wymienia etapy produkcji mydła domowym sposobem

(1)

SCENARIUSZ ZAJĘĆ „MYDŁO” CHEMIA, III ETAP EDUKACYJNY

Temat: Mydło.

Treści kształcenia:

Podstawa programowa: Punkt 2.2. [uczeń]: wyjaśnia, na czym polega proces usuwania brudu, bada wpływ twardości wody na powstawanie związków trudno rozpuszczalnych; zaznacza fragmenty hydrofobowe i hydrofilowe we wzorach cząsteczek substancji powierzchniowo czynnych.

Cele zoperacjonalizowane

UCZEŃ

podaje cechy wspólne oraz różniące mydła i detergenty

syntetyczne;

zna pojęcie napięcia powierzchniowego, miceli,

twardości wody;

wymienia etapy produkcji mydła domowym sposobem;

określa czym pod względem chemicznym jest mydło

tradycyjne;

wyjaśnia potrzebę zmiękczania wody.

Nabywane umiejętności

UCZEŃ potrafi wskazać fragmenty

(2)

polarne i niepolarne w środkach powierzchniowo

czynnych;

prawidłowo opisuje

mechanizm usuwania brudu;

sprawnie wyszukuje informacje z prezentacji oraz

z dostępnych materiałów i zasobów Internetu;

potrafi wskazać przyczynę nieefektywnego prania w

wodzie twardej.

Kompetencje kluczowe:

 porozumiewanie się w języku ojczystym

 myślenie przyczynowo – skutkowe i podstawowe kompetencje naukowo-techniczne

 umiejętność uczenia się

Etapy lekcji 1) Wstęp:

W życiu codziennym mamy często do czynienia z brudem.

Czym jest więc ten brud?

Przyjmuje się, że jest to mieszanina sadzy, substancji mineralnych (jak krzemionka, sole mineralne), pyłków roślinnych czy z transportu oraz potu jako naturalnej wydzieliny skóry (białka, tłuszcze, kwas mlekowy) i mikroorganizmów. Ma charakter niepolarny, czyli nie rozpuszcza się w wodzie.

Co zatem sprawia, że można go usunąć w procesie mycia lub prania?

Dlaczego do tego procesu skutecznie wykorzystujemy mydła i detergenty?

(3)

2) Przebieg zajęć:

Nauczyciel wyjaśnia, że użycie do mycia wody z dodatkiem mydła lub środka czystości ( jak np. płynu do mycia naczyń czy proszku do prania) pozwala na zwilżenie mytej powierzchni w wyniku obniżenia napięcia powierzchniowego wody. (Nauczyciel może w tym momencie odnieść się do poznanych przez uczniów właściwości wody omawianych na lekcjach chemii w gimnazjum). – Napięcie powierzchniowe jest określane jako zjawisko tworzenia się cienkiej, elastycznej błony z warstwy powierzchniowej danej cieczy, zdolnej np. w przypadku wody do utrzymania żyletki, igły czy nartnika.

Napięcie powierzchniowe jest efektem działania sił przyciągających cząsteczki na powierzchni cieczy.

Napięcie powierzchniowe wody sprawia, że w zetknięciu z tłuszczem krople wody nie zmieniają swojego kształtu, cząsteczki wody po prostu silniej łączą się ze sobą niż z brudem, który chcemy usunąć. Obniżając napięcie umożliwiamy wodzie dotarcie do najdrobniejszych włókien mytej tkaniny lub zakamarków mytego przedmiotu.

Substancjami obniżającymi napięcie powierzchniowe są tradycyjne mydło i środki powierzchniowo czynne (detergenty syntetyczne), wchodzące w skład popularnych środków czystości.

Nauczyciel wyjaśnia uczniom, czym jest pod względem chemicznym mydło. ( - ponieważ w dostępnych preparatach często słowo mydło nie oznacza, że jest to mydło w sensie chemicznym, a raczej środek myjący).

