Подготовительный этап:ребята по интересам делятся на группы: 1) химики-теоретики, 2) химики-практики, 3) историки, 4)экологи, 5) группа обработки информации по соцопросу. Заранее каждая группа получает тему для подготовки небольшой презентации.
Подготовить карточки с названием групп учащихся.
Девиз урока:« Знание составляется из мелких крупинок ежедневного опыта»(Писарев).
1. Ориентировочно – мотивационный этап, постановка цели урока.
«Желаю здоровья» - как часто мы слышим эти слова. Известно, что залогом здоровья является ..? …чистота.
Сегодня на уроке речь пойдет о веществах, без которых немыслима жизнь современного человека. Это моющие средства.
«В мыльной пене рождается истина» - это тема урока.
Эту истину нам с вами сегодня и предстоит найти, изучив состав и свойства различных моющих средств,выяснив их достоинства и недостатки, научившись грамотно их использовать.
А девиз нашего урока: «Знание составляется из мелких крупинок ежедневного опыта».
- Что такое СМС? Нет, это не сообщение на телефон, это аббревиатура означает синтетические моющие средства.
Все мы являемся свидетелями того, что в наших магазинах появился огромный ассортимент синтетических моющих средств, в котором мы уже можем потеряться. А реклама постоянно твердит о высоком качестве СМС. На экране хорошо видно как пятна с рубашек и простыней исчезают, словно по волшебству.
Когда мы идем покупать СМС, нам бы хотелось купить такое средство, которым можно было бы стирать все, невзирая на качество ткани и степень загрязнения.
- Существует ли такое средство?Если да, то какое? Если нет, то каким оно должно быть?
Чтобы ответить на эти вопросы, вас разделили на группы, работающие по разным направлениям: историки,химики - теоретики, химики – практики, экологи, эксперты, группа обработки информации.
2. Исследовательская деятельность. Формирование нового знания.
В течение 5 минут группы работают с материалами приложения.
Группа химиков - практиков выполняет практическую часть исследования.
Учитель при необходимости корректирует их работу.
3. Рефлексия.
Каждая группа выступает со своим мини-проектом.
Все остальные в это время делают записи в тетради и заполняют рабочий лист с концептуальной таблицей.
3.1.История мыла (группа историков).
3.2.Мыло в природе. Презентация .
3.3.Механизм действия моющих средств. Презентация. Химики – теоретики.
3.4.Производство мыла. (Химики – теоретики).
3.5.Производство СМС. (Химики – теоретики)
3.6.Определение свойств мыла и СМС. (Химики – практики)
Выводы по экспериментальной части урока:1)Мыло плохо р-ряется в холодной воде. Порошок – хорошо.
2) рН мыла чаще щелочная среда, в порошках – ближе к нейтральной, но для х/б тканей – щелочная.
3)мыло не стирает в жесткой воде, порошок стирает.
3.7.Моющие вещества и окружающая среда. (Экологи).
3.8.Группа связи с общественностью: Итоги проведенного соц.опроса.
1) Какие средства для мытья посуды используют в вашей семье: ……..
2) Чем руководствуетесь при выборе: а)внешний вид, б) цена, в) качество.
3) Какое мыло предпочитаете: твердое или жидкое. Чем руководствуетесь: а) цена, б) качество, в)состав, г) цвет,
д) запах, е) моющие качества.
4) Принимая душ, чем пользуетесь: а) твердым мылом, б)жидким мылом, в) гелем для душа.
5) Известно ли вам о влиянии моющих средств на организм? а) да, б) нет, в) не задумывался
3.9. Классификация и применение мыла. ( Эксперты).
3.10. Классификация и применение СМС. ( Эксперты).
4. Обобщающий и оценочный этап.
В процессе работы вы заполняли в рабочем листе таблицу, в которой провели сравнение мыла и СМС.
Признаки сравнения
Мыло
Синтетические моющие средства
Природа вещества
Na Kсоли высших карбоновых к-т
Сложные эфиры высших спиртов .
Состав
ПАВ, ароматизаторы, умягчители, нейтрализаторы, специальные добавки.
Стирает в любой воде, при любой Т. Концентрация СМС может быть ниже, чем у мыла.
Недостатки
Плохо стирает в жесткой воде. Низкая моющая способность в холодной воде. Значительный расход. Появляется белый налет в жесткой воде. Часто сушит кожу.
Загрязняет природу. Страдают водоемы и их обитатели. Аллергические реакции у некоторых людей, повреждение клеточных мембран. Сушит кожу.
- По своей природе, что это за вещества?
- Отличается ли принцип моющего действия?
- В чем достоинства и недостатки мыла? СМС?
- Какое воздействие на природу оказывают СМС?
- Какую же истину мы нашли в мыльной пене?
- Какое средство лучше применять для мытья рук? В душе?
При стирке мы отдает предпочтение СМС. - Каким должно быть моющее средство, применяемое
для стирки??
Оно должно быть высококонцентрированным, дозирующимся, гипоаллергенным, на биологической основе, высокоэффективным, работающим в нейтральной среде, с четкой инструкцией к применению.
Кроме того, не следует стирать вручную СМС, предназначенными для хлопчатобумажных и льняных тканей, так как они содержат много щелочных добавок, плохо действующих на кожу, и средства , содержащие ферменты. Лучше всего пользоваться универсальными СМС, содержащими щелочные добавки в меньшем количестве. Универсальными моющими средствами можно стирать ткани всех видов, но не очень сильно загрязнённые. Тонкие синтетические, шерстяные и шёлковые ткани всё-таки лучше стирать жидкими моющими средствами.
