Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby udostępnić materiał Dodaj całą stronę do teczki

Dbanie o czystość nie byłoby trudne, gdyby wszystkie zabrudzenia i plamy rozpuszczały się w wodzie. Niestety, większość z nich jest odporna na działanie wody. Ludzie od najdawniejszych czasów poszukiwali skutecznych sposobów pozbywania się brudu podczas mycia i prania. Okazało się, że do tego celu doskonale nadają się mydła. Czym się charakteryzują i jaki jest mechanizm ich działania?

Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
  • charakterystykę substancji polarnych i niepolarnych;

  • właściwości wody, jako rozpuszczalnika polarnego;

  • właściwości fizyczne i chemiczne tłuszczów;

  • właściwości fizykochemiczne wodorotlenków i charakterystykę ich wodnych roztworów.

Nauczysz się
  • opisywać właściwości mydeł;

  • klasyfikować mydła ze względu na stan skupienia, twardość, rozpuszczalność w wodzie i wymieniać przykłady mydeł;

  • wyjaśniać, na czym polega proces zmydlania tłuszczów;

  • omawiać, posługując się schematem (rysunkiem), mechanizm działania mydła na brud i zaznaczać fragmenty hydrofobowe i hydrofilowe we wzorach oraz modelach substancji powierzchniowo czynnych;

  • wyjaśniać, na czym polega proces usuwania brudu z użyciem mydła;

  • uzasadniać, w jaki sposób twardość wody wpływa na proces mycia oraz proponować sposoby zbadania wpływu twardości wody na powstawanie podczas mycia związków trudno rozpuszczalnych.

iRCJ8sdy5n_d5e198

1. Właściwości mydeł i ich otrzymywanie

MydłamydłaMydła mają zdolność pienienia się w wodzie i usuwania brudu. Te twarde, stosowane w gospodarstwie domowym, są mydłami sodowymi z dodatkiem substancji zapachowych i barwników. Natomiast składnikami innych produktów, np. kremów do golenia czy preparatów myjących w płynie, są zwykle mydła potasowe.
Mydła są solami wyższych kwasów karboksylowych (kwasów tłuszczowych) – najczęściej kwasu kwasu heksadekanowego (palmitynowego), oktadekanowego (stearynowego) oraz oktadek–9–enowego (oleinowego). Są to między innymi:

  • heksadekanian (palmitynian) sodu C15H31COONa;

  • oktadekanian (stearynian) potasu C17H35COOK;

  • oktadek–9–enian (oleinian) sodu C17H33COONa.

Znane są takie rodzaje mydeł, które zamiast kationu metalu zawierają inne ugrupowania pierwiastków, jak chociażby kation amonowy. Mydła można podzielić ze względu na ich rozpuszczalność w wodzie:

  • mydła rozpuszczalne: sodowe, potasowe, amonowe;

  • mydła nierozpuszczalne: glinowe, żelazowe, wapniowe, magnezowe.

Mają wiele zastosowań. Najczęściej są stosowane jako środki myjące, ale używa się ich również jako dodatków do smarów (mydła litowe) i impregnatów tkanin w produkcji np. namiotów.

R1V3kuYEldbi5
Mydła są stosowane jako impregnaty do tkanin namiotów.
Źródło: Benoit Brummer, dostępny w internecie: www.commons.wikimedia.org, domena publiczna.
Jak otrzymać mydło?1
Doświadczenie 1
R10ihb0kZF4QX
Problem badawczy: Czy można otrzymać mydła w wyniku reakcji kwasów tłuszczowych z wodorotlenkami?. Hipoteza: Podobnie jak wiele innych kwasów, wyższe kwasy tłuszczowe reagują z wodorotlenkami, tworząc sole. Jednym z produktów reakcji wyższego kwasu tłuszczowego z wodorotlenkiem sodu (lub potasu) będzie sól sodowa (bądź potasowa) tego kwasu, czyli mydło. Co będzie potrzebne: stężony roztwór wodorotlenku sodu; kwas heksadekanowy (palmitynowy); fenoloftaleina; probówka; szczypce drewniane; palnik. Instrukcja: 1. Do probówki z małą ilością stężonego roztworu wodorotlenku sodu dodaj kilka kropel fenoloftaleiny. 2. Dodawaj małymi porcjami kwas heksadekanowy (palmitynowy), cały czas ogrzewając zawartość probówki w płomieniu palnika. 3. Przerwij dodawanie kwasu i ogrzewanie, gdy roztwór zacznie się odbarwiać. 4. Po ostygnięciu probówki, wstrząśnij jej zawartością, a następnie zbadaj właściwości otrzymanego produktu.

Doświadczenie przeprowadzono w rękawicach i okularach ochronnych. W czasie wykonywania doświadczenia użyto stężonego roztworu wodorotlenku, który ma silne właściwości żrące.

Problem badawczy:

Czy można otrzymać mydła w wyniku reakcji kwasów tłuszczowych z wodorotlenkami?

