Тема урока – “Мыла и синтетические моющие средства (СМС)”

Тема урока – “Мыла и синтетические моющие средства (СМС)”

развивающие: создать условия для исследования учащимися свойств мыла и СМС, дальнейшего развития общеучебных и предметных умений (анализировать, сравнивать, делать выводы);

Оборудование: проектор, компьютер, экран, на столах учащихся – чашка с дистиллированной водой, спички, мыло, на демонстрационном столе – раствор мыла, раствор СМС, фенолфталеин, лакмус, пробирки, штатив для пробирок, хлорид калия, колба с водопроводной водой.

Ход урока

I. Организационно-психологический этап

Ожидаемый результат: создание благоприятной эмоциональной обстановки, «погружение» учащихся в атмосферу урока.

Цель: создание доброжелательной атмосферы в классе, познавательного интереса к изучаемому материалу.

– Ребята, мне хотелось бы, чтобы слагаемыми успехам на уроке стали улыбка, сотрудничество, понимание, единодушие. Давайте улыбнемся друг другу и именно с улыбки начнем наш урок.

II. Операционно-познавательный этап

Ожидаемые результаты: овладение содержанием темы урока и способами познавательной деятельности.

Фронтальный опрос по теме «Жиры» (если учащийся знает ответ на вопрос, отвечает сидя, при отсутствии ответа – встает).
1. Что такое жиры?
2. Вещества каких классов участвуют в образовании жиров?
3. Какие кислоты входят в состав жиров?
4. Какая реакция лежит в основе образования жиров?
5. Чем отличается строение твёрдых и жидких жиров? Приведите примеры.
6. Запишите общую формулу жиров.
7. Будут ли отличаться химические свойства жидких и твёрдых жиров? В чём причина отличий?
В это время три ученика у доски по карточкам выполняют задания:

1К. – Составьте уравнение гидрирования жира, содержащего остатки олеиновой кислоты.
2К. – Напишите уравнение гидролиза жира, образованного остатками стеариновой, пальмитиновой и линолевой кислот.
3К. – Сколько кратных связей содержит молекула жира состава С₅₇Н₉₈О₆?
Изучение нового материала
Класс делится на две команды, представляющие концерн «Мыло» и «СМС».

В каждой команде есть микрогруппы: историки, химики-теоретики, технологи, химики-практики, наблюдатели: оптимисты, пессимисты. Каждой группе заранее дается перечень вопросов, на которые они должны найти ответы. Использовать можно различные источники: учебник, дополнительную литературу, интернет – ресурсы. Цель каждой команды доказать преимущество своего моющего средства и недостатки моющего средства противоположной команды. Вопросы составляются по каждому пункту плана урока по мере выступлений учащихся.
представлен план урока:

1. История мыла.
2. Строение мыла, его свойства.
Получение мыла.
Механизм моющего действия мыла и синтетических моющих средств.
ПАВ в природе.
Перспективы применения мыла и СМС.
1. История мыла:
Римский ученый и политик Плиний Старший утверждал, что еще древние галлы (населявшие территорию современной Франции) и германцы знали о приготовлении мыла. Они делали из сала и золы букового дерева некую чудодейственную мазь, которую использовали для очистки и окрашивания волос, а также для лечения кожных заболеваний.
Так же существует версия, что мыло было изготовлено римлянами из растопленного животного жира и древесной золы. Женщины, стиравшие там белье, обратили внимание, что благодаря этой смеси одежда отстирывается значительно лучше. Люди постепенно стали использовать эту смесь не только для стирки одежды, но и для мытья тела. Кстати, первые мыловарни тоже были обнаружены археологами на территории Древнего Рима, среди развалин знаменитых Помпей.
Мыло не сразу стало предметом гигиены. Окончательно моду на чистоту привили средневековой Европе рыцари, побывавшие во время крестовых походов в арабских странах. Вероятно, арабы в VII веке н.э. узнали способ изготовления твердого мыла. От арабов искусство мыловарения проникло в Испанию. Здесь научились делать твердое красивое мыло из оливкового масла и золы морских растений. Повсюду на Средиземноморье, где выращивали масличные растения, стало процветать мыловарение.
Известно, что в XV и XVI вв. рыцари и купцы привозили пахнущие шарики из Венеции. На них были вытиснены лилии, еловые шишки, полумесяцы – первые, если можно так сказать, торговые знаки.
На Руси секреты изготовления мыла унаследовали от Византии, а собственные мастера-мыловары появились только в XV в. Промышленное производство мыла было налажено при Петре I, но вплоть до середины XIX века им пользовалась только знать. Крестьяне же стирали и мылись щелоком – смесью получаемой из древесной золы, залитой кипятком и распаренной в печи. Главным центром мыловарения был город Шуя, на его гербе даже изображен кусок мыла.
2. Строение мыла, «СМС», свойства (вопросы освещают химики – теоретики)
Представлено несколько упаковок различных сортов мыла. Прочитайте состав мыла и назовите его основную часть.
Лауретсульфат натрия, таловат натрия, кокоат натрия, натриевые (калиевые) соли жирных кислот, стеарат натрия, гликоль дистеарат и др.
Мыла – это натриевые или калиевые соли высших жирных кислот. Общая формула твердого мыла: R-COONa; жидкого мыла: R-COOK. Получают мыло в результате щелочного гидролиза:

