Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №9

с углублённым изучением английского языка»

Ново-Савиновского района г.Казани Республики Татарстан

Открытый урок

«Принцип действия моющих средств»

10 класс

Учитель химии Хайруллина Эсмеральда Васильевна

Девиз урока: «Да здравствует мыло душистое и полотенце пушистое!»

Цель урока:

Образовательная: Закрепить знания реакции гидролиза на примере мыла; познакомить со строением, получением и принципом действия СМС.

Развивающая: Осуществить межпредметную связь химии, биологии (понятие гидрофильность, гидрофобность), экологии, физики (поверхностное натяжение).

Анализировать материал, формирование умения излагать свою точку зрения, оппонировать; осознать, что любую сущность можно познать через преобразование.

Воспитательная: продолжать вырабатывать такие черты характера, как пытливость, любознательность, стремление к расширению своего кругозора, через индивидуальную работу и работу в группе, осознавать постепенно необходимость выработки умения самооценки и взаимооценки.

Методы: Рассказ, беседа, лабораторная работа.

Оборудование: Интерактивная доска SMART-BOARD, коллекции СМС, для лабораторной работы: растворы мыла хозяйственного, СМС, СаСl₂, универсальный индикатор.

Тип урока: комбинированный.

Ход урока:

I.                  Организационный момент (1 мин)

II.               Актуализация знаний (10 мин)

Классу показывается репродукции  прачки художника Архипова «Прачки» и Ренуар «Прачки»

Учитель - Обращает внимание на руки этих женщин – красные, опухшие, с жёсткой нездоровой кожей.

Что является результатом этих необратимых процессов?

Учащиеся. Постоянное действие мыла.

Лабораторная работа

Учащимся предлагается:

1.     Изучить рН растворов хозяйственного мыла, СМС.  

2.     Изучить поведение растворов мыла и СМС в жёсткой воде (создаётся добавлением к 3-5 мл дистиллированной воды 2-3 капель 5% раствора хлорида кальция).

Учащиеся фиксируют полученные результаты и выводы в тетрадь.

Учитель. Какие выводы вы записали в тетрадь по лабораторной работе №1? Что происходит при действии мыла? Записать на доске уравнение реакции.

Ученик. 1. Растворение мыла как соли сильного основания и слабой кислоты сопровождается гидролизом, при этом создаётся щелочная среда, которая оказывает вредное воздействие на многие ткани, особенно на шерсть, шёлк.

Уравнение реакции записывается на доске:

С₁₇Н₃₅СООNа+НОН↔ С₁₇Н₃₅СООН + NаОН

С₁₇Н₃₅СОО^-+Nа⁺+НОН↔ С₁₇Н₃₅СООН + Nа⁺+ОН^-

С₁₇Н₃₅СОО^-+НОН↔ С₁₇Н₃₅СООН+ОН^-.

Учитель. Что происходит с раствором мыла и СМС в жёсткой воде? Чем отличается мыло от СМС? Перечисляем достоинства СМС и фиксируем на доске напротив свойств мыла.

Ученик. 2. В жёсткой и морской воде моющее действие мыла уменьшается (оно не мылится, не пенится) вследствие образования нерастворимых кальциевых или магниевых солей (в виде хлопьев):

III.           Изложение нового материала (15 мин).

Учитель – Вещества, которые лишены недостатков мыла были получены синтетическим путём и получили название детергентов или синтетических моющих средств. (Демонстрируем порошки).

1.     Сравниваем строение молекул мыла и СМС:

     2.  Вспоминаем из курса общей биологии понятия гидрофильность (группы

-СООNа и -ОSO₃Na – гидрофильная часть молекулы) и гидрофобность (углеводородные радикалы – гидрофобная часть).

Учитель. Какая группа в молекуле мыла и СМС обеспечивает растворимость в воде, а какая стремится вытеснить молекулу мыла (СМС) из внутренних слоёв воды на её поверхность?

Учащиеся. -СООNа – гидрофильная, обеспечивает растворимость молекулы мыла в воде; группа –С₁₇Н₃₅ – гидрофобная, стремится вытеснить «отработавшую» молекулу мыла на её поверхность. Это сочетание гидрофильности и гидрофобности различных частей молекулы мыла и обеспечивает её моющее действие.

Схема действия мыла (СМС) такова:

·        растворение молекулы мыла (СМС) в воде и подход к грязевой частице,

·        отрыв грязевых частиц от материала,

·        перевод грязевых частиц в моющий раствор и их удержание там.