Hipoteza:

Podobnie jak wiele innych kwasów, wyższe kwasy tłuszczowe reagują z wodorotlenkami, tworząc sole. Jednym z produktów reakcji wyższego kwasu tłuszczowego z wodorotlenkiem sodu (lub potasu) będzie sól sodowa (bądź potasowa) tego kwasu, czyli mydło.

Co było potrzebne:

  • stężony roztwór wodorotlenku sodu;

  • kwas heksadekanowy (palmitynowy);

  • fenoloftaleina;

  • probówka;

  • szczypce drewniane;

  • palnik.

Przebieg doświadczenia:

Do probówki z małą ilością stężonego roztworu wodorotlenku sodu dodano kilka kropel fenoloftaleiny. Następnie małymi porcjami dodawano kwas heksadekanowy (palmitynowy), cały czas ogrzewając zawartość probówki w płomieniu palnika. Gdy roztwór zaczął się odbarwiać przerwano dodawanie kwasu i ogrzewanie. Po ostygnięciu probówki, wstrząśnięto jej zawartością, a następnie zbadano właściwości otrzymanego produktu.

Obserwacje:

Malinowy roztwór stopniowo ulega odbarwieniu. Po wstrząśnięciu roztwór spienił się.

Wnioski:

W trakcie reakcji, odczyn roztworu zmienia się z zasadowego na obojętny. Zużywany jest wodorotlenek sodu, co świadczy o tym, że zachodzi jego reakcja z kwasem heksadekanowym. Produkt jest mydłem, o czym świadczy pienienie się roztworu.

1
Polecenie 1
R19kP4n8lSliJ
Obserwacje: (Uzupełnij) Wnioski (Uzupełnij).
1
Polecenie 1

Jak myślisz, w jakim celu w doświadczeniu zastosowano fenoloftaleinę?

RWaqXIKHkVUbk
(Uzupełnij).

W wyniku reakcji kwasu heksadekanowego z wodorotlenkiem sodu powstaje sól – heksadekanian (palmitynian) sodu (mydło). Reakcja przebiega zgodnie z równaniem:

R1I0FooTAnJJ3
Równanie reakcji otrzymywania palmitynianu sodu.
Źródło: Agnieszka Lipowicz, licencja: CC BY-SA 3.0.
Rh4zCj5yZcLXC1
Wzór strukturalny heksadekanianu sodu (mydła)
Źródło: Krzysztof Jaworski, Anna Florek, licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 2
RoRnK8kNg4kaZ
Uzupełnij luki w tekście odpowiednimi sformułowaniami. Mydło jest 1. niepolarnych, 2. łańcuch węglowodorowy, 3. niemetali, 4. COO-Na+, 5. solą, 6. polarna, 7. COOH, 8. polarnych, 9. grupa karboksylowa, 10. kompleksem, 11. metali, 12. głowa, 13. łańcuch wodorowęglanowy, 14. ogon kwasów tłuszczowych i najczęściej 1. niepolarnych, 2. łańcuch węglowodorowy, 3. niemetali, 4. COO-Na+, 5. solą, 6. polarna, 7. COOH, 8. polarnych, 9. grupa karboksylowa, 10. kompleksem, 11. metali, 12. głowa, 13. łańcuch wodorowęglanowy, 14. ogon. Te związki chemiczne są zbudowane z dwóch części: hydrofilowej („lubiącej” wodę) oraz hydrofobowej („nielubiącej” wody). Częścią hydrofilową jest 1. niepolarnych, 2. łańcuch węglowodorowy, 3. niemetali, 4. COO-Na+, 5. solą, 6. polarna, 7. COOH, 8. polarnych, 9. grupa karboksylowa, 10. kompleksem, 11. metali, 12. głowa, 13. łańcuch wodorowęglanowy, 14. ogon grupa, np. 1. niepolarnych, 2. łańcuch węglowodorowy, 3. niemetali, 4. COO-Na+, 5. solą, 6. polarna, 7. COOH, 8. polarnych, 9. grupa karboksylowa, 10. kompleksem, 11. metali, 12. głowa, 13. łańcuch wodorowęglanowy, 14. ogon. Ponieważ „podobne rozpuszcza się w podobnym”, ta część będzie rozpuszczała się w rozpuszczalnikach 1. niepolarnych, 2. łańcuch węglowodorowy, 3. niemetali, 4. COO-Na+, 5. solą, 6. polarna, 7. COOH, 8. polarnych, 9. grupa karboksylowa, 10. kompleksem, 11. metali, 12. głowa, 13. łańcuch wodorowęglanowy, 14. ogon, natomiast grupa hydrofobowa, którą stanowi 1. niepolarnych, 2. łańcuch węglowodorowy, 3. niemetali, 4. COO-Na+, 5. solą, 6. polarna, 7. COOH, 8. polarnych, 9. grupa karboksylowa, 10. kompleksem, 11. metali, 12. głowa, 13. łańcuch wodorowęglanowy, 14. ogon, będzie rozpuszczać się w rozpuszczalnikach 1. niepolarnych, 2. łańcuch węglowodorowy, 3. niemetali, 4. COO-Na+, 5. solą, 6. polarna, 7. COOH, 8. polarnych, 9. grupa karboksylowa, 10. kompleksem, 11. metali, 12. głowa, 13. łańcuch wodorowęglanowy, 14. ogon. Właśnie dlatego mydło usuwa tłuste plamy podczas prania: polarna „1. niepolarnych, 2. łańcuch węglowodorowy, 3. niemetali, 4. COO-Na+, 5. solą, 6. polarna, 7. COOH, 8. polarnych, 9. grupa karboksylowa, 10. kompleksem, 11. metali, 12. głowa, 13. łańcuch wodorowęglanowy, 14. ogon” rozpuszcza się w wodzie, a niepolarny „1. niepolarnych, 2. łańcuch węglowodorowy, 3. niemetali, 4. COO-Na+, 5. solą, 6. polarna, 7. COOH, 8. polarnych, 9. grupa karboksylowa, 10. kompleksem, 11. metali, 12. głowa, 13. łańcuch wodorowęglanowy, 14. ogon” wnika w niepolarny tłuszcz.

