§23. Склад мила, його мийна дія. Понятта про синтетичні мийні засоби, їх види, охорона довкілля від забруднення ними

Склад мила та його мийна дія

Мила – це солі лужних елементів і вищих карбонових кислот, переважно стеаринової та пальмітинової з добавками барвників, запашних речовин, антисептиків, тощо.

Властивості мила залежать не лише від природи жирної кислоти, яка входить до її складу, але й від катіона: натрієві солі є твердими речовинами, калієві – рідкими. Більшість властивостей мила, наприклад, твердість, розчиненість у воді залежить від його жирового складу. Так пальмітинова кислота надає милу твердості і гарні піноутворюючі якості, а олеїнова кислота – розчинність у холодній воді і миючу здатність. Стеаринова кислота посилює миючу здатність мила у гарячій воді. Якщо атомів Карбону в аніоні солі менше 10, то сполука не виявляє мийної дії, а якщо більше 20, то сіль практично нерозчинна у воді.

Процес миловаріння полягає в нагріванні жирів з лугами (омилення жирів):

До утвореної в’язкої рідини добавляють насичений розчин кухонної солі, для зменшення розчинності мила. Мило виділяється з розчину і спливає на поверхню. Цей процес називають висолюванням. Мило збирають і заповнюють ним форми, де воно твердне.

Мило можна добути нагріваючи жир з водою в автоклавах. Проходить гідроліз жиру і утворені кислоти обробляють содою:
2С₁₇Н₃₅СООН + Na₂СO₃ → 2С₁₇Н₃₅СООNa + Н₂О + СО₂.

Миюча дія пов’язана з особливостями будови солей жирних кислот. Потрапляючи у воду, мило розчиняється і частково взаємодіє з нею. Це реакція гідролізу.
С₁₇Н₃₅СООNa + H₂O ↔ С₁₇Н₃₅СООH + NaOH

Аніон С₁₇Н₃₅СОО^– складається з двох частин – полярної (СОО^–) і неполярної (С₁₇Н₃₅^–). Під час миття, молекула мила орієнтується так, що неполярна її частина звернена до бруду і «сполучається» з ним, а полярна частина до молекул води сполучаючись з ними водневими зв’язками.

Під час розчинення мила у воді відбуваються такі процеси:

1. Емульгування жирів. Бруд містить жир або його включення. Утворений при гідролізі мила луг емульгує жир, перетворює його в дрібні краплинки, які відокремлюється від поверхні тканини разом з аніонами кислоти і попадають у водний розчин.

2. Зменшення поверхневого натягу на межі вода – поверхня тканини.
Отже, при митті відбуваються такі процеси:
а) відрив часток бруду від мийної поверхні;
б) перехід часток бруду в розчин;
в) утримання часток бруду в розчині й усунення можливостей їх повторного прилипання.

Мила і СМЗ належать до поверхнево-активних речовин (ПАР). Наявність полярної і неполярної частин у молекулах ПАР зумовлює змочування їхніми розчинами різних поверхонь і видалення з них забруднень.

Синтетичні мийні засоби (СМЗ) – складні суміші, які крім мийної основи, містять різні добавки

Синтетичні мийні засоби є солями іншої хімічної природи й у твердій воді не утворюють нерозчинних сполук. Це і рідке мило, шампуні, гелі для душу, піна для ванн, пральні порошки, пасти та інші. До складу СМЗ крім мийної основи входять ензими, відбілювачі, стабілізатори піни, пом’якшувачі та ін.

Таблиця 5.

