Сапуни и детергенти - PDF бесплатно преземање
Групни часови Сапуни и детергенти Предмет Вид на училиште Ниво на училиште Предходно знаење Работно време Автори Супервизор Хемија Средно училиште Минатата година Час по хемија Врзи на електронски парови, јонско спојување, реакции на киселина/база, поларитет, карбоксилни киселини 3 лекции Рут Бауман Моника Бäетлер Др. Рита Берхолцер, 2-ри верзија, 12.08.1994 Училишно судење за настава по час КС Им Ли, Винтертур, август 1993 година
Содржина Страна Наслов страница 1 Вовед 3 Содржина 4 Упатство за употреба 5 Мини-дидактика 6 Упатство за групите 1 Сапуни 7 2 Сурфактанти (активни материи за перење) 15 3 Омекнувачи 23 4 Состојки на модерен детергент 31 Додаток 1: Одговори на студентски тестови 39 Додаток 2: Контрола/тест на наставникот 43 Додаток 3: Дополнителни материјали 52 Додаток 4: Користени извори 53 Додаток 5: Извори користени од авторите 53 Групна работа 3
Упатство за употреба Четирите теми за детергентите се разработени со употреба на таканаречениот „метод на сложувалка“. Секој студент ги поминува следниве три фази: 1. Стекнување знаење: Добивате документи за една од четирите теми за детергент. Workе работите преку нив на првиот час (45 мин.). На почетокот на втората лекција го проверувате знаењето (15 мин.). 2. Стручен круг: Се среќавате со другите соученици кои работеле на истата тема како вас во експертскиот круг. Како идни „наставници“, заедно ќе разговарате за тоа како сакате да ја научите вашата тема на другите ученици (30 мин.). 3-та класа: Се средувате во нови групи. Сега има член на секоја експертска група во секоја група. Секој експерт ги инструира другите соученици на својата тема (10 минути по тема). Групна работа 4
Цели на учење 1. willе знаете како се менувало производството на сапун низ вековите. 2. Може да кажете каде има смисла употребата на сапун во денешно време. 3. Ги знаете сите недостатоци на сапуните. Групна работа 7
Кога се загрева со раствор на натриум хидроксид, маснотијата се дели на глицерин и анјони на масни киселини: Пример: H 2 CC 17 H 35 HC C 17 H 33 H 2 CC 15 H 31 + 3 NaH (aq) H 2 C HC H 2 CHHH + Na + Na + Na + _ C 17 H 35 _ C 17 H 33 _ C 15 H 31 _ маснотии + раствор на натриум хидроксид глицерин + натриум сол на масни киселини Натриумовите соли на масните киселини флокулираат кога се додава заситен солен раствор (раствор на натриум хлорид). Потоа може да се одделат од вишок лајка, глицерин и вода. Денес мастите главно се делат на глицерин и масни киселини со прегреана пареа. Белешка: Сапуните се натриумови соли на масни киселини, т.е. на неразгранети карбоксилни киселини со малку повеќе од 10 атоми на јаглерод. Тие се создаваат со поделба на мастите. Групна работа 9
Недостатоци на сапунот Чистиот сапун ретко се користи денес. Некои сапуни за раце сè уште се направени од чист сапун. Сапунот има премногу недостатоци. Сапун се додава само на детергенти за регулирање на пената. Воден раствор на сапун е алкален. Анјони на масни киселини (исто така наречени анјони на сапун) реагираат со вода во следната реакција на киселинско-базната реакција: C + H 2 C + H - - H анјонска масна киселина масна киселина Цик-цак-линијата претставува неразгранет синџир на јаглеводороди. Водните раствори на сапун лесно можат да имаат ph вредност над 9. Сепак, алкалните раствори напаѓаат многу текстили и особено кожата. Покрај тоа, честото миење на рацете со сапун ги олабавува маснотиите од кожата и ги суши. Нерастворливи масни киселини се формираат во кисел раствор: C - + H 3 + (aq) C + H 2 H масна киселина анјон масна киселина Никогаш не мијте со сапун во кисела вода. Групна работа 10