Mydło jest substancją powierzchniowo czynnąsubstancja powierzchniowo czynnasubstancją powierzchniowo czynną. Jego działanie polega na obniżaniu napięcia powierzchniowegonapięcie powierzchniowenapięcia powierzchniowego wody.

Polecenie 3
RZalSMaOS5zNJ
Łączenie par. Określ czy podane zdania są prawdziwe (PRAWDA), czy fałszywe (FAŁSZ).. Napięcie powierzchniowe spowodowane jest wewnątrzcząsteczkowymi siłami spójności.. Możliwe odpowiedzi: PRAWDA, FAŁSZ. Kulisty kształt kropli wynika z napięcia powierzchniowego.. Możliwe odpowiedzi: PRAWDA, FAŁSZ. Wewnątrz cieczy siły spójności działają równomiernie we wszystkich kierunkach i równoważą się.. Możliwe odpowiedzi: PRAWDA, FAŁSZ. Nartniki mogą poruszać się po wodzie dzięki temu, że na powierzchni wody powstaje błona, na której opierają się ich odnóża.. Możliwe odpowiedzi: PRAWDA, FAŁSZ
Ciekawostka
RGcd7jY79Nf7z
Mydło było znane już w starożytnym Babilonie i Egipcie
Najstarsze doniesienia o używaniu mydła pochodzą ze starożytnego Babilonu. Przepis na wytwarzanie mydła odczytano na babilońskiej glinianej tabliczce pochodzącej z około <math aria‑label="dwa tysiące dwusetnego roku przed naszą erą">2200 r. p.n.e. . Podobnie na egipskich papirusach pochodzących z <math aria‑label="tysiąc pięćsetnego roku przed naszą erą">1500 r. p.n.e.  — wg nich starożytni Egipcjanie regularnie korzystali z kąpiel, do których używali mydła wytwarzanego z tłuszczów zwierzęcych i roślinnych. Substancje alkaliczne (o właściwościach zasadowych), potrzebne do wyrobu mydła, uzyskiwano z popiołów roślinnych.
Źródło: Jeff Dahl, dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org, domena publiczna.
Polecenie 4
RdG7DbO9Elg0m
Zaznacz, które z poniższych substancji są substancjami alkalicznymi. Możliwe odpowiedzi: 1. wodorotlenek sodu, 2. chlorek sodu, 3. kwas oktadekanowy (stearynowy), 4. kwas etanowy (octowy), 5. wodorotlenek potasu
Ciekawostka

Jeszcze na początku XX w. mydło było wytwarzane w domach i pralniach, często ze względów ekonomicznych. Surowcem do jego produkcji był tłuszcz, który zbierano miesiącami jako odpadki gospodarstwa domowego i trzymano w specjalnie do tego celu przeznaczonych beczkach lub kadziach. Do nich dodawano jeszcze ług sodowy (wodorotlenek sodu). Trzeba je było chronić przed deszczem, a w momencie słonecznych dni – wystawiać na ekspozycję Słońca. Zawartość kadzi gotowano przeważnie jesienią przez kilka godzin, dodając w miarę potrzeby większą ilość ługu. Następnie próbkę uzyskanej mieszaniny sprawdzano – jeśli twardniała, kończono proces, jeśli nie, kontynuowano gotowanie lub poddawano dalszej obróbce.

