Номер A, страница 264 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

A

1. Напишите уравнение реакции образования стеарата кальция и объясните, почему мыло не пенится в жесткой воде.

2. Как получают мыло?

3. Чем отличаются синтетические моющие средства от хозяйственного мыла?

1. Напишите уравнение реакции образования стеарата кальция и объясните, почему мыло не пенится в жесткой воде.

Мыло, например, стеарат натрия ($C_{17}H_{35}COONa$), является растворимой в воде солью высшей карбоновой кислоты. Жесткая вода характеризуется высоким содержанием растворенных солей кальция и магния, то есть ионов $Ca^{2+}$ и $Mg^{2+}$. При использовании мыла в такой воде происходит реакция ионного обмена между компонентом мыла и ионами жесткости.

Уравнение реакции образования стеарата кальция при взаимодействии стеарата натрия (основа твердого мыла) с хлоридом кальция (компонент жесткой воды):

Молекулярное уравнение: $2C_{17}H_{35}COONa + CaCl_2 \rightarrow (C_{17}H_{35}COO)_2Ca \downarrow + 2NaCl$

Сокращенное ионное уравнение: $2C_{17}H_{35}COO^- + Ca^{2+} \rightarrow (C_{17}H_{35}COO)_2Ca \downarrow$

В результате этой реакции образуется стеарат кальция ($(C_{17}H_{35}COO)_2Ca$) — это нерастворимое в воде соединение, которое выпадает в осадок в виде белых хлопьев или налета (так называемого "мыльного шлака"). Это вещество не обладает моющими свойствами и не способно образовывать пену. Пока в воде присутствуют ионы кальция и магния, мыло будет расходоваться на образование этого осадка. Процесс пенообразования и моющее действие начнутся только после того, как все ионы жесткости будут связаны. Таким образом, в жесткой воде моющая способность мыла значительно снижается, а его расход увеличивается.

Ответ: Уравнение реакции: $2C_{17}H_{35}COONa + CaCl_2 \rightarrow (C_{17}H_{35}COO)_2Ca \downarrow + 2NaCl$. Мыло не пенится в жесткой воде, потому что его активные компоненты (анионы высших карбоновых кислот) вступают в реакцию с ионами кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$), образуя нерастворимые соли, которые выпадают в осадок и не обладают моющим действием.

2. Как получают мыло?

Мыло получают в ходе химической реакции, называемой омылением жиров. Этот процесс представляет собой щелочной гидролиз сложных эфиров — триглицеридов, которые являются основным компонентом животных жиров и растительных масел.

Для реакции жир нагревают с раствором щелочи. Если используется гидроксид натрия ($NaOH$), то в результате получается твердое мыло (натриевые соли жирных кислот). Если используется гидроксид калия ($KOH$), то получается жидкое мыло (калиевые соли жирных кислот).

В ходе реакции триглицерид расщепляется на глицерин и три молекулы солей жирных кислот, которые и являются мылом.

Пример реакции на основе тристеарина (компонент говяжьего жира) и гидроксида натрия:

$(C_{17}H_{35}COO)_3C_3H_5 + 3NaOH \xrightarrow{t^\circ} 3C_{17}H_{35}COONa + C_3H_5(OH)_3$

Тристеарин (жир) + Гидроксид натрия → Стеарат натрия (мыло) + Глицерин

После окончания реакции, чтобы отделить мыло от глицерина и избытка щелочи, в реакционную смесь добавляют раствор поваренной соли ($NaCl$). Этот процесс называется высаливанием: мыло, будучи нерастворимым в солевом растворе, всплывает на поверхность.

Ответ: Мыло получают путем омыления — нагревания животных или растительных жиров со щелочью (гидроксидом натрия или калия). В результате этой реакции образуются соли высших карбоновых кислот (собственно мыло) и побочный продукт — глицерин.

3. Чем отличаются синтетические моющие средства от хозяйственного мыла?

Хозяйственное мыло и синтетические моющие средства (СМС) имеют ряд существенных отличий:

1. Химический состав и сырье:

Хозяйственное мыло — это натриевые или калиевые соли высших карбоновых (жирных) кислот, например, стеарат натрия $C_{17}H_{35}COONa$. Его получают из природного возобновляемого сырья — животных жиров и растительных масел.

СМС — это синтезированные вещества, чаще всего соли сульфокислот (например, алкилбензолсульфонаты $R-C_6H_4-SO_3Na$) или сульфатов высших спиртов ($R-OSO_3Na$). Их производят из продуктов переработки нефти, то есть из невозобновляемого сырья.

2. Эффективность в жесткой воде:

Хозяйственное мыло теряет моющую способность в жесткой воде, так как образует нерастворимые кальциевые и магниевые соли.

СМС сохраняют свою эффективность в воде любой жесткости, поскольку их кальциевые и магниевые соли растворимы в воде и не выпадают в осадок.

3. Реакция среды раствора:

Хозяйственное мыло из-за гидролиза создает в воде щелочную среду (pH > 7), что может негативно влиять на деликатные ткани (шерсть, шелк) и кожу рук.

СМС могут быть произведены с нейтральной, кислой или щелочной реакцией, что позволяет создавать специализированные средства для разных нужд (например, нейтральные шампуни или щелочные порошки для стирки хлопка).

4. Воздействие на окружающую среду:

Хозяйственное мыло является экологически чистым продуктом, так как полностью разлагается микроорганизмами.

СМС могут оказывать более сложное воздействие. Хотя современные ПАВ (поверхностно-активные вещества) в их составе являются биоразлагаемыми, многие СМС содержат дополнительные компоненты (фосфаты, оптические отбеливатели), которые могут загрязнять водоемы и вызывать их эвтрофикацию ("цветение").

Ответ: Основные отличия синтетических моющих средств от мыла заключаются в их химической природе (СМС — чаще всего сульфонаты, мыло — карбоксилаты), сырьевой базе (нефтепродукты против жиров), способности эффективно работать в жесткой воде (СМС эффективны, мыло — нет), кислотности раствора и потенциальном влиянии на окружающую среду.