После стирки полоскание рекомендуется начинатьв тёплой воде, а заканчивать обязательно в холодной.
Между полосканиями изделия нужно тщательно отжимать: чем лучше они отжаты, тем меньше требуется полосканий. Считается, что пятикратного полоскания достаточно для полной отмывки моющих средств.
И ещё: внимательно прочитайте всё, что написано на упаковке, и соблюдайте эти
рекомендации при стирке.
Традиционным недостатком ПАВ является появлении сухости, раздражении кожи.
Что касаемо концентрации ПАВ в стиральных средствах, то 5% достаточно для обеспечения качественной чистки. Внимательно читайте состав приобретаемых стиральных порошков: чем меньше ПАВ по количеству, тем меньше вреда они приносят здоровью. Также рекомендуется хорошо ополаскивать посуду, так как ПАВы находящиеся в моющем средстве остаются на поверхности посуды в очень маленьких количествах, незаметных глазу. Лишний раз ополоснув посуду под большим количеством воды, вы дополнительно обезопасите себя. Еще один способ уменьшить влияние ПАВ, это разбавлять водой моющее средство или не наносить на губку слишком много моющего средства!
Теперь обсудим некоторые вопросы, с которыми мы сталкиваемся в жизненных ситуациях.
1.Можно ли постоянно умываться с мылом, если кожа лица жирная?
2 Можно ли постоянно использовать антибактериальное мыло?
3.Почему для стирки шерстяных и шелковых тканей существуют специальные порошки?
5. * ПАВ в живых организмах. (Если остается время.)
6. *Применение ПАВ в различных отраслях. ( Если остается время.)
Оцените свою работу на уроке. Критерии оценок
Критерии оценок
баллы
Оценка
1. Не принимал участия в обсуждении материала на этапе исследования.
2. Принимал участие в обсуждении и отборе материала.
3. Выступал с мини – проектом.
4. Не заполнял рабочий лист.
5. Заполнил не полностью или с помощью одноклассников.
6. Заполнил рабочий лист самостоятельно.
7. Участвовал в обсуждении и обобщении материала на уроке.
8. Выполнил презентацию.
0
1
2
0
2
3
3
3
«3» - 2-3 б
«4» - 4-5 б
«5» - 6 и более баллов
Если набрано 9 баллов ставится две оценки «5».
После заполнения Рабочие листы с оценкой сдаются.
Молодцы! Вы хорошо поработали.
Надеюсь, что сегодня расширили свои представления о моющих средствах. Помните, что
Мыло - это чистота, чистота – это здоровье, а здоровье – это залог успешности.Успехов вам!
История мыла. Приложение 1.
Споры о том, кому человечество обязано изобретением мыла, до сих пор не завершены, впрочем, честь спасения человечества от грязи приписывается сразу нескольким древним народам.
У древних был культ косметики и гигиены тела.
Мыло было известно человеку ещё до новой эры летоисчисления, в VI веке до н.э., когда финикийцы и галлы научились варить его из козьего жира и древесной золы. Самое раннее письменное упоминание о мыле в европейских странах встречается у римского писателя и ученого Плиния Старшего (I век н.э.). О ценности мыла в качестве очищающего средства высказывалсяГален.
По имеющимся данным, мыло изготавливалось еще в древнем Шумере и Вавилоне около 2800г. до н.э. Описания технологии изготовления мыла найдены в Месопотамии на глиняных табличках, относящихся примерно к 2200 г. до н.э.
Египетские археологи после раскопок в дельте Нила пришли к выводу, что производство мыла было налажено, по меньшей мере, 6000 лет назад. Египетский папирус середины второго тысячелетия до н.э. свидетельствует, что египтяне регулярно мылись с помощью мыла. В Египте знали и широко применяли эфирные масла и духи, гигиенические и косметические средства для натирания тела и краски для лица.
В странах Средиземноморья и на Востоке парфюмерные средства изготовляли из цветов: лилий, ирисов, нарциссов, майорана, роз.
Древние римляне для того, чтобы в жилищах был приятный запах, натирали столы мятой. А стены и полы опрыскивали её водным настоем.
Римский ученый и политик Плиний Старший утверждает, что еще древние галлы (населявшие территорию современной Франции) и германцы знали о приготовлении мыла. По его свидетельству, эти дикие племена 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. Легенда гласит, что само слово soap (мыло) произошло от названия горы Сапо в древнем Риме, где совершались жертвоприношения богам. Смесь из растопленного животного жира и древесной золы жертвенного костра смывало дождем в глинистый грунт берега реки Тибр. Женщины, стиравшие там белье, обратили внимание, что благодаря этой смеси одежда отстирывается значительно лучше. Люди постепенно стали использовать "дар богов" не только для стирки одежды, но и для мытья тела. Кстати, первые мыловарни тоже были обнаружены археологами на территории Древнего Рима, а еще точнее - среди развалин знаменитых Помпей.
От римского слова sapo позднее у англичан образовалось soap, у французов - savon, у итальянцев - sapone.
Развитию мыловарения способствовало наличие сырьевых источников.
