Номер 7, страница 147 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

7. При стирке белья в жесткой воде расход мыла значительно увеличивается. Чем это можно объяснить?

7. Значительное увеличение расхода мыла при стирке в жесткой воде является следствием химической реакции между компонентами мыла и ионами металлов, вызывающими жесткость воды.

Жесткость воды обусловлена, главным образом, повышенным содержанием в ней растворенных солей кальция и магния, то есть присутствием катионов кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$).

Мыло, с химической точки зрения, представляет собой растворимые в воде соли высших жирных кислот, как правило, натриевые или калиевые. Например, одним из основных компонентов твердого мыла является стеарат натрия ($C_{17}H_{35}COONa$). Моющее действие мыла основано на способности его молекул образовывать в воде мицеллы, которые эмульгируют (захватывают) частицы жира и грязи.

При добавлении мыла в жесткую воду происходит реакция ионного обмена. Растворимый стеарат натрия вступает во взаимодействие с ионами кальция (или магния), образуя нерастворимый в воде стеарат кальция (или магния). Это вещество выпадает в виде белого творожистого осадка, который часто называют "мыльным шлаком".

Уравнение реакции для ионов кальция выглядит следующим образом: $2C_{17}H_{35}COONa + Ca^{2+} \rightarrow (C_{17}H_{35}COO)_2Ca\downarrow + 2Na^{+}$

Образовавшийся стеарат кальция не обладает моющими свойствами. Более того, он оседает на волокнах ткани, делая ее жесткой на ощупь, серой и менее гигроскопичной. Таким образом, первая порция мыла, добавленная в жесткую воду, расходуется не на стирку, а на "умягчение" воды — то есть на связывание ионов $Ca^{2+}$ и $Mg^{2+}$ в нерастворимый осадок.

Только после того, как все ионы жесткости в воде будут осаждены, последующие порции мыла смогут оставаться в растворенном виде, образовывать пену и выполнять свою моющую функцию. Это и является причиной того, что для достижения эффективной стирки в жесткой воде требуется значительно большее количество мыла по сравнению с мягкой водой.

Ответ: Расход мыла в жесткой воде увеличивается, потому что часть мыла вступает в химическую реакцию с ионами кальция и магния, содержащимися в воде. В результате этой реакции образуются нерастворимые соединения (осадок), которые не обладают моющими свойствами. Мыло начинает эффективно стирать только после полного связывания этих ионов, что и приводит к его перерасходу.