задание.

Мыла. Синтетические моющие средства.
Задание – изучите тему в двух формах изложения (научно-популярной и
научной); составьте на их основе в рабочей тетради свой текст «Конспект
по теме «Мыла». В чём, по-вашему, заключаются особенности каждого
текста?
(научно-популярная информация)
Мыла – это натриевые или калиевые соли высших жирных кислот (схема 1),
гидролизующихся в водном растворе с образованием кислоты и щелочи.
Общая формула твердого мыла:
Cоли, образованные сильными основаниями щелочных металлов и слабыми
карбоновыми кислотами, подвергаются гидролизу:
Образовавшаяся щелочь эмульгирует, частично разлагает жиры и освобождает
таким образом прилипшую к ткани грязь. Карбоновые кислоты с водой
образуют пену, которая захватывает частицы грязи. Калиевые соли по
сравнению с натриевыми лучше растворимы в воде и поэтому обладают более
сильным моющим свойством.
Гидрофобная часть мыла проникает в гидрофобное загрязняющее вещество, в
результате поверхность каждой частицы загрязнения оказывается окруженной
оболочкой гидрофильных групп. Они взаимодействуют с полярными
молекулами воды. Благодаря этому ионы моющего средства вместе с
загрязнением отрываются от поверхности ткани и переходят в водную среду.
Так происходит очистка загрязненной поверхности моющим веществом.
Производство мыла состоит из двух стадий: химической и механической. На
первой стадии (варка мыла) получают водный раствор натриевых (реже
калиевых) солей, жирных кислот или их заменителей.
Получение высших
нефтепродуктов:
карбоновых
кислот
при
крекинге
и
окислении
Получение натриевых солей:
СnHmCOOH + NaOH = СnHmCOONa + H2O.
Варку мыла заканчивают обработкой мыльного раствора (мыльного клея)
избытком щелочи или раствором хлорида натрия. В результате этого на
поверхность раствора всплывает концентрированный слой мыла, называемый
ядром. Полученное мыло называют ядровым, а процесс его выделения из
раствора – отсолкой или высаливанием.
Механическая обработка заключается в охлаждении и сушке, шлифовке,
отделке и упаковке готовой продукции.
В результате мыловаренного процесса мы получаем самую разнообразную
продукцию, с которой вы можете ознакомиться.
Производство хозяйственного мыла заканчивают на стадии высаливания, при
этом происходит очистка мыла от белковых, красящих и механических
примесей. Производство туалетного мыла проходит все стадии механической
обработки. Наиболее важной из них является шлифовка, т.е. переведение
ядрового мыла в раствор кипячением с горячей водой и повторным
высаливанием. При этом мыло получается особо чистым и светлым.
Стиральные порошки могут:
• раздражать дыхательные пути;
• стимулировать проникновение в кожу ядовитых веществ;
• вызывать аллергию и дерматит кожи.
Во всех этих случаях необходимо перейти на использование мыла,
единственным недостатком которого является то, что оно сушит кожу.
Если мыло варилось из животных или растительных жиров, то из раствора
после отделения ядра выделяют образующийся при омылении глицерин,
который находит широкое применение: в производстве взрывчатых веществ и
полимерных смол, как умягчитель ткани и кожи, при изготовлении
парфюмерных, косметических и медицинских препаратов, в производстве
кондитерских изделий.
В производстве мыла применяют нафтеновые кислоты, выделяемые при очистке
нефтепродуктов (бензина, керосина). С этой целью нефтепродукты
обрабатывают раствором гидроксида натрия и получают водный раствор
натриевых солей нафтеновых кислот. Этот раствор упаривают и обрабатывают
поваренной солью, в результате чего на поверхность раствора всплывает
мазеобразная масса темного цвета – мылонафт. Для очистки мылонафта его
обрабатывают серной кислотой. Этот нерастворимый в воде продукт называют
асидолом или асидол-мылонафтом. Непосредственно из асидола изготовляют
мыло.
(научная информация)
МЫЛА, соли высших жирных (С8-С18), нафтеновых и смоляных к-т; одни из
осн. моющих ср-в. Техн. смеси водорастворимых (калиевых, натриевых,
аммониевых и три-этаноламмониевых) солей этих к-т наз. щелочными
мылами, водонерастворимые соли, содержащие металлы II, III и др. гр.
(напр., Са, Mg, Ni, Mn, Al, Co, Pb и др.)-металлическими.
Щелочные мыла получают гл. обр. из стеариновой, пальмитиновой,
лауриновой, олеиновой, нафтеновых к-т,канифоли и таллового масла.
Индивидуальные соли высших жирных к-т-кристаллич. в-ва; плотн. ок. 1,05
г/см3, т. пл. 225-260 °С. В зависимости от условий кристаллизации мыла
существуют в моноклинной или ромбич. форме; последняя характеризуется
лучшей р-римостью в воде. При наличии в мылах ничтожных кол-в воды тра плавления понижается до 100°С. Солиненасыщ. жирных к-т лучше раств.
