чистой. (У соды ч очистка 99,9%, у хч - 99,99%...).

Если нет готового едкого натра или калия, можно приготовить:

первый из кальцинированной или кристаллической соды и гашеной извести,

а второй-- из поташа и гашеной извести.

Едкий натр. На 1 кг кальцинированной соды, или на 2,85 кг кристаллической соды, берут 900 г гашеной извести. Приготовляют раствор соды крепостью при 30° С в 23° Б, для чего 1 кг соды растворяют в 4,5--4,6 л воды.

Раствор соды помещают в котел или соду сразу растворяют в котле для варки, нагревают жидкость до 60 С и небольшими порциями вливают смешанную с водой гашеную известь -- «известковое молоко». При этом раствор очень пенится и может перейти через край. Поэтому котел нужно загружать только на 2/3 его вместимости и во время варки усиленно размешивать жидкость.

Чем тщательнее будет размешана жидкость, тем лучше произойдет процесс превращения обыкновенной соды в каустическую (едкий натр).

Смесь нужно нагревать 40--60 мин, затем ей дают отстояться и прозрачный раствор сливают с осадка.* Прозрачная жидкость -- раствор едкого натра приблизительной крепости в 20°--21° Б, а в осадке остается часть нерастворившейся извести, остатки едкого натра, мел и другие примеси.По удалении прозрачного раствора к осадку можно прибавить воды,вскипятить несколько раз, дать отстояться и вновь слить прозрачную жидкость, которая также будет представлять собой раствор едкого натра, но значительно меньшей крепости.

При таком изготовлении едкого натра раствор получается в20°--21° Б. Если для омыления жира, из которого предполагают сделать мыло, нужна более крепкая щелочь, полученный раствор можно выпарить; по испарении воды раствор будет крепче. Если нужна щелочь меньшей крепости, раствор разбавляют водой.

При таком домашнем изготовлении едкого натра (каустической соды) из 1 кг кальцинированной соды получается 780--820 г каустической соды.

Выше указывалось, что кальцинированной соды нужно взять 1 кг, а кристаллической -- 2,85 кг. Разница между кальцинированной и кристаллической содой заключается в том, что в последней находится кристаллизационная вода.

Если кристаллическую соду прокалить, она с треском рассыпается и превращается в белый порошок, уже совершенно лишенный воды(кальцинированный).

Едкий калий. Едкий калий приготовляется по тому же способу, как и едкий натр.На 1 кг кальцинированного поташа берут 6,8--7 кг гашеной извести и10--11 л воды. Раствор поташа в воде нагревают, не доведя до кипения, и маленькими порциями добавляют в котел гашеную известь, смешанную с водой (известковое молоко). Жидкость все время усиленно размешивают и нагревание продолжают 40--60 мин. Затем смеси дают отстояться, сливают прозрачную жидкость, представляющую собой раствор едкого калия приблизительной крепости в 16--17° Б, а осадок опять обливают водой,нагревают до кипения, дают отстояться и прозрачную жидкость, представляющую собой значительно меньшей крепости раствор, сливают.

Поташ можно приготовить домашним образом -- извлечением его (выщелачиванием)из золы растений, из золы, получающейся при сжигании дров, и вообще из всякой древесной или растительной золы. Золу помещают в сосуд,имеющий в дне отверстие, слегка утрамбовывают и наливают на золу воду.Вода будет просачиваться через золу и вытекать из отверстия в дне в виде мутной жидкости, которую собирают в отдельный сосуд. Затем мокрую золу удаляют, насыпают свежей золы, которую обливают полученной мутной жидкостью из смоченной первой золы. Такую операцию повторяют до тех пор, пока одна и та же вода, пропущенная через несколько порций золы,не сделается густой. Густую жидкость пропускают для очистки от твердых частиц через редкую ткань и нагревают в глубокой железной сковороде до испарения воды.

По испарении воды на дне и стенках сковороды останется серая накипь,которую собирают в другой сосуд. Собранную накипь прокаливают при сильном огне на сковороде и получают белый порошок -- поташ.

