Свойства и функции мыла

Конспект урока-исследования по теме «Мыло»

(10 класс)

I часть (ВВОДНАЯ БЕСЕДА)

Добрый день, уважаемые коллеги! Да, да, именно коллеги. Ведь вы, так же как и я, пришли сюда постигать основы химии.

Сегодня мы займемся поиском истины, поработаем в творческой лаборатории. На ваших столах находятся «путеводители», в которых вы будете делать записи. Они останутся у вас после урока и будут служить вам основой для выполнения домашнего задания.

Ну а чтобы подготовиться к сегодняшнему исследованию, выполним тренировочное задание № 1. Оно поможет вам вспомнить формулы некоторых органических соединений, которые пригодятся нам на уроке.

В левом столбике таблицы предложены названия органических соединений, а в правом – их соответствующие недописанные формулы («полуфабрикаты»). Ваша задача – дописать недостающие функциональные группы в формулы веществ.

(Время выполнения задания 2 мин.)

№ п/п	Недописанная формула вещества	Название органического соединения
1	C H2 – CH – CH2 ׀ ׀ ׀ ____ ___ ____	Глицерин (пропантриол)
2	CH3 – (CH2)15 –СН2- __________	Стеарат натрия
3	СH3 – CH – CH3 ׀ ______	Изопропиловый спирт
4	CH3 – _______ – CH3	Метиловый эфир уксусной кислоты
5	CH3 – (CH2)7 – CH = CH – (CH2)7 - _______	Олеиновая кислота

Проверим ответы (работа с интерактивной доской на слайде 2).

II часть (ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ)

Итак, мы в творческой лаборатории.

Любое исследование строится по определенной траектории (Рис.1).

Как видно из схемы, в основе исследования лежит проблема, на основе которой формулируется цель и задачи работы.

Рис. 1. Слайд 3

Для того, чтобы определить проблему, которую нам сегодня предстоит решить, предлагаю посмотреть фрагмент известного мультипликационного фильма.

Просмотр фрагмента мультфильма «Мойдодыр»

Какую проблему затрагивает данный мультфильм?

Проблему грязных рук, отмывания грязи.

И какое средство решения данной проблемы предлагают авторы?

Мыло.

Это вещество и будет служить объектом сегодняшнего исследования. Тема нашего занятия «Мыла». Впишите ее в титульный лист своего путеводителя.

Итак, авторы предлагают решить проблему грязных рук средствами мыла. Какой проблемный вопрос здесь возникает?

Почему мыло моет?

По мере продвижения нашей работы мы будем заполнять логико-смысловую модель, которая заменит вам краткий конспект (рис. 2).

Внесем в ее центр проблемный вопрос, который нам предстоит решить «Почему мыло моет?» (работа с интерактивной доской)

Предлагаю сформулировать цель нашего исследования.

(Цель и задачи формулируют школьники)

Цель: Рассмотреть особенности строения и свойств мыла, определяющие его моющую способность.

А теперь сформулируем задачи, которые служат этапами нашей работы.

1) Рассмотреть состав

2) Строение молекулы мыла.

3) Изучить его свойства.

4) Способы получения мыла.

5) Воздействие мыла на организм человека.

Заполнение названий стрелок в ЛСМ согласно сформулированным задачам.

Работа с интерактивной доской.

Рис. 2 Логико-смысловая модель по теме «Мыла»

III часть (РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ)

Для решения проблемного вопроса, который мы с вами поставили, нам придется решить несколько проблемных задач. Вот одна из них: Почему при попадании мыла в глаза мы испытываем неприятное ощущение?

Вероятно, влияет среда раствора (кислая или щелочная).

Ответить на этот вопрос нам поможет химическое свойство мыла – гидролиз.

Вспомнить: Гидролиз – это взаимодействие веществ с водой.

Определить среду раствора мыла вы сможете, проведя опыт № 1, воспользовавшись рекомендациями.

Рекомендации: В пробирку с раствором мыла (химический стаканчик) поместите индикаторную бумагу. Проанализируйте среду раствора в соответствии с окраской бумаги.

Эталонная шкала для рН

кислая среда щелочная

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12

Вопрос для размышления: Какое вещество образуется при гидролизе мыла?

Работа проводится в парах. Время работы 1 минута.

Обратите внимание, что для достоверности результатов исследования мы предложили вам образцы разных видов мыла.

Не забывайте о правилах техники безопасности при проведении эксперимента!

Время выполнения задания 1 мин.

Индикаторная бумага посинела, следовательно, среда щелочная. Значит, при гидролизе мыла образуется щелочь.

Какие катионы металлов образуют щелочь?

Ионы натрия, лития, калия (щелочных металлов).

А как определить их наличие в растворе? (по окрашиванию цвета пламени)

Демонстрационный опыт:

Мы вносим медную проволоку, смоченную раствором жидкого мыла, в пламя спиртовки. В какой цвет оно окрашивается?

