Основные компоненты моющих средств. Мыла, их свойства
В последние годы охране окружающей среды во всех странах мира уделяется большое внимание. Большой процент всех загрязнений водоемов приходится на синтетические моющие средства (СМС), что связано с большими темпами развития производства моющих средств. Бытовая химия окружает нас везде. Начиная с самого утра, заходя в ванную, мы чистим зубы пастой, моем руки, посуду, стираем, и так продолжается весь день. Включая телевизор, мы снова сталкиваемся с информацией о бытовой химии. Представители различных фирм рекламируют нам свою продукцию, убеждая в том, что именно она самая лучшая и самая надежная, гарантируя ее безопасность и качество. Люди приходят в магазины и, руководствуясь рекламой, покупают то или иное моющее средство. Часто бывает так, что покупатели обращают внимание только на ярку красивую упаковку, и даже не интересуются составом продукта.
На красивой упаковке написано многое, но правда ли это? Неужели производитель станет писать о вреде своего товара? Приведем, к примеру, стиральный порошок. Подумайте о том, что Вы делаете, когда вы стираете свое белье токсичными химикатами. Конечно, не все эти химикаты смываются, поэтому, поскольку вы носите одежду целый день, вы впитываете их в себя понемногу через кожу. Потом вы спите на простынях и подушках всю ночь и впитываете еще больше химикатов, кроме того, вы еще и вдыхаете их испарения.
В условиях постоянного увеличения количества новых химических веществ, поступающих в обращение, актуальной проблемой является их изучение в целях получения информации о потенциальной опасности веществ и разработки профилактических мероприятий, предусматривающих предотвращение неблагоприятного воздействия на организм человека и окружающую среду. Среди комплекса факторов окружающей среды, подлежащих гигиеническому контролю, большого внимания заслуживают товары бытовой химии (ТБХ) в связи с их массовым производством и использованием, разнообразием компонентов, входящих в состав рецептур, а также с возможным прямым воздействием на организм человека. Как известно, после использования все химикаты попадают в окружающую среду и пагубно на нее влияют, но мы об этом не задумываемся. Поэтому мы решили посвятить нашу работу именно бытовой химии и, изучив состав некоторых из них, определить, насколько безопасно их использование.
Первые моющие средства появились более 5000 лет назад на Ближнем Востоке. Но их роль в нашей жизни не изменилась до сих пор. СМС в настоящее время употребляют для удаления различных видов загрязнений: пятна на одежде, ржавчина, грязная посуда и т. д. Опасность состоит в том, что растворы СМС после стирки содержат все химические элементы, входящие в их состав. Сточные воды сбрасываются в канализацию и попадают в водоемы. Здесь свойство СМС понижать поверхностное натяжение воды приводит к разрушению тонкой водяной пленки и, как следствие, к гибели личинок комаров, некоторых жуков, различных улиток, живущих и размножающихся на поверхности воды. Кроме того, фосфаты, входящие в состав СМС, вызывают эвтрофикацию – водоемы “задыхаются” от недостатка кислорода, поэтому гибнут все подводные обитатели. Стоит ли говорить, что качество такой воды (вкус, цвет, запах) оставляет желать лучшего. С потерей консументов различных порядков пищевых цепей разрушается весь биоценоз, что означает наступление биогеологической катастрофы.
В современном мире хорошей хозяйке совсем не обязательно использовать песок и кипяток для мытья посуды. Её выбору предоставляется огромное количество специально разработанных средств, которые, как утверждает реклама, способны отмыть посуду даже в холодной воде. Рекламные ролики, плакаты, буклеты и прочие средства воздействия на человеческое сознание утверждают, что “самые экономичные”, “с самым свежим запахом”, “имеющие самую удобную упаковку”, моющие средства “не вредят коже рук”, “не остаются на тарелках после мытья” и “обладают высочайшей эффективностью” по сравнению с никому не известным “обычным средством для мытья посуды”. Как сориентироваться среди многочисленного ассортимента и выбрать средство, подходящее по своим характеристикам именно вам? В своей работе мы постарались ответить на некоторые вопросы, и тем самым сберечь ваше время при покупке. Тем более что даже пристальное изучение этикетки не всегда может в полной мере помочь определиться с выбором моющего средства.
В последнее время наметилась тенденция увеличения производства синтетических моющих средств комбинированного действия, обеспечивающих, помимо стирки, дезинфекцию, подкрашивание, смягчение, антистатическое действие. С каждым годом возрастает также выпуск синтетических моющих средств, содержащих ферменты, облегчающие удаление белковых загрязнений (средства с биоэффектом). Их строение и производство усложнялось, а способность удалять загрязнения улучшалась. В состав добавлялись различные отдушки, красители, вещества, которые лучше удаляли загрязнение. Если рассмотреть уборку помещения или стирку белья, то можно увидеть, что эта работа раньше занимала целые сутки или даже несколько. Из этого можно сделать вывод о том, что в настоящее время синтетические моющие средства обладают одной главной особенностью – это экономия времени. За экономией времени следует функция облегчения работы, что немало важно с нынешним ритмом жизни. Но помимо положительных свойств у СМС есть и отрицательные Например, входящие в состав СМС различные отдушки, могут быть аллергенами, вызывать различные заболевания легких. Мы считаем, что наш проект очень актуален на сегодняшний день. Мы не можем обойтись без моющих средств, но их использование зачастую вредит нашему миру. Чтобы понять, как бороться с вредом, наносимым нам моющими средствами, мы, прежде всего, должны узнать о них больше, чем сообщается в рекламе. Мы решили провести исследование в нашей школе, чтобы выявить средства, пользующиеся наибольшим спросом, и проанализировать, чем обоснован выбор участников нашего исследования. Говорить да или нет СМС дело каждого человека, но если соблюдать определенные правила, то риск для здоровья будет минимальным. В качестве гипотезы было выдвинуто предположение о том, что в состав СМС входят вещества, оказывающие неблагоприятное воздействие на человека и другие биологические объекты. На основе выше сказанного можно определить цель нашей работы.
Цель работы – исследование состава моющих средств используемых в быту, их влияние на здоровье человека, оценка экологических последствий в результате попадания СМС в водоем, расширить представление учащихся и их родителей о химическом составе СМС, о вредных её компонентах.
