Способы получения мыла и его свойства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство общего и профессионального образования Свердловской области

Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования Свердловской области

«Верхнепышминский механико-технологический техникум «Юность»

Реферат

по химии

тема: «Способы получения мыла и его свойства»

Исполнитель: учащийся группы ЭЛ-25

Гаврилов А.В.

Руководитель: преподаватель 1 кв. кат.

Семенова Л.И.

г. Верхняя Пышма, 2012 г.

Содержание

Введение

1. История мыла

2. Что такое мыло

3. Сырье для мыла

4. Свойства мыла

4.1 Физические свойства мыла

4.2 Химические свойства мыла

5. Производство мыла

6. Мыла и моющие средства

7. Активные вещества

Заключение

Список литературы

Введение

Актуальность темы связана с применением мыла и синтетических моющих средств человеком. Мыла используются сегодня ежедневно в быту и промышленности.

Производство мыла занимает одно из ведущих мест в мире после производства пищевых продуктов. Ни одно производство не обходится без применения моющих средств.

Для российских потребителей мыло - одно из самых распространенных средств гигиены. Мылом пользуются 98% россиян, причем около 50% домохозяйств покупают более четырех кусков в среднем за трехмесячный период. По оценкам специалистов, более 80% домохозяйств пользуются твердым мылом. В настоящий момент объем российского рынка твердого мыла оценивается более $500 млн.

По данным "КОМКОН-Фарма" (исследование R-TGI), роль открытых рынков как основного канала продаж туалетного мыла значительно снизилась, уступив место специализированным магазинам, универмагам и супермаркетам. За период с 2002 по 2004 гг. доля рынков в продажах туалетного мыла уменьшилась с 37,6% до 28% и продолжает снижаться, в то время как доля супермаркетов в тот же период возросла практически в 3 раза - с 5,4% до 14,5%. Среди основных отечественных производителей туалетного мыла - петербургская "Невская Косметика", самарская фабрика "Весна", казанская компания "Нэфис Косметикс", московское КО "Свобода", Нижегородский МЖК.

Цель работы: Изучить особенности строения и свойства мыла. Их классификацию и особенности применения.

Задачи:

1. Изучить историю происхождения мыла и его значение.

2. Изучить свойства и способы получения мыла.

3. Научиться получать мыла из разного сырья и определить изменение свойств в зависимости от сырья.

1. История мыла

Мыло было известно человеку ещё до новой эры, с VI века до н.э., примерно тогда финикийцы и галлы научились варить его из козьего жира и древесной золы. Во II веке н. э. древние египтяне из буковой золы и козьего сала сварили нечто вроде помады и стали использовать это варево для мытья тела и волос.

Самое раннее письменное упоминание о мыле в европейских странах встречается у римского писателя и ученого Плиния Старшего (I век н.э.). О ценности мыла в качестве очищающего средства высказывался Гален. О профессии мыловара Сапонариуса впервые упоминал примерно в 385 году Теодор Присцианус.

По Геродоту (V век до н. э.), скифские женщины растирали в порошок древесину кипариса и кедра, добавляя к нему воду и ладан. Получалась мазь, которой натирали тело. После удаления мази кожа становилась чистой и гладкой. Древние заметили, если сальные волосы посыпать пеплом, а потом смочить водой, образуется что-то вроде мыльной пены, обладающей моющими свойствами.

В Риме мыловарение приобрело широкое распространение и выделилось в отдельную ремесленную отрасль. При раскопках Помпеи была раскопана мыловарня, где найдены готовые куски мыла.

О мыловарении упоминает также римский писатель и ученый Плиний Старший в своем основном трактате «Естественная история» в тридцати семи томах. Данный источник представляет собой энциклопедию естественных знаний античности, и упоминание в нем мыловарения однозначно говорит о том, что к тому времени его продукт стал неотъемлемой частью жизни римского населения.

Плиний писал о способах приготовления мыла путем омыления жиров. При этом изготавливалось как твердое, так и мягкое мыло, получаемое с использованием соды и древесной золы (поташа). Твердое мыло отличалось своей жесткостью и использовалось исключительно для стирки, в то время как мягкое мыло использовалось в косметических целях, в том числе и для укладки волос.

Развитию мыловарения способствовало наличие сырьевых источников. Например, марсельская мыловаренная промышленность, известная с эпохи раннего средневековья, располагала оливковым маслом и содой. Оливковое масло (его называют ещё прованским) получают простым холодным прессованием плодов масличных деревьев. Французским мыловарам предписывалось работать только с душистыми маслами из Прованса. Масло, получаемое после первых двух прессовок, употребляли для пищевых целей, а после третьего - использовали на переработку, на мыло.