Порівняння мила й СМЗ

Ознаки	Мила	Синтетичні миючі засоби
Сировина	Жири, у т. ч. харчові, що є дефіцитними (в рік до 300 тис. тонн жиру для одної країни).	Вищі жирні спирти, які добувають з нафти.
Температура миття	Гаряча вода, або кип’ятіння.	У будь-якій воді, краще при температурі +25-35°С.
Вплив на тканину	Не корисно для деяких тканин: синтетичні при кип’ятінні плавляться, у шовкових погіршується міцність.	Якість тканини і колір, не змінюється.
Твердість води	У твердій воді миє погано, тому що з йонами Са²⁺, Мg²⁺ утворює нерозчинні солі. На осадження солей кальцію і магнію витрачається багато мила. Нерозчинні солі осідають на тканині (особливо на шерстяних), плавають у воді.	Успішно миють у твердій і морській воді, тому що не взаємодіють з солями магнію і кальцію, нерозчинних солей не утворюють.
Дія на шкіру рук	Мило легко гідролізується водою з утворенням лугу, який шкідливий для шкіри рук.	На шкіру не діють (за невеликим винятком).
Вплив на оточуюче середовище	Легко розкладаються, не шкідливі.	Багато СМЗ повільно або майже не руйнуються біологічним способом за допомогою мікроорганізмів. Шкідливі для оточуючого середовища.
Витрати на миття	Залежать від твердості води: чим більша твердість, тим більші витрати.	Добре миють в розбавлених розчинах. У концентрованих розчинах утворюють міцели – мийні властивості спадають. Необхідно дотримуватись норм на упаковках.

Лабораторна робота 9. Порівняння властивостей мила і синтетичного мийного засобу

Обладнання і реактиви: три шматки забрудненої тканини, гаряча вода, розчин мила, розчин прального порошка, тверда вода, скляна паличка, склянки або колби.

Дослід 1. Якість миття.
Беремо три склянки: одна з гарячою водою, друга – з розчином мила, третя – з розчином прального порошка. В кожну склянку опустимо по шматку світлої забрудненої тканини, злегка помішаємо скляною паличкою, промиємо в чистій воді.
1. Якими стали шматочки тканини?
2. Мийні властивості якої речовини найкращі?

Дослід 2. Вплив твердості води на миття.
У дві пробірки налийте по 2-3 мл твердої води і добавте в першу – розчин господарського мила, в другу – розчин прального порошка, збовтайте вміст пробірок.
1. Де утворюється стійкіша піна?
2. Якого засобу доводиться добавляти більше для утворення стійкої піни?
Результати роботи оформіть у робочих зошитах у вигляді таблиці:

Мийний засіб	Розчинність	Піноутворення	Наявність осаду	Результати миття

СМЗ, які не розкладаються мікроорганізмами, активно руйнують кисень води, що смертельно впливає на все живе у воді. Вода, яка містить навіть мінімальні дози СМЗ має неприємний смак, погано очищається на очисних спорудах. У такій воді розвиваються лише деякі водорості, вода цвіте, в ній починається гниття, інші шкідливі процеси. СМЗ можуть викликати алергію, подразнення шкіри рук, органів зору і дихання. В такому випадку слід використовувати індивідуальні засоби захисту. Щоб захистити навколишнє середовище від забруднення синтетичними мийними засобами, слід використовувати їх в помірній кількості. Останнім часом заборонено випуск СМЗ, які хімічно чи біологічно не розкладаються.

Завдання для самоконтролю

■ 360. Під час прання білизни у твердій воді витрата мила значно збільшується. Чим це можна пояснити? Відповідь доповніть рівняннями реакцій.

361. Напишіть рівняння хімічних реакцій, що відповідають схемі:
а) С₂Н₂ → С₂Н₄ → С₂Н₅ОН
б) С₂Н₆ → С₂Н₅Cl → С₄Н₁₀

362. На чому заснована миюча дія мила? Чому мило погано милиться у твердій воді? Відповідь підтвердіть рівнянням реакції.

▲ ● 363. Мило – це:
а) естер карбонової кислоти і гліцерину;
б) натрієва сіль вищих карбонових кислот;
в) інший варіант.

364. Чому мило, що потрапило на слизову оболонку очей, викликає печіння?

365. Мило є миючий засіб:
а) природного походження;
б) продукт, який добувають хімічним шляхом;
в) продукт, який вилучають з природної сировини.

366. Мило та синтетичні мийні засоби мають:
а) однаковий хімічний склад;
б) відносяться до різних класів;
в) відносяться до одного класу.

367. Мило – це:
а) сіль вищої карбонової кислоти;
б) суміш речовин різних класів;
в) вища карбонова кислота;
г) жир з добавкою барвників.

368. Шампунь – це:
а) рідкий жир з добавкою барвників;
б) естер;
в) калієва сіль високомолекулярної карбонової кислоти;
г) натрієва сіль високомолекулярної карбонової кислоти.