в воде и труднее кристаллизуются, чем соли насыщенных. Безводные мыла
гигроскопичны; их гигроскопичность зависит от природы кислотного остатка
и связанного с ним катиона. При повыш. т-рах мыла и вода смешиваются во
всех отношениях; при комнатной-водные р-ры мыл образуют твердые гели,
содержащие воду, макс. кол-во к-рой зависит от природы жирной к-ты
и иона металла (см. Гели). При определеннойконцентрации мыла образуют
мицеллярные р-ры и проявляют макс. моющее действие. Важная
характеристика
мыл
- концентрация,
при
к-рой
происходит
образование мицелл, наз. критич. концентрацией мицеллообразования (см.
табл.). В области критич. концентрации св-ва р-ров мыл (поверхностное
натяжение, электрич. проводимость, осмотич. давление и др.) резко
изменяются.
С увеличением мол. массы р-римость мыла в воде уменьшается. Р-римость
высокомолекулярных мылах повышается в присут. низкомолекулярных. В
зависимости от природы катиона мыла по р-римости в водерасполагают в
ряд: NH+4 > К+ > Na+ > Li+. Мыла в водных р-рах гидролизуются. С
повышением
т-ры
и
понижениемконцентрации и
величины
рН гидролиз усиливается: водные р-ры мыл имеют щелочную р-цию. С
увеличением мол. массы способность мыла к гидролизу возрастает, причем
мыла насыщ. жирных к-т подвергаются гидролизу сильнее, чем
ненасыщенных; добавление щелочи к р-ру мыла подавляет гидролиз. Под
действием минер. к-т мыла разлагаются с выделением своб. жирных к-т.
КРИТИЧЕСКИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ МИЦЕЛЛООБРАЗОВАНИЯ ДЛЯ
НЕКОТОРЫХ МЫЛ
* При 25°С.
Молекулы мыла,
адсорбируясь
на
границе
раздела
фаз,
снижают поверхностное натяжение (см. Поверхностно-активные вещества).
В водных р-рах мыла характеризуются равновесными переходами:
молекулярный р-р золь гель, что характерно для полуколлоидов
(семиколлоидов, см. Мицеллообразование). Образование мицеллярных р-ров
мыла наблюдается выше нек-рого критич. значения т-ры-т. наз. точки
Крафта, к-рая обычно неск. ниже т-рыплавления твердого мыла При т-рах
ниже точки Крафта гидратир. твердое мыло образует набухший гель,
равновесный с истинным р-ром, в точке Крафта-коллоидные частицымицеллы; при этом общая р-римость мыла значительно возрастает. С
увеличением мол. массы мыла точки Крафта смещаются в область более
высоких т-р.
Сырье для произ-ва мыл - растительные масла в натуральном и
гидрогенизир. виде (подсолнечное, конопляное, льняное, хлопковое,
кедровое, кунжутное, маковое, миндальное, оливковое, кокосовое,
пальмовое, пальмоядровое, касторовое), жиры животные (говяжий, бараний,
свиной, костяной, китовый, моржовый, тюлений, дельфиний, тресковый),
син-тетич.
жирные
к-ты
(см. Высшие
жирные
кислоты), мылонафт, саломас, канифоль,
отходы
отрафинирования жиров и масел, а также нейтральные жиры и жирные к-ты,
полученные безреагентным методом по р-ции гидролиза (расщепления)
натуральных жиров при 220-225 °С и давлении 0,2-0,5 МПа.
По способу получения мыла делят на клеевые, ядровые и пилированные, по
целевому назначению-на хозяйственные, туалетные, технические, спец. и
медицинские, по товарной форме-на твердые, жидкие и пастообразные.
Процесс получения мыл (мыловарение) состоит из варки мыла и придания
ему товарного вида (охлаждение, формование, штамповка, упаковка). При
варке мыла исходные жиры омыляют водным р-ром NaOH при кипячении с
послед. нейтрализацией продукта омыления (жирные к-ты) р-ром Na2CO3 при
кипячении и интенсивномперемешивании; при этом нейтрализуется до 70%
жирных к-т. Оставшиеся жирные к-ты и нейтральные жирыобрабатывают рром щелочи. На этой стадии образуется конц. р-р (т. наз. мыльный клей), в кром поддерживается нек-рый избыток щелочи (примерно 0,2%) для
подавления гидролиза. Клеевые мыла получают путем охлаждения конц.
водных р-ров мыла без нарушения однородности р-ра; они содержат 30-50%
осн. в-ва. Охлажденную массу режут на куски.
В процессе получения ядрового мыла в мыльный клей вводят конц. рр электролита (NaCl, NaOH). При этомпроисходит высаливание мыла и масса
разделяется на два слоя. Верх, слой представляет собой очищенное мыло"ядро"-с содержанием мыла после отстаивания не менее 60%. Ниж. слой, т.
наз. подмылъный щелок, представляет собой р-р электролита, содержащий
небольшие кол-ва мыла, примеси, присутствующие в исходном сырье, а
такжеглицерин (при получении мыла из нейтральных жиров). Из подмыльного щелока извлекают мыла и глицерин. Выделенное "ядро" очищают
и осветляют промывкой р-ром электролита.
