RZnic5H6bnPYg

Soap in the fight for cleanliness — obtaining and properties of soaps

Source: licencja: CC 0, [online], dostępny w internecie: www.pixabay.com.

Link to the lesson

Before you start you should know
  • the characteristics of polar and non‑polar substances;

  • the properties of water, which is a polar solvent;

  • physical and chemical properties of fats;

  • the properties of hydroxides and the characteristics of their aqueous solutions.

You will learn
  • to describe soap properties;

  • to explain the fat saponification process;

RfkKfA2D7FI2m
Nagranie dźwiękowe abstraktu 

Soaps properties and preparation

SoapsSoapsSoaps are substances capable of foaming in water and removing dirt. Hard soaps used in households are sodium soaps with added fragrances and dyes. While potassium soaps are normally used as ingredients in other products, such as shaving creams and liquid cleaning products.
Soaps are metal salts of groups 1 and 2 (mainly sodium, potassium and magnesium salts), as well as salts of higher carboxylic (fatty) acids – most commonly of palmitic, stearic and oleic acid, for example:

  • sodium palmitate C15H31COONa,

  • potassium stearate C17H35COOK,

  • sodium oleate C17H33COONa.

Task 1

Watch a movie. Pay attention to what happens to the needle in both beakers. What do you think is the reason?

R1ETeRnBpaiSF
Nagranie filmowe dotyczące eksperymentu. Film obrazujący napięcie powierzchniowe wody. Needle on the water surface. Potrzebne dwie igły, dwie zlewki z wodą, mydło w płynie i bagietka do mieszania. Na powierzchni wody w jednej ze zlewek kładziemy delikatnie igłę. Utrzymuje się na powierzchni. Do drugiej zlewki z wodą dodajemy mydło w płynie. Igła opada na dno.

Soap is a surface active substance. It works by lowering the surface tensionsurface tensionsurface tension of water. Look at the pictures and tell what is the surface tension.

How to make a soap?1
Experiment 1
Research problem

Since soaps are salts, can they be obtained in the reaction of acids with hydroxides?

Design your own experiment.

Rkezh6GFBGdZO
Research question (Uzupełnij). Hypothesis (Uzupełnij). Instruction (Uzupełnij) Now compare your experiment with the description below.
Hypothesis

Like many other acids, higher fatty acids react with hydroxides forming salts. One of the reaction products of higher fatty acid with sodium (or potassium) hydroxide will be the sodium (or potassium) salt of this acid, i.e. soap.

You will need
  • concentrated sodium hydroxide solution,

  • stearic acid,

  • phenolphthalein,

  • test tube,

  • wooden pliers,

  • burner.

Instruction
  1. Add a few drops of phenolphthalein to the tube containing a small amount of concentrated sodium hydroxide solution.

  2. Add small portions of stearic acid while heating the tube in the burner's flame.

  3. Stop adding acid and heating when the solution starts to discolour.

  4. Once the tube has cooled down, shake its contents and then test the properties of the resulting product.

R7l1xCptM0DoL
Write down your observations and conclusions. Observations (Uzupełnij). Conclusions (Uzupełnij).

The reaction of stearic acid with sodium hydroxide produces salt – sodium stearate (soap). The reaction proceeds according to the following equation:

ReQ727uttbP5e1
Grafika przedstawiająca równanie reakcji powstawania mydła. Kwas stearynowy (stearic acid) dodać wodorotlenek sodu (sodium hydroxide) daje stearynian sodu (sodium stearate) dodać woda (water), czyli c siedemnaście ha trzydzieści pięć c o o ha dodać en a oh strzałka w prawo c siedemnaście ha trzydzieści pięć c o o en a dodać ha dwa o. Opisy: 1. stearic acid - stearic acid is mainly used in the production of detergents, soaps, and cosmetics such as shampoos and shaving cream products.2. sodium hydroxide - Sodium hydroxide is used in the manufacture of sodium salts and detergents, paper industry, pe ha regulation, and organic synthesis. 3. sodium stearate - Sodium hydroxide is used in the manufacture of sodium salts and detergents, paper industry, pe ha regulation, and organic synthesis. 4. water.
The reaction of stearic acid with sodium hydroxide gives the salt - sodium stearate (soap).
Source: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RPlnhfJxOpZCH1
Grafika przedstawiająca wzór strukturalny stearynianu sodu (mydła). Składa się z 1. Fragment hydrofobowy - niepolarny "ogon" (Hydrophobic fragment - non-polar “tail")., 2. Fragment hydrofilny - polarna "głowa" (Hydrophilic fragment polar "head")
Structural formula of sodium stearate (soap).
Source: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

The process of obtaining soap from fat, called fat saponification, can be presented as a following scheme:

fat + sodium hydroxide  T  sodium soap + glycerol
The reaction of producing soap from fat proceeds according to the following equation:

R1YxMVUBIfMVw1
Grafika przedstawiająca równanie reakcji otrzymywania mydła z tłuszczu. Równanie: tristearynian glicerolu (Glycerol tristearate) dodać wodorotlenek sodu (Sodium hydroxide) daje stearynian sodu (Sodium stearate) dodać glicerol (glycerol). Napisy: 1. Glycerol tristearate is used as a hardening agent in the manufacture of candles and soap., 2. Sodium hydroxide., 3. Sodium stearate is the most common soap. It is found in many types of solid deodorants, rubbers, latex paints, and inks. It is also a component of some food additives and food flavorings., 4. Glycerol - In food and beverages, glycerol serves as a humectant, solvent, and sweetener, and may help preserve foods.
The course of the reaction of receiving soap from fat
Source: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Fat saponificationFat saponificationFat saponification is used on an industrial scale to produce soap, mainly from saturated fats. This process involves the long‑term cooking of fats with concentrated sodium hydroxide solution. Glycerin produced alongside soaps is removed from the final product or sometimes left behind as it has a greasing effect. Currently, fatty acids obtained during the processing of crude oil are also used in soap production. Often, natural oils and fats, or a mixture of them, are used instead of pure fatty acids in soap production, which in the saponification process produce directly salts of the corresponding fatty acids.
Toilet soaps manufactured today are enriched with various additives – moisturizers, acidifying substances, antibacterial agents, fragrances, colouring agents, in order to enhance their skin care properties and make them more attractive to users.

R1BnmLSr706Km
Exercise 1
Match the formula with the substance. sodium pamitate Możliwe odpowiedzi: 1. ce piętnaście ha trzydzieści jeden ce o o en a, 2. ce siedemnaście ha trzydzieści trzy ce o o en a, 3. ce siedemnaście ha trzydzieści pięć ce o o ka. potassium stearate Możliwe odpowiedzi: 1. ce piętnaście ha trzydzieści jeden ce o o en a, 2. ce siedemnaście ha trzydzieści trzy ce o o en a, 3. ce siedemnaście ha trzydzieści pięć ce o o ka. sodium oleate Możliwe odpowiedzi: 1. ce piętnaście ha trzydzieści jeden ce o o en a, 2. ce siedemnaście ha trzydzieści trzy ce o o en a, 3. ce siedemnaście ha trzydzieści pięć ce o o ka.
R2Rj2LiwfAjAp
Exercise 2
Dostępne opcje do wyboru: tu uzupełnij 1. ce trzy ha pięć o ce o ce piętnaście ha trzydzieści jeden trzy razy wzięte, 2. trzy c piętnaście ha trzydzieści jeden ce o o en a. Reakcja: Tu uzupełnij dodać trzy cząsteczki en a o ha strzałka w prawo tu uzupełnij dodać ce trzy ha pięć o ha trzy.
R1CsOqhWMZMYk
Exercise 3
Saponification of fats is ... Możliwe odpowiedzi: 1. a reaction of fats and bases to the formation of carboxylic acids and soaps., 2. chemical reaction of basic ester hydrolysis, resulting in the formation of alcohols and salts of acids forming a given ester., 3. esterification of fats occurring in the presence of bases and leading to the formation of soap and glycerol., 4. chemical reaction of acid hydrolysis of esters resulting in the formation of glycerol and soap.

Conclusion

  • Soaps are obtained by neutralization of higher fatty acids with metal hydroxides of groups 1 and 2 (mainly sodium, potassium and magnesium hydroxides) and – on an industrial scale – by saponification of fats.

  • Soaps are surface‑active substancessurface‑active substancesurface‑active substances. Their specific structure – the presence of hydrophilic head and hydrophobic tail – reduces the surface tension of water.

R18Tcfx8PL0qw1
Grafika przedstawiająca tablicę szkolną, na której znajdują się zdania do dokończenia. Finish selected sentences. 1 It was easy for me (uzupełnij). 2 It was difficult for me (uzupełnij). 3 Today I learned (uzupełnij). 4 I understood that (uzupełnij). 5 It surprised me (uzupełnij). 6. Today I found out (uzupełnij). 7. I was interested in (uzupełnij). 8. I still have to repeat (uzupełnij).
Source: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Key words

soaps, surface tension, surface‑active substance, hard water, fat saponification

Glossary

soaps
soaps
RevBdKMXFu2q6
Nagranie dźwiękowe słówka 

mydła – sole metali z grup 1. i 2. (głównie sodu, potasu, magnezu) i wyższych kwasów tłuszczowych

surface tension
surface tension
RHxixgzvbEuUA
Nagranie dźwiękowe słówka 

napięcie powierzchniowe – zjawisko spowodowane siłami spójności występującymi w cieczach; dzięki temu zjawisku powierzchnia cieczy zachowuje się jak sprężysta błona; woda charakteryzuje się największym napięciem powierzchniowym ze wszystkich cieczy

surface‑active substance
surface‑active substance
R1OcvldlK05hv
Nagranie dźwiękowe słówka 

substancja powierzchniowo czynna – substancja, która powoduje zmniejszenie napięcia powierzchniowego wody

fat saponification
fat saponification
RD2sacIf50OKb
Nagranie dźwiękowe słówka 

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