Например, марсельская мыловаренная промышленность, известная с эпохи раннего средневековья, располагала оливковым маслом и содой. Оливковое масло (его называют ещё прованским) получают простым холодным прессованием плодов масличных деревьев. Французским мыловарам предписывалось работать только с душистыми маслами из Прованса. Масло, получаемое после первых двух прессовок, употребляли для пищевых целей, а после третьего – использовали на переработку, на мыло. Марсельское мыло было предметом торговли уже в IX веке. Оно уступило своё место в международной торговле венецианскому мылу лишь в XIV веке. Кроме Франции, мыловарение в Европе развивалось в Италии, Греции, Испании, на Кипре, то есть в районах, где росли оливковые деревья. Первые германские мыловарни были основаны в XIV столетии.
Мыло не сразу стало предметом гигиены. Вплоть до XIII века оно стояло в одном ряду с медицинскими средствами и лекарствами. Не была чистота в чести и в средние века. Мылом пользовались только представители первых двух сословий - дворяне и священники, да и то не все поголовно.
Окончательно моду на чистоту привили средневековой Европе рыцари, побывавшие во время крестовых походов в арабских странах. Вероятно, арабы в VII в. 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.
С XIII в. начинается расцвет мыловарения во Франции и Англии. Отношение к этому ремеслу было самое серьезное. В 1399 г. в Англии король Генрих IV основал орден, особой привилегией которого считалось: мытье в бане с мылом.
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 у нас только в XV в. Известно, что в Москве существовал даже мыльный ряд. Промышленное производство мыла было налажено при Петре I, но вплоть до середины XIX в. им пользовалась только знать. Крестьяне же стирали и мылись щелоком - смесью получаемой из древесной золы, залитой кипятком и распаренной в печи.
Механизм действия моющих средств. Приложение 2.
Мыло известно уже тысячи лет, но только относительно недавно химики поняли, почему оно обладаетмоющими свойствами.
В быту, не говоря уже о промышленности, процессу мытья подвергают разные предметы и объекты. Загрязняющие вещества бывают самые разнообразные, но чаще всего они малорастворимые или нерастворимые в воде. Такие вещества, как правило, водой не смачиваются и с водой не взаимодействуют. Поэтому нужны и различные моющие средства.
Вода имеет высокое поверхностное натяжение. Поверхностное натяжение воды препятствует соприкосновению моющего вещества с поверхностью грязевой частицы.
Под действием моющих веществ поверхностное натяжение уменьшается и поверхность материала легко смачивается мыльным раствором.
Если попытаться дать этому процессу определения, то мытьём можно назвать очистку загрязненной поверхности жидкостью, содержащей моющее вещество или систему моющих веществ.
В качестве жидкости в быту используют главным образом воду.
Хорошая моющая система должна выполнять двойную функцию: удалять загрязнение с очищаемой поверхности и переводить его в водный раствор.
Значит, моющее средствотакже должно обладать двойной функцией: способностью взаимодействовать с загрязняющим веществом и свойством переводить его в воду или водный раствор. Следовательно, молекуламоющего вещества должна иметь гидрофобную и гидрофильную части.
«Фобос» по-гречески означает страх, боязнь. Значит, гидрофобный означает «боящийся, избегающий воду». «Филео» по-гречески – «люблю», гидрофильный – любящий, удерживающий воду.
Гидрофобная часть молекулы моющего вещества обладает способностью взаимодействовать с поверхностью гидрофобного загрязняющего вещества. Гидрофильная часть моющего средства взаимодействует с водой, проникает в воду и увлекает за собой частицу загрязняющего вещества, присоединенную к гидрофобному концу.
В большинстве случаев загрязнения представляют собой неполярные соединения: масла, жиры и т.п. Вода – полярное соединение, обладает большим поверхностным натяжением и не смачивает такие загрязнения, а значит, и не удаляет их. При введении в водный раствор молекул ПАВ, они адсорбируются на поверхности загрязнения, ориентируются, таки образом что к неполярной поверхности обращены неполярные “хвосты”, тогда как полярные “головы” “торчат” в водной фазе.
Из-за уменьшения поверхностного натяжения раствор смачивает загрязнение, проникает в трещины и поры. Капли загрязнения стягиваются, снижается сцепляемость частиц загрязнения.
Для моющего действия важно то, что углеводородная часть моющего средства нерастворима в воде, но она растворима в жирах и маслах, а ведь именно благодаря жиру грязь прилипает к вещам; и если поверхность полностью очищена от жира, грязь не задерживается на ней. Водорастворимый конец молекулы остается в воде, тогда как углеводородная часть погружена в жир.
Таким образом, моющие вещества должны обладать способностью адсорбироваться на пограничной поверхности, то есть обладать поверхностно-активными веществами (ПАВ).
Молекулы ПАВ (детергента) адсорбируются на загрязнениях и отмытой поверхности, что препятствует укрупнению и осаждению частиц на чистой поверхности. В результате частицы загрязнителя стабилизируются во взвешенном состоянии в растворе и удаляются вместе с ним.
Производство мыла. Приложение 3.
Сырье для производства мыла
Несмотря на то, что в конце эпохи средневековья в разных странах существовала довольная развитая мыловаренная промышленность, химическая сущность процессов, была, конечно, не ясна.
Решающий шаг на пути изучения химической природы жиров был сделан французским химиком М.-Э. Шеврелем (1786-1889). Он отрыл стеариновую, пальмитиновую и олеиновую кислоты как продукты разложения жиров при их омылении водой и щелочами.