Марсельское мыло было предметом торговли уже в IX веке. Оно уступило своё место в международной торговле венецианскому мылу лишь в XIV веке.

Кроме Франции, мыловарение в Европе развивалось в Италии, Греции, Испании, на Кипре, то есть в районах, где росли оливковые деревья.

Первые германские мыловарни были основаны в XIV столетии. Для варки мыла использовали говяжье, баранье, свиное, лошадиное сало, костяной, китовый и рыбий жир, отходы жиров различных производств. Добавляли и растительные масла - льняное, хлопковое. История мыловарения в России уходит своими корнями в допетровскую эпоху. Умельцы научились изготавливать мыло из поташа и животных жиров. Таким образом, в каждом доме было налажено производства этого столь необходимого в быту продукта. Ширилось число мелких мыловаренных мастерских, тем более что Россия располагала всеми необходимыми для этого ресурсами, и в первую очередь древесиной, так как в основе поташа лежала именно зола. Поташ стал одним из основных продуктов экспорта, что привело к массовой вырубке лесов. К началу царствования Петра I остро встал вопрос о поиске более дешевого заменителя поташа. Проблема была решена в 185 году, когда французский химик Николас Лебман смог получить из поваренной соли соду. Этот отличный щелочной материал вытеснил поташ.

В связи с особыми экономическими условиями, первые мыловаренные фабрики стали появляться в России лишь в XVIII веке. В Москве на тот момент было известно две: в Новинской и Пресненской частях. К 1853 году в Московской губернии их число выросло до восьми. Потребителями мыловаренных заводов стали многочисленные суконные, ситценабивные и красильные фабрики.

В 1839 году по высочайшему желанию императора Николая I был основан Союз для производства стеариновых свечек, олеина и мыла.

Известную московскую парфюмерную фабрику "Воля" основал в 1843 году француз Альфонс Ралле. Фабрика тогда называлась "Ралле и Ко" и выпускала мыло, пудру и помаду.

Дети очень любят мыло в необыкновенной форме: овощей, фруктов, зверьков. Оказывается, выпускали такое причудливое мыло уже в XIX столетии.

Фабрика Брокара изготовляла его в виде огурцов. Мыло так было похоже на настоящий овощ, что покупателю было тяжело удержаться от забавной покупки. Основатель фабрики Генрих Афанасиевич Брокар был королем парфюмерии в России, а начинал он свое дело с нуля. Первоначальное оборудование его фабрики состояло из трех котлов, дровяной печи и каменной ступки. Сначала он делал дешевое, копеечное мыло, но торговля пошла так живо, что в скором времени Брокар стал выпускать дорогие духи, одеколоны и мыло. Паровые машины на фабрике во многом заменили ручную работу.

В начале XX столетия много покупателей с удовольствием покупали мыло, которое не тонет в воде. Оно хорошо держалось на плаву за счет воздушной полости внутри мыльного куска.

2. Что такое мыло

Мыла - соли высокомолекулярных жирных кислот. В технике мылами называют натриевые или калиевые соли высших жирных кислот, в молекулах которых содержится не менее 8 и не более 20 углеродных атомов, а также подобных им кислот нафтеновых и смоляных (канифоли); водные растворы таких солей обладают поверхностно-активными и моющими свойствами. Соли щёлочноземельных и тяжёлых металлов условно называют металлическими мылами; большинство из них не растворимо в воде.

В безводном состоянии натриевые и калиевые соли жирных кислот представляют собой твёрдые кристаллические вещества с t плавления 220-270⁰С. Безводные мыла, особенно калиевые, гигроскопичны; причём соли жирных непредельных кислот в большей степени гигроскопичны, чем соли предельных.

В горячей воде при температуре, близкой к точке кипения, мыла растворяются во всех отношениях; при средних комнатных температурах растворимость их ограничена и зависит от природы и состава кислот и щелочей.

Мыла, в состав которых входят в большом количестве соли высокомолекулярных твёрдых жирных кислот, в холодной воде плохо пенятся и обладают низкой моющей способностью, тогда как мыла из жидких масел, а также из твёрдых низкомолекулярных жирных кислот, например кокосового масла, хорошо моют при комнатной температуре. Мыла, являясь солями щелочных металлов и слабых органических кислот, при растворении в воде подвергаются гидролизу с образованием свободной щёлочи и кислот, а также кислых солей, которые для большинства жирных кислот представляют труднорастворимые осадки, сообщающие растворам мутность. Для солей различных жирных кислот гидролиз увеличивается с повышением их молекулярного веса, с уменьшением концентрации мыла и с увеличением температуры раствора. Вследствие гидролиза водные растворы даже нейтральных мыл имеют щелочную реакцию. Спирт подавляет гидролиз мыл.