Во водата од чешма секогаш има јони на калциум, особено многу во таканаречената тврда вода. При миење во тврда вода, јони на калциум се комбинираат со анјони со сапуница (анјонски масни киселини) и формираат ретко растворлива сол, т.н. 2 C + Ca 2+ (aq) - C - 2 Ca 2+ анјонски варовнички сапун Ако се користи општата ознака L - за анјон на масни киселини, равенката на реакцијата е: 2 L - (aq) + Ca 2+ (aq) CaL 2 (s Сапун од вар се таложи на ткаенинските влакна. Кристалите со сапун од вар ги исекуваат текстилните влакна. Ткаенината станува сива, мат и кршлива. Групна работа 11
Обидете се да работите во парови! 1. Ph вредноста на растворот за сапун Материјали: 400 ml чаша, ph метар, урда сапун, деминерализирана вода Постапка: Измијте ги рацете со сапун. Користете го шишето со шприц за плакнење на пената во чашата. Осигурете се да добиете најмалку 100 ml раствор на сапун. Сега измерете ја вредноста на ph на овој раствор на сапун. Запиши го ова. 2. Формирање сапун од вар Материјали: 3 чаши 100 ml; разреден, чист раствор на сапун; Раствор на калциум хлорид c (cacl 2) = 0,1 mol/l постапка: Наполнете ја секоја од трите чаши со приближно 30 ml раствор на сапун. Истурете приближно иста количина во обете чаши. Полека додадете раствор на калциум хлорид во првата чаша додека не видите промена. На втората чаша додадете вода од чешма и на третата деминерализирана вода. Ставете ги вашите забелешки во писмена форма. Дискутирајте за резултатите. 3. Врнежи од масни киселини Материјали: 100 ml чаша, разреден, чист раствор на сапун; Оцетна киселина c (ch 3 CH) = 0,1 mol/l постапка: Истурете приближно 30 ml раствор на сапун во чашата и полека додавајте оцетна киселина додека не видите промена. Запишете ги вашите набудувања. Дискутирајте за резултатот. Групна работа 12
Цели на учење 1. Ја знаете општата структура на сурфактантите. 2. Може да објасните како површинските активни материи ја отстрануваат нечистотијата од текстилот. 3. Ја знаете разликата помеѓу анјонските и нејонските сурфактанти. Групна работа 15
Како се структурирани површинските активни материи? Сите површински активни материи - како анјонскиот сапун - се засноваат на истиот структурен принцип. Тие имаат и поларен и неполарен дел. Во продолжение ќе покажеме честичка на сурфактант како што следува: неполарен дел поларен дел Правата линија се залага за синџирот на јаглеводороди. Кругот се залага за група на поларни глави. Анјонските површински активни материи имаат негативно наелектризирана глава на која е прикачен долг неполарен јаглероден ланец. Следниот анјонски сурфактант доминира во детергентите и средствата за чистење: S Цик-цак-линијата се залага за синџирот на јаглеводороди. - шема Na +: (-) Анјонските сурфактанти го раселија анјонскиот сапун: H 3 C (-CH 2) n -C - (n = 10-20). Групна работа 16
Постојат и нејонски сурфактанти. Тие се исто така поларни бидејќи нивниот долг јаглероден ланец постојано се прекинува со атоми на кислород. Само една група H не е доволно поларна! Нејонски сурфактанти се користат во детергенти за миење садови и, неодамна, во течни детергенти. H шематски: (! +) Нејонски сурфактант (! ") Белешка: Сурфактант се состои од неполарен и поларен дел. Неполарниот дел се состои од долг јаглеводороден ланец. Поларниот дел се состои од негативно наелектризирана група (анјонски сурфактанти) или од група атоми на кислород одделени со два атома на јаглерод и H група (нејонски сурфактанти)
Како се раствораат сурфактантите во вода? Ако сурфактантите се раствораат во вода, тие едноставно не пливаат диво. Молекулата на сурфактант има две контрадикторни својства. Од една страна, таа има поларна група. Оваа група "се чувствува многу пријатно во водата". Тој е одговорен за добрата растворливост во вода на површинските активни материи. Од друга страна, молекулата на сурфактант има долг не-поларен јаглероден ланец. Овој јаглероден ланец е повеќе „срамежлив од вода“. Таа попрво би била меѓу своите или во воздухот. Овие својства предизвикуваат акумулација на површински активни материи на површината на водата. Ако повеќе не остане простор на површината, тогаш во водата се формираат мали капки сурфактант: капки сурфактант од вода за вода Групна работа 18