Сорок лет спустя П.-Э. Бертло (1827-1907) объяснил химическое строение жиров. Глицерин – трехатомный спирт. Жиры – сложные эфиры глицерина и высших одноосновных карбоновых кислот, преимущественно пальмитиновой СН3(СН2)14СООН, стеариновой СН3(СН2)16СООН и олеиновой СН3(СН2)7СН=СН (СН2)СООН, а мылами называют натриевые или калиевые соли этих кислот.
Животные жиры– древнее и весьма ценное сырьё мыловаренной поверхности. Они содержат до 40 % насыщенных жирных кислот.
Искусственные, то есть синтетические, жирные кислоты получают из парафина нефти каталитическим окислением кислородом воздуха. При производстве мыла используют в основном две фракции: С10-С16 и
С17-С20. В хозяйственное мыло синтетические кислоты вводят в количестве 35-40 %.
В производстве мыла давно используют канифоль, которую получают при переработки живицы хвойных деревьев. Канифоль состоит из смеси смоляных кислот, содержащих в углеродной цепи около 20 атомов углерода. В состав хозяйственного мыла обычно вводят 12-15 % канифоли от массы жирных кислот, а в рецептуру туалетных мыл – не более 10 %. Введение канифоли в больших количествах делает мыло мягким и липким.
Получение мыла.
Получение мыла всегда было основано на реакции омыления – гидролиза сложных эфиров высших карбоновых кислот и глицерина (т.е. жиров) со щёлочами, в результате которого образуется трехатомный спирт глицерин и соли высших карбоновых кислот (мыло). Уравнение реакции выглядит следующим образом:
Мыло приготавливают кипячением в воде жирных масел со щелочами, такими, как каустическая сода или каустический поташ. Жирные масла извлекают из растительных продуктов, например хлопкового, пальмового и соевого масел, животных продуктов, таких, как животное сало и рыбий жир, и продуктов переработки орехов, в частности, кокосового масла. Очищенные жиры подвергаются гидролизу в присутствии щелочей под давлением и при температуре 240-260 градусов. При этом образуется мыло, жирные кислоты и глицерин. Чистое мыло из мыловаренного котла переливается в смеситель, где в него вводятся отдушки, красители и другие компоненты.
Давайте выясним, почему мыло смывает грязь и почему образуется пена.
С17Н35СООNa + Н2О = С17Н35СООН + NaОН
Образовавшаяся кислота обеспечивает пену, а щелочь разъедает жировые отложение на коже вместе с грязью.
Хорошие сорта туалетного мыла содержат до 50% мыла, полученного из кокосового масла, самое дорогое туалетное мыло целиком изготавливают из кокосового масла. Кокосовое масло хорошо растворяется в холодной воде и характеризуется высоким пенообразованием.
Классификация мыла и перспективы его применения. Приложение 7.
Мыла делят на: хозяйственные, туалетные и специальные.
Хозяйственными называют мыла твёрдой консистенции, состоящие в основном из натриевых солей жирных, смоляных (канифольных) и нафтеновых кислот; они могут содержать различные органические и неорганические добавки, улучшающие качество.
Туалетное мылообладает высоким моющим действием и даёт обильную пену в воде средней жесткости при комнатных температурах; оно должно иметь приятный запах, цвет, форму и не оказывать вредного и раздражающего действия на кожу. Главная масса туалетного мыла вырабатывается из ядрового мыла, в жировую рецептуру которого входит кокосовое масло, после предварительной подсушки, окраски и парфюмирования ароматическими веществами. Туалетное мыло содержит не менее 72% жирных кислот.
К специальным мылам относятся медицинское, содержащие различные лечебные и дезинфицирующие вещества, например сернодегтярное мыло содержит 5,5% серы, 2% дёгтя, ихтиоловое - с 5% ихтиола и др.
К медицинским мылам относится также жидкое калиевое мыло, которое приготовляется из жидких растительных масел путём омыления их едким кали; содержание жирных кислот не менее 40%.
Медицинское мыло, применяемое наружно в формах пластырей, мазей, паст, имеет терапевтическое значениев соответствии с влиянием прибавляемого к мылу действующего начала. Таково применение терпентинного мыла в форме мази при ревматизме.
К специальным видам мыла также принадлежат мыла, применяемые большей частью в текстильной, кожевенной, металлургической промышленности, в производстве инсектофунгицидов и т.д. Специальные мыла известны главным образом в виде жидких, приготовляемых путём омыления жировой смеси натровыми или калиевыми щелочами или их смесью.
Почему же так падает производствонатурального мыла, которое верой и правдой служило человеку долгие годы? Оказывается, у него много недостатков.
Во-первых, мыло, будучи солью слабой органической кислоты (точнее, солью, образованной смесью трех кислот— пальмитиновой, маргариновой и стеариновой) и сильного основания — едкого натра, в воде гидролизуется ,т. е. расщепляется ею на кислоту и щелочь. Кислота вступает в реакцию с солями жесткости и образует новые, уже нерастворимые в воде соли, которые выпадают в виде клейкой белой массы на одежду, волосы и т. д. Это не очень приятное явление хорошо известно всем, кто пытался стирать или мыться в жесткой воде.
Другой продукт гидролиза — щелочь — разрушает кожу (обезжиривает ее, приводит к сухости и образованию болезненных трещин) и снижает прочность волокон, из которых состоят различные ткани. Полиамидные же волокна (капрон, нейлон, перлон) разрушаются мылом особенно интенсивно.
Во-вторых, мыло — относительно дорогой продукт, так как для его производства необходимопищевое сырье — растительные или животные жиры.