Мыла в водных растворах находятся частью в состоянии истинного раствора, частью же в коллоидном полидисперсном состоянии, образуя сложную систему, состоящую из молекул и мицелл нейтрального мыла, его ионов и других продуктов гидролиза.

В безводном эфире и бензине мыла почти нерастворимы. Растворимость кислых мыл в бензине и других углеводородных жидкостях значительно выше, чем нейтральных. Соли щелочноземельных металлов высших жирных кислот, а также соли тяжёлых металлов в воде нерастворимы. Металлические мыла растворяются в жирах, чем пользуются в производстве олиф, где эти мыла как катализаторы ускоряют процесс высыхания жирных масел. Растворимость мыл в минеральных маслах используется в технике при производстве консистентных смазок (солидолов).

3. Сырье для мыла

Животные жиры - древнее и ценное сырьё мыловаренной поверхности. Они содержат до 40 % насыщенных жирных кислот. Искусственные, то есть синтетические, жирные кислоты получают из парафина нефти каталитическим окислением кислородом воздуха. Молекула парафина при окислении разрывается в разных местах, и получается смесь кислот, которые затем разделяются на фракции. При производстве мыла используют в основном две фракции: С10-С16 и С17-С20. В хозяйственное мыло синтетические кислоты вводят в количестве 35-40 %.

Для производства мыла применяют также нафтеновые кислоты, выделяемые при очистки нефтепродуктов (бензина, керосина и др.). с этой целью нефтепродукты обрабатываются раствором гидроксида натрия и получают водный раствор натриевых солей нафтеновых кислот (монокарбоновые кислоты ряда циклопентана и циклогексана). Этот раствор упаривают и обрабатывают поваренной солью, в результате чего на поверхность раствора всплывает мазеобразная масса тёмного цвета - мылонафт. Для очистки мылонафта обрабатывают серной кислотой, то есть вытесняют из солей сами нафтеновые кислоты. Этот нерастворимый в воде продукт называют асидолом, или асидолмылонафтом. Непосредственно из асидола можно изготавливать только жидкое или мягкое мыло. Оно имеет нефтяной запах, но зато обладает бактерицидными свойствами.

В производстве мыла давно используют канифоль, которую получают при переработки живицы хвойных деревьев. Канифоль состоит из смеси смоляных кислот, содержащих в углеродной цепи около 20 атомов углерода. в состав хозяйственного мыла обычно вводят 12-15 % канифоли от массы жирных кислот, а в рецептуру туалетных мыл - не более 10 %. Введение канифоли в больших количествах делает мыло мягким и липким.

Кроме использования мыла в качестве моющего средства оно применяется при отбеливании тканей, в производстве косметических средств, для изготовления полировочных составов водоэмульсионных красок.

В быту процессу мытья подвергают разные предметы и объекты. Загрязняющие вещества бывают самые разнообразные, но чаще всего они малорастворимые или нерастворимые в воде. Такие вещества, как правило, являются гидрофобными, поскольку водой не смачиваются и с водой не взаимодействуют. Поэтому нужны и различные моющие средства.

Мытьём можно назвать очистку загрязненной поверхности жидкостью, содержащей моющее вещество или систему моющих веществ. В качестве жидкости в быту используют главным образом воду. Хорошая моющая система должна выполнять двойную функцию: удалять загрязнение с очищаемой поверхности и переводить его в водный раствор. Значит, моющее средство также должно обладать двойной функцией: способностью взаимодействовать с загрязняющим веществом и свойством переводить его в воду или водный раствор.

Следовательно, молекула моющего вещества должна иметь гидрофобную и гидрофильную части. «Фобос» по-гречески означает страх. Боязнь. Значит, гидрофобный означает «боящийся, избегающий воду». «Филео» по-гречески - «люблю», гидрофильный - любящий. Удерживающий воду.

Гидрофобная часть молекулы моющего вещества обладает способностью взаимодействовать с поверхностью гидрофобного загрязняющего вещества. Гидрофильная часть моющего средства взаимодействует с водой , проникает в воду и увлекает за собой частицу загрязняющего вещества, присоединенную к гидрофобному концу.