В качестве гипотезы было выдвинуто предположение о том, что в состав СМС входят вещества, оказывающие вредное воздействие на человека и другие биологические объекты, рН СМС не соответствуют рН кожи человека.
Для проверки гипотезы были поставлены и решены следующие задачи :
Выяснить из различных источников информации состав СМС, влияние их на различные биологические объекты. Выявить их плюсы и минусы.
Исследовать российский рынок по продаже СМС.
Сравнить состав СМС с Гостом.
Опытным путём определить физико–химические характеристики СМС, поверхностное натяжение воды в присутствии СМС различных торговых марок, Ph растворов, влияние СМС на биологические объекты.
Проанализировать зависимость поверхностного натяжения от марок СМС.
Результаты исследования оформить таблично и графически, сделать выводы.
Провести классные часы в нашей школе, начиная со среднего звена и заканчивая старшей ступенью.
На уроках химии и биологии привлечь внимание учеников в проблеме моющих средств.
Использовать материал данной работы на неделе химии и биологии в нашей школе.
Объект исследования : товары бытовой химии – синтетические моющие средства.
Предмет исследования : свойства синтетических моющих средств.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.
СОСТАВ СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ.
Синтетические моющие средства – детергенты (англ. deterge – очищать) – это композиции различных органических и неорганических химических соединений.
I. ПАВ – поверхностно–активные вещества. ПАВ, используемые для производства СМС, разделяются на ионогенные, диссоциирующие в водных растворах на ионы, и неионогенные. Наиболее распространены анионоактивные вещества, которые распадаются в водных растворах на анионы (более крупные отрицательно заряженные частицы) и катионы (мелкие положительно заряженные ионы, как правило, натрия или калия). Большие по размеру анионы обеспечивают поверхностно–активные свойства. Все анионоактивные ПАВ представляют собой кристаллические вещества, растворимые в воде. Содержание их в СМС составляет от 10 до 40%. Основным исходным сырьем для их получения являются парафиновые углеводороды нефти. В современных СМС используют поверхностно–активные вещества, которые имеют степень биоразложения не менее 90%. Разработаны также новые синтетические поверхностно–активные вещества амфотерного характера. Они перспективны для производства моющих средств, но пока дороги и еще очень мало распространены.
Классификация поверхностно–активных веществ.
1. Анионоактивные. Очищают хлопок, шерсть, лён. К ним относится мыло.
2. Катионоактивные. Дороже анионоактивных, обладают антибактериальными свойствами и используются для придания мягкости тканям и для дезинфекции.
3. Неионогенные. Очищают полиэфирные и полиамидные волокна, проявляют высокую моющую способность, но слабо образуют пену.
I. Энзимы – аналоги природных ферментов, например таких, которые содержатся в желудке у человека. Необходимы для устранения жировых и белковых загрязнений (остатки пищи, кровь). Однако они не выдерживают высокой температуры при стирке (не выше 35–40 С).
II. Отбеливатели делятся на химические, разрушающие особо устойчивые загрязнения чаще всего окислением, и оптические, не действующие на загрязнения, но обладающие свойством светиться под действием обычного или ультрафиолетового света.
III. Полимеры. Эти вещества в составе СМС чаще всего представлены карбоксиметилцеллюлозой. Они способны предотвращать ресорбцию – повторное оседание частиц грязи на ткань.
IV. Силикаты, в том числе цеолиты. Силикаты натрия и калия вводятся в состав порошка для дополнительной защиты стиральных машин от коррозии и как буферные вещества, благодаря которым рН растворов моющих средств практически не меняется при разбавлении водой и растворении загрязнений, имеющих кислую или щелочную реакцию.
V. Поликарбоксилаты вводятся в состав порошка как дополнительная защита от коррозии, физиологически инертны.
VI. Сульфат натрия при содержании в составе СМС от 5 до 20% придает порошкам сыпучесть, предотвращает слеживаемость.
VIII. Отдушки добавляют практически во все СМС для придания им приятного запаха.
VII. Стабилизаторы пены. Их вводят в СМС в количестве 1–3%. Они существенно повышают эффективность синтетических моющих средств, усиливая устойчивость пены.
VIII. Красители: Применение красителей в составе СМС основано на оптическом эффекте, поскольку красители адсорбируются на поверхности тканей без химического воздействия на ткань. Для этой цели используют ультрамарин, индиго, синтетические органические пигменты. При этом ткань приобретает большую белизну и яркость за счет голубого оттенка.
КЛАССИФИКАЦИЯ СМС.
Современный ассортимент синтетических моющих средств весьма обширен. По консистенции СМС делят на порошкообразные, жидкие и пастообразные. Основную массу моющих средств составляют стиральные порошки (около 80%). В меньшем количестве выпускаются жидкие моющие вещества и пасты (около 20%). По условиям применения выделяют СМС для низко– и высокотемпературной стирки, по способу применения – высокопенные (для ручной стирки) и низкопенные (для машинной стирки, в том числе для стирки в автоматических машинах).
В зависимости от назначения бытовые синтетические моющие средства делят на следующие основные виды:
1) Средства для стирки шерстяных и шелковых тканей. Они имеют рН 1%–ного раствора 7–8,5. Наиболее широкое применение имеют жидкие препараты для стирки шерстяных и шелковых тканей, такие как “Ваниш”, “Ласка” и др.
2) Средства универсального назначения (рН 9–9,5) предназначены для тканей из смеси природных и синтетических волокон. Как правило, в данной группе представлены отдельно средства для стирки белого и цветного белья, хотя это разграничение наблюдается не всегда. Стирка изделий из хлопка и льна подобными средствами допускается с кипячением, а из шерсти и шелка – при температуре не выше 40оС. Ассортимент данных СМС наиболее разнообразен: “Лотос”, “Дося”, “Ariel”, “Tide”, “Миф–универсал” и т. д.
3) Средства для стирки хлопчатобумажных и льняных тканей имеют рН 1%–ного раствора 10–11,5 %.
4) Средства для стирки грубых и сильно загрязненных тканей, в частности спецодежды.
5) средства для туалетных целей (шампуни для мытья волос, жидкие мыла и т. п.).