 Основной состав любого твердого мыла одинаков. Это натриевые соли высших карбоновых кислот, обычно получаемых из жиров природного происхождения. Отличия заключаются в добавках, которые вносят в мыло в зависимости от его назначения. Основное назначение мыла – гигиеническое.
При умывании мыло соприкасается с водой и происходит его гидролиз.
Соли мыла образованы сильными основаниями (гидроксидами натрия и калия) и слабыми высшими карбоновыми кислотами.
Химики – практики определяют среду раствора мыла с помощью универсальной лакмусовой бумаги и записывают уравнение гидролиза мыла: C₁₇H₃₅COONa + H₂O C₁₇H₃₅COOН + NaOH.
Обычно мыло утрачивает свою моющую способность в жёсткой воде, поскольку растворимые натриевые или калиевые соли высших карбоновых кислот выступают в обменную реакцию с растворимыми гидрокарбонатами щелочноземельных металлов, главным образом кальция:

2C₁₇H₃₅COONa + Ca(HCO₃)₂
(C₁₇H₃₅COO)₂Ca + 2NaHCO₃.
Практики определяют жёсткую и мягкую воду при помощи раствора мыла. Там, где удалось получить пену, – вода мягкая.
СМС. На смену мылу пришли СМС – ПАВ, в которых длинный углеводородный радикал (как в мыле) соединён с сульфатной или сульфонатной группой. Их производство основано на продуктах переработки нефти.

Алкилбензолсульфонат натрия – основной компонент многих детергентов (стиральных порошков). В отличие от нерастворимых стеаратов кальция и магния, которые образуются при стирке в жесткой воде и осаждаются на ткани, кальциевые и магниевые соли сульфокислот обладают более высокой растворимостью в воде. Следовательно, многие СМС одинаково хорошо моют как в мягкой, так и в жесткой воде.

3. Получение мыла (технологи).

В качестве сырья для получения мыла могут использоваться животные и растительные жиры (оливковое, кокосовое, пальмовое масло; говяжий, бараний, свиной, китовый, моржовый, тресковый жир), жирозаменители (синтетические жирные кислоты, канифоль, нафтеновые кислоты, талловое масло).

По способу получения мыла делят на клеевые, ядровые и пилированные, по целевому назначению – на хозяйственные, туалетные, технические и медицинские, по товарной форме – на твердые, жидкие и пастообразные.

Процесс получения мыл (мыловарение) состоит из варки мыла и придания ему товарного вида (охлаждение, формование, штамповка, упаковка). При варке мыла исходные жиры омыляют водным раствором щёлочи при кипячении с последующей нейтрализацией продукта омыления раствором Na₂CO₃ при кипячении и интенсивном перемешивании.

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-высаливанием.

СМС. Еще в XIX веке русский химик Г.С.Петров действием серной кислоты на продукты переработки нефти получил синтетические моющие средства, которые прекрасно мылятся в жесткой воде. СМС, а попросту стиральные порошки, чаще всего содержат в своей основе не соли карбоновых кислот, а другие поверхностно-активные вещества, которые облегчают стирку и не боятся жесткой воды. Чаще всего в стиральных порошках и жидких смесях для стирки роль ПАВ играют соединения, в молекулах которых гидрофобный углеводородный радикал связан с гидрофильной сульфатной или сульфонатной группой. Синтетические моющие средства – это сложные смеси ПАВ с различными отбеливателями (химическими и оптическими), пенообразователями, умягчителями воды и биодобавками ферментов, разлагающих белковые или жировые загрязнения.

