Сапуни и препарати - PDF безплатно изтегляне
Групови уроци Сапуни и препарати Предмет Тип училище Училищно ниво Предишни знания Работно време Автори Научен ръководител Химия Гимназия Миналата година Час по химия Свързване на електронни двойки, йонно свързване, киселинно-алкални реакции, полярност, карбоксилни киселини 3 урока Ruth Baumann Monika Blättler Dr. Rita berholzer 2-ра версия 12 август 1994 г. Училищен опит за преподаване на клас KS Im Lee, Winterthur август 1993 г.
Съдържание Страница Заглавна страница 1 Въведение 3 Съдържание 4 Инструкции за употреба 5 Минидидактика 6 Инструкции за групите 1 Сапуни 7 2 ПАВ (измиващи активни вещества) 15 3 Омекотители 23 4 Съставки на съвременен препарат 31 Приложение 1: Отговори на студентските тестове 39 Приложение 2: Контрол/тест на учителя 43 Приложение 3: Допълнителни материали 52 Приложение 4: Използвани източници 53 Приложение 5: Източници, използвани от авторите 53 Групова работа 3
Инструкции за употреба Четирите теми за перилни препарати са разработени с помощта на така наречения "пъзел метод". Всеки ученик преминава през следните три етапа: 1. Придобиване на знания: Получавате документите по една от четирите теми за перилни препарати. Ще ги преработите в първия урок (45 минути). В началото на втория урок проверявате знанията си (15 минути). 2. Експертна група: Срещате се с останалите съученици, които са работили по същата тема като вас в експертната група. Като бъдещи „учители“ ще обсъдите заедно как искате да преподавате вашата тема на останалите ученици (30 минути). 3-ти клас: Подреждате се в нови групи. Сега във всяка група има член на всяка експертна група. Всеки експерт инструктира останалите съученици по неговата тема (10 минути на тема). Групова работа 4
Учебни цели 1. Ще знаете как се е променило производството на сапун през вековете. 2. Можете да кажете къде използването на сапун има смисъл в днешно време. 3. Знаете всички недостатъци на сапуните. Групова работа 7
При нагряване с разтвор на натриев хидроксид мазнината се разделя на глицерин и анионите на мастните киселини: Пример: H 2 CC 17 H 35 HC C 17 H 33 H 2 CC 15 H 31 + 3 NaH (aq) H 2 C HC H 2 CHHH + Na + Na + Na + _ C 17 H 35 _ C 17 H 33 _ C 15 H 31 _ мазнини + разтвор на натриев хидроксид глицерин + натриева сол на мастни киселини Натриевите соли на мастните киселини флокулират при добавяне на наситен физиологичен разтвор (разтвор на натриев хлорид). След това те могат да бъдат отделени от излишната луга, глицерин и вода. Днес мазнините се разделят главно на глицерин и мастни киселини чрез прегрята пара. Забележка: Сапуните са натриеви соли на мастни киселини, т.е. на неразклонени карбоксилни киселини с малко повече от 10 въглеродни атома. Те се създават чрез разделяне на мазнини. Групова работа 9
Недостатъци на сапуна Чистият сапун днес се използва рядко. Някои сапуни за ръце все още се правят от чист сапун. Сапунът има твърде много недостатъци. Сапунът се добавя само към препарати за регулиране на пяната. Водният сапунен разтвор е алкален. Анионите на мастни киселини (наричани още сапунени аниони) реагират с вода в следната киселинно-алкална реакция: C + H 2 C + H - - H анион на мастни киселини мастна киселина Зигзаговата линия означава неразклонена въглеводородна верига. Водните сапунени разтвори могат лесно да имат рН стойност над 9. Алкалните разтвори обаче атакуват много текстил и особено кожата. Освен това, честото измиване на ръцете със сапун разхлабва мазнината от кожата и я изсушава. Неразтворимите мастни киселини се образуват в киселинен разтвор: C - + H 3 + (aq) C + H 2 H мастна киселина анион мастна киселина Никога не измивайте със сапун в кисела вода. Групова работа 10