6) Средства для мытья посуды, инвентаря, домашней утвари и др. представляют собой очень обширную группу синтетических моющих средств. Они выпускаются различной консистенции: жидкие, гелеобразные, пастообразные, сыпучие. Могут иметь различные ароматические добавки. Марочный ассортимент данной продукции весьма широк и многообразен: средства для мытья посуды – “Fairy”, “Пемолюкс” и др.; средства для мытья окон – “Тон”, “Мистер – мускул” и т. д.
Следует отметить, что основным направлением развития ассортимента СМС является производство универсальных моющих средств с биодобавками, что дает возможность их утилизации после использования, а также обеспечивает функциональную пригодность для стирки изделий, как из природных, так и искусственных, синтетических волокон и их смеси. Начато производство гипоаллергенных СМС.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СМС.
Каждое СМС предназначено для тканей определенного вида, потому что, например, ткани хлопчатобумажные и льняные устойчивы к воздействию щелочей, повышенной температуре, а ткани шерстяные и из натурального шелка, наоборот, разрушаются в водных растворах щелочей и при температуре стирального раствора выше 45–50 С. В состав СМС входят вещества: ПАВ, триполифосфат натрия, перборат натрия, силикат натрия, сода кальцинированная, КМЦ, оптический отбеливатель, стабилизатор перекисных солей, толуолсульфонат натрия в различном процентном содержании.
ПРИНЦИП РАБОТЫ СМС.
В состав СМС входят ПАВ, которые выполняют главную работу. ПАВ имеют два полюса – гидрофильный, то есть, тот, который любит воду, и гидрофобный, то есть, тот, который отталкивается водой, но легко соединяется с её противоположностью – с жирами.
Эффективность ПАВ состоит в том, что, связавшись с одним веществом, они повышают растворимость этого вещества в другом веществе, в котором ранее первое вещество не растворялось. Пример с синтетическими моющими средствами: гидрофобными группами эти средства соединяются с жирами. А гидрофильные части средств позволяют расщеплять жиры и в большей степени растворять их в воде, тогда как жиры сами по себе в воде не растворяются. Результат взаимодействия поверхностно активных синтетических (и не синтетических) моющих средств с жирами и водой – создание эмульсии. Эмульсия – это смесь двух жидкостей. СМС делают эмульсию жиров и воды устойчивой, жиры образуют очень–очень маленькие капли. В общем–то, это происходит каждый раз, когда вы моете жирную посуду с применением моющего средства. Обычно, при мытье посуды, большая часть моющих средств пропадает бесцельно. На удаление жиров идёт едва ли десятая часть моющего средства. Остальная часть СМС остаётся активным, способным к подавлению рыб и прочих водных животных. И эту часть нужно удалять.
ИССЛЕДОВАНИЕ РЫНКА ПРОИЗВОДСТВА СМС.
Российский рынок СМС в последние годы демонстрирует значительный рост, причинами которого является рост уровня доходов населения и изменения в культуре потребления товаров бытовой химии. Тем не менее, уровень потребления синтетических моющих средств в России остается одним из самых низких в Европе. Так, по данным социологов и медицинских работников, уровень потребления моющих средств в различной товарной форме должен составлять не менее 7кг. в год. В России потребление на душу населения составляет около 4 кг. в то время как среднее потребление стирального порошка в Германии составляет 10–12 кг в год, в Великобритании – 14,2 кг, во Франции – 15,6 кг, в странах Северной Америки – 28 кг. Россияне потребляют 4 кг стирального порошка в год. Выпуском синтетических моющих средств в нашей стране занимаются около 70 предприятий. При этом среди производителей заметно выделяются пять крупнейших, на которые приходится максимальная доля мощностей. Так, на P&G приходится 25% всех мощностей, “Хенкеля” - 18%, сильны позиции трех российских предприятий – “Нэфис Косметикс” принадлежит 6%, за ней следуют “Сода” (5%) и “Аист” (4%).
Диаграмма производства СМС российскими предприятиями
В настоящее время рынок бытовых средств делят между собой международные и российские производители. В России, как и на мировом рынке бытовых моющих средств, наблюдается устойчивая тенденция расширения зоны присутствия ведущих мировых производителей. Наиболее типичной стратегией вхождения в новые рынки стало приобретение небольших убыточных предприятий. В 2005 году, по экспертным данным, в общероссийском производстве доля отечественных производителей составила 30,8%, доля предприятий с участием иностранного капитала составила 69,2%, в то время как в 2000 году отечественным предприятиям принадлежало более двух третей рынка, иностранным – треть.
Доля отечественных предприятий в производстве СМС
В десятку самых популярных брендов по объемам розничных продаж входят (в алфавитном порядке): Ariel (P&G), Deni (Henkel), Dosia (Reckitt Benckiser), Persil (Henkel), Sorti (“Нефис Косметике”), Tide (P&G), “Миф” (P&G), “Пемос” (Henkel). По данным компании ACNielsen, их суммарная доля в натуральном выражении составляет 73,2%.
Российский покупатель постепенно привыкает не экономить на средствах для стирки. Дополнительные средства для стирки – отбеливатели, пятновыводители, кондиционеры, смягчители для воды стали привычными и необходимыми. Набирает популярность использование новых многофункциональных средств, обеспечивающих хорошее качество стирки, выведение даже самых устойчивых пятен, сохраняющих цвет и форму изделия.
ДЕЙСТВИЕ ПАВ НА ЭКОСИСТЕМУ ВОДОЁМОВ.
Пройдя путь от магазина через нашу раковину, ванну, туалет, стиральную машину СМС попадают в канализацию, а из канализации в водоемы реки и т.п. В первую очередь страдают от синтетических моющих средств животные, которые живут в воде. Почему страдают именно они? Потому что СМС прилипают к жабрам и рыбы погибают. Влияют ли СМС на человека? Возможно, вы решите, что это странный вопрос. Ведь люди не плавают и не дышат жабрами. Однако, попадание синтетических моющих средств в организм человека с водой всё же возможно. В первую очередь это происходит, когда человек ест или пьёт из плохо промытой от детергентов посуды. Другой путь попадания синтетических моющих средств – во время купания. Он наиболее част для детей.В желудке находится соляная кислота. Она выполняет важную задачу – позволяет расщеплять белки пищи. Почему же тогда желудок не растворяется под её воздействием? Потому что он покрыт защитной оболочкой из слизи, которая постоянно вырабатывается клетками стенок желудка, которая разрушается под действием СМС. Значит, если в организм человека попадает СМС с недомытой тарелки, то защитная, отталкивающая воду оболочка вокруг стенок желудка, становится тоньше. Результат – развивается язва желудка.