369. СМЗ відрізняються від мила тим, що вони:
а) краще миють у гарячій воді;
б) успішно миютьу твердій воді;
в) не проявляють агресивної дії на шкіру.

●●370.Укажіть формулу мила:
а) С₃Н₇СООNa; б) (С₁₇Н₃₅СОО)₂Сa; в) С₁₇Н₃₅СООСН₃; г) С₁₇Н₃₅СООNa;

371. Позначте правильне закінчення твердження – «Реакція омилення – це процес…»:
а) взаємодії миючого засобу з жиром;
б) утворення мила з карбонових кислот;
в) взаємодія жирів з розчинами лугів;
г) гідрування жирів.

372. Яка реакція одержала назву реакції омилення? Яке значення вона має? Наведіть приклад.

●●● 373. Запропонуйте спосіб добування мила з нехарчової сировини. Наведіть рівняння реакцій.

374. Запропонуйте два промислові способи добування мила. Наведіть рівняння реакцій.

375. Технічний жир із масовою часткою тристеарину 85% піддали гідролізу. Одержали 5,88 кг гліцерину. Обчисліть масу жиру, взятого для переробки.

●●●● 376. Представники яких класів сполук мають таку формулу: а) С₃Н₈О; б)С₃Н₆О₂. Складіть формули двох ізомерів кожного класу, назвіть їх.

377. Обчисліть масу розчину лугу, масова частка натрій гідроксиду в якому 25%, необхідного для добування мила в процесі переробки 3 кг триолеїну.

378. При гідролізі 0,5 моль тристеаринового гліцериду в надлишку лугу одержали 40 г гліцерину. Обчисліть масу жиру, що не піддався гідролізу.

Допитливим

♦ Деякі забруднення білкового походження (кров, піт, молоко, соуси, яйця) миються особливо важко. Молекули білка міцно скріплюються з волокнами тканини й утримують жир, вуглеводи, механічні забруднення, причому міцність цих зв’язків з часом зростає (тому брудна білизна не повинна лежати довго в чеканні прання). При пранні в гарячій воді білок згортається і ще міцніше скріплюється з волокнами, а гаряче прасування довершує справу. Для видалення забруднень білкового походження існують особливі пральні засоби, що містять ферменти – речовини біологічного походження, які при температурі не вище 40ºС руйнують білки. Після замочування брудної білизни в розчинах миючих засобів, що містять ферменти, білкові забруднення легше віддаляються при наступному пранні. Про наявність у миючих засобах ферментів завжди повідомляється на упакуванні; на це часто вказує і наявність у назві миючого засобу приставки «біо».

♦ Деякі СМЗ містять речовини, що руйнують стійкі забруднення, через які тканина набуває сірого кольору. Відбілювачами служать перборат натрію та гідроген пероксид, який утворюється при гідролізі солі.

♦ Крім зазначених речовин СМЗ можуть містити ще ряд корисних добавок. Так, щоб білизна виглядала білосніжним, а пофарбовані речі – яскравими, до складу миючих засобів вводять оптичні відбілювачі– так звані «білі барвники», що осідають на тканині при пранні, але не руйнують її. Оброблена поверхня відбиває видимого світла більше, ніж поглинає, тканина крім білизни набуває особливу яскравість.

♦ Щоб у випраної білизни був приємний запах, в усі миючі засоби вводять парфумерні віддушки.

♦ Деякі речовини сприяють утворенню в миючому розчині рясної піни; їх вводять у миючі засоби, призначені головним чином для ручного прання.

♦ Рясна і стійка піна в миючих розчинах різко ускладнює прання в пральних машинах. По-перше, через піну знижується механічний вплив на тканину, необхідний для видалення бруду, по-друге, при рясній піні миючий розчин може переливатися через край. Тому для прання в пральних машинах випускаються малопінні засоби, що містять стабілізатори піни. При пранні такими засобами кількість піни невелика і, головне, мало залежить від температури (а як відомо, при використанні багатьох звичайних миючих засобів піни тим більше, чим вище температури прального розчину).

♦ Для запобігання електризації вироби із синтетичних тканин обробляють розчином «Антистатик».