Ефект на перење на површински активни материи Долгиот неполарен дел од површинските активни материи може лесно да се закачи на маснотии и други честички од нечистотија и да ги премачка. Поларната група на површински активни супстанции гарантира дека честичките од нечистотија имаат поларна, т.е. вода-,убителна површина. Ова го прави растворлив во вода. Следните цртежи ги покажуваат фазите на олабавување на нечистотијата за време на миењето: Сурфактантите работат на ист начин кога ќе дојдат во контакт со масло или маснотии. ел не се меша со вода. Сурфактантите можат да го емулгираат елот во вода. Ова значи дека вода и вода се мешаат во присуство на сурфактанти. Групна работа 19
Обидете се да работите во парови! 1. Однесување на сурфактанти во вода Материјали: сад за кристализација, вода од чешма, ситно мелен пипер, течност за перење Постапка: Наполнете го садот со вода. Попрскувајте бибер рамномерно на површината на водата. Ставете капка детергент на површината на водата. Запишете ги вашите набудувања. Што се случува со сурфактант во детергентот? Направете скица. 2. Емулгификација на маснотии Материјали: 2 епрувети, решетка за епрувети, 2 гумени затворачи, вода од чешма, ел, течност за миење Постапка: Ставете околу еден см ел. Во двете епрувети. Сега додајте вода и на двете додека епруветата не е полна половина. Во случај на епрувета, додадете околу еден см детергент. Затворете ја епруветата со палецот или гумениот затворач и енергично протресете ги двете епрувети. Запишете ги вашите набудувања. Дискутирајте за резултатите. Групна работа 20
Инструкции за омекнувачи од група 3 Преглед Дозата на детергент за различна цврстина на вода е означена на секое пакување со детергент. Количината на омекнувачот е исто така дозирана со количината на детергент. Омекнувачите се важна состојка во детергентите. Целта на омекнувачот е објаснета подолу. Willе дознаете повеќе за целиот проблем со фосфатот и за еколошките фосфатни замени. Постапка 1 час: - Прочитајте ги текстовите за омекнувачот на вода и направете белешки. Секогаш внимавајте на целите на учењето. Изведете ги експериментите за тоа како работат јонските разменувачи (45 мин.) 2-ри час: - Решавајте ги задачите во контролата за учење на ученикот (15 мин.). - Размислете што сакате да им пренесете на вашите соученици во панелот експерти. Осигурете се да ги постигнете целите за учење опишани подолу на вашиот час. Ако ги следите советите во мини-дидактиката, наставата ќе ви биде полесна. (30 мин.) 3-та лекција: - Се распоредувате во нови групи и се предавате едни на други (45 мин.). Ваш е редот како трета или трета страна. Имате 10 минути. Групна работа 22
Цели на учење 1. Можете да му објасните на еден човек само со едноставни термини зошто водата за перење треба да се омекне. 2. Запознаени сте со три вообичаени омекнувачи и нивниот функционален принцип. 3. Знаете зошто фосфатите денес повеќе не се користат како омекнувачи. Групна работа 23
Цели на учење 1. Ја читате содржината на вашиот детергент дома и можете да ја објасните целта на одделните состојки. 2. Ги знаете разликите помеѓу тешкиот детергент, обоениот детергент и концентратот на детергентот. 3. Знаете кои состојки се корисни кога и кога се излишни. Групна работа 31
Содржина на различни типови на детергент Задача: Штиклирајте секој детергент кои состојки ги содржи. Тежок детергент 30-95 C Детергент во боја 30-60 C благ детергент до 40 C Тежок детергент концентрат анјонски и нејонски детергентни материи сапун омекнувач на вода белило миење алкали неутрални соли ензими оптички осветлувачи носач на нечистотија парфем група работа 32