Что же делать? Во–первых, мыть посуду преимущественно без синтетических моющих средств или с их минимальным количеством. Во–вторых, очень тщательно ополаскивать посуду, пить и готовить еду на воде очищенной специальными фильтрами. Растворяясь в воде, ПАВ существенно изменяют свойства воды, т.е. сильно понижают ее поверхностное натяжение (стремление воды уменьшать площадь своей поверхности), благодаря которой капля имеет сферическую форму. А ведь удивительные свойства водяной пленки использует целый ряд живых организмов. На ее поверхности обитают клопы, а водомерки, гладыши и жуки–вертячки держаться под ней. Личинки комаров, некоторые водяные жуки и различные улитки используют поверхность пленки в качестве опоры. Самые известные обитатели поверхности водоемов, конечно, клопы–водомерки. Они живут только на водяной пленке, никогда не погружаясь, скользят по поверхности воды, касаясь ее только самыми кончиками лапок, покрытых жесткими щеточками несмачиваемых волосков, при намокании насекомое может утонуть. Водяная пленка для водомерок еще и источник информации. Основываясь на характере колебании водяной пленки, насекомое узнает, с какой стороны грозит опасность или где находится потенциальная жертва. По поверхности воды, подвешиваясь снизу к пленке поверхностного натяжения, могут странствовать моллюски – катушки и прудовики. При этом они не только держатся за поверхностную пленку, но могут ползать по ней ничуть не хуже, чем по поверхности любого твердого предмета.
Таким образом, уменьшение поверхностного натяжения воды приводит к гибели всех вышеперечисленных водных обитателей. К тому же, в синтетических моющих средствах находятся полифосфаты, образующиеся продукты гидролиза их не представляют угрозы для человека и животных, обитающих в воде, но считаются опасными для водных экосистем. Избыток фосфора инициирует следующую цепочку: бурный рост растений отмирание растений гниение обеднение водоемов кислородом ухудшение жизни организмов. Поэтому СМС еще и вещества, способствующие обеднению водоемов кислородом. Они опасны для всего живого в воде даже в очень малых концентрациях. Загрязнение вод моющими средствами осложняется еще и тем, что даже их биологическое разрушение не является решением проблемы, так как сами продукты такого разрушения в некоторых случаях являются токсичными. Микроорганизмы, процеживая через себя воду и, получая, таким образом, питательные вещества, вместе с ними получают и дозу загрязнителя. Загрязнение распространяется по пищевой цепи, концентрация такого вещества на единицу веса каждого последующего консумента возрастает.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
СОЦИОЛОГИЧЕСКИЙ ОПРОС.
Что бы узнать, какой порошок и какое средство для мытья посуды наиболее популярны в нашем городе, мы провели анкетирование учеников школы. В опросе участвовало 75 учащихся 8 - 11 классов.
Анкета состояла из двух вопросов:
1.Каким порошком пользуются ваши родители?
2.Какое моющее средство предпочитают в вашей семье?
Результаты опроса представлены на рисунках.
Анкетирование показало, что самым популярным стиральным порошком является «Миф», а средством для мытья посуды - «Фери». Достаточно большое количество семей не пользуются никакими моющими средствами.
Диаграмма выбора стирального порошка.
Диаграмма выбора моющего средства для посуды.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
По данным социологического опроса для дальнейшего исследования были отобраны 7 видов самых популярных порошков: «Ушастый нянь – автомат», «Миф – автомат», «Персил – автомат», «Тайд – автомат», «Ариэль – автомат», «Лоск – автомат», «Сорти – автомат».
Опыт №1. Определение физико-химических характеристик стиральных порошков.
Приготовление растворов порошков: На электронных весах взвесили по 1г. порошка каждого вида, растворили их в 100 мл водопроводной воды, размешали до полного растворения порошка.
1.Оценили запах отдушек (проверили стойкость и специфичность запахов растворов порошков).
2. Измеренили рН этих растворов с помощью прибора «Vernier LaBQest».
3. Измерили высоту пены.
Результаты нашего исследования приведены в таблицах.
РН растворов стиральных порошков.
Определение качества отдушек.
Наличие сильного запаха свидетельствует о большом количестве отдушек. Если запах поменял свою специфичность, то это свидетельствует о плохом качестве отдушек. Победителем в этой номинации оказался порошок «Ушастый нянь», самые плохие результаты у «Лоска».
Определение рН растворов СМС показало, что среда их растворов щелочная: у «Ушастый нянь автомат» - щелочная (рН=9,6), а у «Tide», «Ariel», - сильнощелочная (рН=12,23-12,28), а это отрицательно влияет на кожу рук.
Опыт 2. Определение поверхностного натяжения воды и водных растворов СМС.
Для определения поверхностного натяжения воды и растворов СМС использовали формулу σ = Vρg / 2πrn, где V-объем раствора (мл), ρ - плотность раствора (г/мл), r- радиус капилляра (м), g- ускорение свободного падения (м/с 2), n- число капель в объеме V.
Для расчетов потребовались данные измерений.
Алгоритм действий:
Растворы СМС приготовлены из расчета 1г порошка на 50 мл раствора.
Определили плотность (ρ) воды и растворов СМС с помощью ареометра.
Мерной пипеткой определили количество капель в определенном объеме (V) воды и растворов СМС. Эксперимент проводили три раза, рассчитывали среднее значение.
Поверхностное натяжение (σ) рассчитали по формуле приведённой выше.
Опыты показали, что растворы СМС понижают поверхностное натяжение воды в среднем в 2,56 раза. Сильнее всего понижают поверхностное натяжение воды «Ушастый нянь - автомат», «Сорти - автомат», а менее всего – «Tide».
Данные дополнительных измерений и результаты расчета поверхностного натяжения растворов СМС
Опыт 3. Определение времени гибели трубочника обыкновенного в растворах СМС.
Поместили образцы с трубочником в 1% растворы СМС.
Наблюдали за поведением трубочника и фиксировали время образования конгломерата.
