Что такое мыло в химии
Мыла: классификация, получение, свойства
С химической точки зрения мыла представляют собой соли высших жирных (C8–C18), нафтеновых или смоляных кислот.
В бытовом смысле — это технические продукты, обладающие моющим действием.
Классификация мыла
Существует несколько классификаций мыл.
По растворимости мыла делят на:
По консистенции:
По назначению:
По способу получения:
Химические способы получения мыла
Производство мыла (мыловарение) довольно длительный и сложный процесс, состоящий из нескольких стадий.
Если рассматривать только химические реакции, лежащие в основе получения мыла, то как уже было рассмотрено мыла можно получить при щелочном гидролизе жиров, при этом образуются глицерин и соли высших карбоновых кислот – мыла. Кроме этого мыла получаются при нейтрализации высших карбоновых кислот гидроксидом натрия или калия или углекислым натрием:
Твердые мыла получают при растворении высших карбоновых кислот в водном растворе гидроксида натрия, жидкие мыла — при растворении высших карбоновых кислот в водном растворе гидроксида калия.
Промышленное получение мыла (варка мыла)
Для производства мыла в промышленности используют как синтетические жирные (высшие) кислоты, так и животные жиры, растительные масла, канифоль.
Для получения хозяйственных мыл применяют саломас с температурой плавления 46–60°С, для туалетного мыла — с температурой плавления 39–43°С.
Салома́с — это твёрдый жир, получаемый в промышленности путём гидрогенизации жидких жиров, в основном растительных масел.
Все жиры, используемые при варке мыла, не должны содержать воду и механические примеси.
Жидкие растительные масла применяют в мыловарении всех видов жидких хозяйственных и туалетных мыл. Наиболее ценным из является хлопковое масло, содержащее до 30 % насыщенных высших кислот, в основном пальмитиновой. Также используют и другие масла, такие как подсолнечное, соевое, кокосовое, пальмовое.
Введение небольших количеств жидких растительных масел в рецептуру хозяйственных мыл способствует снижению температуры их застывания.
Внесение 10–15 % канифоли увеличивает растворимость и пластичность мыла.
Основные стадии варки мыла
В промышленности мыла получают в две стадии – первая стадия химическая, вторая — механическая:
Способы варки мыла
Варку мыла (химическая стадия) можно осуществить прямым и косвенным способом.
Для варки мыла прямым способом исходная жировая смесь должна быть хорошо очищена. Этим способом проводят нейтрализацию жировой смеси растворами содопродуктов и получают мыльный клей, содержащий 67–70 % жирных кислот. Далее его подвергают механической очистке — охлаждению, сушке, шлифовке, отделке. Прямой способ используется при варке хозяйственного мыла.
При варке мыла косвенным способом полученный прямым способом мыльный клей, подвергают дальнейшей обработке растворами электролитов, т.е. проводят высаливание. При этом происходит разделение мыльной массы на фазы: ядро и подмыльный щелок или ядро, подмыльный клей, подмыльный щелок. Полученное мыльное ядро в этом случае содержит 60–63 % жирных кислот. Далее полученное мыльное ядро обрабатывают подобно мылу, сваренному прямым способом. В качестве электролитов используют NaCl, NaOH. Косвенный способ применим для варки мыла из неочищенного жирового сырья. Варка мыла косвенным способом позволяет получить мыло высокой степени чистоты.
Жидкое мыло готовят из растительных масел, канифоли, таллового масли и др. прямым или косвенным способом. В качестве основания применяют соединения калия (KOH, K2CO3).
Если при варке мыла использовалось сырье из животных или растительных жиров, то после отделения ядра выделяют образующийся побочный продукт – глицерин. Глицерин широко применяют в различных отраслях производства.
Кратко схему производства мыла можно представить следующим образом:
Моющие свойства мыла
Итак, мыла – соли высших жирных кислот – состоят из аниона жирной кислоты и катиона металла (чаще всего натрия или калия).
В водных растворах щелочные мыла подвергаются гидролизу, т.к. образованы слабыми кислотами и сильными основаниями. Их растворы имеют щелочную реакцию (рН>7). В сильно разбавленных растворах мыла полностью диссоциируют на ионы:
Способность мыла пениться, отмывать загрязнения связана с образованием мицелл и высокой поверхностной активности. Водорастворимые щелочные мыла являются анионными поверхностно-активными веществами.
Углеводородный остаток жирной кислоты является гидрофобной частью мыла, кабоксильный ион – гидрофильной частью.