Есть и другие, менее значительные недостатки у этого до недавнего времени совершенно незаменимого в быту вещества.
Невзирая на возраст, мыло не спешит сдавать позиции. Сегодня у мыла появились терапевтические задачи, как продукт ароматерапии и для борьбы со старением кожи. Эксперты полагают, что будущее – за мылом с эстетическими качествами, когда цвет, форма, аромат становятся важнейшими критериями выбора продукции. Но все равно главной функцией мыла остается гигиеническая.
Несмотря на то, что наступила эпоха СМС, мыло еще полностью не сдало свои позиции: его рекомендуется использовать для ручной стирки изделий из хлопчатобумажных и льняных тканей.
Экологические проблемы применения моющих средств. Приложение 6.
Грустно сознавать, но каждая стирка - вред наносимый природе.
Главный вред – это загрязнение окружающей среды.
Чем же так страшны ПАВ для экологии и человека? Дело в том, что ПАВ могут быстро разрушаться в окружающей среде или, наоборот, не разрушаться, а накапливаться в организмах в недопустимых концентрациях.
В стиральных порошках, кроме ПАВ, используют полифосфаты. Их добавляют для усиления моющего действия ПАВ и снижения жесткости воды.
Сульфокислотыв отличие от карбоновых кислот не перерабатываются микроорганизмами и накапливаются в водоемах, что приводит к гибели водной флоры и фауны.
А добавляемые к этим моющим средствам фосфатыпровоцируют бурный рост водной растительности.
Попадая после стирки вместе со сточными водами в водоёмы, фосфаты принимаются действовать как удобрения. Водоросли начинают расти с неимоверной силой. Разлагаясь, они выделяют в огромных количествах метан,аммиак, сероводород, которые уничтожают все живое в воде.
Это приводит не только к засорению, к цветению водыводоёмов, но и к дефициту кислорода в воде, а, следовательно, и к гибели водных обитателей.
В результате воздействия поверхностно-активных веществ в клетках водных растений происходят сильные изменения: разрушаются зерна хлорофилла и клеточная оболочка, что означает для растения – гибель. Такие растения не жизнеспособны, они не участвуют в процессе фотосинтеза.
СМС оказывают неблагоприятное влияние на обитателей водоемов. Под воздействием ПАВ рыбы теряют слизистый покров, может наблюдаться кровотечение жабр.
Даже низкие концентрации ПАВ, заставляют пресноводных пиявок открепляться от своих мест, и их уносит течение. Таким образом, речные экосистемы утрачивают пиявок как важный компонент пищевых цепей. Этот пример показывает, какой ущерб экосистеме наносит даже не смертельные для живых организмов концентрации ПАВ.
Сейчас стараются применять такие ПАВ, которые могли бы в природе подвергнуться естественному разложению.
Вместо полифосфатов с равным успехом могут быть использованы цитраты – соли лимонной кислот. Цитрат натрия в сочетании с сульфатом натрия эффективно снижает жесткость 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 – их более высокая себестоимость.
• стимулировать проникновение в кожу ядовитых веществ. При попадании в организм ПАВ образуют перекиси, которые разрушают клеточные мембраны.
Основные действующие вещества всех стиральных порошков, представляют собой чрезвычайно активные химические соединения. Обладая некоторым химическим родством с определенными компонентами мембран клеток человека и животных, ПАВ, при попадании в организм, скапливаются на клеточных мембранах, покрывая их поверхность тонким слоем и при определенной концентрации способны вызвать нарушения важнейших биохимических процессов, протекающих в них, нарушить функцию и саму целостность клетки.
В экспериментах на животных установили, что ПАВ существенно изменяют интенсивность окислительно-восстановительных реакций, влияют на активность ряда важнейших ферментов, нарушают белковый, углеводный и жировой обмен.
Наличие фосфатных добавок в порошках приводит к значительному усилению токсических свойств ПАВ. Эти добавки создают условия для более интенсивного проникновения ПАВ через неповрежденную кожу, способствуют усиленному обезжириванию кожных покровов, более активному разрушению клеточных мембран, резко снижают барьерную функцию кожи. ПАВ проникают в микрососуды кожи, всасываются в кровь и распространяются по организму. Это приводит к изменению физико-химических свойств самой крови и нарушению иммунитета. У ПАВ есть способность накапливаться в органах. Например, в мозге оседает 1,9 % общего количества ПАВ, попавших на незащищенную кожу, в печени - 0,6 % и т.д. Они действуют подобно ядам: в легких вызывают гиперемию, эмфизему, в печени повреждают функцию клеток, что приводит к увеличению холестерина и усиливают явления атеросклероза в сосудах сердца и мозга, нарушает передачу нервных импульсов в центральной и периферической нервной системах.
• вызывать аллергию и дерматит кожи.
Восстановление нормальной жирности и влажности кожи происходит не ранее, чем через 3-4 часа, а при многократном применении в связи с накоплением вредного эффекта недостаток жирового покрытия кожи ощущается в течение двух суток. Барьерные функции кожных покровов снижаются, и создаются условия для интенсивного проникновения в организм любых токсичных соединений - бактериологических токсинов, тяжелых металлов и др. После нескольких стирок фосфатными порошками зачастую развиваются воспаления кожи - дерматиты. Запускается конвейер патологических иммунных реакций.
Во всех этих случаях необходимо перейти на использование мыла, единственным недостатком которого является то, что оно сушит кожу.