Результаты занесли в таблицу и построили график зависимости времени гибели трубочника от торговой марки СМС
При измерении времени гибели трубочника было обнаружено, что при действии «Ушастый нянь - автомат» гибель идёт быстрее, чем при действии «Миф».
Результаты измерения время гибели трубочника обыкновенного в растворах СМС.
Опыт №4. Влияние растворов СМС на протекание процессов коррозии железных и алюминиевых предметов.
Коррозию металлов в растворах СМС рассматривали в экспериментах при комнатной температуре (20 С) с трехкратным повторением. В 20-мл-пробирки помешались полоски алюминия размером 50х5х2 мм и железные гвозди длиной 80 мм. Затем приливалось по 10мл 0,1% растворов исследуемых моющих средств. Длительность проведения эксперимента 15 дней. При утилизации использованные растворы СМС непосредственно соприкасаются с металлическими трубами канализации. Результаты исследовательской работы показали, что все образцы моющих средств усиливают коррозию алюминиевых поверхностей. Через 15 дней на поверхности алюминиевых полосок образовались сгустки белого вещества, не растворимые в воде. Качественные реакции подтвердили, что в растворах опытных образцов содержатся ионы Аl3+ в большом количестве. Острая токсичность А1 невелика. Первые данные о токсичности Аl получены в 70-х гг. XX в. Поступающие в организм с водой и пищей ионы Аl в форме нерастворимого фосфата выводятся с фекалиями, а частично всасываются в желудочно-кишечном тракте в кровь и выводятся почками. Если же деятельность почек нарушена, происходит накапливание Аl, сопровождающееся ростом хрупкости костей, нарушением метаболизма Са, Mg, P, F и развитием различных форм анемии. Обнаружены и более грозные проявления токсичности Аl: нарушения речи, провалы памяти, нарушение ориентации, помутнение рассудка, конвульсией, а порой и гибель пациентов с почечной недостаточностью, проходивших лечение на аппаратах гемодиализа. Токсичность Аl явилась «ударом в спину» для человечества.
Коррозия железа более интенсивно протекала в растворах образцов «Лоск: автомат» и «Сорти- автомат». В пробирках наблюдается образование бурых гранул и бурого налета ржавчины на железных гвоздях. В растворе «Ушастый нянь-автомат» процессы коррозии протекают медленнее, что подтверждает наличие в этих пробирках вещества серо-зеленого цвета, при качественном анализе соответствующего гидроксиду железа (II).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ.
Кроме ПАВ в составе моющих средств имеются красители, стабилизаторы, консерванты, парфюмерная композиция, отбеливатели, энзимы и многое другое, однако на коробках полный состав не отображается.
На этикетках отсутствует надпись: «Беречь от детей. Остерегаться попадания в глаза».
Большое внимание уделяется на этикетке СМС рекламным данным.
Полученные данные позволяют сделать вывод, что все исследуемые растворы СМС способствуют усилению коррозии на железных и алюминиевых предметах.
В ходе исследовательской работы было установлено, что растворы СМС негативно действуют на экосистему водоемов: понижают поверхностное натяжение воды в среднем в 2,56 раза, способствуют гибели живых организмов, изменяют рН воды.
Сильнее всего понижают поверхностное натяжение воды «Ушастый нянь - автомат», «Сорти - автомат», а менее всего – «Tide».
При измерении времени гибели трубочника было обнаружено, что при действии «Ушастый нянь - автомат» гибель идёт быстрее, чем при действии «Миф».
При измерении рН растворов СМС было обнаружено, что среда их растворов щелочная: у «Ушастый нянь автомат» - щелочная (рН=9,6), а у «Tide», «Ariel», - сильнощелочная (рН=12,23-12,28), а это отрицательно влияет на кожу рук.
Из результатов исследования видно, что все растворы СМС являются агрессивными. Самое агрессивное действие на экосистему водоемов оказывает «Ушастый нянь- автомат» и «Сорти-автомат», менее агрессивное – Миф, Persil, Ariel.
ВЫВОДЫ.
Все проанкетированные нами люди сталкиваются в повседневной жизни с бытовой химией.
Популярность СМС, пользующихся наибольшим спросом, обусловлена только работой рекламных компаний, так как моющие средства схожи по своему составу.
Мы проанализировали информацию из различных источников и выявили, что не все моющие средства так безопасны, как о них говорится в рекламах и на упаковках.
Утилизованные сточные воды, содержащие остатки СМС, оказывают подавляющее влияние на рост и развитие биологических объектов, поэтому требуют предварительного сбора и хранения в отстойниках для дальнейшей дезактивации. Разработка и внедрение высокоэффективного оборудования, а также технологических приемов, позволяющих очищать сточные воды до требуемых параметров, является актуальной задачей в технологии водоочистки.
Попадание ПАВ в водоемы неблагоприятно влияет на органолептические (цвет, запах, вкус) и бактериологические показатели воды. Таким образом, недопустимо сбрасывать в водоемы сточные воды прачечных без предварительной очистки.
Более ответственно относитесь к выбору моющих средств и не позволяйте рекламам обманывать себя. Не забывайте о том, что на этой планете будут жить нашит дети и внуки, и мы должны заботиться об их будущем и здоровье. С увеличением численности населения нашей планеты неизбежно возрастает количество и разнообразие моющих средств, которые пагубно влияют не только на человека, но и на окружающую среду. Мы надеемся, что в ходе прогресса будут изобретены белее безопасные моющие средства, которые будут иметь возможность полностью растворяться в воде, не образуя вредных химических соединений.
Своей работой мы лишь хотим попытаться привлечь внимание людей к этой проблеме, показать, что довольно просто защитить свое здоровье и здоровье своих детей – руководствоваться простыми правилами техники безопасности при работе с моющими средствами и внимательнее относиться к выбору продукта.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Теоретическая и практическая значимость исследования заключается в том, что его основные положения и результаты могут быть использованы при преподавании школьного курса химии, биологии, экологии, на классных часах, при беседах с учениками и родителями.
Проблема использования средств бытовой химии очень актуальна и может быть изучена в последующих исследовательских работах.
Ризничук Евгения Андреевна
ученица 9 «а» класса
Руководители
Зубковская Любовь Андреевна
Ишкова Любовь Николаевна, учителя химии.
