В детстве, я думаю, каждого из нас ругали родители за грязь, накрепко впитавшуюся в одежду. Огромные пятна сока, земли и всего, что только может остаться на Вашей футболке, вызывают желание поскорее избавиться от них. Но какое СМС (синтетическое моющее средство) выбрать? Попробуем ответить на этот вопрос по-научному.
Чтобы ответить на поставленный вопрос, я составила некоторый план, по которому было легче работать.
Цели исследования: 1) изучить состав СМС; 2) изучить их свойства.
Объект исследования – синтетические моющие средства. Использовались порошки «Dosia», «Ушастый Нянь» и «Ariel»).
Предмет исследования – моющие способности средств.
Задачи исследования:
– исследовать свойства различных мыл (твердых и жидких), используемых в быту;
– понять, почему мыльная вода отстирывает лучше обычной;
– определить физико-химические характеристики стиральных порошков;
– определить поверхностное натяжение водных растворов СМС;
– сделать вывод о том, какое СМС лучше всего выбрать.
Методы исследования – сравнение, анализ, опыты.
Получение мыла
Можно в качестве реагента брать гидроксид калия KOH, тогда формула мыла будет C17H35COOK.
Чтобы исследовать свойства жидких и твердых мыл, я провела следующий опыт. Взяв два стакана, пронумеровала их и внесла в каждый некоторое количество мыла (в стакан № 1 жидкое, в стакан № 2 – твердое). Затем добавила воды, хорошенько перемешала, получив тем самым два мыльных раствора.
Далее я обмакнула металлическую палочку в стакан № 1 и внесла в пламя спиртовки. В результате получила пламя фиолетового цвета.
Точно так же обмакнув металлическую палочку в стакан № 2 и внеся его в пламя спиртовки, я отметила, что пламя окрасилось в желтый цвет.
Таким образом, на основе проведенного опыта, можно сделать вывод, что в растворе стакана № 1(жидкое мыло) содержатся ионы Na, а в растворе стакана № 2 (твердое мыло) – ионы K.
Также следует отметить, что среды обоих мыльных растворов нейтральны. Данное утверждение можно проверить, используя специальную индикаторную бумагу.
Моющая способность мыла обусловлена особыми свойствами веществ, находящихся в его водном растворе.
Мытье и стирка – сложные физико-химические процессы. Действие моющих веществ направлено на то, чтобы обеспечить как можно более полное удаление загрязнений, например жира, с поверхности раздела между тканью и моющей жидкостью.
Таким образом, моющее действие – это способность моющих средств и их растворов удалять с отмываемых поверхностей прилипшие частицы грязи и переводить их во взвешенное состояние в виде эмульсий и суспензий.
Но как это происходит? В чем особенность мыльной воды?
Вода может легко подниматься по капиллярным каналам. Например, она поднимается на поверхность Земли, движется в тканях растений и животных.
Вода стремится иметь наименьшую поверхность, поэтому ее капля имеет форму шара.
Если смочить две стеклянные пластинки и соединить их, то разъединить их будет крайне сложно.
Все эти примеры подтверждают факт наличия большого поверхностного натяжения воды. Оно-то и препятствует контакту воды с загрязняющими веществами. Значит, чтобы вещество обладало моющим действием, оно должно, прежде всего, значительно снижать поверхностное натяжение воды.
Только благодаря этому моющая жидкость может проникать в мелкие поры очищаемого материала
Попробуем повторить опыт со стеклянными пластинки, но в этот раз с мыльной водой. Теперь пластинки отрываются друг от друга намного легче.
Таким образом, поверхностно-активные вещества (ПАВ) – это органические вещества, снижающие поверхностное натяжение воды на границе раздела фаз.
ПАВ имеют в своем составе полярную группу: –COOH, –COONa, –SO3Na, –OH, –NH2, а также неполярный углеводородный радикал линейного строения, содержащего от 10 до 18 атомов углерода.
Укажем формулу углеводородного радикала, содержащегося в мылах С17H35COONa.
Рис. 1. Схематическое строение молекулы ПАВ
Вы видите, что молекула мыла состоит как бы из двух частей: гидрофильной (т.е. имеющей сродство к воде) и гидрофобной (т.е. не взаимодействующей с водой, но охотно вступающей в контакт с загрязняющими веществами, например жирами и маслами).
Гидрофильные и гидрофобные группы находятся на разных концах длинной молекулы. Такие молекулы прикрепляются своими гидрофобными группами к жирной поверхности, а гидрофильными торчат наружу, словно иголки у ежа. Вода эти «иголки» хорошо смачивает, молекулы воды окружают такого «ежа», отрывают его от поверхности и уносят прочь. Таков принцип действия мыла. А чтобы поскорее удалить грязь с ткани или рук, мы их дополнительно трем, т.е воздействуем механически.
Вывод: мыльная вода имеет лучшие моющие свойства по сравнению с обычной водой, так как:
- снижает поверхностное натяжение воды;
- имеет гидрофильную и гидрофобную группы.
Чтобы определить физико-химические характеристики стиральных порошков (а именно «Dosia», «Ушастый Нянь» и «Ariel»), я приготовила растворы : на электронных весах взвесила по 1 грамму порошка каждого вида , растворила их в 100 мл водопроводной воды и размешала до полного растворения порошка. Затем оценила запах отдушек (проверила стойкость и специфичность запахов растворов порошков), изменила pH этих растворов с помощью прибора «Cobra 4» и измерили высоту пены. Все данные приведены в таблице ниже.
Известно, что наличие сильного запаха свидетельствует о большом количестве отдушек.
Если запах поменял свою специфичность, то это значит, что качество отдушек плохое. pH растворов СМС может быть щелочная (pH = 9,6), сильнощелочная (pH = 12,23 … 12,28). Сравнив результаты проведенного опыта можно сделать вывод, что все три порошка являются слабощелочными и имеют плохое качество отдушек.
Далее провела опыт, направленный на определение поверхностного натяжения воды и растворов СМС.
Для расчетов потребовались данные следующих измерений:
Для определения поверхностного натяжения воды и растворов СМС использовала формулу σ = Vρg / 2πrn, где V – объем раствора (мл), ρ – плотность раствора (г/мл), r – радиус капилляра (м), g – ускорение свободного падения (м/с2), n – число капель в объеме V.
Алгоритм действий:
- Растворы СМС приготовлены из расчета 1 г порошка на 50 мл раствора.
- Определили плотность (?) воды и растворов СМС с помощью ареометра.
- Мерной пипеткой определили количество капель в определенном объеме (V) воды и растворов СМС.
- Поверхностное натяжение (σ) рассчитали по формуле, приведенной выше.
Благодаря проверенным опытом, я узнала много нового о мыле, о физических и химических характеристиках некоторых порошков. Также, эта работа помогла мне понять, почему мыльная вода отстирывает лучше обычной. И все же, какое СМС лучше всего выбрать?
На основе проведенной исследовательской работы, сделаю вывод, что наиболее безопасным для человека порошком (из тех, что использовались в опытах) является «Dosia», так как он имеет самое малое значение pH, однако наиболее хорошо отстирывает.
Библиографическая ссылка
Пяк А.С. СТИРКА ПО-НАУЧНОМУ // Международный школьный научный вестник. – 2017. – № 2. ;URL: https://school-herald.ru/ru/article/view?id=191 (дата обращения: 20.04.2024).