4. Свойства мыла

4.1 Физические свойства мыла

Мыла, соли высших жирных кислот. В производстве и быту мылом называют технические смеси водорастворимых солей, этих кислот, часто с добавками некоторых других веществ, обладающим моющим действием. Основу смесей обычно составляют натриевые (реже калиевые и аммониевые) соли насыщенных и ненасыщенных жирных кислот с числом атомов углерода в молекуле от 12 до 18 (стеариновой, пальмитиновой, миристиновой, лауриновой и олеиновой). К мылам часто относят также соли нафтеновых и смоляных кислот, а иногда и другие соединения, обладающие в растворах моющей способностью. Не растворяющиеся в воде соли жирных кислот и щёлочноземельных, а также поливалентных металлов называются «металлическими» мылами.

Водорастворимые мыла -- типичные металлообразующие поверхностно - активные вещества. При концентрации выше определённого критического значения в мыльном растворе наряду с отдельными молекулами (ионами) растворённого вещества находятся мицеллы -- коллоидные частицы, образованные скоплением молекул в крупные ассоциаты. Наличие мицелл и высокая поверхностная (адсорбционная) активность мыла обусловливают характерные свойства мыльных растворов: способность отмывать загрязнения, пениться, смачивать гидрофобные поверхности, эмульгировать масла и др.

4.2 Химические свойства мыла

Мыла достаточно активные вещества, поэтому для них характерны свойства любой соли.

1) Мыла образованы сильным основанием и слабой кислотой, поэтому легко подвергаются гидролизу:

С₁₇Н₃₅СООNa + Н₂О = С₁₇Н₃₅СООН + NaОН

Среда при гидролизе щелочная, поэтому мыла достаточно агрессивны по отношению к коже и частое их применение приводят к обезжириванию.

2) Мыла реагирую с кислотами:

2С₁₇Н₃₅СООNa + Н₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2С₁₇Н₃₅СООН

стеарат натрия стеариновая кислта

В обоих реакциях выпадает в осадок стеариновая кислота в виде белого аморфного осадка.

3) В жесткой воде содержатся соли кальция и магния, они усиливают выпадение осадка:

2С₁₇Н₃₅СООNa + Са(НСО₃)₂ = (С₁₇Н₃₅СОО)₂Са + 2NaНСО₃

стеарат кальция

При этом в осадок выпадает стеарат кальция в виде белого аморфного вещества.

4) Мыла реагируют с солями тяжелых металлов:

2С₁₇Н₃₅СООNa + Cu SO₄ = (С₁₇Н₃₅СОО)₂Сu + Na₂SO₄

стеарат меди

2С₁₇Н₃₅СООNa + (СН₃СОО)₂ Hg = (С₁₇Н₃₅СОО)₂Hg + 2СН₃СООNa

стеарат ртути

В обоих реакций образуются мыла обладающие нейтральным характером и антисептическими свойствами. Но они содержат токсичные элементы, которые способны вызвать аллергию при частом применении.

5. Производство мыла

Приготовление мыла обработкой жиров растительной золой, известью и естественными щелочами, по свидетельству Плиния Старшего, было известно ещё древним галлам и германцам. Упоминание о мыле встречается у римского врача Галена (2 в. н. э.). Однако как моющее средство мыло стали использовать значительно позже; к 17 в. оно, по-видимому, было уже достаточно распространено в Европе. Мыловаренная промышленность возникла в 19 в., чему способствовали развитие химии жиров (работы французского химика М.Э. Шеврёля, 1813--1823) и создание достаточно широкого производства соды по способу французского химика Н. Леблана (1820). Современная мыловаренная промышленность выпускает мыла различных типов и сортов. По назначению различают хозяйственные, туалетные и технические мыла; они бывают твёрдыми, мягкими, жидкими и порошкообразными. Жировым сырьём в производстве мыла служат жиры животные и жирные масла растительные, а также жирозаменители -- синтетические жирные кислоты, канифоль, нафтеновые кислоты, талловое масло. Твёрдые сорта мыла получают из твёрдых жиров и саломасов -- отверждённых гидрогенизацией растительных масел или жидких жиров морских животных. Сырьём для жидких мыл служат в основном жидкие растительные масла, наряду с которыми используют жирозаменители. В производстве туалетного мыла жидкого жирозаменители не применяют.