МОУ СОШ №24 с углубленным изучением отдельных предметов
город Старый Оскол
Фотографии опыта с цветами:
Разделяют на сыпучие (порошкообразные, хлопьевидные), пастообразные, жидкие
и кусковые; по назначению-на бытовые и техн. назначения; по сфере применения
и специфике отмываемого субстрата-на универсальные ср-ва для стирки, ср-ва для
машинной стирки сильно загрязненного белья, стирки изделий из тонких, чувствительных
к повреждению и усадке , стирки и отбеливания с кипячением, для предварит,
замачивания, ср-ва с для низкотемпературной стирки, ср-ва с противоусадочным,
мягчительным, антистатич., освежающим цвет или иным эффектом, специальные синтетические
для детского белья и т.д.
С
интетические обычно включают
мицеллообразующие (ПАВ), обладающие ,
смачивающим и антистатич. действием, разл. ,
обеспечивающие антиресорбц. действие (предотвращают повторное отложение частиц
загрязнения), парфюм. отдушку, маскирующую специфич. запах композиции и ароматизирующую
белье, а также всевозможные спец. : оптич. и пероксидные отбеливатели, и , р-рители,
консерванты, пеногасители, наполнители-связую-щие
(в кусковых синтетических ) и др.
Основа многих синтетических
- анионные ПАВ, напр. алкилбен-золсулъфонаты (преим. линейные, обладающие
хорошей биоразлагаемостью), алкилэтоксисульфа-ты,
алкансулъфонаты, a
-олефинсульфонаты .
В связи с общемировой тенденцией
к снижению т-ры стирки и использованию синтетических с и катионными мягчи-телями-антистатиками
повысилась роль неионогенных , оксиэтилированных
ал-килфенолов, . В качестве вспомогат. ПАВ,
усиливающих тот или иной эффект и смягчающих нежелательное дерматологич. действие,
в синтетические могут вводиться в небольших кол-вах алкил- и алкилэток-сифосфаты,
таураты, сульфосукцинаты, a
-сульфокар-боновых к-т, эфирокарбоксилаты,
и их этоксилаты, N-оксиды третичных , амфогерные производные ,
и . Нек-рое распространение (особенно в США) получили синтетические на базе
анионных и(или) неионогенных ПАВ с катионных ПАВ или , способные
в процессе полоскания вследствие на волокнах снижать электростатич.
заряд и усадку , а также улучшать ее гриф. Примеры таких катионных ,
1-(2-ал-киламидоэтил)-2-алкил-3-метилимидазолинийметилсуль-фат, катионное производное
. Оп-тим. при 25-35 °С обычно обладают
ПАВ с алкильной цепью С 12 -С 14 , с ростом т-ры стирки оптимум
отмечается у гомологов С 14 -С 16 .
При составлении рецептур
синтетических часто используют сочетания 2-3 ПАВ -синергетиков, различающихся р-римостью,
устойчивостью к жесткости и эффективностью в отношении твердых,
жировых и белковых загрязнений. Кол-во ПАВ разл. типов в синтетических достигает
35% по массе.
Хорошее
анионных и неионогенных ПАВ обычно достигается в щелочной области рН и в при-сут.
разл. . Практически все порошкообразные синтетические содержат минер.
, из к-рых наиб. применяемы : триполисфосфат Na, тринатрийфосфат,
тетрака-лийпирофосфат и др., способные образовывать комплексы с поливалентными
. В жидких рецептурах преим. используют тринатрийфосфат, триполифосфат
К и хлорированный тринатрийфосфат (в дезинфицирующих ср-вах для посуды),
в фермент-содержащих - неболъпюе кол-во Са или Mg. Полностью или частично
ф-цию в синтетических могут выполнять - Na-соли нитрилотриуксусной
к-ты (трилон А) и этилендиаминтетра-уксусной к-ты (), этилидендифосфоновой
и лимонной к-т (см. ), а также . Использование
эффективных заменителей в синтетических весьма актуально в связи с загрязнением
водоемов биогенными элементами. Кол-во комплексообразователей в синтетических составляет
до 40% по массе.
В качестве электролитов-активаторов
в стиральные вводят Na 2 SO 4 , Na 2 CO 3
и Na 2 SiO 3 (или ). Последние два (в кол-ве
до 10% по массе) обеспечивают щелочную среду; Na 2 SiO 3 ,
кроме того, ингибирует корродирующее композиции.
Пероксидные отбеливатели,
напр. (пербо-рат) Na, вводят только в порошкообразные синтетические
в кол-ве 15-30%. При стирке синтетич. ярких расцветок используют
отбеливателей, напр. тетрааце-тилэтилендиамин, пентаацетилглюкозу. Все они,
взаимодействуя в р-ре с , образуют надуксусную к-ту, к-рая фактически
является низкотемпературным отбеливателем. Как альтернативу применяют
также ста-билизир. товарные формы дипероксидодекандикарбоновой к-ты, гексагидрата
пероксифталата Mg, алкилдипероксиян-тарной к-ты и др. дипероксидикарбоновых
к-т, пероксокар-бонат и Na. Эффективность низкотемпературного
отбеливания повышается в присут. и .
Оптич. (флуоресцентные)
отбеливатели, широко используемые во всех видах синтетических ,- гл. обр. производные
стиль-бена, пиразолона, . Кол-во таких отбеливателей
в рецептурах синтетических не превышает 1%.
В качестве антиресорбентов
в синтетических обычно используют , или
акриловой к-ты в кол-ве от 0,5 до 2% по массе.
Жидкие синтетические могут, кроме
того, содержать до 10-15% по массе орг. р-рителей (низшие , их
эфиры, ) и , к-рые снижают точки помутнения р-ров
и улучшают совместимость компонентов.
Жидкие композиции с высоким
содержанием растворенных или суспендир. служат для интенсивной
машинной стирки, как правило, с регулируемым пенообра-зованием, достигающимся
введением , силиконового пеног асителя и(или) специально подобранного неионогенно-го
ПАВ, напр. оксиэтилированных и оксипропилированных . Жидкие синтетические
с низким содержанием используют для ручной стирки тонких ;
они хорошо пенятся и в зависимости от назначения дополнительно могут включать
, консерванты и др. компоненты.
В табл. представлен состав
нек-рых промышленных синтетических для стирки.