Один из основных негативных эффектов ПАВ в воде — понижение поверхностного натяжения воды. Например, в океане изменение поверхностного натяжения приводит к снижению показателя удерживания диоксида углерода CO2 в массе воды.
Возникновение на поверхности воды слоя пены затрудняет тепломассообмен водоёма с атмосферой, снижает поступление кислорода из воздуха в воду (на 15-20 %) и тем самым ухудшает процессы самоочищения.
Попадая в водоёмы, ПАВ активно участвуют в процессах перераспределения других загрязняющих веществ (таких как хлорофос, анилин, цинк, железо, канцерогенные вещества, пестициды, нефтепродукты, тяжёлые металлы и др.), активизируя их токсическое действие. Со ПАВ связано 6-30 % меди, 3-12 % свинца и 4-50 % ртути.
Попадая в водоемы и водотоки, ПАВ оказывают значительное влияние на их физико-биологическое состояние, ухудшая кислородный режим, и сохраняются там долгое время, так как разлагаются очень медленно. Отрицательным, с гигиенической точки зрения, свойством ПАВ является их высокая пенообразующая способность.
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.
Сейчас выпускают биоусвояемые (биологически мягкие) синтетические моющие вещества.
На Западе уже более 10 лет назад отказались от применения порошков, содержащие фосфатные добавки: запрещено законом или строго регламентировано (не более 12%).
Еще в 70-ые годы ХХ века американский эколог Б. Коммонер писал: « Замена мыла детергентами не сделала нас чище, чем мы были, но окружающую среду сделала более грязной».
Определение свойств мыла и синтетических моющих средств.Приложение 5.
Для определения предлагаются твердое хозяйственное мыло и стиральный порошок, а также растворы хозяйственного, туалетного мыла и растворы СМС (для х/б и шерстяных тканей) и жидкое мыло.
1. Определение растворимости мыла и стирального порошка при разных температурах.
Поместить в две (1 и 2) пробирки по кусочку мыла и в две (3 и 4) – твердый порошок. В 1 и 3 пробирку добавить воды комнатной температуры, а во 2 и 4 горячей воды. Встряхнуть.
Отметить степень растворимости моющего вещества в каждой пробирке, образование пены и ее устойчивость.
2. Испытание среды растворов мыла и других моющих средств с помощью индикатора.
На полоску универсальной индикаторной бумаги нанести стеклянной палочкой по капле каждого из растворов мыла и СМС. Сравнить с цветной шкалой. Сделать вывод о характере среды.
Мыло
Хоз. Туалетное Жидкое
Гель для
душа
Шампунь
Ж-сть для
посуды
Стиральный порошок для
х/б тканей шерсть/шелк
рН
3. Определение моющего действия мыла и СМС в мягкой и жесткой воде.
В две пробирки (1 и 2) поместить раствор мыла, в две (3 и 4) – раствор СМС. В 1 и 3 добавить дистиллированную воду, во 2 и 4 – жесткую воду.
- Произошли ли изменения?
Встряхнуть. Во всех ли пробирках образовалась пена?
Сформулируйте выводы по каждому опыту.
Мыло плохо пенится, а порошок хорошо и моющее действие порошка выше, чем у мыла. Как вы думаете, почему? Оказывается, вся причина кроется в воде. В нашей местности жесткая вода. Мы постоянно наблюдаем образование накипи при кипячении.
При стирке в жесткой воде происходят следующие химические процессы:
2С17Н35СОО Na + Са(НСО3)2 à (С17Н35СОО)2Са + 2NaНСО3
2 C17H35COONa + CaCl2 à (C17H35COO)2Ca + 2 NaCl
Мыло
Пена не образуется до тех пор, пока все ионы Са не перейдут в осадок. Следовательно, расход мыла будет большой и большие физические затраты. Если после стирки мылом прополоскать ткань в жесткой воде, на ней появляется нерастворимый и трудно удаляемый налет, который портит ее вид.
Многообразие СМС и перспективы их использования. Приложение 8.
Моющая способность современных СМС не определяется обилием пены. Более того, есть поверхностно-активные вещества, вовсе не дающие пены, но превосходно удаляющие загрязнения. Практически пена нужна лишь при ручной стирке вещей из тонкой ткани, вязаных вещей и некоторых других, которые стирают, не смачивая сильно, чтобы при сушке они не потеряли формы. Обильная и устойчивая пена в моющих растворах резко осложняет стирку в стиральныхмашинах. Во-первых, из-за пены снижается механическое воздействие на ткань, необходимое для удаления грязи, во-вторых, при обильной пене моющий раствор может переливаться через край. Поэтому для стирки в стиральных машинах выпускаются мало пенящиеся средства, содержащие стабилизаторы пены. При стирке такими средствами количество пены невелико и, главное, мало зависит от температуры ( при использовании многих обычных моющих средств пены тем больше, чем выше температуры стирального раствора).
По сравнению с жировым мылом производство синтетических моющих веществ основано на дешевом сырье -- продуктах переработки парафина, нефти и газов. Выпуск широкого ассортимента синтетических моющих веществ позволяет получить разные моющие средства с учетом свойств отстирываемых изделий и характера жесткости воды.
Поступающие в продажу моющие средства различны по свойствам, назначению. Они могут быть порошкообразными, жидкими, в виде паст. Из всего многообразия этих средств надо выбрать то, которое вас больше устраивает. Преимуществапорошков очевидны – они быстро растворяются в воде, ими можно стирать в воде любой жёсткости. Большое содержание полифосфатов (во многие порошки введено два или более ПАВ) улучшает качество стирки.