П и л и р о в а н н о е мыло-высший сорт мыла; получают из ядрового путем
высушивания с послед. перетиранием на вальцах спец. (пилирной) машины.
Содержание осн. в-ва в таком мыле повышается до 72-74%, улучшается
структура мыла, его устойчивость к усыханию, прогорканию и действию
высоких т-р при хранении.
Хозяйственное мыло получают охлаждением мыльного клея, после чего
плоские твердые плиты мыла разрезают на резальных машинах на куски, крые маркируют на автоматич. штамп-прессах, а затем упаковывают в тару.
Более современны и производительны механизир. вакуумные установки для
охлаждения и формования непрерывного действия. Твердые хозяйственные
мыла в зависимости от сорта содержат 40-72% осн. в-ва, 0,1-0,2%
своб. щелочи, 1-2% своб. карбонатов Na или К, 0,5-1,5% нерастворимого
в воде остатка. Для произ-ва твердого туалетного мыла используют "ядро",
сваренное из лучшей по составу жировой основы, содержащей 7280% животных жиров,кокосовое масло или соответствующие фракции
синтетич. жирных к-т. В туалетное мыло обычно вводят разл. отдушки
и красители. Жидкие туалетные мыла содержат 18-20% калиевых или
калиево-натриевых мыл в водно-спиртовом р-ре (содержащие С2Н5ОН 1015%). Порошкообразные мыла выпускают как в чистом виде, так и в смеси со
щелочными электролитами (Na2CO3, триполифосфаты и силикаты Na и др.),
к-рые добавляют для умягченияводы; получают в сушильно-распылит.
башне, продуваемой воздухом, куда через распылит. форсунки или с
помощью вращающегося диска попадает горячий водный р-р мыла в смеси
с электролитами. Применениеэлектролитов снижает расход мыла и повышает
эффект стирки.
Среди м е т а л л и ч е с к и х (технических) мыл наиб. распространение
получили водонерастворимые солистеариновой, линолевой, линоленовой и
нафтеновых к-т. Металлические мыла-кристаллич. в-ва, не раств. в воде,
раств. в растит. маслах и орг. р-рителях с образованием коллоидных р-ров.
Получают их обычно по р-ции обмена между щелочными мылами
и солями металлов II, III и др. групп.
Хозяйственные и туалетные мыла-осн. бытовое моющее средство.
Технические мыла-загущающий компонент большинства мыльных смазок,
применяемых в узлах трения, а также защитных и уплотнит. смазок
(см. Пластичные смазки, Присадки к смазочным материалам). В произ-ве
смазок используют натриевые, литиевые, калиевые, кальциевые, бариевые,
алюминиевые, цинковые, свинцовые, магниевые и нек-рые др. мыла
стеариновой, олеиновой, гидро-оксистеариновой, рицинолевой, нафтеновых
и др. к-т, или их смесей, а также смесей сглицеридами, образующимися
при омылении растит. масел и животных
жиров.
Натриевые
мыла
стеариновой и др. к-т широко применяют при изготовлении пластичных
смазок, имеющих высокую т-ру плавления, и используют при более высоких
т-рах, чем многие др. смазки. Поскольку натриевые мыла водорастворимы,
приготовленные из них смазки в процессе применения не должны
соприкасаться с водой.
Аммониевые, натриевые, калиевые мыла нафтеновых к-т используют в
произ-ве моющих ср-в, эмульгаторов сма-зочно-охлаждающих жидкостей и
битумных эмульсий, нефтяного ростового в-ва, ингибиторов коррозии;
кальциевые, магниевые, бариевые мыла применяют в качестве загустителей
и присадок к маслам и смазкам, ингибиторов коррозии. Хромовые, железные,
свинцовые,
кобальтовые,
никелевые
мыла-ускорители
высыхания лакокрасочных
материалов на основе
растит. масел (см. Сиккативы);
алюминиевые-загустители
смазок, наполнители резины,добавки к лакам, краскам, смазкам, ингибиторы
коррозии, компоненты разл. топлив; медные-антисептики при пропитке
силовых кабелей, тканей, древесины, канатов. К мылам спец. назначения
относят,
напр.,
олеиновое
мыло
для
текстильной
пром-сти
и флотации, зеленое мыло (продукт омыления КОН оливкового, льняного,
хлопкового и др. растит. масел) для мед. и ветеринарных целей, мыла
с ДДТ (смесь 95% твердого хозяйственного клеевого мыла с 5% ДДТ) и др.
Мыла-старейшее моющее ср-во. В России с 1670 известно жидкое калиевое
("зеленое") мыло, для произ-ва к-рого применяли поташ. С 1800 началось
кустарное произ-во "крепкого и желтого" натриевого мыла путем
обработкижидкого мыла поваренной солью при кипячении. Первый пром.
способ произ-ва мыла с применением кальцинир.соды известен с кон. 18 в.
Объем произ-ва мыла в СССР (в пересчете на 40%-ное содержание жирных
к-т) 951 тыс. т (1987).