Номер 70, страница 172 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

5.70. Какими свойствами обладают натриевые соли жирных кислот? Где они применяются?

Какими свойствами обладают натриевые соли жирных кислот?

Натриевые соли высших карбоновых (жирных) кислот, имеющие общую формулу $R-COONa$, где $R$ — длинный углеводородный радикал (обычно содержащий от 10 до 18 атомов углерода), являются основными компонентами твёрдого мыла. Их ключевые свойства обусловлены их амфифильной, то есть двойственной, структурой.

• Агрегатное состояние: В основном это твёрдые кристаллические вещества при комнатной температуре. Натриевые соли насыщенных жирных кислот (например, стеарат натрия $C_{17}H_{35}COONa$ и пальмитат натрия $C_{15}H_{31}COONa$) образуют твёрдое мыло.
• Растворимость: Они хорошо растворимы в воде, особенно в горячей.
• Поверхностная активность: Это их самое важное свойство. Молекулы этих солей являются поверхностно-активными веществами (ПАВ). Каждая молекула состоит из двух частей с противоположными свойствами:
  • Гидрофобный (липофильный) «хвост» — длинная неполярная углеводородная цепь ($R-$). Он отталкивается от воды, но хорошо растворяется в жирах, маслах и других неполярных веществах.
  • Гидрофильная «голова» — полярная ионная карбоксильная группа ($-COO^-Na^+$). Она сильно притягивается к полярным молекулам воды.
  Благодаря такому строению натриевые соли жирных кислот на границе раздела фаз (например, вода-жир) ориентируются определённым образом, снижая поверхностное натяжение. Они способны эмульгировать жиры, то есть разбивать их на мелкие капли и удерживать в воде во взвешенном состоянии (в виде мицелл), что и обеспечивает их моющее действие.
• Гидролиз: Являясь солями слабой кислоты (жирной кислоты) и сильного основания (гидроксида натрия $NaOH$), они в водном растворе подвергаются гидролизу по аниону, создавая щелочную среду ($pH > 7$):
  $R-COO^- + H_2O \rightleftharpoons R-COOH + OH^-$
  Щелочная среда, в свою очередь, способствует омылению (гидролизу) жиров, усиливая моющий эффект мыла.
• Взаимодействие с жёсткой водой: Существенный недостаток этих солей — их реакция с ионами кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$), которые определяют жёсткость воды. В результате образуются нерастворимые в воде кальциевые и магниевые соли жирных кислот, которые выпадают в виде осадка ("мыльного шлака").
  $2C_{17}H_{35}COONa \text{ (растворим)} + Ca^{2+} \rightarrow (C_{17}H_{35}COO)_2Ca \downarrow \text{ (нерастворим)} + 2Na^+$
  Это приводит к перерасходу мыла и снижению его моющей способности в жёсткой воде.

Ответ: Натриевые соли жирных кислот — это твёрдые, растворимые в воде вещества, обладающие свойствами поверхностно-активных веществ (ПАВ). Их молекулы имеют амфифильное строение (состоят из гидрофобного углеводородного «хвоста» и гидрофильной карбоксильной «головы»). В водных растворах они создают щелочную среду из-за гидролиза. Основное свойство — способность эмульгировать жиры, что обуславливает их моющее действие. В жёсткой воде их эффективность снижается из-за образования нерастворимых кальциевых и магниевых солей.

Где они применяются?

Благодаря своим уникальным свойствам, в первую очередь моющему действию, натриевые соли жирных кислот нашли широкое применение в быту и промышленности.

• Производство моющих средств: Основная и наиболее известная сфера применения — производство твёрдого мыла (хозяйственного и туалетного). Они являются главным действующим компонентом, обеспечивающим очищение от жировых и масляных загрязнений.
• Косметическая промышленность: Используются не только в мыле, но и в качестве эмульгаторов и структурообразователей в кремах, лосьонах и других косметических продуктах для создания и стабилизации эмульсий типа «масло в воде».
• Химическая промышленность: Применяются в качестве эмульгаторов в процессах эмульсионной полимеризации, например, при производстве синтетических каучуков (бутадиен-стирольного и др.).
• Производство смазочных материалов: Некоторые соли, например, стеарат натрия, используются в качестве загустителей для получения консистентных (пластичных) смазок.
• Текстильная промышленность: Могут использоваться для обработки тканей в качестве смачивателей и мягчителей.
• Пищевая промышленность: Смесь натриевых солей жирных кислот (пальмитиновой, стеариновой, олеиновой и др.) зарегистрирована как пищевая добавка E470a. Она используется в качестве эмульгатора, стабилизатора, антислёживающего агента и пеногасителя.

Ответ: Основная сфера применения натриевых солей жирных кислот — производство твёрдого мыла и других моющих средств. Они также широко используются в качестве эмульгаторов в косметической, пищевой и химической промышленности (например, при синтезе каучука), как компоненты пластичных смазок и добавки в текстильном производстве.