Додаток 1: Одговори на студентски тестови Одговори на поглавје 1: Сапуни 1. Со изработка на сапун се работеше пред 1000 години. Ел или особено животински масти се готвеа заедно со пепел од дрво. Теоријата може да се најде во делот: „Историски развој на производството на сапун“ 2. Сапунот има три извонредни недостатоци: 1. Растворот за сапун е основен и ги напаѓа текстилот и кожата. 2. Анјоните со сапуница апсорбираат протон и се формираат масни киселини. Масните киселини не се раствораат во вода и затоа повеќе немаат никаков ефект на миење. 3. Во тврда вода, сапунот со јони на калциум формира сапун од вар. Сапун од вар се таложи на ткаенината и го прави сив и кршлив. Теоријата е во делот: „Недостатоци на сапунот“ 3. И покрај неговите негативни својства, сапунот сè уште се користи понекогаш. Се додава на детергентите за да не се развие премногу пена за време на миењето. Некои сапуни за раце сè уште содржат чист сапун. Теоријата е во делот: „Недостатоци на сапунот“ Групна работа 38
Одговори на Поглавје 2: Сурфактанти 1. Бр. 1 е молекула на сапун и има ефект на перење. Број 2 не покажува ефект на перење. На оваа молекула и недостасува долгиот неполарен јаглероден ланец. Број 3 е нејонски сурфактант. Присутни се долги јаглеродни ланци и група на поларни глави. Молекулата на тој начин има ефект на перење. Теоријата е во делот: "Како изгледаат површинските активни материи?" 2. Сурфактантите се прицврстуваат на честичките од нечистотија со нивните аполарни групи. Поларните групи на површински активни средства гарантираат дека честичката од нечистотија има поларна површина. Така е растворлив во вода и повеќе не може да се таложи. Теоријата е во делот: „Ефект на перење на сурфактанти“ 3. Анјонските сурфактанти имаат негативно наелектризирана група на глави. Ова може да биде карбоксилна група или група на сулфат. Нејонски сурфактанти не се натоварени. Вашата група на поларни глави е формирана од неколку атоми на кислород, секој одделен со два атома на јаглерод. Нејонски сурфактанти се користат во детергенти за миење садови и течни детергенти. Теоријата е во делот: "Како изгледаат сурфактантите?" Групна работа 39
Одговори на Поглавје 3: Омекнувачи 1. Цврстината на водата зависи од содржината на јони Ca 2+ и Mg 2+ во водата. Колку повеќе вода содржи јони, толку е потешко. Теоријата е во делот: „Цврстина на вода“ 2. Омекнувачите ги врзуваат јони Ca 2+ и Mg 2+ и ги чуваат во раствор. Тие спречуваат формирање на слабо растворливи соли (вар сапун, вага). Теоријата е во делот: "Зошто детергентите содржат омекнувачи?" 3-ти избор: Комбинација на НТА и зеолит зеолит: - нетоксичен - нема позитивно влијание врз ефектот на перење НТА: - биоразградлив - има позитивно влијание врз ефектот на перење - веројатно ги врзува тешките метали; затоа треба да се користат само во мали количини. Недостатоци на другите омекнувачи на вода: Фосфат: е забранет бидејќи доведува до прекумерно оплодување во водата. Цитрат: неефикасен на високи температури. Теоријата за ова прашање може да се најде во: „Примери за омекнувачи“
Одговори на Поглавје 4: Состојки 1. - Нејонски и анјонски активни материи за миење: отстранете маснотии и нечистотија - Сапун: делува како регулатор на пена - Зеолити и НТА: омекнете ја водата - Алкали за перење: зголемете ја вредноста на pH - Неутрални соли: филер; Детергентот останува слободен - белило: обоено валкање се претвора во безбојни материи со оксидативно распаѓање - носач на нечистотија: чувајте ја нечистотијата во раствор - ензими: отстранете ги дамките што содржат протеини и скроб - оптички осветлувачи: апсорбираат УВ светлина и испуштаат сина светлина - парфем: мирис 2. Нема смисла да се користи еден детергент за сите температури. Компонентите на тешкиот детергент се користат само за 95 алишта. Белење агенти стануваат активни само над 60 Ц. Белилото во тежок детергент завршува неискористено во отпадните води по 30-60 миење. Физичките осветлувачи се корисни само за бели алишта со цел да се избегне жолта гипс. Бескорисни се со обоени алишта. Групна работа 41
