Otrzymywanie mydeł. Wprowadzenie Przeczytaj Grafika interaktywna Sprawdź się Dla nauczyciela

Otrzymywanie mydeł

Wprowadzenie Przeczytaj

Grafika interaktywna Sprawdź się

Dla nauczyciela

Środki higieny towarzyszą ludziom na co dzień. To dzięki nim utrzymujemy czystość, zdrowie i urodę.

Jednym z pierwszych takich produktów było mydło. I chociaż jest to najprostszy z możliwych

przedstawicieli tej grupy artykułów do higieny osobistej, to służy ludziom od pokoleń, a zapotrzebowanie na niego pozostaje ciągle na tym samym poziomie. Czy wiesz, jak otrzymać mydło i z jakich substancji chemicznych je pozyskać?

Twoje cele

Wyjaśnisz, na czym polega zmydlanie tłuszczów.

Omówisz budowę mydeł wskazując fragmenty wpływające na ich funkcje myjące.

Zapiszesz równania reakcji otrzymywania mydeł.

Zaprojektujesz doświadczenie celem, którego jest otrzymanie mydła twardego.

Otrzymywanie mydeł

Źródło: licencja: CC 0, dostępny w internecie: pixabay.com.

Przeczytaj

Dlaczego wynaleziono mydło?

Pewna legenda głosi, że mydło wywodzi się ze starożytnego Rzymu. Wówczas ludzie składali ofiary ze zwierząt, wytopiony w ten sposób tłuszcz

zostawał zmieszany z popiołem i trafiał do pobliskiej rzeki. W tej oto rzece kobiety czyściły ubrania, a powstająca wówczas piana sprawiała, że proces ten był dla nich łatwiejszy. Jednak to tylko legenda, dowody naukowe potwierdzają natomiast, że pierwszy produkt podobny do mydła datuje się na 2800 lat p.n.e i tę zasługę przypisuje się

Babilończykom. Kolejne przykłady stosowania w historii takowych specyfików odbywały się w przeróżnych zakątkach starożytnego Świata m.in.

w Egipcie, Imperium Rzymskim, starożytnym Izraelu, na Bliskim Wschodzie oraz starożytnych

Chinach. Jednak wówczas nie było one stosowane do utrzymania higieny tak jak obecnie, a raczej do czyszczenia wełny, bawełny i jako lek na choroby skórne. Z czasem, pionierzy zaczęli wytwarzać mydło poprzez gotowanie tłuszczów zwierzęcych z silnie zasadowym roztworem (ługiem sodowym, węglanem potasu) i w ten sposób otrzymywali mydło. Sukces tkwił w tym, że tłuszcze zwierzęce zawierają wyższe kwasy tłuszczowe, które poddane działaniu zasady prowadzą do otrzymania glicerolu i soli kwasów tłuszczowych (palmitynowego, oleinowego i stearynowego). Powyższy proces dziś nazywany jest zmydlaniem tłuszczy, a otrzymane sole to nic innego jak mydła. Najpopularniejszym przykładem mydła jest stearynian sodu (C H CO Na).

„Kartka z historii”

Sprawa produkcji mydła z tłuszczu ludzkiego w czasie II wojny światowej

Z kwestią produkcji mydła z tłuszczu ludzkiego w czasie II wojny światowej związanych jest wiele kontrowersji. Pisała o tym m.in. Zofia Nałkowska w dziele „Medaliony”, jednak dużo osób uważało to za fikcję literacką. Nadal są osoby, które twierdzą, że taka sytuacja nie miała miejsca, a plotki o tym zdarzeniu miały mieć swoje źródło w niezbyt rozsądnym żarcie. Zdaniem innych taka zbrodnia miała miejsce i przedstawiają ku temu dowody. Między innymi tę przerażającą kwestię potwierdza Instytut Pamięci Narodowej (IPN), który swoje wnioski opiera o wyniki badań naukowców ze Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego. Po przebadaniu próbek mydła produkowanego przez Rudolfa Spannera naukowcy odkryli w nich tłuszcz pochodzenia ludzkiego.

