Форма урока. Комбинированная.

Цель урока. Актуализировать знания и умения учащихся по теме.

Оборудование и реактивы. Таблица «Структуры, названия и источники получения некоторых жирных кислот».

На столе учителя: прибор для получения мыльных пузырей; глина, сажа, вода, мыло, вазелиновое масло, цинк, соляная кислота.

На столах школьников: учебник «Химия-10» Э.Е.Нифантьева и Л.А.Цветкова, пособие Н.П.Гаврусейко «Проверочные работы по органической химии», жесткая и мягкая вода, универсальная лакмусовая бумага, 1%-й раствор мыла, набор упаковок мыла разных сортов.

На отдельном столе: упаковки синтетических моющих средств (СМС), упаковки мыла, шампуни.

ХОД УРОКА

Учитель. Необходимо, чтобы при мытье и при стирке вещей грязь перешла с их поверхности в моющий раствор, в воду. Однако многие загрязнения в воде не растворяются. Как же удержать их там и не дать им снова осесть на поверхности вещей?

Это достигается с помощью поверхностно-активных веществ (ПАВ), к числу которых относится и мыло. Эти вещества способны дробить загрязнения на мельчайшие частицы и удерживать их в воде, не давая им снова осесть на очищенную поверхность.

Назовите торговые марки мыла, упаковки которых лежат у вас на партах.

Школьники называют свыше 15 наименований твердого мыла: «Детское», «Абсолют», «Банное», «Хозяйственное», «Земляничное»…

Учитель. Чем они отличаются друг от друга и в чем у них сходство?

Ученик. Основной состав любого твердого мыла одинаков. Это натриевые соли высших карбоновых кислот, обычно получаемых из жиров природного происхождения. Отличия заключаются в добавках, которые вносят в мыло в зависимости от его назначения.

Учитель ставит перед классом задание – написать реакцию получения мыла с помощью таблицы «Структуры, названия и источники получения некоторых жирных кислот»:

Учитель. Решите задачу из сборника Н.П.Гаврусейко на с. 31 следующего содержания.

Задача. Сколько кальцинированной соды (в г) потребуется для реакции со стеариновой кислотой массой 28,4 г и сколько (в г) образуется стеарата натрия при 90%-м выходе?

а) 5,3 и 17,2; б) 7,2 и 27,54;

в) 10,6 и 17,2; г) 5,3 и 27,54.

Решение

Ответ. г.

Учитель. Почему мыло моет и стирает? Проделаем ОПЫТ 1. Один палец руки испачкаем глиной, второй – сажей, а третий – сажей, растертой в вазелиновом масле. Подставим выпачканную таким образом руку под струю холодной воды. Первый палец окажется чистым, со второго удалится только избыток сажи, а тот ее слой, что прилип к коже, сохранится, тогда как третий палец нисколько не очистится. Попробуем вымыть руку в горячей воде – тоже отрицательный результат.

Проделаем еще одну привычную процедуру – вымоем тщательно руку водой с мылом. Через пару минут рука будет выглядеть так, словно палец не прикасался ни к какой саже.

Почему сажа пачкает так сильно? Вообще-то глина тоже пачкает, но легко отмывается, значит, тут есть какое-то серьезное различие. Оно заключается в том, что частицы глины гидрофильны, т.е. хорошо смачиваются водой, – они и молекулы воды сильно притягиваются друг к другу, причем сильнее, чем частицы глины притягиваются к поверхности кожи, всегда слегка смазанной жировыми выделениями. Именно поэтому частицы глины так легко отрываются от поверхности рук.

Частицы углерода, из которых почти нацело состоит сажа, – гидрофобны, т.е. они не смачиваются водой, потому что молекулы воды притягиваются к ним очень слабо. Но зато они легко «замасливаются». Говорят, что они олеофильны. Именно поэтому сажа так прочно прилипает к коже рук.

Почему сажа, размешанная в масле, пачкает еще сильнее? Потому что тончайшая пленка из молекул минерального масла легко обволакивает частицы сажи (наподобие молекулам воды, окружающим частицы глины). Образуется устойчивая суспензия: мельчайшие сажевые частицы не могут собраться в комки, т. к. масло не подпускает их вплотную друг к другу.

Теперь мы подошли к самой сути проблемы мытья и стирки. Гидрофобная часть молекулы мыла проникает в гидрофобное загрязняющее вещество (жир), в результате чего поверхность каждой частицы или капельки загрязнения оказывается как бы окруженной оболочкой из гидрофильных групп. Гидрофильные группы взаимодействуют с полярными молекулами воды. Благодаря этому молекулы моющего средства вместе с загрязнением отрываются от поверхности ткани и уходят в водную среду. (Рассказ сопровождается показом рисунков из учебника Цветкова, с. 109.) Моющая способность мыла усиливается благодаря тому, что при гидролизе мыла образуется щелочь, которая обладает эмульгирующим свойством.

ОПЫТ 2. Школьники определяют среду раствора мыла с помощью универсальной лакмусовой бумаги и записывают уравнение гидролиза мыла:

C₁₇H₃₅COONa + H₂O = C₁₇H₃₅COOH + NaOH.