RjPiGTQWr6RFs
Kobieta pracująca przy wytwarzaniu mydła do prania
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Proces otrzymywania mydła z tłuszczu, zwany zmydlaniem tłuszczówzmydlanie tłuszczów (saponifikacja)zmydlaniem tłuszczów, można przedstawić w postaci schematu:

tłuszcz+wodorotlenek sodu T mydło sodowe+glicerol

Przebieg reakcji otrzymywania mydła z tłuszczu przebiega zgodnie z równaniem:

RxtVtHbwgRmaG
Równanie reakcji otrzymywania palmitynianu sodu.
Źródło: Agnieszka Lipowicz, licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 5
R1eE3cjBAahkT
Jednym z produktów zmydlania tłuszczów jest propano—1,2,3—triol, inaczej zwany glicerolem lub gliceryną. Uzupełnij luki w tekście dotyczącym zastosowań glicerolu. Glicerol, zwany też gliceryną, znajduje wiele zastosowań w przemyśle. Stosuje się go w produkcji kremów, pomadek i innych produktów 1. detergentu, 2. nawilżające, 3. chłodniczych, 4. farmaceutycznym, 5. wysuszające, 6. czyszczących, 7. kosmetycznych, 8. produktu, 9. substratu, 10. malarskim, 11. wybuchowych. Ma właściwości 1. detergentu, 2. nawilżające, 3. chłodniczych, 4. farmaceutycznym, 5. wysuszające, 6. czyszczących, 7. kosmetycznych, 8. produktu, 9. substratu, 10. malarskim, 11. wybuchowych skórę. Używa się go jako 1. detergentu, 2. nawilżające, 3. chłodniczych, 4. farmaceutycznym, 5. wysuszające, 6. czyszczących, 7. kosmetycznych, 8. produktu, 9. substratu, 10. malarskim, 11. wybuchowych do produkcji materiałów 1. detergentu, 2. nawilżające, 3. chłodniczych, 4. farmaceutycznym, 5. wysuszające, 6. czyszczących, 7. kosmetycznych, 8. produktu, 9. substratu, 10. malarskim, 11. wybuchowych, w tym wypadku nitrogliceryny. Dodatkowo jest stosowany w przemyśle 1. detergentu, 2. nawilżające, 3. chłodniczych, 4. farmaceutycznym, 5. wysuszające, 6. czyszczących, 7. kosmetycznych, 8. produktu, 9. substratu, 10. malarskim, 11. wybuchowych, spożywczym i skórzanym, a także do produkcji barwników, płynów hamulcowych i 1. detergentu, 2. nawilżające, 3. chłodniczych, 4. farmaceutycznym, 5. wysuszające, 6. czyszczących, 7. kosmetycznych, 8. produktu, 9. substratu, 10. malarskim, 11. wybuchowych.

Reakcję zmydlania tłuszczów wykorzystuje się na skalę przemysłową do produkcji mydła, głównie z tłuszczów nasyconych. Proces ten polega na długotrwałym gotowaniu tłuszczów ze stężonym roztworem wodorotlenku sodu. Powstającą obok mydeł glicerynę usuwa się z końcowego produktu lub czasem pozostawia, ponieważ ma ona działanie natłuszczające. Obecnie do produkcji mydła używa się kwasów tłuszczowych, otrzymywanych podczas przerobu ropy naftowej. Często, zamiast czystych kwasów tłuszczowych, stosuje się także naturalne oleje i tłuszcze bądź ich mieszaniny, z których – w procesie zmydlania – powstają bezpośrednio sole odpowiednich kwasów tłuszczowych.
Produkowane współcześnie mydła toaletowe, w celu podniesienia ich walorów służących pielęgnacji skóry oraz ich atrakcyjności dla użytkowników, wzbogaca się różnymi dodatkami – środkami nawilżającymi, substancjami zakwaszającymi, środkami bakteriobójczymi, olejkami zapachowymi, substancjami barwiącymi.

RBQdg4VghrjoA
Czyste chemicznie mydła mają odczyn słabo zasadowy i mogą podrażniać skórę człowieka, której odczyn jest lekko kwaśny. Dzięki dodatkom zakwaszającym, obecnie stosowane mydła w płynie mają pH zbliżone do <math aria‑label="pięciu i pół">5,5.
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY-SA 3.0.
iRCJ8sdy5n_d5e359

2. Mechanizm usuwania brudu

Woda, jako rozpuszczalnik polarny, znakomicie rozpuszcza inne substancje polarne, czyli substancje o wiązaniach jonowych. Jej cząsteczki łatwo otaczają inne cząsteczki polarne, ponieważ następuje oddziaływanie między ich ładunkami lub ładunkami cząstkowymi. Oleje mineralne czy tłuszcze nie mają w swojej strukturze naładowanych fragmentów i praktycznie nie rozpuszczają się w wodzie. Brud jest mieszaniną składników, np. potu, białek, tłuszczów lub sadzy. Ma charakter hydrofobowy, dlatego sama woda nie wystarcza do pozbycia się brudu. Aby go usunąć, potrzebne jest mydło.

R51ag3bgCHDfI
Film ukazuje, w jaki sposób mydło ułatwia usuwanie brudu podczas mycia.
1
Polecenie 6
R1H34aKAJFS4r
(Uzupełnij).
Badanie zachowania się mieszaniny wody z olejem w obecności mydła
Doświadczenie 2

Mieszanie substancji polarnej i niepolarnej.

