Вопрос, страница 210 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Задания в параграфе. Параграф 27. Вещества и материалы вокруг нас. Глово 7. Химия в нашей жизни - страница 210.

Условие.

Вспомните из курса органической химии, что вы знаете о мылах. Почему после стирки мылом тёмных вещей в жёсткой воде на них появляется «седой» налёт?

Решение.

Решение 2.

Что мы знаем о мылах из курса органической химии

Мыла́ — это растворимые в воде соли высших карбоновых (жирных) кислот. Чаще всего это натриевые или калиевые соли. Общая формула мыла: $R-COOMe$, где $R$ — это длинный углеводородный радикал, содержащий от 8 до 18 атомов углерода (например, остатки пальмитиновой $C_{15}H_{31}$, стеариновой $C_{17}H_{35}$ или олеиновой $C_{17}H_{33}$ кислот), а $Me$ — это катион щелочного металла, обычно натрия ($Na^+$) или калия ($K^+$).

Молекула мыла имеет двойственную природу. Она состоит из двух частей: гидрофобной части («хвоста») — это длинный неполярный углеводородный радикал ($R$), который не растворяется в воде, но хорошо растворяется в жирах и маслах, и гидрофильной части («головы») — это полярная ионная карбоксильная группа ($-COO^-Me^+$), которая хорошо растворяется в воде.

Благодаря такому строению мыла являются поверхностно-активными веществами (ПАВ). В воде их молекулы образуют мицеллы — сферические агрегаты, в которых гидрофобные «хвосты» направлены внутрь, образуя неполярную сердцевину, а гидрофильные «головы» обращены наружу, к полярным молекулам воды. Частицы грязи и жира, являясь неполярными, захватываются внутрь мицелл и уносятся водой.

Ответ: Мыла — это натриевые или калиевые соли высших жирных кислот. Их моющее действие основано на строении их молекул, которые имеют гидрофобный углеводородный «хвост» и гидрофильную ионную «голову», что позволяет им захватывать частицы жира и грязи в водном растворе.

Почему после стирки мылом тёмных вещей в жёсткой воде на них появляется «седой» налёт

Жёсткость воды обусловлена наличием в ней растворенных солей кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$). Обычное мыло (натриевые или калиевые соли) эффективно работает только в мягкой воде.

При использовании мыла в жёсткой воде происходит реакция ионного обмена. Ионы натрия ($Na^+$) или калия ($K^+$) в молекулах мыла замещаются ионами кальция ($Ca^{2+}$) или магния ($Mg^{2+}$) из воды. В результате образуются нерастворимые в воде кальциевые и магниевые соли высших жирных кислот.

Например, реакция стеарата натрия (компонент твёрдого мыла) с ионами кальция выглядит так: $2C_{17}H_{35}COONa_{ (растворим)} + Ca^{2+} \rightarrow (C_{17}H_{35}COO)_2Ca_{\downarrow (нерастворим)} + 2Na^+$

Образующийся стеарат кальция ($(C_{17}H_{35}COO)_2Ca$) и аналогичный ему стеарат магния — это твёрдые вещества, которые выпадают в осадок. Этот белый или сероватый осадок и представляет собой «седой» налёт, который оседает на поверхности ткани, особенно заметный на тёмных вещах. Этот налёт не только портит внешний вид одежды, но и делает ткань жёсткой на ощупь. Кроме того, из-за этой реакции значительная часть мыла расходуется впустую, не выполняя своей моющей функции.

Ответ: «Седой» налёт на тёмных вещах после стирки мылом в жёсткой воде — это нерастворимые кальциевые и магниевые соли высших жирных кислот. Они образуются в результате реакции ионного обмена между растворимым мылом и ионами кальция и магния, содержащимися в жёсткой воде, и выпадают в осадок на ткань.