Mydła, które dzięki zdolnościom do pienienia się znalazły zastosowanie w usuwaniu brudu jako środki myjące i piorące to sole rozpuszczalne w wodzie. Są to sole sodowe lub potasowe wyższych kwasów tłuszczowych wśród których najczęściej stosuje się:

kwas palmitynowy (C H COOH);

stearynowy (C H COOH);

oleinowy (C H COOH).

17 35 2

Źrodło: https://wiadomosci.dziennik.pl/wydarzenia/artykuly/202035,ipn‑potwierdza‑nazisci‑robili‑mydlo‑z-ludzi.html

15 31 17 35 17 33

Mydło już od zamierzchłych czasów służyło jako środek piorący i myjący.

Źródło: licencja: CC 0, dostępny w internecie: pixabay.com.

Ze względu na to, jaka sól tworzy dane mydło, wyróżnia się mydła twarde (sole sodowe) oraz mydła miękkie (sole potasowe).

Otrzymywanie mydła

Mydła można otrzymać na dwa sposoby - poprzez zmydlanie tłuszczów i ogrzewanie lub stapianie wyższych kwasów karboksylowych z wodorotlenkami litowców.

Zmydlanie tłuszczów jest to standardowa metoda otrzymywania mydeł w procesach przemysłowych.

Wykorzystuje się do tego celu tłuszcze zwierzęce lub oleje roślinne oraz wodorotlenki (sodu lub potasu).

Wszystkie składniki poddane są długiemu procesowi gotowania, w którego trakcie dodaje się NaCl, który pozwala doprowadzić mydło do postaci żelu. Tak powstały produkt (mydło) jest kondycjonowany, w trakcie czego usuwane są z niego nieprzereagowane składniki oraz dodaje się do niego kompozycje zapachowe i barwniki. Produktem ubocznym tego procesu jest glicerol, który dodatkowo nawilża skórę i chroni przed wysychaniem. Aby otrzymać transparentne mydła, do mieszaniny reakcyjnej dodaje się glicerol i cukier.

Hydroliza tristearynianu gliceryny w środowisku zasadowym Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Zapis skrócony:

C3H5(C17H35COO)3 + 3 NaOH → 3 C17H35COONa + C3H5(OH)3

Laboratoryjną metodą otrzymywania mydeł jest ogrzewanie wyższego kwasu karboksylowego z wodorotlenkiem sodu lub potasu (lub ich roztworami wodnymi). Do takiego mydła również można zastosować kompozycje zapachowe i barwniki.

C17H35COOH kwas stearynowy+NaOHwodorotlenek sodu→ogrzewanie C17H35COONa sterynian sodu+ H2Owoda Analogiczna reakcja z wykorzystaniem wodorotlenku potasu:

C17H35COOH + KOH →ogrzewanie C17H35COOK + H2O

Amfifilowość mydeł

Mydła to substancje powierzchniowo czynne, które zbudowane są z części hydrofilowej tzw. „głowy”

i części hydrofobowej tzw. „ogona”. Ze względu na swoją amififilową budowę mają zdolność do modyfikowania napięcia powierzchniowego na granicy faz układu cieczy, zmieniając tym samym jej energię swobodną.

Mydło – stearynian sodu jako związek powierzchniowo czynny wraz z wyodrębnionymi fragmentami hydrofobowym (niebieski) i hydrofilowym (czerwony)

Źródło: GroMar Sp.z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ciekawostka

W celu otrzymania mydeł najczęściej stosuje się wodorotlenek sodu i wodorotlenek potasu. Pozwalają one na otrzymanie mydeł rozpuszczalnych w wodzie. Zastosowanie wodorotlenków innych metali, np.

magnezu, wapnia, również pozwala na otrzymanie mydeł, ale są one nierozpuszczalne w wodzie.

wodorotlenek sodu

Źródło: domena publiczna, dostępny w internecie: pl.wikipedia.org.

wodorotlenek potasu

Źródło: Leiem, licencja: CC BY-SA 4.0, dostępny w internecie:

pl.wikipedia.org.