Однакопорошки при дозировании пылят, а некоторые люди плохо переносят эту пыль, раздражающие органы дыхания. Кроме того, порошки труднее дозировать. Моющие пасты не пылят и очень компактны. В их состав иногда входят такие поверхностно-активные вещества, которые в силу ряда технологических причин нельзя ввести в порошки. Паста более мягко действуют на кожу рук. Однако они растворяются в воде медленнее и содержат в 1,5 – 2 раза меньше триполифосфатов, чем порошки. Поэтому стирать ими можно лишь в относительно мягкой воде. Жидкиемоющие средства
обладают всеми преимуществами и порошкообразных, и пастообразных.
Традиционным недостатком ПАВ является состояние дискомфорта после использования шампуня или геля для душа
5% ПАВ достаточно для обеспечения качественной чистки. Чем меньше ПАВ по количеству, тем меньше вреда они приносят здоровью.
Рекомендуется хорошо ополаскивать посуду, так как ПАВы находящиеся в моющем средстве остаются на поверхности посуды в очень маленьких количествах. Необходимо разбавлять водой моющее средство или не наносить на губку слишком много моющего средства!
Будущее за синтетикой? Видимо, да.
В подтверждение этому ПАВ все больше усовершенствуются, есть так называемые неионогенные ПАВ, биоразлагаемость которых достигает 100%.Они более эффективны при низких температурах, что важно для щадящих режимов стирки. Поскольку многие искусственные волокна не выдерживают высоких температур. К тому же стирка в более холодной воде экономит энергоресурсы, что актуальнее с каждым днем.
Важные преимущества синтетических ПАВ в том, что они не образуют малорастворимых в воде солей кальция и магния. А значит, одинаково хорошо стирают как в мягкой, так и в жесткой воде. Концентрация синтетических моющих веществ даже в мягкой воде может быть гораздо ниже, чем мыла.
При создании новых ПАВнеобходимо учитывать не только их эффективность, но и способность к биологическому распаду – уничтожению некоторыми видами микроорганизмов.
В 1970 году впервые во всем мире синтетических моющих средств (СМС) было произведено больше, чем обычного натурального мыла. С каждым годом производство мыла снижается, тогда как выпуск СМС непрерывно возрастает.
Во всем мире хорошо зарекомендовали себя корпорации Хенкель и Проктел энд Гембел. Лучше покупать проверенную продукцию.На российском рынке СМС Отечественные производители занимают лишь 31%. А предприятия с участием иностранных компаний – 69%.
Производство СМС. Приложение 4.
Синтетические моющие средства или детергенты появились в 1916 году. Предложены были немецким химиком Фрицем Понтером, они были предназначены только для промышленного использования. Бытовые СМС стали выпускаться с 1935 года, когда стали менее вредными для кожи рук. С тех пор во всех странах их разнообразие и производство только увеличивались.
Первое СМС было выпущено в нашей стране в 1953 году. Это был стиральный порошок «Новость».
В 1970 году впервые во всем мире синтетических моющих средств (СМС) было произведено больше, чем обычного натурального мыла.
СМС являются производными сложных эфиров серной кислоты и высших спиртов.
Высшие жирные спирты ( более 10 атомов С) долгое время получали из природных жиров:
цетиловый С16Н33ОН- из китового жира, лауриловый С12Н25ОН – из кокосового масла,
Цериловый С26Н53ОН и мирициловый С30Н61Он – из пчелиного воска. Природного сырья хватало, пока их использовали в текстильной и косметической промышленности.
Положение изменилось с созданием СМС. Они оказались ценным сырьем для получения алкилсульфатов – поверхностно-активных веществ (ПАВ). Понадобилось дополнительное сырье.
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. Именно к нефти и обратились.
В настоящее время проводят окисление парафинов воздухом в присутствии катализатора (солей Мп).
Современный порошок – это сложная смесь из 15-20 химических веществ.
1. ПАВ-поверхностно-активные вещества – изменяют поверхностное натяжение, например, натрий – сульфоновый эфир цетилового спирта.
Поверхностное натяжение воды препятствует соприкосновению моющего вещества с поверхностью грязевой частицы. Под действием детергентов поверхностное натяжение уменьшается и поверхность материала легко смачивается мыльным раствором.
2. Комплексообразователи (полифосфаты) – повышают активность ПАВ, снижают жесткость воды за счет образования прочных, но растворимых в воде соединений с ионами магния и кальция, например натрий – трифосфат.
Вывод. Стиральный порошок – смесь различных химических веществ, конечная цель которых – помочь обеспечить чистоту ткани.
Рабочий лист. Фамилия: _________________________________
Признаки сравнения
Мыло
Синтетические моющие средства
Природа вещества
Состав
Принцип действия
Достоинства
Недостатки
.
Критерии оценок
баллы
Оценка
1. Не принимал участия в обсуждении материала на этапе исследования.
2. Принимал участие в обсуждении и отборе материала.
3. Выступал с мини – проектом.
4. Не заполнял рабочий лист.
5. Заполнил не полностью или с помощью одноклассников.
6. Заполнил рабочий лист самостоятельно.
7. Участвовал в обсуждении и обобщении материала.
8. Выполнил презентацию.
0
1
2
0
2
3
3
3
«3» - 2-3 б
«4» - 4-5 б
«5» - 6 и более баллов
Если набрано 9 баллов ставится две оценки «5».
