Мыло – это вещество, которое используется в качестве косметического средства или средства бытовой химии. Это жидкий или твердый продукт, который содержит поверхностно-активные вещества (ПАВ). Эти вещества снижают поверхностное натяжение и увеличивают смачивающую способность воды.
История открытия мыла
Как считают археологи, мыльные растворы были известны еще 5 тыс. лет назад. Тогда мыло представляло собой смесь из золы, животного жира и воды. Полученную смесь кипятили и использовали как очищающее средство. Египтяне в древности применяли соду как мыло. В 1500 г. до н. э. использовали смесь из животного организма, растительных жиров и свинца или карбоната натрия.Впервые о мыле в Древнем Риме в 77 г. н.э. говорил Плиний Старший. В Русь из Византийской империи пришло не только православие, но и мыло. Особенно поддерживал мыловарение Петр I.
Формула мыла в химии была определена Мишелем Эжен Шеврёль в XIX веке. Ученый установил, что мыло — это смесь натриевых солей жирных кислот. В нашей столице первое производство мыла было открыто во второй половине XIX века. Мыло стоило одну копейку, поэтому его могли покупать даже бедные люди.
Химическая формула мыла
С точки зрения химии, мыло – растворимая соль высших жирных кислот. Как правило, используют соли калия, натрия и аммония. При производстве очищающих средств применяются стеариновая, пальмитиновая, миристиновая, лауриновая и олеиновая кислоты.Например, формула твердого мыла C17H35COONa, а жидкого – C17H35COOК. В состав мыла также входят красящие вещества и ароматизаторы.
Особенные свойства мыла
Мыло включает в себя анион кислоты и катион металла. Из-за того что щелочное мыло образовано слабыми кислотами и сильными основаниями, оно подвергается гидролизу. Среда таких растворов щелочная (рН>7). В разбавленных мыльных растворах происходит диссоциация на ионы.(H35C17-COO)- + Na+ + HOH ⇄ H35C17-COOH + Na+ + OH-
Мыло формирует пену благодаря образованию мицелл и высокой поверхностной активности. Остаток кислоты – гидрофобная часть очищающего средства, карбоксильный ион – гидрофильная.
Грязь растворяется в несколько этапов:
- Гидрофобная часть мыла связывается с гидрофобной частью грязи, которая обволакивается слоем гидрофильных групп.
- Гидрофильная часть мыла реагирует с водой.
- Ионы мыла притягивают грязь, которая с потоком воды удаляется с поверхности.
Классификация мыла
Мыла классифицируют по следующим признакам.I. По особенностям реагирования с водой:
- растворимые щелочные – калиевые, натриевые и аммониевые соли высших карбоновых кислот;
- нерастворимые металлические – соли других металлов.
II. По агрегатному состоянию:
- жидкие – соли калия, аммония;
- твердые – соли натрия, лития и других металлов.
III. По сферам применения:
- хозяйственные (применяются для стирки вещей);
- медицинские (содержат дезинфицирующие средства);
- туалетные (используются для мытья тела) и др.
Способы получения мыла
Существует несколько методов получения очищающих средств.- Нейтрализация кислот карбонатом натрия
- RCOOH + Na2CO3 = 2 RCOONa + CO2 + H2O
- Нейтрализация кислот щелочью
- C17H35COOН + NaOH = C17H35COONa + Н2О
- C17H35COOН + КOH = C17H35COOК + Н2О
- Омыление триглицеридов гидроксидом натрия
Процесс изготовления мыла
Сырье для изготовления мыла – животные и растительные жиры или жирозаменители. Жиры, из которых изготавливается мыло, не включают в себя воду и различные примеси.Очищающее средство в промышленных условиях синтезируют в результате двух стадий.
- Химическая стадия. Она включает в себя карбонатное омыление, где нейтрализуется около 70 % кислот. Остальная часть кислот нейтрализуются гидроксидом натрия.
- Механическая стадия. Охлаждение, сушение, шлифование, отделка и упаковка готового материала.
Мыло можно сварить двумя способами.
- Прямой способ. В данном случае применяется только хорошо очищенная жировая смесь. В результате образуется мыльный клей, на 67-70% состоящий из жирных кислот. Прямой способ актуален в производстве хозяйственного мыла.
- Косвенный способ. Мыльный клей высаливают, т.е. обрабатывают электролитами. Мыльную массу затем разделяют на несколько фаз: ядро, подмыльный клей, подмыльный щелок. Мыльное ядро примерно на 65 % состоит из высших карбоновых кислот. Потом ядро обрабатывают как очищающее средство, полученное прямым способом. Косвенный способ актуален для изготовления декоративные мыла.
Как ПАВ влияют на природу
Водные растворы ПАВ попадают в окружающую среду вместе с промышленными стоками. ПАВ медленно разлагаются и негативно влияют на жизнедеятельность растений и животных, поэтому сточные воды необходимо постоянно очищать. Например, некоторые ПАВ вызывают усиленный рост растительных организмов, что загрязняет чистые реки, озера и т. д. Растения гниют при отмирании, что уменьшает количество кислорода в воде.Водоемы могут самоочищаться, что достигается разбавлением, оседанием частичек на дно и созданием отложений, разложением органики до аммиака и солей аммония при помощи микробов. Устранить негативные последствия действия ПАВ сложно, ведь ПАВ в водоемах присутствуют в виде гомологов и изомеров. Если концентрация ПАВ в смеси близка к критической, то вредные свойства всех веществ в смеси суммируются.
ПАВ можно классифицировать на две группы:
- быстро разрушающиеся;
- практически неразрушающиеся и накапливающиеся в опасных концентрациях.
ПАВ опасны для природы, т. к. они понижают поверхностное натяжение. Если в водоемах поверхностное натяжение изменяется, то концентрация кислорода в воде снижается. Это приводит к развитию биомассы водных растений и гибели водных животных. Но ПАВ могут быть не только вредными, но и безопасными. Некоторые ПАВ распадаются на углеводы.
В организм человека или животного ПАВ попадают с пищей, водой и через кожу. ПАВ могут вызывать аллергию, которые иногда сопровождаются осложнениями.
Как вы считаете, материал был полезен?