Винаги има калциеви йони във водата от чешмата, особено много в така наречената твърда вода. Когато се измиват в твърда вода, калциевите йони се комбинират със сапунените аниони (анионите на мастните киселини), образувайки трудно разтворима сол, така наречения варов сапун. 2 C + Ca 2+ (aq) - C - 2 Ca 2+ анион варовик на мастна киселина Ако общото обозначение L - се използва за аниона на мастните киселини, уравнението на реакцията е: 2 L - (aq) + Ca 2+ (aq) CaL 2 (s) Варовият сапун се отлага върху тъканните влакна. Кристалите варов сапун разрязват текстилните влакна. Материята става сива, сплъстена и чуплива. Групова работа 11
Опитайте да работите по двойки! 1. Стойността на ph на сапунен разтвор Материали: чаша 400 ml, ph метър, извара сапун, деминерализирана вода Процедура: Измийте ръцете си със сапуна. Използвайте бутилката за пръскане, за да изплакнете пяната в чашата. Уверете се, че получавате поне 100 ml сапунен разтвор. Сега измерете стойността на ph на този сапунен разтвор. Запишете това. 2. Образуване на варов сапун Материали: 3 мензури 100 мл; разреден, бистър сапунен разтвор; Разтвор на калциев хлорид c (cacl 2) = 0,1 mol/l процедура: Налейте приблизително 30 ml сапунен разтвор във всяка от трите чаши. Изсипете приблизително еднакво количество в двете чаши. Бавно добавете разтвор на калциев хлорид към първата мензура, докато видите промяна. Добавете чешмяна вода към втората чаша и деминерализирана вода към третата. Поставете вашите наблюдения в писмена форма. Обсъдете резултатите. 3. Утаяване на мастни киселини Материали: чаша от 100 ml, разреден, бистър сапунен разтвор; Оцетна киселина c (ch 3 CH) = 0,1 mol/l процедура: Налейте приблизително 30 ml сапунен разтвор в чашата и бавно добавете оцетна киселина, докато видите промяна. Запишете вашите наблюдения. Обсъдете резултата. Групова работа 12
Учебни цели 1. Знаете общата структура на повърхностноактивните вещества. 2. Можете да обясните как повърхностноактивните вещества премахват мръсотията от текстила. 3. Знаете разликата между анионните и неионните повърхностноактивни вещества. Групова работа 15
Как са структурирани повърхностноактивните вещества? Всички повърхностноактивни вещества - като сапунения анион - се основават на един и същ структурен принцип. Те имат както полярна, така и неполярна част. По-нататък ще представим повърхностноактивни частици, както следва: неполярна част полярна част Правата линия означава въглеводородната верига. Кръгът означава групата на полярната глава. Анионните повърхностноактивни вещества имат отрицателно заредена глава, към която е прикрепена дълга, неполярна въглеродна верига. Следните анионни повърхностноактивни вещества доминират в детергентите и почистващите агенти: S Зигзаговата линия означава въглеводородната верига. - Na + схематично: (-) Анионните повърхностноактивни вещества са изместили сапунения анион: H 3 C (-CH 2) n -C - (n = 10 до 20). Групова работа 16
Има и неионни повърхностноактивни вещества. Те също са полярни, тъй като тяхната дълга въглеродна верига многократно се прекъсва от кислородни атоми. Само една Н група не е достатъчно полярна! Неионните повърхностноактивни вещества се използват в детергентите за миене на съдове, а отскоро и в течните детергенти. H схематично: (! +) Неионно повърхностноактивно вещество (! ") Забележка: Повърхностноактивното вещество се състои от неполярна и полюсна част. Неполярната част се състои от дълга въглеводородна верига. Полярната част се състои от отрицателно заредена група (анионни ПАВ) или от група кислородни атоми, разделени от два въглеродни атома и Н група (нейоногенни повърхностноактивни вещества)
Как повърхностноактивните вещества се разтварят във вода? Ако повърхностноактивните вещества са разтворени във вода, те не просто плуват наоколо диво. Молекулата на повърхностноактивното вещество има две противоречиви свойства. От една страна, тя има полярна група. Тази група "се чувства много комфортно във водата". Той е отговорен за добрата водоразтворимост на повърхностноактивните вещества. От друга страна, молекулата на повърхностноактивното вещество има дълга неполярна въглеродна верига. Тази въглеродна верига е по-скоро „срамежлива от водата“. По-скоро би била сред себеподобни или във въздуха. Тези свойства означават, че повърхностноактивните вещества се натрупват на повърхността на водата. Ако на повърхността не остане повече пространство, тогава във водата се образуват малки капчици повърхностноактивно вещество: въздух вода капчици повърхностноактивно вещество Групова работа 18