Калиевую щелочь можно также приготовить из растительной или древесной золы следующим образом: просеянную через сито золу складывают кучами на утрамбованном земляном или каменном полу и обливают ее небольшим количеством воды, чтобы она сделалась влажной. Затем в кучах проделывают углубления, насыпают приблизительно 8--10% негашеной извести, наливают, все хорошо перемешивают и, когда известь вся погасится, ее обсыпают сверху золой. Охлажденную и хорошо перемешанную массу помещают в чан с двумя днищами, из которых верхнее имеет много мелких отверстий. На верхнее дно кладут кусок грубой холстины и насыпают смесь золы с известью. Между обоими днищами с одной стороны делают отверстие, в которое вставляют трубку для отвода воздуха, а в противоположной стороне приделывают кран для спуска щелока. На золу с известью наливают теплую воду, хорошо смешивают и дают отстояться 6--8часов. После этого через кран выпускают щелок, имеющий приблизительно крепость в 20--25° Б.

Второе обливание воды даст щелок крепостью в 8--10° Б, третье -- в 4--2° Б.

Определение

Мыла - жидкие или твёрдые продукты, содержащие поверхностно-активные вещества, в соединении с водой используемое для очищения и ухода за кожей (туалетное мыло, шампуни, гели), либо как средство бытовой химии - моющего средства (мыло хозяйственное).

Химический состав мыла

С точки зрения химического состава:

твердые мыла - смесь растворимых натриевых солей высших жирных (предельных и непредельных) кислот;

жидкие мыла - смесь растворимых калиевых или аммонийных солей тех же кислот

Один из вариантов химического состава твёрдого мыла - $C_{17}H_{35}COONa$, жидкого - $CC_{17}HH_{35}COOK$. К жирным кислотам, из которых изготавливают мыло, относятся:

• стеариновая (октадекановая кислота) - $C_{17}H_{35}COOH$, твердая, одноосновная предельная карбоновая кислота, одна из наиболее распространённых в природе жирных кислот, входящая в виде глицеридов в состав липидов , прежде всего триглицеридов жиров животного происхождения (в бараньем жире до ~30 %, в растительных (пальмовое масло) - до 10 %).
• пальмитиновая (гексадекановая кислота) - $C_{15}H_{31}COOH$, наиболее распространённая в природе твердая одноосновная насыщенная карбоновая кислота (жирная кислота), входит в состав глицеридов большинства животных жиров и растительных масел (сливочное масло содержит 25 %, свиное сало - 30 %), многих растительных жиров ((пальмовое, тыквенное, хлопковое масла, масло бразильского ореха, какао и др.);
• миристиновая (тетрадекановая кислота) - $C_{13}H_{27}COOH$ - одноосновная предельная карбоновая кислота, в природе находится в виде триглицерида в миндальном, пальмовом, кокосовом, хлопковом и других растительных маслах
• лауриновая (додекановая кислота) - $C_{11}H_{23}COOH$- одноосновная предельная карбоновая кислота, также как и миристиновая кислота, содержится во многих растительных маслах южных культур: пальмовом, кокосовом, масле сливовых косточек, масле пальмы тукума и др.
• олеиновая (цис-9-октадеценовая кислота) - $CH_3(CH_2)_7-CH=CH-(CH_2)_7COOH$ или общая формула $C_{17}H_{33}COOH$- жидкая одноосновная мононенасыщенная жирная кислота, относится к группе омега-9 ненасыщенных жирных кислот, содержится в больших количествах в животных жирах, особенно в рыбьем жире, а также во многих растительных маслах - оливковом. подсолнечном, арахисовом, миндальном и др.

Дополнительно в составе мыла могут быть и другие вещества, обладающие моющим действием, а также ароматизаторы и красители. Часто для улучшения потребительских свойств к мылу добавляют глицерин, тальк, антисептики.

Способы получения мыла

В основе всех способов получения мыла лежит реакция щелочного гидролиза жиров (животных или растительных):

Приготовление твердого мыла

Чтобы приготовить твердое мыло, нужно взять около 30 г свиного сала и около 70 г говяжьего жира. Всё это растопить, и когда жир расплавится, добавить 25 г твердой щелочи NaOH и 40 мл воды. Перед добавлением щёлочь следует нагреть.

Внимание! Со щёлочью нужно работать аккуратно, чтобы её брызги не попадали на кожу.

Нагревание продолжать в течении получаса на медленном огне, не забывая помешивать (лучше перемешивать стеклянной палочкой). По мере выкипания воды, нужно подливать к смеси предварительно нагретую воду.