Технологический процесс получения мыла складывается из 2 этапов: варки мыла и переработки сваренного мыла в товарный продукт. Варку мыла проводят в специальных аппаратах -- варочных котлах. Жировое сырьё при нагревании подвергают омылению едкой щёлочью, обычно каустической содой (гидроокисью натрия); при этом жиры превращаются в смесь солей жирных кислот и глицерин. Иногда используют жиры, предварительно подвергнутые гидролизу (расщеплению) с образованием свободных жирных кислот. Расщеплённые жиры в варочном котле нейтрализуют кальцинированной содой (карбонатом натрия), а затем доомыляют едкой щёлочью. В обоих случаях в результате варки образуется мыльный клей -- однородная вязкая жидкость, густеющая при охлаждении. Товарное мыло, полученное непосредственно из мыльного клея, называют клеевым; содержание жирных кислот в нём обычно находится в пределах от 40 до 60%. Обработка мыльного клея электролитами (отсолка) вызывает его расслоение. При полной отсолке растворами едкой щёлочи или хлористого натрия в варочном котле возникают два слоя. Верхний слой -- концентрированный раствор М., содержащий не менее 60% жирных кислот, называют мыльным ядром. Из него получают товарное мыло высших сортов (ядровое мыло). Нижний слой -- раствор электролита с малым содержанием мыла -- подмыльный щёлок; в него переходит большая часть глицерина (который извлекают как ценный побочный продукт производства) и загрязнений, внесённых в мыльный клей с исходными продуктами. Метод получения клеевых мыл принято называть прямым, ядровых -- косвенным. В производстве хозяйственных мыл используют оба эти метода. Туалетные мыла, как правило, готовят косвенным методом, причём мыльное ядро получают из лучшего жирового сырья и подвергают дополнительной очистке.

На втором этапе при получении твёрдых мыл мыльную массу -- продукт варки -- охлаждают, подсушивают, а затем механической обработкой с помощью специальной аппаратуры придают ей пластичность и однородность, формуют и разрезают на куски стандартной массы. В туалетные мыла вводят отдушки, красители, антиоксиданты, а в некоторых случаях -- дезинфицирующие, лечебно-профилактические, пенообразующие и др. специфичные добавки. В дешёвые сорта М. иногда добавляют минеральные наполнители -- бентонитовые глины, очищенный каолин. Особую группу составляют пережиренные туалетные мыла; в них отсутствует свободная щёлочь и обычно содержатся косметические добавки (высшие жирные спирты, питательные вещества и др.).

Мировое производство хозяйственных мыл постепенно сокращается в связи с увеличением выпуска синтетических моющих средств и растущим дефицитом жирового сырья. Однако с распространением разнообразных синтетических мылоподобных веществ мыла не потеряли своего значения важнейшего средства личной гигиены. Они по-прежнему широко применяются в быту и во многих отраслях промышленности (особенно в текстильной). Мыло наряду с другими типами поверхностно-активных веществ используются как смачиватели, эмульгаторы, стабилизаторы коллоидно-дисперсных систем. Мыло применяют в составе смазочно-охлаждающих жидкостей для металлообрабатывающих станков; при обогащении полезных ископаемых флотацией. Их используют в химической технологии: при синтезе полимеров эмульсионным способом, в производстве лакокрасочной продукции и др. «Металлические» Мыла как загустители входят в состав пластичных смазок, как сиккативы (ускорители «высыхания») -- в состав масляных лаков, олиф и др.

6. Мыла и моющие средства

Мыло было известно человеку до новой эры летоисчисления. Ученые не располагают информацией о начале приготовления мыла в арабских странах и Китае. Самое раннее письменное упоминание о мыле в европейских странах встречается у римского писателя и ученого Плиния Старшего (23...79 гг.). В трактате «Естественная история» (в 37 томах), который, по существу, был энциклопедией естественнонаучных знаний античности, Плиний писал о способах приготовления мыла омылением жиров. Мало того, он писал о твердом и мягком мыле, получаемом с использованием соды и поташа соответственно. Раньше для стирки одежды использовали щелок, получающийся от обработки золы водой. Скорее всего, это было до того, как стало известно, что зола от сжигания топлива растительного происхождения содержит поташ.

Развитию мыловарения способствовало наличие сырьевых источников. Например, марсельская мыловаренная промышленность, известная с эпохи раннего средневековья, располагала оливковым маслом и содой. Оливковое масло получают простым холодным прессованием плодов масличных деревьев. Масло, получаемое после первых двух прессовок, употребляли для пищевых целей, а после третьей - использовали для переработки на мыло. Марсельское мыло было важным товаром торговли уже в IX в. оно уступило свое место международной торговле венецианскому мылу лишь с конца средних веков (XIV в.) кроме Франции, мыловарение в Европе развивалось в Италии, Греции, Испании, на Кипре, т.е. в районах, культивирующих оливковые деревья. Первые германские мыловарни были основаны в XIV столетии.