Doświadczenie 1

Laboratoryjne otrzymywanie mydła twardego.

Sprzęt i odczynniki:

25% wodny roztwór wodorotlenku sodu (10 cm );

tłuszcz zwierzęcy (smalec) 5 g;

kolba okrągłodenna dwuszyjna 50 cm ; chłodnica zwrotna kulkowa;

mieszadło magnetyczne oraz rdzeń magnetyczny;

szczypce drewniane;

łaźnia wodna (krystalizator z wodą);

8 cm etanolu;

olejek zapachowy i barwnik;

forma na mydło.

Instrukcja:

1. Do kolby okrągłodennej zaopatrzonej w rdzeń magnetyczny wprowadź tłuszcz zwierzęcy i etanol.

2. Następnie zamontuj chłodnicę zwrotną wraz z wężami do wody i zawartość kolby ogrzewaj (60ºC) i mieszaj do całkowitego stopienia.

3. Gdy całość ulegnie stopieniu, dodaj do kolby przez boczną szyjkę roztwór wodorotlenku sodu, ale powolnym strumieniem.

4. Następnie całość ogrzewaj przez 45 minut.

5. Po tym czasie dodaj do mieszaniny reakcyjnej substancję zapachową i barwnik. Całość dokładnie wymieszaj.

6. Dokładnie wymieszaną mieszaninę wylej do wybranej formy i pozostaw na noc do zastygnięcia.

Słownik

mydła

sole kwasów tłuszczowych napięcie powierzchniowe cieczy

zjawisko fizyczne, które występuje na styku powierzchni cieczy z ciałem stałym, gazem lub inną cieczą, co powoduje, że powierzchnia cieczy zachowuje się jak sprężysta błona i może tworzyć krople amfifilowość

cecha związku chemicznego wskazująca na polarność w jego budowie, przy czym jeden z biegunów cząsteczki ma charakter hydrofilowy, a drugi hydrofobowy

kondycjonowanie

określanie stopnia wilgotności surowców i wyrobów energia swobodna

jest potencjałem termodynamicznym w procesach przebiegających bez zmiany temperatury

i objętości; w procesach odwracalnych zachodzących w stałej temperaturze (izotermicznych) zmiana energii swobodnej jest równa pracy wykonanej nad układem.

rdzeń magnetyczny

owalne magnetyczne ciało stałe pokryte warstwą teflonową, służy do mieszania przy wysokich prędkościach roztworów.

3 3

3

Bibliografia

Encyklopedia PWN

Zieliński R., Surfaktanty:budowa, właściwości, zastosowania, Poznań 2013, wyd. 2.

Hejwowska S., Marcinkowski R., Chemia organiczna, Gdynia 2005.

Grafika interaktywna

Polecenie 1

Jakie reakcje są używane do otrzymywania mydeł? Jakie znasz rodzaje mydeł? Zapoznaj się z grafiką i przeanalizuj ukryte na niej rodzaje mydeł.

Grafika interaktywna pt. „Otrzymywanie mydeł”

Źródło: licencja: CC 0.

Polecenie 2

Czy słyszałeś kiedyś o zastosowaniu mydła glinowego? Zapoznaj się z grafiką, a dowiesz się czegoś więcej na ten temat.

Ćwiczenie 1

Jak nazywa się reakcja prowadząca do otrzymania mydeł z wykorzystaniem tłuszczy zwierzęcych?

Odpowiedź:

Uzupełnij

Ćwiczenie 2

Czy podczas zmydlania tłuszczy otrzymuje się tylko mydło?

Nie. Otrzymuje się również glicerynę.

Tak. Otrzymuje się tylko mydło.

Nie. Otrzymuje się również wodę.

Ćwiczenie 3

Które mydło zastosujesz w celu zabezpieczania plecaka przed deszczem i wilgocią? Napisz reakcję otrzymywania tego mydła.