Этапы растворения грязи под действием мыла:
В домашних условиях тоже можно приготовить мыло. Имея под рукой необходимые ингредиенты, самостоятельное производство мыла не составит большого труда.
Что такое мыло в химии
Мы́ло — жидкий или твёрдый продукт, содержащий поверхностно-активные вещества, в соединении с водой используемое либо как косметическое средство — для очищения и ухода за кожей (туалетное мыло); либо как средство бытовой химии — моющего средства (мыло хозяйственное).
Не следует путать с мыльными продуктами, которые изготовляются из синтетических поверхностно-активных веществ, в основном из нефтяных продуктов (лаурилсульфат натрия) и т. д.
В последние годы мыло как косметический продукт массового использования всё больше и больше используется в жидком виде. Твёрдое мыло часто используется в виде авторских изделий. В качестве бытовой химии использование мыла с каждым годом сокращается во всем мире: потребители выбирают стиральные порошки, средства для мытья посуды и пр.
Содержание
История
По имеющимся данным, мыло изготовлялось ещё в древних Шумере и Вавилоне (около 2800 г. до н. э.). Описания технологий изготовления мыла найдены в Месопотамии на глиняных табличках, относящихся примерно к 2200 г. до н. э. Египетский папирус середины второго тысячелетия до нашей эры свидетельствует, что египтяне регулярно мылись с помощью мыла. Широко применялись подобные моющие средства и в Древнем Риме.
В 1808 году французский химик Мишель Эжен Шеврёль (1786−1889) по просьбе владельцев текстильной фабрики установил состав мыла. В результате анализа оказалось, что мыло — это натриевая соль высшей жирной (карбоновой) кислоты.
В Европе и США непрерывный процесс мыловарения появился в конце 1930-х годов вместе с непрерывным процессом гидролиза (расщепления) жиров водой и паром высокого давления в мыловаренных башнях.
Состав
Один из вариантов химического состава твёрдого мыла — C17H35COONa (жидкого — C17H35COOK).
Дополнительно в составе мыла могут быть и другие вещества, обладающие моющим действием, а также ароматизаторы и красители и порошки.
Технология изготовления
В качестве сырья для получения основного компонента мыла могут использоваться животные и растительные жиры, жирозаменители (синтетические жирные кислоты, канифоль, нафтеновые кислоты, талловое масло).
Получение мыла основано на реакции омыления — гидролиза сложных эфиров жирных кислот (то есть жиров) с щелочами, в результате которого образуются соли щелочных металлов и спирты.
«Косвенный метод» получения мыла заключается в дальнейшей обработке мыльного клея, который подвергают отсолке — обработке электролитами (растворами едкой щёлочи или хлористого натрия), в результате происходит расслоение жидкости: верхний слой, или мыльное ядро, содержит не менее 60 % жирных кислот; нижний слой — подмыльный щёлок, раствор электролита с большим содержанием глицерина (также содержит загрязняющие компоненты, содержавшиеся в исходном сырье). Полученное в результате косвенного метода мыло носит название «ядрового».
При использовании в качестве щёлочи каустической соды получают твёрдое натриевое мыло. Мягкое или даже жидкое калиевое мыло образуется, когда применяется гидроксид калия.
Виды мыла
Хозяйственное мыло
При охлаждении клеевого мыла получается хозяйственное мыло. Твёрдое мыло содержит 40−72 % основного вещества, 0,1−0,2 % свободной щёлочи, 1−2 % свободных карбонатов Na или К, 0,5−1,5 % нерастворимого в воде остатка.
Мыло ручной работы
Мыло возможно производить вручную несколькими способами. При этом в него могут добавляться эфирные масла, тёртые орехи, молотый кофе, кокосовое масло и т. п., отдушки и ароматизаторы.
Один из способов — перетирание и расплавление уже готового мыла (например, детского). Кусок мыла трётся на тёрке, добавляется вода или иная желаемая жидкость (например, отвары трав), затем вся масса ставится на водяную баню и греется на маленьком огне при регулярном помешивании. Когда масса становится однородной, её снимают с водяной бани и добавляют эфирные масла и другие ингредиенты по желанию. Трудность этого способа состоит в том, что готовое мыло, используемое мыловаром, довольно тугоплавко и процесс его переваривания долгий. Этот способ используется новичками в мыловарении, поскольку не требует значительных финансовых затрат.
Мыло ручной работы может быть также сделано из специальной мыльной основы, продающейся в специализированных магазинах. Основа может быть растоплена в микроволновой печи. В отличие от мыла, полученного промышленным путём, мыло ручной работы хуже мылится, поскольку входящие в состав мыльной основы ингредиенты более щадящие и мягкие. По той же причине оно быстрее смыливается, чем аналогичного веса промышленное мыло; и оно довольно скользкое.