Измиващ ефект на повърхностноактивните вещества Дългата неполярна част на повърхностноактивните вещества може лесно да се прикрепи към мазнини и други частици мръсотия и да ги покрие. Полярната група повърхностноактивни вещества гарантира, че частиците мръсотия имат полярна, т.е.водолюбива повърхност. Това го прави разтворим във вода. Следващите чертежи показват фазите на разхлабване на мръсотията по време на измиване: ПАВ действат по същия начин, когато влизат в контакт с масло или мазнина. el не се смесва с вода. Повърхностноактивните вещества могат да емулгират ел във вода. Това означава, че водата и водата се смесват в присъствието на повърхностноактивни вещества. Групова работа 19
Опитайте да работите по двойки! 1. Поведение на повърхностноактивните вещества във вода Материали: кристализираща чиния, чешмяна вода, ситно смлян пипер, течност за миене Процедура: Напълнете съда с вода. Поръсете пипер равномерно върху повърхността на водата. Поставете капка препарат върху повърхността на водата. Запишете вашите наблюдения. Какво се случва с повърхностноактивното вещество в детергента? Направете скица. 2. Емулгиране на мазнини Материали: 2 епруветки, решетка за епруветки, 2 гумени запушалки, чешмяна вода, ел, течност за миене Процедура: Поставете около един см ел. В двете епруветки. Сега добавете вода в двете епруветки, докато епруветката се напълни наполовина. В случай на епруветка, добавете около един см перилен препарат. Затворете епруветката с палец или гумена запушалка и разклатете енергично двете епруветки. Запишете вашите наблюдения. Обсъдете резултатите. Групова работа 20
Инструкции за омекотители от група 3 Общ преглед Дозировката на препарат за различни твърдости на водата е посочена на всяка опаковка с препарат. Количеството омекотител също се дозира с количеството перилен препарат. Омекотителите са важна съставка в детергентите. Целта на омекотителя е обяснена по-долу. Ще научите повече за целия проблем с фосфатите и за по-екологичните фосфатни заместители. Процедура 1 час: - Прочетете текстовете за омекотителя на водата и направете бележки. Винаги следете целите на обучението. Направете експериментите за това как работят йонообменниците (45 минути). 2-ри урок: - Решете задачите в контрола на ученика за учене (15 минути). - Помислете какво искате да предадете на съучениците си в панела от експерти. Уверете се, че сте постигнали учебните цели, описани по-долу във вашия клас. Ако следвате съветите в минидидактиката, преподаването ще бъде по-лесно за вас. (30 минути). 3-ти урок: - Подреждате се в нови групи и се преподавате взаимно (45 мин.). Ваш ред е като трета или трета страна. Имате 10 минути. Групова работа 22
Учебни цели 1. Можете да обясните на непрофесионалист с прости думи защо водата за миене трябва да бъде омекотена. 2. Познати са ви три често срещани омекотители и техният функционален принцип. 3. Знаете защо фосфатите днес вече не се използват като омекотители. Групова работа 23
Учебни цели 1. Прочетете съдържанието на вашия препарат вкъщи и можете да обясните предназначението на отделните съставки. 2. Знаете разликите между детергент за тежък режим, оцветен препарат и концентрат за детергент. 3. Знаете кои съставки са полезни, когато и кога са излишни. Групова работа 31
Съдържание на различни видове перилен препарат Задача: Отбележете всеки препарат, кои съставки съдържа. Тежък детергент 30-95 C Цветен детергент 30-60 C мек детергент до 40 C Тежък детергент концентрат анионни и нейоногенни детергенти вещества сапун омекотител вода белина измиване алкали неутрални соли ензими оптични избелватели носител мръсотия парфюм група работа 32