Przedmioty turystyczne Źródło: licencja: CC 0.

Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

Sprawdź się

Ćwiczenie 1

Mydła, dzięki swojej amfifilowej budowie, mogą:

usuwać brud.

tworzyć nierozpuszczalne osady.

modyfikować napięcie powierzchniowe cieczy.

dzielić roztwór na dwie fazy.

輸

Ćwiczenie 2

Wpisz poprawne wyrazy w puste miejsca.

Mydła to sole wyższych kwasów tłuszczowych. Najczęściej do syntezy mydeł używa się kwasu oleinowego, palmitynowego i ... W zależności od zastosowanych w syntezie mydeł

..., można otrzymać mydła rozpuszczalne i ... w wodzie. Przykładem mydła twardego, rozpuszczalnego w wodzie, jest ... Mydła są ... i dzięki

właściwościom ... mogą usuwać brud i niwelować ... Mydła można otrzymać w wyniku ... tłuszczy i ... kwasów tłuszczowych.

輸

Ćwiczenie 3

Źródło: GroMar Sp.z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

輸

Ćwiczenie 4

Uzupełnij schematy otrzymywania mydeł:

1. Reakcja zobojętniania wyższych kwasów tłuszczowych:

... + wodorotlenek potasu → palmitynianu potasu + ...

2. Reakcja zmydlania tłuszczów:

... + ... → oleinian sodu + ...

輸

Ćwiczenie 5

Napisz równanie reakcji, w wyniku której otrzymasz stearynian potasu. Wskaż część hydrofilową i część hydrofobową w jonie obecnym w roztworze wodnym tego mydła. Opisz, w jaki sposób mydła zachowają się w mieszaninie oleju z wodą.

Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

醙

Ćwiczenie 6

Zaprojektuj doświadczenie otrzymywania mydła kastylijskiego. Wymień potrzebny sprzęt i odczynniki oraz podaj warunki procesu.

Problem badawczy:

Uzupełnij

Hipoteza:

Uzupełnij

Sprzęt i odczynniki:

Uzupełnij

Przebieg doświadczenia (warunki procesu):

Uzupełnij

難

Ćwiczenie 7

Wyjaśnij, dlaczego używanie mydła w twardej wodzie jest problematyczne i więcej się go zużywa niż w przypadku wody miękkiej.

stearynian potasu (mydło potasowe) → stearynian magnezu (mydło magnezowe) 2 C17H35COOK+ MgSO4 →(C17H35COO) 2Mg↓+2 K2SO4 palmitynian sodu (mydło sodowe) → palmitynian wapnia (mydło wapniowe)

2 C15H31COONa + CaCl2 → (C15H31COO) 2Ca↓+2 NaCl

Odpowiedź:

Uzupełnij

難

Ćwiczenie 8

Na podstawie właściwości i budowy mydeł wyjaśnij, jaką rolę pełnią one w procesie mycia dłoni.

Odpowiedź:

Uzupełnij

難

Dla nauczyciela

Scenariusz zajęć

Autor: Aleksandra Marszałek‑Harych, Krzysztof Błaszczak Przedmiot: chemia

Temat: Otrzymywanie mydeł

Grupa docelowa: III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowy i rozszerzony; uczniowie III etapu edukacyjnego – kształcenie w zakresie podstawowym i rozszerzonym

Podstawa programowa Zakres podstawowy

XVII. Estry i tłuszcze. Uczeń:

9) wyjaśnia, w jaki sposób z glicerydów otrzymuje się kwasy tłuszczowe lub mydła; pisze odpowiednie równania reakcji.

Zakres rozszerzony

XVII. Estry i tłuszcze. Uczeń:

10) wyjaśnia, w jaki sposób z glicerydów otrzymuje się kwasy tłuszczowe lub mydła; pisze odpowiednie równania reakcji.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji;

kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii;

kompetencje cyfrowe;

kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne Uczeń:

wyjaśnia, na czym polega zmydlanie tłuszczów;

wskazuje części elementarne mydła, wpływające na jego funkcje myjące;

pisze równania reakcji na otrzymywanie mydeł;

projektuje doświadczenie celem otrzymania mydła twardego.