Mydła to sole sodowe, potasowe, amonowe, litowe, magnezowe wyższych kwasów tłuszczowych (zwykle powyżej 12 atomów węgla w cząsteczce). Najczęściej wykorzystuje się tu kwas palmitynowy, kwas stearynowy, oleinowy, linolowy i linolenowy.

(4)

Nauczyciel przedstawia na tablicy wzory poszczególnych w/w kwasów karboksylowych nasyconych i nienasyconych.

Mydła otrzymuje się w tzw. reakcji zmydlania działając na tłuszcze (znane uczniom z gimnazjum) roztworem odpowiedniego wodorotlenku w podwyższonej temperaturze zgodnie z poniższym schematem:

Tłuszcz + Wodorotlenek → Mydło + Glicerol

Nauczyciel rozdaje uczniom karty w wypisanymi wzorami przykładowych mydeł w wersji jonowej np. palmitynianu sodu, stearynianu sodu, palmitynianu potasu, stearynianu potasu, oleinianu litu, oleinianu potasu, stearynianu magnezu etc.(przykład zapisu: C17H35COO^- Na⁺)

Może wspomnieć, że mydła sodowe i potasowe są rozpuszczalne w wodzie oraz że przy produkcji przemysłowej mydła z tłuszczów naturalnych często otrzymuje się mieszaninę soli różnych kwasów tłuszczowych (zależnie od reszt kwasowych zawartych w ich cząsteczkach). Produkt uboczny reakcji zmydlania – gliceryna może zostać odprowadzona albo pozostawiona – ma właściwości nawilżające.

Oprócz metod przemysłowych produkcji, mydło można otrzymać również sposobem domowym. Dawniej mydła z różnego rodzaju tłuszczów oraz ługu z dodatkiem ziół, zapachów, aromatów produkowano właśnie w domach.

Nauczyciel przedstawia uczniom film nt. otrzymywania takiego mydła oraz poleca uczniom wypisanie kolejnych etapów produkcji mydła domowym sposobem. (To zadanie może również potem sprawdzić – patrz zapis w fazie podsumowującej)

Mydła rozpuszczalne w wodzie mają budowę jonową.

Składają się z dwóch części – polarnej, hydrofilowej, lipofobowej („lubiącej wodę” i „nie lubiącej tłuszczu”) oraz części niepolarnej, hydrofobowej, lipofilowej (czyli „nie lubiącej wody”, ale za to „lubiącej tłuszcz”). Popularnie

(5)

części te określa się jako węglowodorowy „ogon” ( - doskonale rozpuszczalny w substancjach niepolarnych jak benzyna, smar, tłuszcz, brud) oraz hydrofilową „główkę” ( - rozpuszczalną w wodzie).

Nauczyciel poleca uczniom zaznaczenie tych części na rozdanych kartach ze wzorami przykładowych mydeł.

Sprawdza poprawność wykonania zadania. Karty uczniowie wklejają do zeszytu.

Cząsteczki mydła znajdujące się w wodzie, tworzą tzw.

micele – to znaczy „ogonami” wnikają w cząsteczki brudu, a „głowy” wystawiają na zewnątrz zamykając go wewnątrz utworzonego tak kulistego tworu. Usunięciu brudu sprzyja mechaniczne pocieranie, mieszanie, napowietrzanie.

Pęcherzyki powietrza dostają się do takiej wody z mydłem tworząc pianę. Otoczone jonami mydła pęcherzyki powietrza (w sposób podobny jak otoczony był brud) przyspieszają usunięcie brudu i wyniesienie go na powierzchnię. W efekcie powstaje wodna mieszanina miceli mydła, powietrza i brudu, czyli emulsja. Można więc powiedzieć, że proces mycia i prania (czyli usuwanie brudu) polega na tworzeniu emulsji cząsteczek wody i brudu, połączonych cząsteczkami mydła.