Рабочий лист. Фамилия___________________
Признаки сравнения
Мыло
Синтетические моющие средства
Природа вещества
Состав
Принцип действия
Достоинства
Недостатки
.
Критерии оценок
баллы
Оценка
1. Не принимал участия в обсуждении материала на этапе исследования.
2. Принимал участие в обсуждении и отборе материала.
3. Выступал с мини – проектом.
4. Не заполнял рабочий лист.
5. Заполнил не полностью или с помощью одноклассников.
6. Заполнил рабочий лист самостоятельно.
7. Участвовал в обсуждении и обобщении материала.
8. Выполнил презентацию.
0
1
2
0
2
3
3
3
«3» - 2-3 б
«4» - 4-5 б
«5» - 6 и более баллов
Если набрано 9 баллов ставится две оценки «5».
Приложение 9.
Биологические ПАВ.
ПАВ природного происхождения широко распространены в живых организмах.
Они помогают организму преодолеть проблему растворимости малорастворимых веществ.
В организме человека есть свои детергенты – он называются желчными кислотами. Это стероиды с присоединенными к ароматическому кольцу гидроксильными и карбоксильной группой в боковой цепи. Эти группы растворимы в воде, а остальная часть молекулы - в жирах. Моющее действие желчных кислот усиливается, когда они соединены с некоторыми другими молекулами, образуя желчные соли.
Желчные кислоты и соли принимают участие в усвоении жиров организмом. Пищеварительные соки растворяются в воде, разлагают углеводы. Однако жиры с пищеварительными соками не смешиваются и остаются в виде крупных капель. В пленку, разделяющую жир и воду, проникают желчные соли и остаются там. При движениях кишечника капли жира распадаются на более мелкие.
Желчные кислоты не дают каплям жира сливаться. В результате капли жира становятся все мельче и равномерно распределяются в пищеварительном соке. А чем меньше капли, тем легче жир переваривается.
Процесс превращения жира в мелкие капли, равномерно распределенные в воде, называется эмульгированием или гомогенизацией.
Можно приготовить гомогенизированное молоко, в котором сливки будут находиться в виде мельчайших капелек, не будут отстаиваться и подниматься вверх. Слиянию этих капель будут противодействовать ПАВ, содержащиеся в молоке.
Эластичность лёгкого в значительной степени зависит от сил поверхностного натяжения жидкости, выстилающей внутреннюю поверхность альвеолы. Природа сама позаботилась о том, как облегчить дыхание, создала вещества, понижающие поверхностное натяжение. Оказалось, что их синтезируют специальные клетки, находящиеся в стенках альвеол. Синтез этих поверхностно-активных веществ (ПАВ) идёт в течение всей жизни человека - от его рождения до смерти.
В тех редких случаях. Когда у новорождённого отсутствуют в лёгких клетки, производящие ПАВ, ребёнок не может сделать самостоятельно первого вдоха и умирает.
Есть в природе растительные натуральные моющие средства, но их очень мало, в частности существует мыльный корень, а также сапонины – мыльные вещества, выделяемые из растений.
Некоторые микроорганизмы эффективно продуцируют природные ПАВ. Их можно получать с хорошим выходом, особенно если микроорганизмы культивируются на водонерастворимом субстрате. Такие производные производимые дрожжами с недавнего времени вызывают большой интерес. Коммерческое использование подобных ПАВ все еще ограниченно из-за их высокой стоимости.
Ассортимент ПАВ чрезвычайно велик. Области применения ПАВ включают:
Моющие средства. Основное применение ПАВ — в качестве активного компонента моющих и чистящих средств, мыла, для ухода за помещениями, посудой, одежной, вещами, автомобилями и пр. В 2007 году в России было произведено более 1 млн тонн синтетических моющих средств, главным образом — стиральных порошков.
Косметика. Основное направление использование ПАВ в косметике — использование в шампунях, где содержание ПАВ может достигать десятков процентов от состава. Также ПАВ используются в небольших количествах в зубной пасте, лосьонах, тониках и других продуктах.
Текстильная промышленность. ПАВ используются в основном для снятия статического электричества на волокнах синтетической ткани.
Кожевенная промышленность. Защита кожаных изделий от легких повреждений и слипания.
Лакокрасочная промышленность. ПАВ используются для снижения поверхностного натяжения для того чтобы красочный материал мог легко проникнуть в маленькие углубления на поверхности обрабатываемого материала и заполнить их, вытесняя при этом другое вещество из углубления (например, воду).
Бумажная промышленность. ПАВ используются для разделения чернил и варёной целлюлозы при переработке использованой бумаги. Молекулы ПАВ адсорбируются на пигменте чернил. Пигмент становится гидрофобным. Далее воздух пропускается через раствор пигмента и целлюлозы. Пузырьки воздуха адсорбируются на гидрофобной части ПАВ и частички пигмента чернил всплывают на поверхность.
Металлургия. Эмульсии ПАВ используются для смазки прокатных станов. Снижают трение и устойчивы при высоких температурах, тогда как масло сгорает.
Защита растений.ПАВ широко используются в агрономии и сельском хозяйстве для образования эмульсий. ПАВ используются для повышения эффективности транспортировки питательных компонентов в растения через мембранные стенки.
Пищевая промышленность. ПАВ применяется в мороженом, шоколаде, взбитых сливках и соусах для салатов и других блюд.
Нефтедобыча. ПАВ применяются с целью увеличения нефтеотдачи в пластах.