Мыло, произведённое из непосредственно щёлочи и жиров вручную, требует от мыловара соблюдения техники безопасности при работе с щёлочью. С другой стороны, полный контроль за процессом создания мыла позволяет мыловару создать именно тот продукт, который ему нужен.
Жидкое мыло
Дозаторы
Дозатор наливного типа (позволяет использовать различные виды жидкого мыла): могут быть установлены в ванных комнатах на предприятиях, в гостиницах, ресторанах, школах, в быту.
Бывают:
Что такое мыла и как их получают? Какова химическая формула мыла?
Содержание:
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
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
Например, формула твердого мыла C17H35COONa, а жидкого – C17H35COOК. В состав мыла также входят красящие вещества и ароматизаторы.
Особенные свойства мыла
Мыло формирует пену благодаря образованию мицелл и высокой поверхностной активности. Остаток кислоты – гидрофобная часть очищающего средства, карбоксильный ион – гидрофильная.
Грязь растворяется в несколько этапов:
Классификация мыла
I. По особенностям реагирования с водой:
II. По агрегатному состоянию:
III. По сферам применения:
Способы получения мыла
Процесс изготовления мыла
Очищающее средство в промышленных условиях синтезируют в результате двух стадий.
Мыло можно сварить двумя способами.
Как ПАВ влияют на природу
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:
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.
Строение мыла (химия мыла)
Строение мыла, его свойства
Мыла – это натриевые или калиевые соли высших жирных кислот (схема 1), гидролизующихся в водном растворе с образованием кислоты и щелочи.
Общая формула твердого мыла:
Cоли, образованные сильными основаниями щелочных металлов и слабыми карбоновыми кислотами, подвергаются гидролизу:
Образовавшаяся щелочь эмульгирует, частично разлагает жиры и освобождает таким образом прилипшую к ткани грязь. Карбоновые кислоты с водой образуют пену, которая захватывает частицы грязи. Калиевые соли по сравнению с натриевыми лучше растворимы в воде и поэтому обладают более сильным моющим свойством.
Гидрофобная часть мыла проникает в гидрофобное загрязняющее вещество, в результате поверхность каждой частицы загрязнения оказывается окруженной оболочкой гидрофильных групп. Они взаимодействуют с полярными молекулами воды. Благодаря этому ионы моющего средства вместе с загрязнением отрываются от поверхности ткани и переходят в водную среду. Так происходит очистка загрязненной поверхности моющим веществом.
Производство мыла состоит из двух стадий: химической и механической. На первой стадии (варка мыла) получают водный раствор натриевых (реже калиевых) солей, жирных кислот или их заменителей.
Получение высших карбоновых кислот при крекинге и окислении нефтепродуктов:
Получение натриевых солей:
Варку мыла заканчивают обработкой мыльного раствора (мыльного клея) избытком щелочи или раствором хлорида натрия. В результате этого на поверхность раствора всплывает концентрированный слой мыла, называемый ядром. Полученное мыло называют ядровым, а процесс его выделения из раствора – отсолкой или высаливанием.
Механическая обработка заключается в охлаждении и сушке, шлифовке, отделке и упаковке готовой продукции.
В результате мыловаренного процесса мы получаем самую разнообразную продукцию, с которой вы можете ознакомиться.
Производство хозяйственного мыла заканчивают на стадии высаливания, при этом происходит очистка мыла от белковых, красящих и механических примесей. Производство туалетного мыла проходит все стадии механической обработки. Наиболее важной из них является шлифовка, т.е. переведение ядрового мыла в раствор кипячением с горячей водой и повторным высаливанием. При этом мыло получается особо чистым и светлым.
Стиральные порошки могут:
• раздражать дыхательные пути;
• стимулировать проникновение в кожу ядовитых веществ;
• вызывать аллергию и дерматит кожи.
Во всех этих случаях необходимо перейти на использование мыла, единственным недостатком которого является то, что оно сушит кожу.
Если мыло варилось из животных или растительных жиров, то из раствора после отделения ядра выделяют образующийся при омылении глицерин, который находит широкое применение: в производстве взрывчатых веществ и полимерных смол, как умягчитель ткани и кожи, при изготовлении парфюмерных, косметических и медицинских препаратов, в производстве кондитерских изделий.