Несмотря на то, что в конце эпохи средневековья в разных странах существовала довольно развитая мыловаренная промышленность, химическая сущность процессов, конечно, была не ясна. Лишь на рубеже XVIII и XIX вв. была выяснена химическая природа жиров и внесена ясность в реакцию их омыления. В 1779 г. шведский химик Шееле показал, что при взаимодействии оливкового масла с оксидом свинца и водой образуется сладкое и растворимое в воде вещество. Решающий шаг на пути изучения химической природы жиров был сделан французским химиком Шеврелем. Он открыл стеариновую, пальмитиновую и олеиновую кислоты, как продукты разложения жиров при их омылении водой и щелочами. Сладкое вещество, полученное Шееле, было Шеврелем названо глицерином. Сорок лет спустя Бертло установил природу глицерина и объяснил химическое строение жиров. Глицерин - трехатомный спирт. Жиры - сложные эфиры глицерина (глицериды) тяжелых одноосновных карбоновых кислот, преимущественно пальмитиновой CH₃(CH₂)₁₄COOH, стеариновой CH₃(CH₂)₁₆COOH и олеиновой CH₃(CH₂)₇CH = CH(CH₂)₇COOH. Их формулу и реакцию гидролиза можно описать следующим образом:

В состав различных жиров входят в различных соотношениях пальмитиновая, стеариновая, олеиновая и другие кислоты. В растительных (жидких) жирах преобладают непредельные кислоты (содержащие этиленовые связи). В животных (твердых) - предельные кислоты, т.е. не содержащие двойных связей. Потребности в твердых животных жирах большие, чем в растительных. Поэтому жидкие растительные жиры переводят в твердые каталитической гидрогенизацией. В этом процессе остатки непредельных кислот в глицеридах превращаются (присоединением водорода) в остатки предельных кислот.

Важно то, что среди остатков различных кислот в глицеридах (жирах) присутствует остаток линолевой кислоты

CH₃(CH₂)₄CH = CHCH₂CH₂CH = CH(CH₂)₇COOH.

В отличие от других эта кислота не синтезируется в организме человека, а вводится только с пищей. В настоящее время существует утвердившееся мнение, что линолевая кислота необходима для предотвращения атеросклероза - распространенной болезни, служащей одной из главных причин потери трудоспособности и преждевременной смерти. Необходимо отметить, что линолевая кислота непредельная, а значит, она входит в состав главным образом растительных жиров.

Если попытаться дать определение, то мытьем можно назвать очистку загрязненной поверхности жидкостью, содержащей моющее вещество или систему моющих веществ. В качестве жидкости в быту используют главным образом воду. Хорошая моющая система должна выполнять двойную функцию: удалять загрязнение с очищаемой поверхности и переводить его в водный раствор. Значит, моющее средство также должно обладать двойной функцией: способностью взаимодействовать с загрязняющим веществом и переводить его в воду или водный раствор. Следовательно, молекула моющего вещества должна иметь гидрофобную и гидрофильную части. Фобос - по-гречески означает страх, боязнь. Значит, гидрофобность означает боящийся, избегающий воду. Филео - по-гречески - люблю, а гидрофильность - любящий, удерживающий воду. Гидрофобная часть молекулы моющего вещества обладает способностью взаимодействовать с поверхностью гидрофобного загрязняющего вещества. Гидрофильная часть моющего вещества взаимодействует с водой, проникает в воду и увлекает с собой частицу загрязняющего вещества, присоединенную к гидрофобному концу.

Животные жиры - древнее и весьма ценное сырье мыловаренной промышленности. Они содержат до 40% (насыщенных) жирных кислот. Искусственные, т.е. синтетические, жирные кислоты получают из парафина нефти каталитическим окислением кислородом воздуха. В упрощенном виде реакцию можно описать следующим уравнением:

CH₃(CH₂)mCH₂ - CH₂(CH₂)nCH₃ + 2,5O₂

v

CH₃(CH₂)mCOOH + CH₃(CH₂)nCOOH + H₂О

Молекула парафина при окислении разрывается в разных местах и потому получается смесь кислот, которые разделяются на фракции. При производстве мыла используют две фракции: C₁₀-C₁₆ и C₁₇-C₂₀. В хозяйственное мыло синтетических кислот вводят в количестве 35...40%.

В производстве мыла давно используют канифоль, которую получают при переработке живицы хвойных деревьев. Канифоль состоит из смеси смоляных кислот, содержащих в цепи около 20 углеродных атомов. В рецептуру хозяйственного мыла обычно вводят 12...15% канифоли от массы жирных кислот, а в рецептуру туалетных мыл - не более 10%. Введение канифоли в больших количествах делает мыло мягким и липким.