R8Jwv2cWA1KVJ
Problem badawczy: Czy dodanie mydła do mieszaniny wody i oleju wpływa na proces ich mieszania się?. Hipoteza: Dodanie mydła do wody i oleju umożliwi zmieszanie się tych dwóch niemieszających się cieczy - nastąpi rozproszenie cząstek oleju w wodzie. Co będzie potrzebne: roztwór mydła; olej; woda; dwie probówki. Instrukcja: 1. Do probówki z wodą dodaj niewielką ilość oleju i wstrząśnij jej zawartość. 2. Obserwuj zachodzące zmiany. 3. Do drugiej probówki, w której znajduje się roztwór mydła, dodaj podobną ilość oleju. 4. Zawartość probówki wstrząśnij i porównaj efekt tej próby z próbą poprzednią.

Problem badawczy:

Czy dodanie mydła do mieszaniny wody i oleju wpływa na proces ich mieszania się?

Hipoteza:

Dodanie mydła do wody i oleju umożliwi zmieszanie się tych dwóch niemieszających się cieczy – nastąpi rozproszenie cząstek oleju w wodzie.

Co było potrzebne:

  • roztwór mydła;

  • olej;

  • woda;

  • dwie probówki.

Przebieg doświadczenia:

Do probówki z wodą dodano niewielką ilość oleju i wstrząśnięto jej zawartością. Do drugiej probówki, w której znajdował się roztwór mydła, dodano podobną ilość oleju, a następnie zawartością probówki wstrząśnięto i porównano efekty obu prób.

Obserwacje:

W pierwszej probówce olej i woda nie uległy zmieszaniu. Po wstrząśnięciu na chwilę powstała emulsja, która rozdzieliła się na dwie warstwy. W drugiej probówce powstała mieszanina jednorodna, nie obserwuje się rozdziału na dwie warstwy, jak to miało miejsce w pierwszej probówce.

Wnioski:

Mydło umożliwia zmieszanie substancji polarnej i niepolarnej.

1
Polecenie 7
Rj6ZKQN2D5sdS
Obserwacje: (Uzupełnij) Wnioski: (Uzupełnij).
1
Polecenie 7

Zapisz, jaką inną substancję można byłoby wykorzystać zamiast mydła, w celu zmieszania substancji polarnej i niepolarnej.

R15AxTIIInyuH
(Uzupełnij).

Zdarza się, że podczas mycia tworzy się w wodzie kłaczkowaty osad. Dzieje się tak, gdy woda używana do mycia jest twarda.

1
Polecenie 8
R1TSaeINwidRg
(Uzupełnij).

Woda twardawoda twardaWoda twarda zawiera znaczne ilości rozpuszczonych w niej soli wapnia i magnezu.
Podczas mycia i prania w twardej wodzie z użyciem mydła tworzą się nierozpuszczalne sole wapnia i magnezu, które tworzą osad. Użyte mydło nie pieni się, a przecież wytwarzanie piany jest niezbędnym warunkiem usunięcia brudu.
Przykładowe równania zachodzących reakcji można zapisać następująco:

RtR5H6c1tCTKg
Równania reakcji otrzymywania mydła wapniowego oraz mydła magnezowego.
Źródło: Agnieszka Lipowicz, licencja: CC BY-SA 3.0.

Rozróżniamy dwa rodzaje twardości wody – twardość wodorowęglanową (przemijającą), spowodowaną obecnością między innymi wodorowęglanów wapnia i magnezu, oraz twardość trwałą (nieprzemijającą), której przyczyną są rozpuszczone w wodzie inne sole wapnia i magnezu (chlorki, azotany(V), siarczany(VI)). Twardość wody oblicza się bazując na stężeniach jonów wapnia i magnezu, chociaż występuje w niej wiele innych jonów (sodu, potasu, żelaza).

Gdy woda zawierająca wodorowęglany wapnia i magnezu zostanie zagotowana, zachodzą reakcje, w wyniku których węglan wapnia, węglan magnezu oraz wodorotlenek magnezu osadzają się na ściankach naczynia (np. czajnika) w postaci ciała stałego, zwanego potocznie kamieniem kotłowym. Proces usuwania twardości przemijającej, wynikającej z obecności w wodzie jonów wapnia i magnezu, opisuje równanie:

Ca2++2 HCO3-CaCO3↓+H2O+CO2
Mg2++2 HCO3- → MgCO3↓+H2O+CO2

Jony wapnia i magnezu, będące przyczyną twardości wody, zostają usunięte. Uzyskuje się efekt zmiękczania wody. Właśnie dlatego twardość wodorowęglanową nazywa się twardością przemijającą.

Twardość wody jest najczęściej wyrażana w stopniach niemieckich lub francuskich.
Stopień niemiecki °n jest równy takiej ilości soli zawartych w wodzie, która jest równoważna pod względem chemicznym 10 mg CaO.
Stopień francuski °f jest równy takiej ilości soli zawartych w wodzie, która jest równoważna pod względem chemicznym 10 mg CaCO3.