В производстве мыла применяют нафтеновые кислоты, выделяемые при очистке нефтепродуктов (бензина, керосина). С этой целью нефтепродукты обрабатывают раствором гидроксида натрия и получают водный раствор натриевых солей нафтеновых кислот. Этот раствор упаривают и обрабатывают поваренной солью, в результате чего на поверхность раствора всплывает мазеобразная масса темного цвета – мылонафт. Для очистки мылонафта его обрабатывают серной кислотой. Этот нерастворимый в воде продукт называют асидолом или асидол-мылонафтом. Непосредственно из асидола изготовляют мыло.
Мыла (химич.)
Мы́ло — жидкий или твёрдый продукт, содержащий поверхностно-активные вещества, в соединении с водой используемое либо как косметическое средство — для очищения и ухода за кожей (туалетное мыло); либо как средство бытовой химии — моющего средства (мыло хозяйственное).
В последние годы мыло как косметический продукт массового использования все больше и больше используется в жидком виде. Твердое мыло часто используется в виде авторских изделий. В качестве бытовой химии использование мыла с каждым годом сокращается во всем мире: потребители выбирают стиральные порошки, средства для мытья посуды и пр.
Содержание
Состав
Один из вариантов химического состава твердого мыла — C17H35COONa (жидкого — C17H35COOK).
Дополнительно в составе мыла могут быть и другие вещества, обладающие моющим действием, а также ароматизаторы и красители.
Современные жидкие мыла представляют собой водные растворы синтетических ионных или неионогенных поверхностно-активных веществ с добавлением консервантов, отдушек, красителей, солей для контроля вязкости, добавок для связывания ионов кальция и магния и т. д.
Принцип действия
Частицы мыла обладают обволакивающими свойствами, которые приводят к образованию эмульсий различных загрязняющих веществ и препятствуют их повторному осаждению на поверхности. Они удерживают нерастворимые частицы в состоянии суспензии, благодаря чему те могут быть легко удалены водой.
История
По имеющимся данным, мыло изготовлялось ещё в древнем Шумере и Вавилоне (около 2800 г. до н. э.). Описания технологий изготовления мыла найдены в Месопотамии на глиняных табличках, относящихся примерно к 2200 г. до н. э. Египетский папирус середины второго тысячелетия до нашей эры свидетельствует, что египтяне регулярно мылись с помощью мыла. Широко применялись подобные моющие средства и в Древнем Риме.
Легенда гласит, что само слово soap (мыло) произошло от названия горы Сапо в древнем Риме, где совершались жертвоприношения богам. Животный жир, выделяющийся при сжигании жертвы, скапливался и смешивался с древесной золой костра. Полученная масса смывалась дождем в глинистый грунт берега реки Тибр, где жители стирали белье и, естественно, наблюдательность человека не упустила того факта, что благодаря этой смеси одежда отстирывалась гораздо легче. [2]
В 1808 году французский химик Мишель Эжен Шеврёль (1786—1889) по просьбе владельцев текстильной фабрики установил состав мыла. В результате анализа оказалось, что мыло — это натриевая соль высшей жирной (карбоновой) кислоты.
В Европе и США непрерывный процесс мыловарения появился в конце 1930-х годов вместе с непрерывным процессом гидролиза (расщепления) жиров водой и паром высокого давления в мыловаренных башнях.
Технология изготовления
В качестве сырья для получения основного компонента мыла могут использоваться животные и растительные жиры, жирозаменители (синтетические жирные кислоты, канифоль, нафтеновые кислоты, талловое масло).
Получение мыла основано на реакции омыления — гидролиза сложных эфиров жирных кислот (то есть жиров) с щёлочами, в результате которого образуются соли щелочных металлов и спирты.
«Косвенный метод» получения мыла заключается в дальнейшей обработке мыльного клея, который подвергают отсолке — обработке электролитами (растворами едкой щёлочи или хлористого натрия), в результате происходит расслоение жидкости: верхний слой, или мыльное ядро, содержит не менее 60 % жирных кислот; нижний слой — подмыльный щёлок, раствор электролита с большим содержанием глицерина (также содержит загрязняющие компоненты, содержавшиеся в исходном сырье). Полученное в результате косвенного метода мыло носит название «ядрового».
При использовании в качестве щёлочи каустической соды получают твердое натриевое мыло. Мягкое или даже жидкое калиевое мыло образуется, когда применяется каустический поташ.
Виды мыла
При охлаждении клеевого мыла получается хозяйственное мыло. Твёрдое мыло содержит 40-72 % основного вещества, 0,1-0,2 % свободной щелочи, 1-2 % свободных карбонатов Na или К, 0,5-1,5 % нерастворимого в воде остатка.