Учитель. В жесткой воде моющая способность мыла резко снижается, поскольку растворимые натриевые или калиевые соли высших жирных кислот вступают в обменную реакцию с имеющимися в жесткой воде растворимыми кислыми карбонатами щелочно-земельных металлов, главным образом кальция:

2C₁₅H₃₁COONa + Ca(HCO₃)₂ (C₁₅H₃₁COO)₂Ca + 2NaHCO₃.

Получающиеся при этом нерастворимые кальциевые соли высших жирных кислот образуют липкие осадки.

ОПЫТ 3. Школьники определяют жесткую и мягкую воду при помощи раствора мыла. Там, где удалось получить пену, – вода мягкая.

Учитель. Мытье рук всегда ассоциируется с обильной пеной, и чем больше пены, тем, как известно, руки моются легче. Пена уносит частицы грязи. Но пена вовсе не обязательна для мытья. Мыло на основе касторового масла вообще не пенится, но моющая способность его прекрасная.

Пена – спутник всякого хорошего мыла, как бы индикатор его присутствия. Интересна область применения мыльных пузырей. Оказывается, с их помощью решаются трудные математические задачи определения минимальных поверхностей. Мыльные пузыри использует служба прогнозов погоды. Пускать мыльные пузыри очень нравится маленьким детям.

ОПЫТ 4. Учитель получает мыльные пузыри, заполненные водородом, которые стремительно поднимаются вверх.

Получение мыльных пузырей заполненных водородом

Учитель. У любого мыла есть существенный недостаток – для его изготовления нужны большие количества пищевых продуктов (животных и растительных жиров). На смену мылу пришли СМС – ПАВ, в которых длинный углеводородный предельный (чаще всего неразветвленный) радикал (как в мыле) соединен с сульфатной или сульфонатной группой. Их производство основано на продуктах переработки нефти.

Запишите в тетрадях цепочку превращений:

Алкилбензолсульфонат натрия – основной компонент многих детергентов (стиральных порошков). В отличие от нерастворимых стеаратов кальция и магния, которые образуются при стирке в жесткой воде и осаждаются на ткани, кальциевые и магниевые соли сульфокислот обладают более высокой растворимостью в воде. Следовательно, многие СМС одинаково хорошо моют как в мягкой, так и в жесткой воде. Расход их (СМС) по сравнению с мылом гораздо меньше (около 25% мыла идет на связывание ионов кальция и магния). Но детергенты в отличие от мыла медленно разлагаются и, попадая со сточными водами в водоемы, оказывают вредное воздействие на живые организмы.

Сообщение ученика «Возраст мыла»

В медицинском древнеегипетском трактате Г.Эберса (названном его именем и опубликованном им в 1875 г.) мыло упоминается как лекарственный препарат.

В дошедших до нас документах раннего средневековья упоминаний о мыле нет. И это неудивительно. В те суровые годы, освещенные зловещими кострами инквизиции, понятие о чистоте и гигиене отступило на задний план.

Если в Древнем Риме было около 800 бань, то в середине второго тысячелетия испанская королева Изабелла Католическая гордилась тем, что мылась два раза в жизни – после рождения и перед выходом замуж.

По преданию, английский король Генрих II учредил орден Бани. Привилегией кавалеров этого ордена было умывание.

Мыловарение возникло в Европе только в XIV в. На научную основу производство мыла было поставлено в начале XIX в. Этому способствовали многочисленные исследования французского химика Мишеля Шевреля в области химии жиров. С тех пор производство мыла не претерпело принципиальных изменений.

Сообщение ученика «Профессии мыла»

Смачивающая и эмульгирующая способность мыла делают его вспомогательным веществом в технологических процессах производства тканей, лекарств, пластмасс, синтетических каучуков, туши, чернил. Мыльные растворы помогают извлечь нефть из истощенных скважин. Чтобы корабли не обрастали со дна ракушками и из-за этого не снижалась их скорость, наружную обшивку корпуса покрывают нерастворимым в воде мылом (соль алюминия).

В заключение урока учащиеся выполняют тест «Моющие средства».

Тест «Моющие средства»

1. Какой из перечисленных ученых поставил производство мыла на научную основу?

а) А.М.Бутлеров; б) П.Э.М.Бертло;

в) К.Л.Бертолле; г) К.В.Шееле;

д) М.Э.Шеврель.

(Ответ. д.)

2. Какие вещества не могут образоваться при гидролизе жиров?

а) Вода; б) муравьиная кислота;

в) глицерин; г) олеиновая кислота;

д) этанол; е) масляная кислота.

(Ответ. а, б, д.)

3. Стеарат натрия имеет формулу:

а) C₁₅H₃₁COONa; б) C₁₇H₃₅COONa;

в) C₁₈H₃₇COONa; г) C₁₉H₃₉COONa.

(Ответ. б.)

4. Лаурилсульфат натрия CH₃(CH₂)₁₁OSО₃Na – ПАВ.

Растворимо ли это соединение в воде?

а) да; б) нет.

Растворимо ли это соединение в масле?

в) да; г) нет.

(Ответ. а, г.)

5. Вещество C₁₇H₃₃COONa – это:

а) сложный эфир; б) соль;

в) спирт; г) кислота.

(Ответ. б.)

СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ К УРОКУ
Структуры, названия и источники получения некоторых жирных кислот