Twardość wody w stopniach niemieckich

°n

Twardość wody

04

woda bardzo miękka

48

woda miękka

812

woda średnio twarda

1218

woda dość twarda

1830

woda twarda

Powyżej 30

woda bardzo twarda

Ciekawostka

Inną skalą oznaczania twardości wody są stopnie angielskie lub Clarka, oznaczane jako (°e). Wykorzystują one jednostki spoza układu SI. Jeden stopień angielski °e wynosi 1 gran CaCO3 w galonie angielskim, co po przeliczeniu na jednostki SI daje 64,8 mg CaCO34,55 l. Można również wyrazić tę wartość w granach na galon amerykański – 1 gpg to 1 gran CaCO3 w galonie amerykańskim, który wynosi 3,79 l.

Producenci pralek i zmywarek często przestrzegają przed działaniem twardej wody na te urządzenia i zalecają – w celu ich ochrony przed osadzaniem się kamienia – stosowanie preparatów zmiękczających wodę. Informacja, czy woda, którą czerpiemy z kranu jest twarda, ważna jest także dla hodowców rybek akwariowych i użytkowników filtrów do wody. Obecnie w sprzedaży dostępne są produkty służące do przeprowadzenia badania twardości wody w warunkach domowych.

Obejrzyj poniższe ilustracje. Kliknij strzałkę w prawo, aby zobaczyć następną grafikę.

Polecenie 9
Rvx5H5WIzmoXP
Dopasuj zalety i wady do każdego z testów. Test kropelkowy Możliwe odpowiedzi: 1. wymaga odmierzania odpowiednich objętości wody, 2. wymaga precyzyjnego stosowania się do instrukcji producenta, 3. dokładny, 4. prosty w użyciu, 5. szybki, 6. pozwala na określenie przybliżonej twardości wody Test paskowy Możliwe odpowiedzi: 1. wymaga odmierzania odpowiednich objętości wody, 2. wymaga precyzyjnego stosowania się do instrukcji producenta, 3. dokładny, 4. prosty w użyciu, 5. szybki, 6. pozwala na określenie przybliżonej twardości wody
iRCJ8sdy5n_d5e497

Podsumowanie

  • Mydła otrzymuje się w reakcjach kwasów tłuszczowych z wodorotlenkami metali oraz – na skalę przemysłową – w procesie zmydlania tłuszczów.

  • Mydła skutecznie usuwają brud, ponieważ są substancjami powierzchniowo czynnymi. Ich specyficzna budowa – obecność hydrofilowej głowy oraz hydrofobowego ogona – wpływa na zmniejszenie napięcia powierzchniowego wody i ułatwia usuwanie brudu.

Praca domowa
1
Polecenie 10.1

Korzystając ze swojej wiedzy oraz dostępnych źródeł informacji, zapisz równania reakcji węglanu sodu z rozpuszczonymi w twardej wodzie chlorkiem wapnia oraz siarczanem(VI) magnezu. Na tej podstawie wyjaśnij, na czym polega proces zmiękczania wody.

RXURwsDZ2vbyV
Odpowiedź: (Uzupełnij).
1
Polecenie 10.1

Poniżej zapisano równania reakcji węglanu sodu z rozpuszczonymi w twardej wodzie chlorkiem wapnia oraz siarczanem(VI) magnezu. Na tej podstawie wyjaśnij, na czym polega proces zmiękczania wody.

Na2CO3+CaCl2CaCO3+2 NaCl
Na2CO3+MgSO4MgCO3+Na2SO4
R1MsEINl5nyCB
Odpowiedź: (Uzupełnij).
Doświadczenie 3.1
RJI5bjNLBvRV8
Problem badawczy Jaki wpływ mają mydła na napięcie powierzchniowe wody?. Co będzie potrzebne: woda; dwie miseczki; mydło; dwie małe spinacze biurowe (lub igły). Instrukcja: 1. Do miseczki nalej wody. 2. Do drugiej miseczki nalej wody i rozpuść w niej trochę mydła. 3. Ostrożnie połóż spinacz (płasko) na powierzchni wody w pierwszej miseczce. 4. Ostrożnie połóż spinacz (płasko) na powierzchni wody w drugiej miseczce. 5. Co obserwujesz?.

Problem badawczy:

Jaki wpływ mają mydła na napięcie powierzchniowe wody?

Co było potrzebne:

  • woda;

  • dwie miseczki;

  • mydło;

  • dwie małe spinacze biurowe (lub igły).

Przebieg doświadczenia:

Do miseczki nalano wody. Do drugiej miseczki nalano wody i rozpuszczono w niej trochę mydła. W obu miseczkach na powierzchni wody położono spinacze (płasko). Spinacz utrzymał się na powierzchni wody w misce, w której nie dodano mydła. W misce z mydlinami spinacz zatonął.

1
Polecenie 10.2

Zapisz notatkę, w której na podstawie doświadczenia udzielisz odpowiedzi na postawione pytanie.

RMxalLb9fRhoH
Odpowiedź: (Uzupełnij).
1
Polecenie 10.2

Zapisz, jaki wniosek można wyciągnąć z powyższego doświadczenia.