Ср-ва для ручного мытья посуды имеют примерно тот же состав, что и синтетические для стирки; однако к вводимым в такие ср-ва ПАВ предъявляются повыш. гигиенич. требования -отсутствие токсичного и раздражающего действия. Ср-ва-для поточной автоматизир. мойки посуды содержат, как правило, низкопенные неионогенные ПАВ с высокой обезжиривающей способностью и, наряду с обычным набором , дезинфектанты - хлоризоцианураты, хлорированный триполифосфат Na (сыпучие ср-ва),
Введение
1 Характеристика сырья и материалов
2 Техническое описание образца
3 Описание технологического процесса
4 Контроль готовой продукции
5 Хранение и упаковывание готовой продукции
6 Область применения
Заключение
Список использованных источников
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Синтетические моющие средства (СМС) – это жидкие, пастообразные и порошкообразные вещества, которые содержат поверхностно-активные вещества, а также другие органические и неорганические вещества, повышающие эффективность поверхностно-активных веществ.
Основное назначение моющих средств – удаление загрязнений с различных поверхностей. Загрязнения прочно удерживаются на них за счет физико-химических сил, не смачиваются водой и поэтому практически ею не смываются. Чтобы перевести загрязнения в раствор, следует сделать их гидрофильными (смачивающимися). Молекулы моющих веществ, адсорбируясь на грязевой частице, «притягивают» ее к воде, отрывают от поверхности препятствуют обратному прилипанию и слипанию частиц между собой. Таким образом, частицы переходят в раствор. Так как раствор поверхностно-активных веществ лучше смачивает поверхности, он проникает в мельчайшие поры и разрушает крупные частицы загрязнений.
Жировые мыла обладают некоторыми недостатками. Моющее действие их проявляется лишь в щелочной среде, с кальциевыми и магниевыми солями, содержащимися в жесткой воде, они образуют липкие нерастворимые соли, оседающие на ткани и загрязняющие их. Щелочи, содержащиеся в мыле, ослабляют прочность шерстяных и шелковых тканей, а также тканей из полиэфирных волокон, особенно при повышенной температуре, а также могут изменять окраску тканей. Кроме того, жировое сырье для мыл является дефицитным пищевым продуктом. Все это обусловливает актуальность развития производства и применения синтетических моющих средств, которые обладают следующими преимуществами:
1. Производство СМС основано на дешевой сырьевой базе – продуктах переработки нефти и газа. Расчеты показывают, что затраты на выработку СМС составляют не более 65-7О% от затрат на выработку 47%-ного хозяйственного мыла. Осуществление широкой программы производства синтетических моющих средств дает возможность высвободить большое количество пищевых жиров.
2. Синтетические моющие средства не взаимодействуют с солями жесткой воды или при взаимодействии дают легко удаляющиеся с ткани соединения. Многие из СМС одинаково хорошо моют в мягкой, жесткой, а некоторые даже в морской воде.
3. Синтетические моющие вещества в зависимости от их состава могут хорошо отмывать ткани не только в щелочной среде, но и в нейтральной, и в кислой.
4. СМС проявляют моющее действие не только в горячей воде, но и в воде сравнительно низкой температуры, что очень важно при стирке изделий из химических волокон и т.д.
1 ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ И МАТЕРИАЛОВ
Все синтетические моющие средства являются органическими соединениями. Они имеют односторонне расположенную углеводородную цепь и группу, участвующую в реакциях.
Основной составной частью СМС являются органические поверхностно-активные вещества, обладающие смачивающей, эмульгирующей, пептизирующей и пенообразующей способностью. Совокупность этих свойств обусловливает их моющее действие. ПАВ, используемые для производства СМС, разделяются на ионогенные, диссоциирующие в водных растворах на ионы, и неионогенные. Наиболее распространены анионоактивные вещества (алкилсульфаты, алкилсульфонаты и алкиларилсульфонаты), которые распадаются в водных растворах на анионы (более крупные отрицательно заряженные частицы) и катионы (мелкие положительно заряженные ионы, как правило, натрия или калия). Большие по размеру анионы обеспечивают поверхностно-активные свойства. Все анионоактивные ПАВ представляют собой кристаллические вещества, растворимые в воде. Содержание их в СМС составляет от 10 до 40%.
Разработаны также новые синтетические поверхностно-активные вещества амфотерного характера. Они перспективны для производства моющих средств, но пока дороги и еще очень мало распространены.
Для усиления моющего эффекта поверхностно-активных веществ в состав синтетических моющих средств вводят щелочные и нейтральные электролиты, алкилоламиды, карбоксиметилцеллюлозу и др. Полезными добавками являются отбеливающие вещества (перекисные соли, оптические отбеливатели). В отдельные виды СМС вводят антистатики, энзимы, подкрахмаливающие вещества и пр.
В современных СМС используют поверхностно-активные вещества, которые имеют степень биоразложения не менее 90%: алкилсульфонаты,
алкансульфонаты с высокой моющей способностью и высокой биоразлагаемостью, олефинсульфонаты, обладающие хорошим моющим действием, в том числе в жесткой воде, что особенно важно для бесфосфатных моющих средств, и др.
Алкилсульфаты в зависимости от строения молекул делят на первичные и вторичные. Первичные сульфаты представляют собой продукты переработки природных жирных кислот; вторичные сульфаты - продукты переработки нефти.
Алкилсульфонаты представляют собой натриевые соли сульфокислот жирного ряда. Основным исходным сырьем для их получения являются парафиновые углеводороды нефти. Алкилсульфонаты применяют преимущественно в смеси с другими моющими веществами, так как они обладают меньшей моющей способностью, чем алкилсульфаты.
Алкиларилсульфонаты - натриевые соли алкиларилсульфокислот, получаемых сульфированием алкилированного бензола. Исходным сырьем для них служат керосиновые фракции нефти. Серьезным недостатком всех бензольных производных моющих веществ является их трудная биоусвояемость.
Более половины всех СМС изготовляют на основе алкиларилсульфонатов.