Фиолетовый.

О наличии каких катионов это свидетельствует?

Катионов калия (K⁺).

Мы вносим раствор твердого мыла в пламя спиртовки. В какой цвет оно окрашивается?

Желтый.

О присутствии каких катионов это свидетельствует?

Катионов натрия (Na⁺).

Вывод: в состав твердого мыла входят ионы натрия, в состав жидкого – ионы калия. (Заполните, пожалуйста, соответствующую стрелку ЛСМ).

Для того, чтобы рассмотреть вторую составную часть молекулы мыла, ознакомимся со способом его получения (рис. 3).

Рис. 3. Слайд 7

В основе получения мыла лежит реакция щелочного гидролиза жиров (сложных эфиров глицерина и высших карбоновых кислот).

В специальных ёмкостях (варочных котлах) нагретые жиры омыляют щёлочью (обычно гидроксидом натрия). В результате реакции образуется однородная вязкая жидкость, густеющая при охлаждении — мыльный клей.

Основываясь на формулах исходных веществ, составьте формулы продуктов реакции. Не забывайте, что ключевое слово в данном процессе – гидролиз. Механизм обменный. Молекула исходного вещества должна распасться на составные части, которые дополнятся соответствующими частицами. Каковы продукты данной реакции?

Глицерин и соль карбоновой кислоты

(Один ученик у доски) Работа с интерактивной доской.

H₂C – OCO – R H₂C – OH

׀ ׀

HC – OCO – R 3NaOH HC – OH 3R – COONa

׀ ׀

H₂C – OCO – R H₂C – OH

животный жир каустическа сода глицерин соль карб. кислоты

Предлагаю сформулировать вывод о составе мыла.

Вывод: Мыла – это соли высших карбоновых кислот. (Запишите определение и заполните ЛСМ).

Чаще всего для получения мыла используют тристеарат глицерина.

В рабочей тетради допишите уравнение соответствующей реакции – задание № 2.

Допишите уравнение реакции щелочного гидролиза тристеарата глицерина.

H₂C – OCO – C₁₇H₃₅

׀

HC – OCO – C₁₇H₃₅ + 3NaOH

׀

H₂C – OCO – C₁₇H₃₅

Работа индивидуальная.

Время выполнения задания 1 мин.

Проверим результаты (на доске).

РЕЛАКС

Без какого вещества, на ваш взгляд, трудно представить хозяйственную деятельность мыла? Без воды. Вот и вам предлагаю немного расслабиться, закрыть глаза и представить капельки воды, звенящие, переливающиеся на солнышке. (Музыкальный фрагмент).

Время релаксации 30 сек.

Итак, мы приближаемся к решению поставленного нами в начале урока проблемного вопроса «почему мыло моет?».

Химия – удивительная наука. Она позволяет судить о невидимых процессах и веществах благодаря моделированию.

Рассмотрим модель молекулы мыла (Рис. 4).

Рис. 4. Модель молекулы мыла

Молекула мыла состоит из двух частей: большого углеводородного радикала, обладающего водоотталкивающими свойствами (гидрофобными), и полярной карбоксильной группы, растворимой в воде (гидрофильная часть). (Заполнение ЛСМ, стрелка № 2)

Вода, с которой приходится соприкасаться мылу, обладает целым рядом удивительных свойств (способностей), одним из которых является поверхностное натяжение.

Проблемный вопрос: Как вы думаете, как поверхностное натяжение влияет на моющую способность воды?

Благодаря поверхностному натяжению вода сама по себе является чрезвычайно плохим смачивателем, и поэтому не может обеспечить эффективный моющий процесс.

В чем заключается «работа» мыла?

Оно уменьшает поверхностное натяжение.

В качестве доказательства этой гипотезы предлагаю посмотреть видео-опыт.

Видео-опыт: в чашку Петри на поверхность воды поместили небольшое количество детской присыпки. Добавили несколько капель раствора мыла. Частички присыпки «разбегаются» в разные стороны.

Чтобы рассмотреть процесс отмывания грязи, что называется, изнутри, ознакомимся с анимационной моделью.

Работа с анимационной моделью.

Молекулы мыла гидрофобными концами присоединяются к частичке грязи, гидрофильными концами – к молекулам воды.

За счет уменьшения поверхностного натяжения воды происходит отрыв грязевой частички от субстрата и выталкивание ее в раствор. Поэтому стоит только немного приложить усилий (ручная стирка или машинная), и субстрат очистится от грязевых частиц.

Теорию моющего процесса создал наш соотечественник, Герой Социалистического Труда академик Петр Александрович Ребиндер.

Мы ответили на главный вопрос «почему мыло моет?».

А нализ ЛСМ (Рис. 5)

Рис. 5. Логико-смысловая модель по теме «Мыла» (заполненная)

А какое воздействие на человеческий организм оказывает мыло?