Приложение 1: Отговори на студентските тестове Отговори на глава 1: Сапуни 1. Приготвянето на сапун се е използвало преди 1000 години. Ел или особено животинските мазнини се готвят заедно с дървесна пепел. Теорията е в раздела: „Историческото развитие на производството на сапун“ 2. Сапунът има три основни недостатъка: 1. Сапуненият разтвор е основен и атакува текстила и кожата. 2. Сапунените аниони абсорбират протон и се образуват мастни киселини. Мастните киселини не се разтварят във вода и следователно вече нямат ефект на измиване. 3. В твърда вода сапунът с калциеви йони образува варов сапун. Варовият сапун се отлага върху тъканта и го прави сив и чуплив. Теорията е в раздела: "Недостатъци на сапуна" 3. Въпреки отрицателните си свойства, сапунът все още се използва понякога. Добавя се към детергентите, за да не се образува твърде много пяна по време на пране. Някои сапуни за ръце все още съдържат чист сапун. Теорията е в раздела: „Недостатъци на сапуна“ Групова работа 38
Отговори на глава 2: Повърхностноактивни вещества 1. No1 е молекула сапун и има измиващ ефект. № 2 не показва ефект на измиване. На тази молекула липсва дългата неполярна въглеродна верига. № 3 е нейонен повърхностноактивно вещество. Присъстват дълга въглеродна верига и полярни главни групи. По този начин молекулата има измиващ ефект. Теорията е в раздела: "Как изглеждат ПАВ?" 2. Повърхностноактивните вещества се прикрепят към частиците мръсотия със своите аполярни групи. Полярните групи на повърхностноактивните вещества гарантират, че частиците мръсотия имат полярна повърхност. По този начин той е разтворим във вода и вече не може да се отлага. Теорията е в раздела: „Измиващ ефект на повърхностноактивните вещества“ 3. Анионните повърхностноактивни вещества имат отрицателно заредена глава. Това може да бъде карбоксилна група или сулфатна група. Неионните повърхностноактивни вещества не са заредени. Вашата полярна глава се формира от няколко кислородни атома, всеки отделен от два въглеродни атома. Неионните повърхностноактивни вещества се използват в препарати за миене на съдове и течни препарати. Теорията е в раздела: "Как изглеждат ПАВ?" Групова работа 39
Отговори на глава 3: Омекотители 1. Твърдостта на водата зависи от съдържанието на йони Ca 2+ и Mg 2+ във водата. Колкото повече от тези йони съдържа водата, толкова по-твърда е тя. Теорията е в раздела: "Твърдостта на водата" 2. Омекотителите свързват йони Ca 2+ и Mg 2+ и ги поддържат в разтвор. Те предотвратяват образуването на слабо разтворими соли (варов сапун, котлен камък). Теорията е в раздела: "Защо детергентите съдържат омекотители?" 3-та селекция: Комбинация от NTA и зеолит Зеолит: - нетоксичен - няма положителен ефект върху измиващия ефект NTA: - биоразградим - има положителен ефект върху измиващия ефект - евентуално свързва тежки метали; следователно трябва да се използва само в малки количества. Недостатъци на другите омекотители за вода: Фосфатът: забранен е, защото води до прекомерно наторяване във водите. Цитрат: неефективен при високи температури. Теорията по този въпрос може да бъде намерена в: „Примери за омекотители за вода“
Отговори на глава 4: Съставки 1. - Нейоногенни и анионни измиващи активни вещества: премахване на мазнини и замърсявания - Сапун: действа като регулатор на пяна - Зеолити и NTA: омекотяват водата - Измиващи алкали: повишават стойността на рН - Неутрални соли: пълнител; Детергентът остава свободно течащ - белина: цветните замърсявания се превръщат в безцветни вещества чрез окислително разлагане - носител на мръсотия: поддържайте мръсотията в разтвор - ензими: премахнете петна, съдържащи протеин и нишесте - оптични избелители: абсорбира UV светлина и излъчва синя светлина - парфюм: аромат 2. Няма смисъл да се използва един препарат за всички температури. Компонентите на детергент за тежък режим се използват само за 95 пране. Избелващите агенти стават активни само над 60 C. Белината в тежък детергент се оказва неизползвана в отпадъчните води след 30-60 измивания. Физическите избелители са полезни само за бяло пране, за да се избегне жълто гласове. Те са безполезни с цветно пране. Групова работа 41