Для отделения (высаливания) получившегося мыла из раствора можно использовать раствор пищевой соли (NaCl). Для его приготовления в 100 мл воды нужно растворить 20 г соли NaCl . После добавления соли продолжить нагревание смеси. В результате высаливания на поверхности раствора появляются чешуйки мыла. После остывания нужно собрать ложкой с поверхности раствора появившиеся чешуйки и отжать их с помощью ткани или марли. Для исключения попадание остатков щёлочи на руки, эту операцию лучше проводить в резиновых перчатках.

Полученную массу нужно обмыть малым количеством холодной воды и, для получения приятного аромата, можно добавить спиртовой раствор душистого вещества (например, духи). Можно также добавить красящие и антисептические вещества. Затем всю массу размять, и при небольшом разогреве сформировать нужную форму.

При получении туалетного мыла в промышленных масштабах, в основном, применяются не животные, а растительные жиры. Сколько разных жиров существует, столько различных сортов мыла можно получить. Например, из растительных масел преимущественно получаются жидкие мыла (за исключением оливкового), но в отличии от твёрдого мыла, жидкое мыло не отделяется «высаливанием».

Приготовление жидкого мыла

Приготовление жидкого мыла, также как и приготовление твёрдого мыла, производится путём щелочного гидролиза, но, в отличии от предыдущей методики, нужно использовать раствор едкого кали (KOH). Вместо животного жира можно взять растительное масло с добавлением 30 г. калиевой щёлочи (KOH) и 40 мл воды.

Внимание! Также, как и при приготовлении твёрдого мыла, щёлочь – едкое вещество, лучше работать в перчатках.

Все операции проводятся аналогично первому методу. Однако, вместо высаливания нужно дать раствору остыть, постоянно помешивая. В этом случае получается смесь, состоящая из мыла и воды, а также небольшого количества непрореагировавших веществ, называемых «клеевым мылом». Разделять смесь необязательно. потому что она обладает моющими свойствами.

ПОВЕРХНОСТНО АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА (ПАВ)

Определение

Поверхностно-активные вещества́ (ПАВ) - химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела термодинамических фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения.

Основной количественной характеристикой ПАВ является поверхностная активность - способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз.

ПАВ - органические соединения, имеющие в своём составе полярную часть, то есть гидрофильный компонент (функциональные группы кислот и их соли -ОН, -СОО(H)Na, -$OSO_2O(H)Na$, -$SO_3(H)Na$) и неполярную (углеводородную) часть, то есть гидрофобный компонент .

Как уже говорилось, мыла являются поверхностно-активными веществами. Помимо различных видов мыла, к ПАВ также относятся различные синтетические моющие средства (СМС), а также спирты, карбоновые кислоты, амины и т. п.

На основании химической природы молекул, ПАВ подразделяются на четыре основных класса: анионактивные, катионактивные, неионогенные и амфотерные.

1. Анионактивные ПАВ содержат в молекуле одну или несколько полярных групп и диссоциируют в водном растворе с образованием цепочек анионов, определяющих их поверхностную активность. Гидрофобная часть молекулы обычно представлена предельными или непредельными алифатическими цепями или алкилароматическими радикалами. Всего выделяют шесть групп анионактивных ПАВ. Наиболее распространеными анионактивными ПАВ являются алкилсульфаты и алкиларилсульфонаты. Эти вещества малотоксичны, не раздражают кожу человека и удовлетворительно подвергаются биологическому распаду в водоемах, за исключением алкиларилсульфонатов с разветвленной алкильной цепью. Анионактивные ПАВ используют для производства стиральных порошков и чистящих средств.

2. Катионактивные ПАВ диссоциируют в водном растворе с образованием поверхностно-активного катиона с длинной гидрофобной цепью и аниона, как правило галогенида, иногда аниона серной или фосфорной кислоты. Преобладающими среди катионактивных ПАВ являются азотсодержащие соединения. Катионактивные ПАВ меньше снижают поверхностное натяжение, чем анионахтивные, но они могут взаимодействовать химически с поверхностью адсорбента, например с клеточными белками бактерий, обусловливая бактерицидное действие. Катионактивные ПАВ меньше снижают поверхностное натяжение, чем анионактивные, но они могут использоваться для придания мягкости тканям. Катионактивные ПАВ также входят в состав стиральных порошков и чистящих средств, но кроме того на их основе готовят шампуни, гели для душа и ополаскиватели для белья.

