Опыт 2, страница 193 - гдз по химии 8 класс учебник Усманова, Сакарьянова

Опыт 2. Восстановительные свойства угля.

1. Примерно одинаковые по массе порции оксида меди (ІІ) и измельченного древесного угля перемешать на листе бумаги.

2. Смесь пересыпьте в сухую пробирку, укрепите горизонтально в штативе.

3. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой, изогнутой под прямым углом.

4. Конец трубки опустите в раствор известковой воды.

5. Пробирку сильно нагрейте до прекращения выделения газа.

6. Дайте пробирке остыть, отметьте цвет содержимого.

1. Как изменился цвет раствора красителя? Дайте объяснения.

2. Напишите уравнения реакций опыта №2.

3. Каким химическим свойством обладает углерод?

Решение

Мыло плохо пенится в жесткой воде из-за химической реакции, которая происходит между компонентами мыла и ионами, определяющими жесткость воды. Рассмотрим причину этого явления подробнее.

Состав жесткой воды и природа мыла

Жесткой называют воду с высоким содержанием растворенных солей, в первую очередь ионов кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$). Обычное мыло, в свою очередь, представляет собой растворимые в воде соли высших карбоновых (жирных) кислот, чаще всего натриевые или калиевые. Например, стеарат натрия ($C_{17}H_{35}COONa$) является одним из основных компонентов твердого мыла. Молекулы мыла являются поверхностно-активными веществами (ПАВ), которые и отвечают за образование пены, снижая поверхностное натяжение воды.

Химическое взаимодействие

Когда мыло попадает в жесткую воду, происходит реакция ионного обмена. Растворимые натриевые соли жирных кислот (мыло) вступают в реакцию с ионами кальция и магния. В результате образуются нерастворимые в воде соли этих кислот — стеараты кальция и магния, которые выпадают в осадок.

Пример реакции со стеаратом натрия и ионами кальция:

$2C_{17}H_{35}COONa \text{ (растворимое мыло)} + Ca^{2+} \text{ (из жесткой воды)} \rightarrow (C_{17}H_{35}COO)_2Ca \downarrow \text{ (нерастворимый осадок)} + 2Na^+$

Результат реакции

Образовавшиеся нерастворимые соединения, так называемые "мыльные шлаки", мы видим в виде белого хлопьевидного осадка или налета на поверхностях. Эти соединения не обладают моющими свойствами и не способны образовывать пену. Таким образом, вместо того чтобы выполнять свою моющую функцию, значительная часть мыла расходуется на "связывание" ионов жесткости. Только после того, как все ионы кальция и магния будут удалены из раствора в виде осадка, оставшееся мыло (если его добавить в избытке) сможет начать пениться. Это приводит к большому перерасходу мыла и снижению его эффективности.

Для сравнения, современные синтетические моющие средства (порошки, гели) созданы на основе других химических соединений, которые либо не реагируют с ионами жесткости, либо образуют с ними растворимые комплексы, поэтому они эффективно пенятся и моют даже в очень жесткой воде.

Ответ: Мыло не пенится в жесткой воде, потому что оно вступает в химическую реакцию с растворенными в воде солями кальция и магния, образуя нерастворимый осадок. Этот процесс "потребляет" мыло, не давая ему сформировать пену, до тех пор, пока все ионы жесткости не будут осаждены.