Приложение 2: Въпроси за контрол/тест на учители Серия A Тест на пъзел за учители, част 1: 1. Представете си, че внезапно сте били транспортирани обратно в Средновековието. Сапунът не се предлага никъде. Как имате възможност да направите сапун сами? (K2) Напишете с няколко изречения как бихте постъпили по-нататък. 2. В екологичните среди днес измиването с чист сапун се разпространява отново. Причината е ясна: сапунът е екологичен. Въпреки това по-голямата част от населението се мие със синтетични детергенти. Посочете две причини, поради които сапунът вече няма да хване при пране. (K2) Тест-пъзел на учителя, част 2: 3. Следните вещества не се мият. Обосновете с две изречения защо тези тъкани не са активни при пране. (K3) a) H b) Na 2 C 3 c) CH 3 -CH 2 -CH 2 - S - Na + 4. Едно парче дреха е с мазно петно и петно от кръв. Ако този елемент от дрехите се измие в чист разтвор на повърхностноактивно вещество, само мазното петно изчезва, кървенето не. Защо изчезва само мазното петно? Опишете как работят повърхностноактивните вещества. (K2) Можете също да направите чертеж за това. Групова работа 42
Тестов пъзел на учителя, част 3: 5. Препоръките за дозиране за различните твърдости на водата са на всяка опаковка с препарат. Защо трябва да се използва повече прах за пране с твърда вода, за да се постигне същия ефект на измиване като с мека вода? (K3) Отговор с 4-6 изречения. Първо, обяснете разликата между твърда и мека вода и колко твърда вода е омекотена. След това посочете две причини за увеличената консумация на перилен препарат в твърда вода. 6. NTA е обикновен омекотител. Най-вече обаче се използва в малки количества и в комбинация с други омекотители за вода. Посочете причината, поради която NTA се използва само в малки количества, въпреки добрата му биоразградимост. Тест-пъзел на учител, част 4: 7. Детергентите съдържат две различни съставки за премахване на мазнини и протеинови петна. Кои две вещества се използват за премахване на мазнини и протеинови петна? (K1) 8. За разлика от препаратите за готвене, цветните препарати (до 60 C) не съдържат белина. Защо не се използват избелващи средства в цветните препарати? (K2). Обяснете причината в 2-3 изречения и назовете веществото, което причинява избелващия ефект. Групова работа 43
Серия отговори Тест на пъзел за учители, част 1: 1. Мазнините също са били на разположение през Средновековието. Няма значение каква мазнина се приема (1P). Можете сами да направите дървесна пепел (1P). Мазнината и дървесната пепел се приготвят заедно. След това се добавя физиологичен разтвор за утаяване на сапуна (1Р). Общо: 3 точки 2. Сапунът има следните недостатъци при пране: Сапуненият разтвор е основен. Той атакува текстила (1P). Сапунът образува варов сапун с калциеви йони. Варовият сапун се отлага в тъканта и го прави тъп и чуплив (1P). Ако сапуненият разтвор се подкисели, се образуват мастни киселини, които са неразтворими във вода (1Р). Общо: 2 точки, пъзел за тест на учител, част 2: 3. а) Тази молекула не е активна при измиване, тъй като групата на главата не е достатъчно полярна. Аполарната група ще присъства (1P). б) Това е сол. Тук няма аполарна група (1P). в) На тази молекула има полярна и аполарна част, но аполарната опашка е твърде къса (1р). Общо: 3 точки 4. Повърхностноактивните вещества могат да разтварят само мазнини (1P). Неполярните въглеродни вериги се прикрепят към мазнините. Полярните групи глави помагат да се приведе капчицата повърхностноактивно вещество-мазнина в разтвор (2P). Общо: 3 точки групова работа 44