3. Неионогенные ПАВ не диссоциируют в воде на ионы. Их растворимость обусловлена наличием в молекулах гидрофильных эфирных и гидроксильных групп, чаще всего полиэтиленгликолевой цепи. Характерная особенность неионогенных ПАВ - жидкое состояние и малое пенообразование в водных растворах. Такие ПАВ хорошо очищают полиэфирные и полиамидные волокна.

4. Амфотерные (амфолитные) ПАВ содержат в молекуле гидрофильный радикал и гидрофобную часть, способную быть акцептором или донором протона в зависимости от рН раствора. Обычно эти ПАВ включают одну или несколько основных и кислотных групп. В зависимости от величины рН они проявляют свойства катионактивных или анионактивных ПАВ. Из группы амфотерных ПАВ наиболее часто используют производные бетаина (например, кокаминопропил бетаин). В сочетании с анионными ПАВ они улучшают пенообразующую способность и повышают безвредность моющих средств. Эти производные получают из природного сырья, поэтому они являются достаточно дорогостоящими компонентами. Амфотерные и неионогенные ПАВ используются при производстве моющих средств с деликатным действием - шампуней, гелей, средств для умывания.

ВЛИЯНИЕ ПАВ НА ЧЕЛОВЕКА И КОМПОНЕНТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Водные растворы ПАВ в большей или меньшей концентрации поступают с промышленными и бытовыми стоками в водоемы. Очистке сточных вод от ПАВ уделяется большое внимание, так как из-за низкой скорости разложения негативное воздействие на растительные и животные организмы трудно предсказуемы. Сточные воды, содержащие продукты гидролиза полифосфатных ПАВ, могут вызвать интенсивный рост растений, что приводит к загрязнению ранее чистых водоемов: по мере отмирания растений начинается их гниение, а в воде снижается содержание растворенного кислорода, что в свою очередь ухудшает условия существования других живых форм в водоеме.

Как любая среда биосферы, водоём, имеет свои защитные силы и обладает способностью к самоочищению. Самоочищение происходит за счет разбавления, оседания частиц на дно и формирования отложений, разложения органических веществ до аммиака и его солей за счет действия микроорганизмов. Большая трудность самовосстановления водоемов после воздействия ПАВ состоит в том, что ПАВ чаще всего присутствуют в виде смеси отдельных гомологов и изомеров, каждый из которых проявляет индивидуальные свойства при взаимодействии с водой и донными отложениями, различен и механизм их биохимического разложения. Исследования свойств смесей ПАВ показали, что в концентрациях, близких к пороговым, эти вещества обладают эффектом суммирования их вредных воздействий.

ПАВ делятся на те, которые быстро разрушаются в окружающей среде и те, которые не разрушаются и могут накапливаться в организмах в недопустимых концентрациях. Один из основных негативных эффектов ПАВ в окружающей среде - понижение поверхностного натяжения. В водоемах изменение поверхностного натяжения приводит к снижению концентрации кислорода в массе воды, что вызывает рост биомассы сине-зеленых и бурых водорослей и гибель рыб и других водных организмов.

Только немногие ПАВ считаются безопасными (алкилполиглюкозиды), так как продуктами их распада являются углеводы. Однако при адсорбировании ПАВ на поверхности частичек (ила, песка) скорость их разрушения многократно снижается. Поэтому в нормальных условиях они могут высвобождать (десорбировать) ионы тяжёлых металлов, удерживаемые этими частичками, и тем самым повышать риск попадания данных веществ в организм человека.

В организм человека ПАВ могут попадать разными путями - с пищей, водой, через кожу. Компоненты ПАВ могут вызывать аллергические реакции, вплоть до тяжелых осложнений.

Омыление — это гидролиз сложных эфиров под действием щёлочи. При этом получается соль органической кислоты и спирт. Исторически это название пошло от процесса получения мыла — гидролиза жиров щёлоком, при котором получается смесь солей высших жирных кислот (собственно — мыло) и глицерин (трёхатомный спирт).
Соответственно омыление — это реакция сложного эфира со щелочью.