Процесс производства мыла состоит из химической и механической стадий:

· На первой стадии (варка мыла) получают водный раствор солей натрия (реже калия) жирных кислот или их заменителей (нафтеновых, смоляных).

· На второй стадии проводят механическую обработку этих солей - охлаждение, сушку, смешивание с различными добавками, отделку и упаковку.

Варку мыла заканчивают обработкой мыльного раствора (мыльного клея) избытком щелочи (NaOH) или раствором NaCl. В результате этого на поверхность раствора всплывает концентрированный слой мыла, называемый ядром. Полученное таким образом мыло называют ядровым, а процесс его выделения из раствора - отсолкой или высаливанием. При высаливании происходит повышение концентрации мыла и его очистка от белковых, красящих и механических примесей - так получают хозяйственное мыло.

Если мыло варилось из животных или растительных жиров, то из раствора после отделения ядра выделяют образующийся в результате омыления глицерин

Для получения особо чистого и светлого мыла его очищают (шлифуют) переведением снова в раствор кипячением с горячей водой и повторным высаливанием. В результате шлифования мыло приобретает большую однородность, низкую вязкость и надлежащую пластичность. Для изготовления туалетного мыла в очищенном ядровом мыле снижают содержание воды от 30 до 12%. Затем в него вводят парфюмерные отдушки, отбеливатели типа TiO₂, красители и др. Хорошие сорта туалетного мыла содержат до 50% мыла, полученного из импортного кокосового или пальмового масла. Кокосовое масло хорошо растворяется в холодной воде и характеризуется высоким пенообразованием. Иногда туалетное мыло содержит до 10% свободных жирных кислот. Самое дорогое туалетное мыло целиком изготавливают из кокосового масла.

Для улучшения некоторых характеристик хозяйственного мыла (иногда и туалетного), а также для удешевления в него вводят наполнители. К ним относятся некоторые натриевые соли (Na₂CO₃, Na₂B₄O₇, Na₅P₃O₁₀, жидкое стекло), которые при растворении в воде приводят к подщелачиванию, клеи (казеин, казеиновый студень), углеводы (крахмал). Клеи и крахмал способствуют пенообразованию мыльного раствора и стойкости пены, однако моющей способностью не обладают. Для получения паст в жидкое хозяйственное мыло вводят тонкоизмельченный песок, толченый кирпич, жирные глины. Они способствуют механической очистке. Такие мыла применяют для чистки кухонной посуды, некрашеной мебели, полов и т.д.

Особое место среди наполнителей занимает сапонин, получаемый выщелачиванием некоторых растений и, прежде всего мыльного корня. Он хорошо растворяется в воде, и его растворы сильно пенятся. Поэтому сапонин используют для улучшения пенообразования и применяют для дорогих сортов мыл.

Следует отметить, что замена натрия на калий приводит к изменению консистенции мыла. Из твердого оно становится мягким или мазеобразным.

Ионы кальция и магния образуют с анионами тяжелых карбоновых кислот малорастворимые соли. Этот процесс можно выразить уравнениями:

2RCOONa + Ca(HCO₃)₂ = Ca(RCOO)₂ + 2NaHCO₃

2RCOONa + MgCl₂ = Mg(RCOO)₂ + 2NaCl

Поэтому при стирке белья в жесткой воде, содержащей эти ионы, расход мыла повышается на 25...30%. Малорастворимые соли кальция и магния оседают на ткани, забивают поры и потому делают ткань грубой, менее эластичной, с плохой воздухо- и влагопроницаемостью. Такие ткани приобретают сероватый оттенок, а окраска становится блеклой. Кроме того, осевшие на ткани известковые мыла приводят к снижению ее прочности. Это происходит потому, что анионы ненасыщенных карбоновых кислот при сушке тканей окисляются кислородом воздуха с образованием веществ пероксидного характера. Они же окисляют целлюлозу, из которой состоят ткани. Для устранения вредных последствий жесткой воды в мыла вводят натрийтрифосфат Na₅P₃O₁₀. Анион P₃O⁵₁₀- связывает ионы Ca²⁺ и Mg²⁺ в прочные, но растворимые в воде соединения. По существу они играют роль умягчителя воды. С этой же целью натрийтрифосфат и другие полифосфатные анионы добавляют и в стиральные порошки.

