Синтетические моющие вещества и их свойства

1. Общие сведения
2. Теория моющего процесса
3. Методика исследовательской работы и результаты

Исследовательская работа ученицы 11 класса Никитиной Анастасии 2006 года, участвовавшая в республиканской научно-практической конференции и удостоенная 2 места.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Стирка – самый трудоемкий процесс в нашем быту. Очень хочется, чтобы она была в радость любому человеку. Помощниками в стирке является поверхностно-активные вещества. Синтетические моющие вещества в чистом виде используются только в промышленности, для бытовых же целей чаще всего готовят специальные смеси, в состав которых, входят различные полезные добавки. Эти вещества в том или ином количестве входят в состав товарных порошков — синтетических моющих препаратов и часто определяют их целевое назначение. В нашей исследовательской работе мы поставили цель: узнать, который из порошков имеет лучшее моющие свойства. И решили взять следующие задачи:

1. Какие порошки в нашей деревне самые популярные.
2. Какой из них лучше годится для стирки.

 

Надеемся, что результаты нашего исследования будут полезны для всех, кто проводит стирку и не безразличен к выбору синтетических моющих средств, эффективных для данного процесса, экономичных и экологически чистых.

Мыло - первое гигиеническое средство, с которым встречается каждый человек после рождения. У него много достоинств, но есть и недостатки. Мыло хорошо моет только в горячей воде и даже при кипячении, а это не всегда полезно для стирки некоторых тканей, например натуральных шелковых, т.к. высокая температура ослабляет и снижает его прочность. Когда мыло моет в жесткой воде, выпадает осадок кальциевого и магниевого мыла, который делает ткань серой и жирной на ощупь. Мыло легко растворяется в воде, при этом выделяется щелочь, вредная для кожи человека.

ТЕОРИЯ МОЮЩЕГО ПРОЦЕССА

Во всех своих аспектах, она довольно сложна, но упрощено можно считать, что моющий процесс сводится к обеспечению по крайней мере три фактора:

• отрыв грязевых частиц органического или минерального происхождения от очищаемой поверхности;
• перевода отдельных нерастворимых в воде грязевых частиц в моющий раствор;
• удержания этих плавающих частиц в моющем раствор.

 

Как известно, вода сама по себе является чрезвычайно плохим смачивателем, и поэтому обеспечить эффективный моющий процесс одной водой трудно. Добавки мыла и детерагентов к воде значительно уменьшают поверхностное натяжение на границе раздела (вода - отмываемая поверхность) и увеличивают смачиваемость. Чтобы смочить загрязненную поверхность, моющий раствор должен обладать достаточно низким поверхностным натяжением по сравнению с чистой водой. При растворении мыла или синтетического детерогента в воде поверхностное натяжение раствора резко понижается, и такой раствор хорошо смачивает различного рода загрязнения.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ ПАВ

Основу СМС составляют ПАВ. ПАВ - это органические вещества, содержащие в молекулах одновременно две противоположные по свойствам группы: полярную и неполярную. По характеру гидрофильных и гидрофобных групп ПАВ можно разделить на три основных класса: анионактивные, катионоактивные и неионогенные. 
Анионактивные вещества: носителем поверхностно-активных свойств является анион. 
Катионоактивные вещества: носителем поверхностно-активных свойств является катион. 
Неионогенные вещества: носителем поверхностно-активных свойств является электронейтральные молекулы.

ПРИМЕНЕНИЕ ПАВ И СМС.

В настоящее время известно много отечественных и импортных CMC, используемых в быту и технике. Вам хорошо известны различные порошки со звучными названиями на красочных этикетках. Однако нужно знать о том, что, как бы ни различались эти этикетки и названия, рекламные проспекты и ролики по телевидению, основными составляющим всех СМС будут одни и те же компоненты. Разница – в дозировке.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ.

В нашей исследовательской работе был проведен социологический опрос. Для этого мы опросили 100 человек населения Большая Кивара. Выбрав, пять самых популярных порошков мы провели следующие исследования:

• моющие качества порошка.
• окислительное свойство порошков.

Первое исследование.
Оборудование и материалы: пять видов порошков; белый х/б лоскуток ткани размером 20х20; вода t = 45 - 50° С; таз для ручной стирки; загрязнители (соус, кофе, трава, земля, подсолнечное масло).
Ход работы: взяли шесть лоскутков для каждого порошка испачкаем их загрязнителями. Через 24 часа после загрязнения. Делаем мыльный раствор, для этого мы брали 20г. порошка на 10л. воды. В этой мыльной воде мы стираем загрязненные лоскутки. После каждой стирки меняем воду и соответствующий порошок. Выстиранные лоскутки вешаем сушить. И смотрим результат. 
Второе исследование.
Оборудование и материалы: мыльный раствор пять видов порошков с первого опыта; пять пробирок, спиртовой раствор йода 5-процентный; шесть пипеток (для каждого вида порошка и для йода); вода; резиновые пробки. 
Ход работы: наливаем 5 мл воды в каждую пробирку и капаем туда 2 капли йода. Данный испытуемый раствор используем для проверки окислительных свойств порошков. Приливаем к раствору йода раствор порошков. 