Aby proces był efektywny, jakość wody powinna być odpowiednia. Mycie i pranie jest bowiem znacznie utrudnione w twardej wodzie. Nauczyciel proponuje uczniom obejrzenie prezentacji, w jej trakcie uczniowie powinni samodzielne wypisać cechy wody twardej i cechy wody miękkiej, przykładową reakcję tworzenia się nierozpuszczalnego mydła magnezowego oraz środki stosowane dla zmiękczenia wody twardej.

Nauczyciel omawia poszczególne slajdy.

Na zakończenie prezentacji nauczyciel może wspomnieć, że w podobny sposób jak mydła usuwają brud detergenty, czyli syntetyczne środki myjące, które również zmniejszają napięcie powierzchniowe wody, mają taką samą budowę

(6)

(czyli fragmenty hydrofilowe i hydrofobowe), ale dodatkowo umożliwiają pranie w niższych temperaturach, a w wodzie twardej pienią się i nie strącają osadów nierozpuszczalnych mydeł wapniowych czy magnezowych.

Uczniowie dostają do wykonania w grupach 3-4 osobowych zadanie:

Należy odnaleźć w dostępnych materiałach przygotowanych przez nauczyciela bądź w zasobach Internetu wzory następujących detergentów: siarczan (VI) dodecylu sodu; laurylosiarczan sodu; 4- alkilobenzenosulfonian sodu; laurylobenzenosulfonian sodu; chlorek benzalkoniowy; chlorek cetrimonium; p- heptylobenzenosulfonian sodu; a następnie zaznaczyć cześć hydrofilową i hydrofobową (czyli „główkę” i „ogon”), określić charakter chemiczny danego detergentu (kationowy, anionowy) i na tej podstawie uzupełnić wnioski zgodnie z zapisami na karcie pracy grupowej.

Karta pracy grupowej:

Nazwa detergentu

Wzór chemiczny z zaznaczoną „główką” i

„ogonem”

Charakter detergentu ze

względu na budowę chemiczną

Wnioski:

1. W detergentach anionowych polarny fragment cząsteczki ma ładunek ……… .

(7)

W detergentach kationowych hydrofilowy fragment cząsteczki ma ładunek ……….. .

2. Środki zawierające detergenty anionowe i kationowe można / nie można łączyć, ponieważ wzmacniają / tracą swoje właściwości.

3) Podsumowanie:

Nauczyciel zbiera karty pracy grupowej do oceny. Może również zebrać od chętnych uczniów wypisane etapy produkcji mydła domowym sposobem.

Nauczyciel przypomina pojęcia związane z mydłami – napięcie powierzchniowe, fragment hydrofilowy, fragment hydrofobowy, woda twarda, woda miękka.

Przypomina w skrócie mechanizm usuwania brudu (jony mydeł i detergentów skupiają się na powierzchni wody i zmniejszają jej napięcie powierzchniowe, woda wnika w zakamarki mytego przedmiotu, jony otaczają cząsteczki brudu części polarną w stronę wody, częścią niepolarną w stronę brudu itd.) oraz wpływ twardej wody na efekt prania.

Środki dydaktyczne:

 komputery z dostępem do Internetu;

 ew. materiały dodatkowe przygotowane przez nauczyciela ze wzorami detergentów;

 karty pracy dla każdego ucznia oraz karty pracy grupowej (opis w scenariuszu);

 film „Zrób sobie mydło” (zasób nr 1);

 prezentacja multimedialna „Badania twardości wody”

(zasób nr 2).

Metody dydaktyczne:

(8)

 pogadanka;

 praca w grupie zadaniowej;

 praca z tekstem przewodnim (film);

 wykład ilustrowany.

Formy dydaktyczne:

 zbiorowa;

 indywidualna.

Zadanie dla chętnych Propozycje zadań:

1. Czy i dlaczego używanie wody twardej w procesach technologicznych jest korzystne?

2. Czym jest reklamowany system TAED?

3. Dlaczego obecnie zastępuje się w proszkach do prania fosforany glinokrzemianami?