Номер 8, страница 74 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Используйте дополнительную информацию. Параграф 13. Гидролиз. Глава II. Химические реакции - номер 8, страница 74.

Условие.

8. Испытайте растворы мыла и стирального порошка индикаторной бумагой. Объясните, почему стиральные порошки предпочтительнее мыла? Почему не рекомендуется стирка шерстяных изделий порошками, предназначенными для стирки хлопчатобумажных тканей?

Решение.

Решение 2.

Испытайте растворы мыла и стирального порошка индикаторной бумагой.
При испытании растворов мыла и стирального порошка универсальной индикаторной бумагой наблюдается изменение ее цвета в сине-зеленую область, что свидетельствует о щелочной среде в обоих случаях.
1. Раствор мыла: Мыло представляет собой натриевые или калиевые соли высших карбоновых кислот. Например, стеарат натрия $C_{17}H_{35}COONa$. Это соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и слабой кислотой ($C_{17}H_{35}COOH$). В водном растворе она гидролизуется по аниону:
$C_{17}H_{35}COO^{-} + H_2O \rightleftharpoons C_{17}H_{35}COOH + OH^{-}$
В результате образуются гидроксид-ионы ($OH^{-}$), которые создают слабощелочную среду с pH в диапазоне 8-10. Индикаторная бумага окрасится в зеленый или сине-зеленый цвет.
2. Раствор стирального порошка: Современные стиральные порошки (синтетические моющие средства, СМС) также создают щелочную среду, часто более сильную, чем мыло. В их состав входят поверхностно-активные вещества (ПАВ), а также специальные добавки, такие как карбонат натрия ($Na_2CO_3$), силикаты, фосфаты, которые при гидролизе дают сильнощелочную среду (pH 10-11.5).
$CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^{-} + OH^{-}$
Индикаторная бумага в таком растворе покажет более интенсивный синий цвет.

Ответ: Растворы и мыла, и стирального порошка имеют щелочную реакцию среды, что подтверждается изменением цвета индикаторной бумаги. Раствор стирального порошка обычно имеет более высокое значение pH (более щелочной), чем раствор мыла.

Объясните, почему стиральные порошки предпочтительнее мыла?
Стиральные порошки (синтетические моющие средства, СМС) предпочтительнее мыла по нескольким ключевым причинам, главная из которых — их эффективность в жесткой воде.
1. Взаимодействие с жесткой водой: Жесткая вода содержит ионы кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$). Мыло (например, стеарат натрия $C_{17}H_{35}COONa$) реагирует с этими ионами, образуя нерастворимые соли (кальциевые и магниевые мыла), которые выпадают в осадок.
$2C_{17}H_{35}COONa + Ca^{2+} \rightarrow (C_{17}H_{35}COO)_2Ca \downarrow + 2Na^{+}$
Этот осадок оседает на ткани, делая ее жесткой, серой, и значительно снижает моющую способность мыла, так как часть его бесполезно расходуется. Синтетические ПАВ, входящие в состав порошков (например, алкилбензолсульфонаты), образуют с ионами $Ca^{2+}$ и $Mg^{2+}$ растворимые соли, поэтому СМС сохраняют свою эффективность в воде любой жесткости.
2. Состав и функциональные добавки: В состав стиральных порошков можно вводить компоненты, улучшающие качество стирки, что затруднительно сделать для мыла:
- Фосфаты, цеолиты, карбонат натрия: умягчают воду, связывая ионы жесткости, и создают оптимальную щелочную среду для стирки.
- Энзимы (ферменты): протеазы, липазы, амилазы — удаляют специфические загрязнения белкового, жирового и углеводного происхождения (кровь, жир, крахмал).
- Оптические отбеливатели: поглощают ультрафиолетовые лучи и излучают их в синей области спектра, что создает эффект белизны.
- Химические отбеливатели (пербораты, перкарбонаты): при высоких температурах выделяют активный кислород, который окисляет и обесцвечивает загрязнения.

Ответ: Стиральные порошки предпочтительнее мыла, так как они эффективно стирают в жесткой воде, не образуя осадка, и содержат функциональные добавки (энзимы, отбеливатели, умягчители воды), которые значительно повышают качество стирки.

Почему не рекомендуется стирка шерстяных изделий порошками, предназначенными для стирки хлопчатобумажных тканей?
Не рекомендуется стирать шерстяные изделия порошками для хлопчатобумажных тканей из-за принципиальных различий в химической природе волокон шерсти и хлопка и, соответственно, в составе моющих средств.
1. Химическая природа волокон:
- Шерсть — это белковое волокно (основной компонент — кератин). Белки представляют собой полимеры аминокислот, соединенных пептидными (амидными) связями ($-CO-NH-$). Эти связи неустойчивы к действию щелочей и разрушаются в процессе щелочного гидролиза.
- Хлопок — это целлюлозное волокно. Целлюлоза является полисахаридом, который значительно более устойчив к действию щелочей, чем белок.
2. Состав порошков для хлопка: Эти порошки разработаны для прочных целлюлозных волокон и поэтому:
- Создают сильнощелочную среду (pH 10-11.5) для эффективного удаления загрязнений. Эта среда губительна для пептидных связей в белке шерсти, что приводит к разрушению волокон, усадке изделия, потере прочности и эластичности.
- Часто содержат энзимы-протеазы, предназначенные для расщепления белковых загрязнений (например, пятен от крови или еды). Эти же ферменты будут активно разрушать и сам белок шерстяного волокна.
Для стирки шерстяных и шелковых изделий следует использовать специальные средства с нейтральным уровнем pH, которые не содержат щелочей и агрессивных энзимов (протеаз), чтобы не повредить деликатную структуру белковых волокон.

Ответ: Порошки для хлопка создают сильнощелочную среду и часто содержат энзимы (протеазы), которые разрушают белковые волокна шерсти. Это приводит к порче шерстяных изделий: они теряют прочность, эластичность и дают усадку. Хлопок, будучи целлюлозным волокном, к таким воздействиям устойчив.