Додаток 2: Прашања за контрола/тест на наставници Серија А Загатка за тест за наставници дел 1: 1. Замислете одеднаш да бидете транспортирани назад во средниот век Сапунот не е достапен никаде. Како имате можност сами да направите сапун? (К2) Напишете со неколку реченици како би постапиле понатаму. 2. Во круговите на животната средина, денес миењето со чист сапун се шири повторно. Причината е јасна: сапунот е еколошки чист. Како и да е, поголемиот дел од популацијата мие со синтетички детергентни материи. Наведете две причини зошто сапунот повеќе нема да го фаќа миењето. (К2) Загатка за тест за наставници дел 2: 3. Следниве супстанции не се мијат. Оправдајте се со две реченици зошто овие ткаенини не се активни во миењето. (K3) a) H b) Na 2 C 3 c) CH 3 -CH 2 -CH 2 - S - Na + 4. Едно парче облека има масна маст и крвна дамка. Ако овој алишта е измиен во чист раствор на сурфактант, само дамката од маснотии исчезнува, дамката во крвта не. Зошто исчезнува само дамката од маснотии? Опишете како работат сурфактантите. (К2) Можете исто така да направите цртеж за ова. Групна работа 42
Загатка за тест за наставници дел 3: 5. Препораки за дозирање за различните цврстини на вода има на секое пакување со детергент. Зошто треба да се користи повеќе прашок за перење со тврда вода за да се постигне истиот ефект на перење како и со мека вода? (К3) Одговори во 4-6 реченици. Прво, објасни ја разликата помеѓу тврда и мека вода и колку е омекната тврдата вода. Потоа наведете две причини за зголемената потрошувачка на детергент во тврда вода. 6. НТА е вообичаен омекнувач. Главно, сепак, се користи во мали количини и во комбинација со други омекнувачи на вода. Наведете ја причината зошто NTA се користи само во мали количини и покрај неговата добра биоразградливост. Тест загатка за наставници дел 4: 7. Детергентите содржат две различни состојки за отстранување на дамки од маснотии и протеини. Кои две супстанции се користат за отстранување на дамки од маснотии и протеини? (К1) 8. За разлика од детергентите за готвење, обоените детергенти (до 60 C) не содржат белило. Зошто белилата не се користат во детергенти во боја? (К2) Објаснете ја причината во 2-3 реченици и именувајте ја супстанцијата што предизвикува ефект на белење. Групна работа 43
Одговори Серија Загатка за тест за наставници дел 1: 1. Маснотиите беа достапни и во средниот век. Не е важно каква маст се зема (1P). Можете сами да направите пепел од дрво (1P). Маснотијата и пепелта од дрво се готват заедно. Потоа се додава солен раствор за да се таложи сапунот (1P). Вкупно: 3 поени 2. Сапунот ги има следните недостатоци при перење: Растворот за сапун е основен. Ги напаѓа текстилите (1П). Сапунот формира вар сапун со јони на калциум. Сапун од вар се таложи во ткаенината и го прави досаден и кршлив (1P). Ако растворот на сапун е закиселен, се формираат масни киселини кои не се раствораат во вода (1P). Вкупно: 2 поени за тест загатка за наставници дел 2: 3. а) Оваа молекула не е активна за миење бидејќи групата на глави не е доволно поларна. Аполарната група би била присутна (1П). б) Ова е сол. Тука нема аполарна група (1П). в) Постои поларен и аполарен дел од оваа молекула, но аполарната опашка е прекратка (1p). Вкупно: 3 поени 4. Сурфактантите можат да раствораат само маснотии (1P). Неполарните јаглеродни ланци се приврзуваат на маснотиите. Групите на поларните глави помагаат да се донесе капката маст-сурфактант во раствор (2P). Вкупно: 3 поени групна работа 44