Strategie nauczania:

asocjacyjna;

problemowa.

Metody i techniki nauczania:

burza mózgów;

analiza materiału źródłowego;

dyskusja dydaktyczna;

ćwiczenia uczniowskie;

eksperyment chemiczny;

technika zdań podsumowujących.

Forma pracy:

praca zbiorowa;

praca w grupach;

praca indywidualna.

Środki dydaktyczne:

komputery z głośnikami, słuchawkami i z dostępem do internetu/smartfony, tablety;

podręczniki tradycyjne;

zasoby multimedialne zawarte w e‑materiale;

rzutnik multimedialny;

tablica interaktywna/tablica i kreda;

aplikacja Mentimeter.

Przebieg zajęć Faza wstępna

1. Zaciekawienie i dyskusja. Nauczyciel pyta uczniów: gdy myjemy dłonie, to czego chcemy się z nich pozbyć? Czym jest brud? Co stosujemy do pozbywania się brudu? Dlaczego wynaleziono mydło?

2. Rozpoznawanie wiedzy potocznej uczniów. Burza mózgów wokół pojęcia mydła. Nauczyciel może wykorzystać aplikację Mentimeter z zastosowaniem smartfonów/tabletów.

3. Ustalenie celów lekcji. Nauczyciel podaje temat zajęć i wspólnie z uczniami ustala cele lekcji, które uczniowie zapisują w portfolio.

4. Zasady BHP. Nauczyciel zapoznaje uczniów z kartami charakterystyk substancji, które będą używane na lekcjach.

Faza realizacyjna:

1. Nauczyciel zadaje uczniom pytanie: jak działa mydło na napięcie powierzchniowe wody? Jeżeli uczniowie będą mieli trudność z udzieleniem odpowiedzi, wówczas nauczyciel odsyła uczniów do dostępnych źródeł informacji. Uczniowie mają za zadanie odszukać definicję napięcia

powierzchniowego wody. Chętny uczeń podaje treść definicji na forum klasy. Następnie trwa dyskusja w odniesieniu do postawionego wcześniej pytania.

2. Doświadczenie chemiczne – „Badanie napięcia powierzchniowego wody”. W tym celu na

powierzchnię wody mają za zadanie położyć aluminiową monetę, spinacze do papieru lub agrafki.

Nauczyciel dzieli uczniów na grupy, rozdaje uczniom zlewki z wodą, płyn do mycia naczyń, krystalizatory, monety, żyletki, igły (instrukcja wykonania patrz doświadczenie nr 1 w materiałach pomocniczych). Po minionym czasie uczniowie chętni omawiają swoje spostrzeżenia.

3. Chętny uczeń ze wsparciem nauczyciela wyjaśnia, w jaki sposób obniżenie napięcia

powierzchniowego przez mydło pozwala na dotarcie wody do wszystkich zakamarków np. tkaniny.

4. Uczniowie analizują treści w e‑materiale dotyczące sposobów otrzymywania mydeł i ich budowy chemicznej. Po minionym czasie chętny uczeń wyjaśnia, czym jest mydło, zapisuje równanie reakcji zobojętniania kwasu tłuszczowego na tablicy i wyjaśnia budowę mydła, zaznacza element

hydrofilowy i hydrofobowy.

5. Chętny uczeń zapisuje na tablicy równanie reakcji otrzymywania mydła poprzez zmydlanie tłuszczów.

6. Nauczyciel rozdaje uczniom (na parę) wzory chemiczne różnych mydeł, uczniowie w parach mają za zadanie przygotować doświadczenie, w którym otrzymają dane mydło. Para, której uda się

przygotować najlepszy i najbardziej profesjonalny opis doświadczenia w nagrodę może przeprowadzić doświadczenie na zajęciach.