Грязь удерживается на ткани тонким слоем жиров, которые должны быть удалены в первую очередь. При стирке загрязнённой ткани молекулы моющего вещества окружают капли жира, так что неполярные группы (обозначены зигзагами) оказываются «растворёнными» в жире, а полярные в воде. В результате капли жира становятся гидрофильными и переходят в раствор. Мыла и моющие средства – хорошие пенообразователи. Загрязняющие частицы, прилипая к пузырькам пены, удаляются вместе с ней из моющего раствора.

     3.  Связь с физикой. Препятствием на пути подхода моющего вещества к поверхности грязевой частицы является поверхностное натяжение воды. Вспоминаем понятие поверхностного натяжения и как поверхностное натяжение меняется с добавлением детергентов. С добавлением детергентов поверхностное натяжение становится достаточно низким и поверхность материала легко смачивается мыльным раствором.                                                             

Коэффициенты поверхностного натяжения различных жидкостей

Чем больше коэффициент поверхностного натяжения жидкости, тем с большей силой она будет стремиться минимизировать свою поверхность при прочих разных условиях. Измерения показывают, что молекулы мыла на поверхности воды понижают её поверхностное натяжение  почти в 2,5 раза. Происходит это из-за того, что, находясь на поверхности воды «головой вниз», они, во-первых, не стремятся внутрь и, во-вторых, отталкиваются друг от друга, а не притягиваются, как молекулы воды. Таким образом, увеличивать поверхность воды, если в ней растворено мыло, легче. А это значит, что жидкость может проникать в щели между нитями ткани. Другими словами, мыло делает воду «более мокрой».

Какие же молекулы обеспечивают достоинства СМС?

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

2)    Полифосфаты (помогают повышать активность ПАВ, снижают жёсткость воды за счёт образования прочных, но растворимых в воде соединений с ионами магния и кальция), например, натрийтрифосфат:

                           O        O        O

                           ║        ║        ║

              Na─O─P─O─P─O─P─O─Na

                          │        │        │

                          ONa    ONa   ONa

3)    Отбеливающие вещества, например, перборат NaBO₂∙H₂O₂∙3Н₂О

4)    Отдушка.

    4. Разбираем вопрос, почему нужно строго придерживаться способа применения, который указан на коробке. При употреблении СМС в концентрации меньшей, чем указано на упаковке, полифосфата недостаточно, чтобы устранить жёсткость воды. ПАВ действует неэффективно. При употреблении СМС в концентрации большей, чем указано на упаковке, молекулы ПАВ реализуют свою склонность к склеиванию друг с другом  –  мицеллообразованию, в этом случае эффективность ПАВ также резко снижается. Разбираем строение мицелл (кружочками изображена гидрофильная часть молекулы, чёрточками – гидрофобная):

 5. Экологический аспект.

Есть ли недостатки СМС? Да. СМС устойчивы и с трудом разрушаются, поэтому они способны накапливаться в окружающей среде и загрязнять её. Основную опасность в этом плане представляют полифосфаты (ПАВ сейчас стараются применять такие, что быстро подвергаются природой естественному разложению). Полифосфаты, содержащие в своём составе фосфор – один из важнейших питательных элементов, - попадая в водоёмы, вызывают бурное размножение планктона, «цветение» воды. Однако ситуация не безвыходная. Вместо полифосфатов с равным успехом можно использовать цитраты – соли лимонной кислоты. Цитрат натрия в сочетании с сульфатом натрия эффективно снижает жёсткость 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 – более высокая себестоимость.

      IV. Закрепление. (Проведение теста и взаимопроверка. Оценки выставляем в журнал)

1. Формула мыла:                         

А) С₁₇Н₃₅СООNa

Б) С₁₇Н₃₅СООН

В) С₁₅Н₃₁СООNa

2. Какая среда образуется при гидролизе мыла?

              А)  щелочная

              Б)  нейтральная

              В)  кислая

3. Жёсткость воды обусловлена ионами:

А)  Са²⁺

Б)  К⁺

В)  Na⁺ 

4. Сырьём для получения СМС является:

А)  попутные и нефтяные газы

Б)  нефть

В)  природное сырьё

5. Какая группа в молекулах СМС обеспечивает растворимость в воде?

А)  гидрофобная

Б)  гидрофильная

В)  гидроксильная

6. В состав СМС входят:

А)  полифосфаты

Б)  отдушка

В)  пероксид Na

Г)  сода

Д)  ПАВ

Е)  аммиак

Ж)  отбеливающие вещества

7. Какие вещества, содержащиеся в СМС, снижают жесткость воды?

     А)  ПАВ

     Б)  полифосфаты

     В)  отбеливающие вещества

      V. Домашнее задание (подготовить устный ответ на вопросы:

 1.   Почему вещи стирают в горячей воде, а споласкивают в холодной?

 2.   Есть ли смысл использовать антибактериальные мыла и СМС?

     VI. Рефлексия