Результаты:
В ходе исследовательской работы мы получили очень интересные результаты. Оказалось, что в нашей деревне больше всего у нас используется:

1. «Апрель» - 11%
2. «Аriel» - 19%
3. «Пемос» - 11%
4. «Сорти» - 7%
5. «Tide» - 19%

Эти порошки мы применяли для дальнейшего исследования.

Моющие свойства порошков.
Растворили порошки и приготовили загрязнители. Определили значение рН данных веществ. После стирки выяснили, что лучшее моющие свойства имеют следующие порошки:

1. «Ariel»
2. «Тidе»
3. «Пемос»
4. «Sorti»
5. «Апрель»

Эти свойства определялись по пятибалльной системе. По результатам можно сделать следующие выводы:

• самые лучшие моющие свойства имеют «Ariel», «Tide», «Пемос», количество плюсов 23, 22 и 20 соответственно;
• самые слабые моющие свойства имеют «Апрель», количество плюсов 10;
• всех лучше отстирывается загрязнение соусом, количество плюсов 21, мы считаем, что это зависит от кислотности данного загрязнителя (рН3);
• хуже всего отстирывается масло, количество плюсов 9.

Все порошки имеют сильнощелочную среду, поэтому они лучше отстирывают те загрязнители, в которых больше кислотная среда, происходит реакция нейтрализации и моющие свойства порошков проявляются сильнее

Окислительные свойства.
Полученный раствор йода имеет светло-коричневую окраску. Когда наливали раствор порошка «Tide» и «Ariel», то раствор йода обесцвечивается. Для этого раствор порошка «Tide» израсходовалось 2,6 мл, а «Аriel» - 2,7 мл. А остальные порошки при таком же количестве раствора не обесцветили раствор йода. Следовательно, окислительными свойствами обладают порошки «Tide», «Ariel», остальные этими свойствами не обладают. Эти свойства проявляются потому, что в состав порошка «Tide» и «Ariel» входят кислородсодержащие отбеливатели, такие как перборат натрия – NaBO₂•H₂O₂•3H₂O. В состав этого вещества входит перекись водорода. Он обладает свойствами, как окислителя, так и восстановителя, т. е. проявляет окислительно-восстановительную двойственность. Все же для него более характерны окислительные свойства. Эти свойства мы проверили в ходе опыта с йодом. Мы предполагаем, что происходит такая реакция: 

Перекись водорода, вследствие перехода электронов, превращается в воду по схеме: 

В ходе реакции образуется йодноватая кислота по схеме: 

Что может происходить с перборатом натрия в ходе стирки? Это соль метаборной кислоты – HBO₂ . Эта кислота менее гидратирована, является слабой кислотой, но более сильной, чем ортоборная H₃РO₃ . Соли борной кислоты – бораты – большей частью являются производными тетраборной и других более бедных водой борных кислот. Метаборат натрия NaBO₂ соль метаборной кислоты, которая в водном растворе переходит в тетраборную: 

При стирке метаборат натрия превращается в тетраборат натрия по схеме: 

Водные растворы буры вследствие гидролиза обладают сильнощелочной реакцией. Поэтому в составе порошков «Tide» и «Ariel» нет карбонатов и силикатов, которые для других порошков дают щелочную среду. Итак, перборат натрия имеет очень важную роль: 
- Соль метаборат натрия превращаясь в тетраборат натрия, даёт щелочную среду; 
- Перекись водорода обладает окислительными свойствами, что было подтверждено при взаимодействии с раствором йода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мы провели очень полезную и интересную исследовательскую работу. Ознакомились с разными видами порошков, проверили их моющие свойства и действие на раствор йода. В ходе нашей работы получили нужные результаты. Оказывается, что самый популярными являются «Ariel», «Tide», «Пемос», «Апрель», «Sorti». Самые лучшие моющие средства «Ariel» и «Tide», т.к. имеют отбеливающие вещества в своем составе. «Пемос» хорошо отстирывает, хотя в нем нет отбеливающих веществ. «Апрель» имеет самые плохие моющие свойства. Он популярен в нашей деревне из-за своей низкой стоимости. Наша исследовательская работа проведена не зря, потому что мы можем рекомендовать лучшие порошки: с отбеливающим эффектом - «Ariel» и «Tide», без отбеливания - «Пемос».