7. Doświadczenie chemiczne – „Otrzymywanie mydła” zgodnie z instrukcją zamieszczoną w materiałach pomocniczych (doświadczenie nr 2). Nauczyciel przygotowuje sprzęt i szkło laboratoryjne oraz odczynniki chemiczne. Uczniowie przeprowadzają eksperyment. Nauczyciel rozdaje karty pracy ucznia. Uczniowie samodzielnie stawiają pytanie badawcze i hipotezę, obserwują zmiany podczas eksperymentu, wyciągają wnioski, ustalają równanie przeprowadzonej

reakcji, wszystko zapisują w kartach pracy. Chętni uczniowie prezentują wyniki na forum klasy.

Nauczyciel weryfikuje pod względem merytorycznym wypowiedzi uczniów.

8. Uczniowie samodzielnie sprawdzają swoją wiedzę, wykonując ćwiczenia zawarte w e‑materiale –

„Sprawdź się”.

Faza podsumowująca:

1. Nauczyciel sprawdza wiedzę uczniów zadając przykładowe pytania: co to są mydła? W jaki sposób można otrzymać mydła? Jaki jest wzór staerynianianu potasu. Jak dzielimy mydła?

2. Jako podsumowanie lekcji nauczyciel może wykorzystać zdania do uzupełnienia, które uczniowie zamieszczają w swoim portfolio:

Przypomniałem/łam sobie, że...

Co było dla mnie łatwe...

Czego się nauczyłam/nauczyłem...

Co sprawiało mi trudność...

Praca domowa:

Uczniowie wykonują pozostałe ćwiczenia w e‑materiale – „Sprawdź się”.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Grafika interaktywna może być wykorzystana przez uczniów do wizualnego zobrazowania otrzymywania mydeł.

Materiały pomocnicze:

1. Polecenia podsumowujące (nauczyciel przed lekcją zapisuje je na niewielkich kartkach):

Co to są mydła?

W jaki sposób można otrzymać mydła?

Jaki jest wzór staerynianianu potasu.

Jak dzielimy mydła?

2. Doświadczenie chemiczne nr 1 – Badanie napięcia powierzchniowego wody.

Szkło i sprzęt laboratoryjny: zlewki, krystalizatory, monety, spinacze, agrafki, bagietki szklane.

Odczynniki chemiczne: woda, płyn do mycia naczyń.

Instrukcja wykonania:

Do jednego krystalizatora wlej do połowy wody, a następnie postaraj się położyć na powierzchni lustra wody kolejno, żyletkę, monetę, igłę. Obserwuj zmiany.

Do drugiego krystalizatora wlej do połowy wody, dodaj kilka kropel płynu do mycia naczyń i całość wymieszaj bagietką szklaną, a następnie postaraj się położyć na powierzchni lustra wody kolejno, żyletkę, monetę, igłę. Obserwuj zmiany.

3. Karta pracy ucznia do doświadczenia nr 1:

Plik o rozmiarze 54.32 KB w języku polskim

4. Doświadczenie chemiczne nr 2 – Otrzymywanie mydła twardego.

Szkło i sprzęt laboratoryjny: palniki, łapy do probówek, probówki, zapalniczka, łapy do probówek, pipety, statyw do probówek, łużeczka.

Odczynniki chemiczne: kwas stearynowy, roztwór wodorotlenku sodu, fenoloftaleina.

Instrukcja wykonania:

W probówce umieść kwas stearynowy.

Do próbówki z kwasem dodaj kilka cm roztworu wodorotlenku sodu, a następnie kilka kropel fenoloftaleiny.

Probówkę ogrzewaj w płomieniu palnika.

Obserwuj zmiany.

5. Karta charakterysyki wodorotlenku sodu.

6. Karta pracy ucznia do doświadczenia nr 2:

Plik o rozmiarze 61.69 KB w języku polskim 3

Przetwarzam wzory matematyczne: 0%