До изобретения мыла жир и грязь с кожи удаляли золой и мелким речным песком.Технология изготовления мыла из животных жиров складывалась на протяжении многих веков. Посмотрим, как можно приготовить мыло в химической лаборатории. Сначала составляется жировая смесь, которую расплавляют и омыляют – варят со щелочью. Для гидролиза жира в щелочной среде берется немного топленого свиного сала, около 10 мл этилового спирта и 10 мл раствора щелочи. Сюда же добавляют поваренную соль и нагревают полученную смесь. При этом образуются мыло и глицерин. Соль добавляют для осаждения глицерина и загрязнений. Также получают мыло в промышленности.

Состав мыла
Мыла – натриевые или калиевые соли высших карбоновых кислот (кислот, содержащих в своем составе более 10 атомов углерода), полученных в результате гидролиза жиров в щелочной среде (чаще всего из жиров, содержащих в составе стеариновую кислоту С 17 Н 35 СООН) — С 17 Н 35 СООNa – стеарат натрия.
Жир + щелочь = соли жирных кислот и глицерин.

Свойства мыла
Поверхностный слой дистиллированной воды находится в натянутом состоянии подобно упругой пленке. При добавлении мыла и некоторых других растворимых в воде веществ поверхностное натяжение воды уменьшается. Мыло и другие моющие вещества относят к поверхностно-активным веществам (ПАВ). Они уменьшают поверхностное натяжение воды, усиливая тем самым моющие свойства воды.

Молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, имеют избыток потенциальной энергии и поэтому стремятся втянуться внутрь так, что при этом на поверхности остается минимальное количество молекул. За счет этого вдоль поверхности жидкости всегда действует сила, стремящаяся сократить поверхность. Это явление в физике получило название поверхностного натяжения жидкости.

Молекулы ПАВ на пограничной поверхности располагаются так, что гидрофильные группы карбоксильных анионов направлены в воду, а углеводородные гидрофобные выталкиваются из нее. В результате поверхность воды покрывается частоколом из молекул ПАВ. Такая водная поверхность имеет меньшее поверхностное натяжение, что способствует быстрому и полному смачиванию загрязненных поверхностей. Уменьшая поверхность натяжения воды, мы увеличиваем ее смачивающую способность.

Секрет очищающего действия мыла

СМС (синтетические моющие средства) – натриевые соли синтетических кислот (сульфокислот, сложных эфиров высших спиртов и серной кислоты).
Рассмотрим свойства моющих веществ и сравним мыла и СМС (стирального порошка) . Для начала проверим, какая среда характерна для наших моющих средств. Как мы это сделаем?
С помощью индикаторов.
Будем использовать известные нам индикаторы – лакмус и фенолфталеин. При добавлении лакмуса в раствор мыла и в раствор СМС он приобретает синий цвет, а фенолфталеин – малиновый, то есть реакция среды щелочная.

А что происходит с мылом и СМС в жесткой воде? (понятно, почему мыловары не варят мыло на водопроводной воде, а используют отвары, дистиллированную воду, молоко и тд.)
Добавим в одну пробирку раствор мыла, а в другую раствор СМС, взболтаем их. Что вы наблюдаете? В эти же пробирки добавим хлорид кальция и взболтаем содержимое пробирок. Что вы наблюдаете теперь? Раствор СМС пенится, а в растворе мыла образуются нерастворимые соли:
2С 17 Н 35 СОО – + Са 2+ = Са(С 17 Н 35 СОО) 2
А СМС образуют растворимые соли кальция, которые также обладают поверхностно-активными свойствами.
Использование чрезмерного количества этих средств приводит к загрязнению окружающей среды. Послушаем сообщение об экологических последствиях использования ПАВ.
Многие ПАВ трудно поддаются биологическому разложению. Поступая со сточными водами в реки и озера, они загрязняют окружающую среду. В результате образуются целые горы пены в канализационных трубах, реках, озерах, куда попадают промышленные и бытовые стоки. Использование некоторых ПАВ приводит к гибели всех живых обитателей в воде.

Почему раствор мыла, попадая в реку или озеро, быстро разлагается, а некоторые ПАВ нет? Дело в том, что мыла, полученные из жиров, содержат неразветвленные углеводородные цепи, которые разрушаются бактериями. В то же время в состав некоторых СМС входят алкилсульфаты или алкил(арил)сульфонаты с углеводородными цепями, имеющими разветвленное или ароматическое строение. Такие соединения бактерии «переварить» не могут. Поэтому при создании новых ПАВ необходимо учитывать не только их эффективность, но и способность к биологическому распаду – уничтожению некоторыми видами микроорганизмов.

---