Сравнение свойств мыла и СМС, страница 44, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

Сравнение свойств мыла и СМС

Проделайте дома следующие опыты:

а) выведите при помощи бензина жирные пятна с одежды;

б) сравните пенообразование обычного мыла и синтетического моющего порошка в жесткой воде;

в) произведите смягчение воды добавкой соды и кипячением и проверьте результаты.

а) Внимание: Использование бензина в домашних условиях для чистки одежды крайне опасно! Бензин является легковоспламеняющейся и токсичной жидкостью. Его пары взрывоопасны и вредны для здоровья. Проводить такой опыт категорически не рекомендуется. Существуют более безопасные специализированные пятновыводители.

Тем не менее, с химической точки зрения, этот метод основан на принципе «подобное растворяется в подобном». Жирные пятна (липиды) являются неполярными органическими соединениями. Бензин – это смесь неполярных углеводородов (например, октана $C_8H_{18}$). Таким образом, бензин эффективно растворяет жир, вымывая его из волокон ткани. Для удаления пятна ткань, смоченную бензином, прикладывают к пятну, подложив с обратной стороны чистую впитывающую ткань. После обработки вещь необходимо тщательно проветрить и постирать, чтобы удалить остатки бензина и растворенного жира.

Ответ: Жирные пятна можно вывести бензином, так как жир (неполярное вещество) хорошо растворяется в бензине (неполярном растворителе). Однако этот метод очень опасен из-за горючести и токсичности бензина.

б) Жесткая вода содержит в своем составе растворенные соли кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$).

Обычное мыло представляет собой натриевые или калиевые соли высших карбоновых (жирных) кислот, например, стеарат натрия $C_{17}H_{35}COONa$. При взаимодействии с ионами кальция и магния в жесткой воде мыло образует нерастворимые соли — кальциевые и магниевые стеараты. Эти соединения выпадают в осадок в виде белых хлопьев («мыльный шлак»), что значительно снижает моющую способность мыла и его пенообразование.

Реакция выглядит так: $2C_{17}H_{35}COONa + Ca^{2+} \rightarrow (C_{17}H_{35}COO)_2Ca \downarrow + 2Na^+$

Синтетические моющие средства (СМС), например, стиральный порошок, имеют другой химический состав. Это, как правило, натриевые соли сульфокислот или сульфатов (например, алкилбензолсульфонаты). Их кальциевые и магниевые соли растворимы в воде. Поэтому СМС не образуют осадка в жесткой воде и сохраняют свою моющую и пенообразующую способность.

При проведении опыта в двух емкостях с жесткой водой, в одной из которых растворено мыло, а в другой – СМС, будет наблюдаться следующая картина: в емкости с СМС образуется обильная и устойчивая пена, в то время как в емкости с мылом пена будет слабой, а вода помутнеет из-за образования осадка.

Ответ: Синтетическое моющее средство (стиральный порошок) будет образовывать обильную пену в жесткой воде, в то время как обычное мыло будет пениться очень плохо, образуя нерастворимый осадок.

в) Смягчение воды – это процесс удаления из нее ионов кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$). Существует два основных типа жесткости: временная (карбонатная) и постоянная (некарбонатная).

Кипячение позволяет устранить только временную жесткость, которая обусловлена наличием гидрокарбонатов кальция и магния ($Ca(HCO_3)_2$ и $Mg(HCO_3)_2$). При нагревании они разлагаются с образованием нерастворимых карбонатов, которые выпадают в осадок (накипь).

$Ca(HCO_3)_2 \xrightarrow{t^\circ} CaCO_3 \downarrow + H_2o + CO_2 \uparrow$

Таким образом, кипячение делает воду мягче, если в ней присутствовала временная жесткость.

Добавка соды (кальцинированной соды, карбоната натрия $Na_2CO_3$) является химическим способом смягчения воды и позволяет устранить как временную, так и постоянную жесткость. Карбонат натрия вступает в реакцию с растворимыми солями кальция и магния, образуя нерастворимые карбонаты $CaCO_3$ и $MgCO_3$, которые выпадают в осадок.

$Ca^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_3 \downarrow$

$Mg^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow MgCO_3 \downarrow$

Этот метод эффективнее кипячения, так как устраняет оба вида жесткости.

Проверить результаты смягчения можно, добавив в образцы обработанной воды (после кипячения и после добавления соды) немного обычного мыла. В смягченной воде мыло будет давать обильную пену, в отличие от исходной жесткой воды, что подтверждает успешное удаление ионов $Ca^{2+}$ и $Mg^{2+}$.

Ответ: И кипячение, и добавление соды приводят к смягчению воды за счет перевода растворимых солей кальция и магния в нерастворимый осадок. Добавление соды является более универсальным методом. Результат проверяется по способности мыла пениться в обработанной воде.