R19qEc0MWHGc7
(Uzupełnij).
iRCJ8sdy5n_d5e592

Słownik

mydła
mydła

sole wyższych kwasów karboksylowych (kwasów tłuszczowych)

napięcie powierzchniowe
napięcie powierzchniowe

zjawisko spowodowane siłami spójności występującymi w cieczach; dzięki niemu powierzchnia cieczy zachowuje się jak sprężysta błona; 

substancja powierzchniowo czynna
substancja powierzchniowo czynna

substancja, która powoduje zmniejszenie napięcia powierzchniowego wody

woda twarda
woda twarda

woda, która zawiera znaczne ilość soli wapnia i magnezu (wodorowęglanów, chlorków, siarczanów(VI), azotanów(V))

zmydlanie tłuszczów (saponifikacja)
zmydlanie tłuszczów (saponifikacja)

proces otrzymywania mydła w reakcji tłuszczu z zasadą sodową lub potasową; drugim produktem tej reakcji jest glicerol

iRCJ8sdy5n_d5e696

Ćwiczenia

Pokaż ćwiczenia:
1
Ćwiczenie 1
RjP83Ccu0DDgq
zadanie interaktywne
Źródło: Anna Florek.
1
Ćwiczenie 2

Mydło jest substancją powierzchniowo czynną. We wzorze palmitynianu sodu,  wskaż część hydrofobową i część hydrofilową. Jak zachowuje się mydło w wodzie? Uzupełnij zdania.

RIwAz897aDIyC
Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RlMY9jvDd1InY
We wzorze nr 1 oznaczona jest część 1. hydrofilowa (głowa), 2. hydrofobowe, 3. hydrofilowe, 4. hydrofobowa (ogon), a we wzorze nr 2 – część 1. hydrofilowa (głowa), 2. hydrofobowe, 3. hydrofilowe, 4. hydrofobowa (ogon). Mydła dodane do wody ustawiają się w ten sposób, że ich 1. hydrofilowa (głowa), 2. hydrofobowe, 3. hydrofilowe, 4. hydrofobowa (ogon) głowy zanurzają się w wodzie (zmniejszając napięcie powierzchniowe wody), a ich 1. hydrofilowa (głowa), 2. hydrofobowe, 3. hydrofilowe, 4. hydrofobowa (ogon) ogony układają się nad jej powierzchnią.
RHCxMOHZKJSLa
Mydła dodane do wody ustawiają się w ten sposób, że ich 1. hydrofilowe, 2. hydrofobowe głowy zanurzają się w wodzie (zmniejszając napięcie powierzchniowe wody), a ich 1. hydrofilowe, 2. hydrofobowe ogony układają się nad jej powierzchnią.
1
Ćwiczenie 3
R1O9Gsaa1PPIc
Zaznacz substancję, która ma większe napięcie powierzchniowe niż woda: Możliwe odpowiedzi: 1. rtęć o, 2. olej rzepakowy, 3. aceton, 4. roztwór soli w wodzie, 5. roztwór mydła w wodzie
1
Ćwiczenie 4
R1RPqAHKvCAvc
zadanie interaktywne
Źródło: Anna Florek.
2
Ćwiczenie 5

Uczeń przeprowadził doświadczenie, którego celem było badanie zachowania mydła w roztworach wodnych różnych substancji.

Na podstawie schematu ilustrującego przebieg eksperymentu, ustal, w której probówce/probówkach uczeń zaobserwował zanikanie piany.

RakqivB0yvsho
Źródło: Anna Florek, licencja: CC BY 3.0.
RSafsVhCSxXOf
Możliwe odpowiedzi: 1. Probówka nr 1., 2. Probówka nr 2., 3. Probówka nr 3., 4. Probówka nr 4.

Uczeń przeprowadził doświadczenie, którego celem było badanie zachowania mydła w roztworach wodnych różnych substancji:

1. NaOH

2. CaCl2

3. KCl

4. MgCl2

Każdą z substancji uczeń umieścił w osobnych probówkach, a następnie do każdej z nich dodał roztwór mydła (pianę). Zaznacz, w której probówce/probówkach uczeń zaobserwował zanikanie piany.