Кроме использования мыла в качестве моющего средства оно широко применяется при отделке тканей, в производстве косметических средств, для изготовления полировочных составов и водоэмульсионных красок. Имеется и не столь безобидное его применение. Алюминиевое мыло (алюминиевые соли смеси жирных и нафтеновых кислот) применяют в США для получения некоторых видов напалма - самовоспламеняющегося состава, используемого в огнеметах и зажигательных авиабомбах. Само слово напалм происходит от начальных слогов нафтеновой и пальмитиновой кислот. Состав напалма довольно простой - это бензин, загущенный алюминиевым мылом.

7. Активные вещества

мыло сырьё синтетический активный вещество

Мыло и синтетические моющие средства содержат вещества, повышающие смачивающие свойства воды за счет уменьшения силы поверхностного натяжения. Эти вещества называются поверхностно активными (ПАВ), поскольку действуют на поверхности жидкости (имеются в виду все границы, не только верхняя).

Молекулы ПАВ можно представить в виде головастиков Головами они "цепляются" за воду, а хвостиками - за жир. Когда ПАВ смешивают с водой, его молекулы на поверхности обращены "головами" вниз, а их "хвостики" торчат из воды. "Раздробив" таким образом поверхность воды, эти молекулы значительно уменьшают эффект поверхностного натяжения, тем самым помогая воде проникать в ткань. Этими же хвостиками молекулы ПАВ захватывают попадающиеся им частицы жира.

Если жир крепко пристал к ткани, для его удаления понадобится не только действие ПАВ, но и крепкая встряска. Крошечные капельки жира покрытого ПАВ, рассеиваются в воде, образуя эмульсию.

ПАВ делятся на катионные, анионные и неионогенные. Молекулы катионных ПАВ в растворе образуют положительно заряженные ионы, анионных - отрицательно заряженные, а молекулы неионогенных ПАВ ионов не образуют.

Мыло получают при реакции жиров (например, кокосового или пальмового масла) со щелочью - каустической содой (гидроксидом натрия) или каустическим поташем (гидроксидом калия). Данный химический процесс называется омылением.

На современном мыловаренном заводе непрерывного действия исходные материалы смешиваются и под давлением нагреваются до 130'С. В результате реакции образуются мыло и глицерин. После отделения глицерина расплавленное мыло проходит дальнейшую обработку.

Твердые сорта получают, высушивая ленту расплавленного мыла, добавляя красители и отдушки и прессуя готовую массу в куски. Туалетное мыло делается из более высококачественных жиров; после сушки его нагревают для уменьшения содержания влаги.

Многие синтетические моющие средства производятся сегодня как в жидком виде, так и в порошке. Порошки, содержащие 20-25% ПАВ, также получают высушиванием полужидкой смеси. Некоторые стиральные порошки содержат расщепляющие белок ферменты, помогающие отстирывать пятна веществ с белковой основой - например, пятна крови или яйца.

Заключение

Мыла и применение синтетических моющих средств, одна из актуальнейших тем. По своей значимости мыла занимают второе место после

пищевых продуктов. Мыла и синтетические моющие средства применяются на всех промышленных производствах, поэтому к ним предъявляют высокие требования.

На основании вышесказанного можно сделать следующие выводы:

· Мыло известно человеку ещё до новой эры, с VI века до н.э., было завезено из Китая и его стоимость была велика;

· Мыла - соли высокомолекулярных жирных кислот;

· Мыла классифицируют на жидкие - это калиевые соли высших жирных кислот и твердые - это натриевые соли;

· Мыла являются солями и поэтому проявляют характерные для них свойства. Мыла способны подвергаться гидролизу, реагируют с кислотами, и другими солями;

· Современная мыловаренная промышленность выпускает мыла различных типов и сортов;

· Развитию мыловарения способствовало наличие сырьевых источников и развитие химической промышленности;

· Многие синтетические моющие средства производятся сегодня как в жидком виде, так и в порошке и содержат очень много добавок улучшающих свойства СМС.

Список литературы

1. Краткая химическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия,1961…1967

2. Кукушкин. Ю.Н. Соединения высшего порядка: (Текст)/ Ю.Н. Кукушкин. - Л.: Химия, 1991

3. Кукушкин. Ю.Н. Химия вокруг нас: (Текст)/ Ю.Н. Кукушкин. - Л.: Химия, 1993

4. Рудзитис. Г.Е., Фельдиан. Ф.Г. Химия - 10: (Текст)/ Г.Е. Рудзитис., Ф.Г. Фельдиан. - М.: Просвещение, 2006

5. Химия в быту. - Смоленск: «Русич» , 2008

Размещено на Allbest.ru

...