Положительный эффект обусловлен моющей способностью (смывает грязь, лишний жир, пот и др. вещества с поверхности кожи, волос), тем самым защищая нас от воздействия бактерий, для которых это благодатная среда для размножения.

Но… Есть и отрицательное воздействие.

Во-первых, при гидролизе мыла образуется щелочь, вредно действующая на кожу. Во-вторых, многие добавки, содержащиеся в мылах, могут вызывать аллергическую реакцию на коже за счет различных добавок.

Качество того мыла, которое имеется у вас дома, вы сможете определить, проанализировав состав и сравнив его с имеющимися данными о вредном влиянии некоторых компонентов в таблице № 1.

Таблица 1

Роль некоторых добавок в моющих средствах

Название	Роль в моющем средстве	Воздействие на организм человека
Лаурилсульфаты	Играет моющую и пенообразующую роль	Аллергические реакции, раздражающее воздействие на кожу. С приемом пищи попадают в организм, оказывая отрицательное токсическое воздействие.
Тетранатриевая соль (Трилон Б)	Компонент, смягчающий жесткую воду	Раздражающее действие на слизистые оболочки глаз. Общетоксическое (на почки)действие.
Диэтаноламид ДЭА Триэтаноламин	Стабилизатор пены; загуститель	Раздражающее действие на неповрежденные кожные покровы и слизистую оболочку глаз. Опасен при проглатывании (тошнота, кашель).
Фосфаты натрия и калия	Комплексообразователи и моющие агенты	Снижают у кожи барьерную функцию. Биогенные вещества.

Проблемный вопрос: Как сделать мыло не только моющим, но и полезным для кожи?

Необходимо помимо жирных кислот включать в состав мыла лечебные экстракты. Например, душистое полезное мыло со свежим мёдом, с маслом оливы и цветками календулы. Действие: максимально увлажняет кожу, делает её гладкой и бархатистой, запах мёда действует успокаивающе на нервную систему.

В домашних условиях можно сварить хорошее мыло на основе детского или хозяйственного.

В рабочей тетради вам предлагается рецепт «апельсинового» мыла.

Рецепт «полезного» мыла

Возьмем сок 3-х апельсинов. Цедру нарежем мелко на квадратики. Мыло (детское или хозяйственное) натрем на терке.

На водяную баню размещаем емкость, в которую заливаем 150 мл воды, добавляем 3-4 столовые ложки оливкового масла, мыло и цедру. Аккуратно перемешиваем, вливаем в емкость тонкой струйкой сок апельсинов и добавляем 2-3- столовые ложки овсяных хлопьев. Перемешиваем, держим на бане 2-3-мин и снимаем с огня. В полученную массу добавляем 4 капли эфирного масла (на выбор) и разливаем по заготовленным формочкам.

Мыло должно вызреть в течение 2 недель.

Вы можете менять его состав в зависимости от вашей фантазии.

IV часть (ИТОГИ. РЕФЛЕКСИЯ)

Подведем итог нашей работы. Проверьте и дополните, если это необходимо, стрелочки логико-смысловой модели (ЛСМ) Мы ставили перед собой проблемный вопрос «Почему мыло моет?». Какие варианты ответов на него вы сейчас можете предложить?

Ответы:

• За счет гидролиза молекул с образованием щелочной среды.

• За счет уменьшения поверхностного натяжения воды молекулами мыла.

• За счет способности молекул мыла обволакивать частички грязи и перемещать их с поверхности субстрата.

И еще несколько проблемных вопросов.

• Почему во все лосьоны для очистки кожи лица, помимо веществ, растворяющих кожное сало и удаляющих загрязнения, обязательно добавляют слабые кислоты?

При гидролизе мыла образуется щелочной раствор, неблагоприятно влияющий на кожу. Для его нейтрализации используют слабые кислоты.

• Где расходуется больше мыла: в мягкой или жесткой воде?

Больше мыла расходуется в жесткой воде, т.к. при взаимодействии с ионами кальция образуются нерастворимые соли.

• Почему людям с повышенной жирностью кожи лица и головы врачи-дерматологи рекомендуют умываться и мыть голову жидким мылом или «зеленым мылом»?

Калиевые соли высших карбоновых кислот по сравнению с натриевыми лучше растворяются в воде и поэтому обладают более сильным моющим действием.

• Почему мыло плохо мылится в морской воде?

Морская вода в большом количестве содержит ионы магния и кальция, которые образуют нерастворимые соли карбоновых кислот.

Вопрос № 5 вам предлагается рассмотреть дома. Отвечая на него дома, дополните стрелочку «Химические свойства» ЛСМ.

Мы хорошо с вами потрудились. (Анализ работы)

Рефлексия: Английский писатель Марк Твен сказал: «Мыльный пузырь – самое изысканное чудо природы». Предлагаю немного почудить. Если у вас хорошее настроение, если вам понравилось наше исследование, пускайте мыльные пузыри.

8