R1SZAvSKygOSq
Możliwe odpowiedzi: 1. Probówka nr 1., 2. Probówka nr 2., 3. Probówka nr 3., 4. Probówka nr 4.
2
Ćwiczenie 6
RHf4AYZWwUhCL
Łączenie par. Określ, które ze zdań są prawdziwe, a które fałszywe.. Reakcję zmydlania tłuszczów wykorzystuje się na skalę przemysłową do produkcji mydła, głównie z tłuszczów nienasyconych.. Możliwe odpowiedzi: PRAWDA, FAŁSZ. Obecnie do produkcji mydła wykorzystuje się także kwasy tłuszczowe otrzymywane podczas przerobu ropy naftowej.. Możliwe odpowiedzi: PRAWDA, FAŁSZ. Często do produkcji mydeł zamiast czystych kwasów tłuszczowych stosuje się naturalne oleje i tłuszcze.. Możliwe odpowiedzi: PRAWDA, FAŁSZ
RuMQFDik7guED3
Ćwiczenie 7
Wstaw odpowiednie sformułowania w tekst. Rozróżniamy dwa rodzaje twardości wody – twardość wodorowęglanową (1. wodorowęglany, 2. kamieniem kotłowym, 3. wodorowęglanów, 4. wysalania, 5. przemijającą, 6. nieprzemijającą, 7. osad kotłowy, 8. gotowania, 9. sole, 10. chłodzenia, 11. węglany, 12. węglanów), spowodowaną obecnością 1. wodorowęglany, 2. kamieniem kotłowym, 3. wodorowęglanów, 4. wysalania, 5. przemijającą, 6. nieprzemijającą, 7. osad kotłowy, 8. gotowania, 9. sole, 10. chłodzenia, 11. węglany, 12. węglanów wapnia i magnezu, oraz twardość trwałą (1. wodorowęglany, 2. kamieniem kotłowym, 3. wodorowęglanów, 4. wysalania, 5. przemijającą, 6. nieprzemijającą, 7. osad kotłowy, 8. gotowania, 9. sole, 10. chłodzenia, 11. węglany, 12. węglanów), której przyczyną są rozpuszczone w wodzie inne 1. wodorowęglany, 2. kamieniem kotłowym, 3. wodorowęglanów, 4. wysalania, 5. przemijającą, 6. nieprzemijającą, 7. osad kotłowy, 8. gotowania, 9. sole, 10. chłodzenia, 11. węglany, 12. węglanów wapnia i magnezu. W procesie 1. wodorowęglany, 2. kamieniem kotłowym, 3. wodorowęglanów, 4. wysalania, 5. przemijającą, 6. nieprzemijającą, 7. osad kotłowy, 8. gotowania, 9. sole, 10. chłodzenia, 11. węglany, 12. węglanów wody zawierającej wodorowęglany wapnia i magnezu, 1. wodorowęglany, 2. kamieniem kotłowym, 3. wodorowęglanów, 4. wysalania, 5. przemijającą, 6. nieprzemijającą, 7. osad kotłowy, 8. gotowania, 9. sole, 10. chłodzenia, 11. węglany, 12. węglanów wapnia i magnezu oraz wodorotlenek magnezu osadzają się na ściankach naczynia w postaci ciała stałego zwanego potocznie 1. wodorowęglany, 2. kamieniem kotłowym, 3. wodorowęglanów, 4. wysalania, 5. przemijającą, 6. nieprzemijającą, 7. osad kotłowy, 8. gotowania, 9. sole, 10. chłodzenia, 11. węglany, 12. węglanów.
31
Ćwiczenie 8

Przeczytaj poniższy tekst, a następnie wykonaj polecenie. Skorzystaj ze słownika zamieszczonego pod zadaniem.

Micelles are spherical clusters of hydrocarbon molecules that act as emulsifying agents. A typical micelle in aqueous solution forms an aggregate with the hydrophilic „head” regions in contact with surrounding solvent, and the hydrophobic tail regions in the micelle centre. When surfactants are present above the critical micelle concentration, they can act as emulsifiers that will allow a compound that is normally insoluble to dissolve. The most common example of this phenomenon is detergents, which clean poorly soluble hydrophobic materials such as oils and waxes that cannot be removed by water alone.

Połącz w pary cyfrę na schemacie z odpowiednim podpisem.

RYbGduZqHJGT6
Źródło: Źródło: SuperManu, dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org, domena publiczna.
RaHUJfjrnYmCT
1 Możliwe odpowiedzi: 1. hydrophilic head, 2. hydrophobic tail, 3. aqueous solution 2 Możliwe odpowiedzi: 1. hydrophilic head, 2. hydrophobic tail, 3. aqueous solution 3 Możliwe odpowiedzi: 1. hydrophilic head, 2. hydrophobic tail, 3. aqueous solution
Glossary
31
Ćwiczenie 8

Przeczytaj poniższy tekst, a następnie wykonaj polecenie. Skorzystaj ze słownika zamieszczonego pod zadaniem.

Micelles are spherical clusters of hydrocarbon molecules that act as emulsifying agents. A typical micelle in aqueous solution forms an aggregate with the hydrophilic „head” regions in contact with surrounding solvent, and the hydrophobic tail regions in the micelle centre. When surfactants are present above the critical micelle concentration, they can act as emulsifiers that will allow a compound that is normally insoluble to dissolve. The most common example of this phenomenon is detergents, which clean poorly soluble hydrophobic materials such as oils and waxes that cannot be removed by water alone.

Wymień elementy, z których składają się micele.

R1DXdyq0W6Flv
(Uzupełnij).
Glossary

Bibliografia

McMurry J., Chemia organiczna, Warszawa 2000.

bg‑gray3

Notatnik

Rg01azOOTBDj9
(Uzupełnij).
Aplikacje dostępne w
Pobierz aplikację ZPE - Zintegrowana Platforma Edukacyjna na androida