Электролиты улучшают эффект стирки и усиливают поверхностную активность моющих средств. Они разрушают жировые загрязнения, смягчают воду и улучшают моющее действие синтетических моющих средств, благодаря чему уменьшается их расход. В порошки, предназначенные для стирки хлопчатобумажных и льняных изделий,добавляют в большом количестве соду и полифосфат натрия, для стирки шерстяных и шелковых тканей- нейтральные электролиты (сульфат натрия и др.). В порошки универсального назначения добавляют полифосфаты с целью создания оптимальной щелочной среды. Однако эти добавки разрушают и белковые вещества (шерсть, шелк), вредно влияют на окружающую среду. Их постепенно заменяют на нейтральные добавки – цеолиты.
Алкилоламиды являются стабилизаторами пены, их вводят в СМС в количестве 1-3%. Они существенно повышают эффективность синтетических моющих средств, усиливая устойчивость пены, суспензируя загрязнения и предотвращая их осаждение на ткани. Введение их в состав моющих средств снижает содержание активного моющего вещества. Их не применяют, однако, для СМС, предназначенных для стирки в стиральных машинах, в которых сильное пенообразование затрудняет их функционирование.
В СМС вводят также нейтральные соли- сульфат и фосфат натрия. Сульфат натрия используется для улучшения сыпучести порошка и растворимости его в воде, увеличивает моющую способность моющих средств, ор входит во все виды СМС. Моющие средства содержат также до 30% фосфорных солей - тринатрийфосфатов и полифосфатов для снижения щелочности моющих растворов до рН=7.
В состав СМС для льняных и хлопчатобумажных тканей вводят карбоксиметилцеллюлозу (натриевая соль простого эфира целлюлозы и гликолевой кислоты). Она предотвращает повторное осаждение загрязнений на поверхность хлопчатобумажных тканей. Для предотвращения ресорбции грязи на шерстяных и шелковых тканях в СМС добавляют поливинилпирролидон.
Среди неионогенных поверхностно-активных веществ наиболее известны препараты ОП, представляющие собой продукты конденсации жирных кислот (или спиртов) с окисью этилена. Их применяют преимущественно в текстильном производстве при обработке волокон и тканей и лишь частично в производстве бытовых моющих средств. Препараты ОП применяют для изготовления жидких моющих средств в смеси с другими веществами. Они характеризуются хорошей смачивающей, но недостаточной пенообразующей способностью, представляют собой маслообразную жидкость коричневого цвета.
Для сохранения белизны изделий белого цвета в состав СМС вводят химические и физические (оптические) отбеливатели. Из химических отбеливателей, которые используют в СМС для льняных и хлопчатобумажных тканей, обычно применяют соли перекисных кислот (персоли). При температуре моющего раствора свыше 60
С это вещество гидролизуется, выделяя атомарный кислород, который и является отбеливающим и дезинфицирующим агентом.Современные моющие средства содержат специальные биодобавки для удаления загрязнений жирового происхождения и белковых веществ, содержащих протеин (следы крови, яичного белка, молока) – ферменты (энзимы).
В последнее время признано целесообразным введение в состав синтетических моющих средств в качестве добавки хозяйственного мыла, которое стабилизирует пенообразование и улучшает моющее действие.
В состав СМС для стирки синтетических волокон иногда дополнительно вводят антистатики, которые снимают заряды статического электричества. В качестве антистатиков обычно используют неионогенные и катионоактивные поверхностно-активные вещества.
Неприятный запах в порошкообразных СМС, особенно содержащих ферменты, устраняется введением отдушек, например, парфюмерные отдушки с использованием недорогих эфирных масел с запахом свежести, цитрусовых или цветочных ароматов. В качестве дезинфицирующих добавок чаще всего применяются вещества, обладающие противогрибковым, бактерицидным или бактериостатическим действием.
Применение красителей в составе СМС основано на оптическом эффекте, поскольку красители адсорбируются на поверхности тканей без химического воздействия на ткань. Для этой цели используют ультрамарин, индиго, синтетические органические пигменты. При этом ткань приобретает большую белизну и яркость за счет голубого оттенка.
Многокомпонентные синтетические моющие средства (СМС) широко применяются как в быту, так и в промышленных условиях: для чистки, стирки, уборки, удаления различного рода загрязнений (масел, ржавчины, всевозможных жидкостей и т.д.). С помощью таких моющих средств, которые часто называют детергентами, происходит интенсивная очистка стекла, керамики, тканей, металла и других материалов от пятен, которые невозможно удалить с помощью простой воды или средств, изготовленных только из натуральных компонентов. Синтетическая бытовая химия «Химитэкс» – это продукция для профессионального применения. Она позволяет эффективно бороться даже с самыми стойкими загрязнениями, обеспечивая обработанной поверхности своеобразный защитный слой, который отталкивает их в дальнейшем.
Разновидности СМС
Синтетические моющие средства можно разделить на несколько категорий в зависимости от их товарной формы:
- сыпучие средства (различные порошки, моющие средства в гранулах и в хлопьях);
- пастообразные средства;
- жидкие препараты бытовой химии;
- кусковые моющие средства.
Также СМС различаются по специфике поверхности, для которой они применяются, и сфере использования. Значительной мерой это касается различных стиральных порошков. Эти средства имеют специальный состав, который оптимально подходит для стирки деликатных тканей, отбеливания, очистки вещей от больших пятен и сложных загрязнений или отличается особым смягчающим или противоусадочным эффектом. Также отдельную категорию стиральных порошков составляют средства для обработки детского белья и одежды.
Синтетично – не значит вредно
В компании «Химитэкс» вся бытовая химия производится из высококачественного и экологически безопасного сырья, поэтому все очищающие средства не наносят вреда человеку и окружающей среде. Все средства нашего производства отличаются особым гипоаллергенным составом, что делает их безвредными для кожи и слизистых оболочек человека. Наши детергенты обладают хорошими пенообразующими способностями, поэтому эффективно выполняют свои задачи даже при температуре водного раствора +18-20°С.
Продукция компании «Химитэкс», кроме эффективного удаления загрязнений, выполняет ряд других полезных функций. Так, например, специальные вещества, которые входят в состав наших синтетических моющих средств, предотвращают повторное оседание пыли и грязи на поверхностях тканей, мебели, техники и т.д.
Независимо от своего назначения любое средство «Химитэкс» окажется более доступным по цене, нежели зарубежные аналоги, однако по качеству и экономичности расходования не уступит даже самому именитому бренду.
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.