4. Механизм моющего действия мыла и синтетических моющих средств.

Почему мыло обладает моющими свойствами? Дело в том, что мыло состоит из двух частей: гидрофобной (органического радикала) и гидрофильной (растворимой в воде). Углеводородная часть нерастворима в воде, но она растворима в жирах и маслах, благодаря жиру грязь прилипает к вещам; и если поверхность полностью очищена от жира, грязь не задерживается на ней. Отрицательные ионы (анионы) мыла склонны концентрироваться на поверхности раздела воды и жира. Водорастворимый отрицательно заряженный конец остается в воде, тогда как углеводородная часть погружена в жир. Чтобы поверхность раздела была наибольшей, жир должен присутствовать в виде мельчайших капелек. В результате образуется эмульсия – взвесь капелек жира (масла) в воде.
Если на твердой поверхности имеется пленка жира, то при контакте с водой, содержащей мыло, жир покидает поверхность и переходит в воду в виде мельчайших капель. Анионы мыла находятся одним концом в воде, а другим – в жире. Грязь, удерживаемая пленкой жира, удаляется при полоскании.
СМС. Основой синтетических моющих средств являются анионоактивные синтетические ПАВ: алктилсульфонаты – R-SO₂ -ONa, алкиларилсульфонаты – NaO-O₂S- C₆H₄- C₁₂H₂₅, алкилсульфаты – R-O-SO₂-ONa. 
Алкилсульфонаты обладают высокой смачивающей способностью. Алкиларилсульфонаты химически устойчивы, дёшевы, эффективны. Алкилсульфаты дают обильную пену.
СМС додецилсульфонат натрия так же, как и мыла обладает поверхностно-активными свойствами потому, что содержит гидрофобную группу (СН₃ – (СН₂)₁₀ – СН₂-) и гидрофильную (-SO₂-ONa).В силу этого принцип действия моющих средств аналогичен эффекту проявляемому мылами.
Производство этих веществ основано на продуктах переработки нефти.
Синтетические моющие средства – сложная композиция, содержащая отбеливатели (ультрамарин, перборат натрия) и пенообразователи (аминоспирты). Они одинаково хорошо моют как в мягкой, так и в жесткой воде.
Обучение безопасным приемам проведения опыта. 
Практики исследуют раствор моющего средства индикатором и объясняют, что если моющее средство предназначено для хлопчатобумажных тканей, то среда бывает щелочной, а если для шелковых и шерстяных – нейтральной.

1.      Перспективы применения мыла.

  Сегодня мыло используется для снятия напряжения, как продукт ароматерапии и для борьбы со старением кожи. Будущее – за мылом с эстетическими качествами: цвет, форма, аромат становятся важнейшими критериями выбора. И все же, главной функцией мыла остается гигиеническая.

IV. Контрольно-коррекционный этап

Команда «СМС»:

1.Какие фракции синтетических кислот используют при производстве мыла?

2.Чем различаются стадии производства хозяйственного и туалетного мыла?

3.С какой целью при производстве мыла добавляют канифоль?

4.Назовите растения, которые обладают моющим действием.

5.Почему мыло сушит кожу? Как подобрать мыло, соответствующее определённому типу кожи?

Команда «Мыло».

1.Что делать, если стиральный порошок раздражает дыхательные пути, вызывает аллергию и дерматит?

2.Какую реакцию среды должно иметь моющее средство, предназначенное для стирки хлопчатобумажных, шёлковых и шерстяных тканей?

3. Почему мыло теряет моющую способность в жёсткой воде, а стиральные порошки – нет?

4.Лаурилсульфат натрия CH₃(CH₂)₁₁OSО₃Na – ПАВ. Будет ли оно растворяться в воде?

5.Сколько % ПАВ должен содержать стиральный порошок?

4. Рефлексия.

Пригодятся ли полученные сегодня знания вам в повседневной жизни? Понравилась вам форма проведения урока? Комфортно ли вам работалось в группах? Оцените своё отношение к уроку написав на листочке какое мыло соответствует вашему настроению в данный момент. Мыло с запахом ландышей, если урок понравился, мыло хозяйственное, если вам всё равно и дегтярное мыло, если вам было скучно и неинтересно.