Hoạt động mở đầu (trang 14) Hóa 12 Cánh diều Bài 2: Em hãy kể một số loại xà phòng đang được bán trên thị trường. Vì sao xà phòng có thể làm sạch các vết bẩn bám trên quần, áo,... Xà phòng được điều chế như thế nào?
Trả lời:
- Một số loại xà phòng đang được bán trên thị trường như: sữa tắm, sữa rửa mặt, xà bông, nước giặt...
- Do trong cấu tạo của xà phòng có chứa một số loại hóa chất có khả năng tẩy rửa và làm sạch nên xà phòng có thể làm sạch các vết bẩn bám trên quần, áo...
- Để điều chế xà phòng, người ta sử dụng phương pháp xà phòng hóa.
I. Xà phòng
1. Khái niệm
Câu hỏi 1 (trang 14) Hóa 12 Cánh diều Bài 2: Hãy cho biết tác dụng và thành phần hóa học của xà phòng.
- Tác dụng của xà phòng: tẩy rửa các vết bẩn, vết dầu mỡ, diệt khuẩn.
- Thành phần hóa học của xà phòng:
+ Xà phòng là hỗn hợp các muối sodium (Na) hoặc potassium (K) của acid béo và một số chất phụ gia.
+ Các acid béo thường là acid no như palmitic acid, stearic acid.
+ Chất phụ gia được dùng thường là chất độn làm tăng độ cứng để dễ đúc thành bánh, chất tạo màu và chất tạo hương.
+ Ngoài ra có thể có thêm chất dưỡng da, chất diệt khuẩn, …
3. Cơ chế giặt rửa của xà phòng
Câu hỏi 2 (trang 15) Hóa 12 Cánh diều Bài 2: Cho biết vai trò của phần ưa nước và phần kị nước trong phân tử muối của acid béo trong cơ chế giặt rửa của xà phòng.
Trả lời:
- Phần ưu nước (tan được trong nước) là nhóm carboxylate – COO – có xu hướng quay ra ngoài và thâm nhập vào nước.
- Phần kị nước (không tan trong nước nhưng tan trong dầu, mỡ) là các gốc hydrocarbon mạch dài như C17H35-, C15H31-,…quay về phía vết dầu, mỡ và thâm nhập vào vết dầu, mỡ.
Luyện tập 1 (trang 14) Hóa 12 Cánh diều Bài 2: Sodium acetate có tác dụng giặt rửa như xà phòng không? Vì sao?
Lời giải:
- Sodium acetate không có tác dụng giặt rửa như xà phòng do trong xà phòng có chứa các gốc acid béo giúp kỵ nước, trong khi gốc acid của sodium acetate không phải là gốc acid béo.
4. Phương pháp sản xuất xà phòng
Vận dụng 1 (trang 16) Hóa 12 Cánh diều Bài 2: Tìm hiểu và cho biết làm thế nào để thu hồi được gylcerol từ hỗn hợp sản phẩm của phản ứng xà phòng hóa.
Lời giải:
Cách 1:
- Thêm NaCl (Na+) vào hỗn hợp sản phẩm, cân bằng phản ứng sẽ đảo ngược để giảm thiểu Na+ theo nguyên lý Le Chatelier.
- Tại thời điểm này, khối lượng riêng của glycerol tăng lên và khối lượng riêng của xà phòng giảm xuống. Xà phòng sau đó nổi lên trên cao và glycerol đọng lại ở phía dưới.
- Glycerol được thu hồi từ đáy bể. Phản ứng thu hồi glycerol dựa trên sự phân tách bằng sự khác biệt về mật độ.
Cách 2:
- Hỗn hợp được truyền qua một cột và được rửa với dung dịch NaCl chảy ngược dòng.
- Xà phòng không thể hòa tan trong nước muối và tách ra ngoài.
- Xà phòng rửa sạch sau đó được xử lý tiếp với các dung dịch NaCl và ly tâm để cho xà phòng ở nồng độ yêu cầu.
- Dung dịch glycerol được cô đặc và tinh chế bằng cách chưng cất hơi nước.
Câu hỏi 3 (trang 16) Hóa 12 Cánh diều Bài 2: Vì sau khi điều chế lượng nhỏ xà phòng trong phòng thí nghiệm lại sử dụng bát sứ? Việc dùng bát nhôm hoặc xoong nhôm để làm thí nghiệm này có phù hợp không?
Trả lời:
- Lý do bát sứ hoặc những dụng cụ bằng sứ thường xuyên được sử dụng trong phòng thí nghiệm để điều chế xà phòng là vì những tính chất sau của sứ: ít bị ăn mòn, chịu được nhiệt độ cao và không bị vỡ trong những trường hợp nhiệt độ thay đổi đột ngột.
- Không nên dùng bát nhôm hoặc xoong nhôm trong quá trình điều chế xà phòng vì phản ứng xà phòng hóa có sự xuất hiện của các chất kiềm ở nhiệt độ cao, điều này có thể phá hủy các dụng cụ bằng nhôm.
Thí nghiệm xà phòng hóa chất béo
- Chuẩn bị:
+ Hóa chất: Dầu thực vật (hoặc mỡ động vật), dung dịch NaOH 40%, dung dịch NaCl bão hòa
+ Dụng cụ: Bát sứ, đũa thủy tinh, đèn cồn
- Tiến hành: Cho vào bát sứ khoảng 2 ml dầu thực vật (hoặc khoảng 2g mỡ) và 4 – 5 ml dung dịch NaOH 40%. Đun hỗn hợp sôi nhẹ và khuấy đều bằng đũa thủy tinh. Thỉnh thoảng cho vài giọt nước cất để tránh hỗn hợp phản ứng bị cạn. Sau khoảng 10 phút thì dừng đun, cho thêm 10 ml dung dịch NaCl bão hòa và khuấy đều.
- Yêu cầu: Quan sát, mô tả hiện tượng xảy ra và giải thích
Trình bày:
- Hiện tượng: dầu thực vật tan ra khi cho NaOH vào, khi đun sôi nhẹ khuấy đều và cho dung dịch NaCl bão hòa sẽ có chất rắn nổi dần lên, tạo thành dung dịch không đồng nhất, phân thành 2 lớp.
- Giải thích: dầu thực vật tác dụng với NaOH tạo thành muối acid béo. Khi nhỏ NaCl vào sẽ làm tỉ trọng dung dịch thay đổi nên muối acid béo nổi dần lên.
II. Chất giặt rửa
Luyện tập 2 (trang 17) Hóa 12 Cánh diều Bài 2: Hãy chỉ ra phần ưa nước và phần kị nước trong phân tử chất giặt rửa tổng hợp (1) và (2).
Lời giải:
Chất giặt rửa tổng hợp (1):
- Phần ưa nước: -OSO3-Na+
- Phần kị nước: CH3[CH2]10CH2-
Chất giặt rửa tổng hợp (2):
- Phần ưa nước: -SO3-Na+
- Phần kị nước: CH3[CH2]11C6H5-
Vận dụng 2 (trang 17) Hóa 12 Cánh diều Bài 2: Hãy nêu quan điểm của em về việc sử dụng nguồn nguyên liệu dầu mỏ để sản xuất chất giặt rửa tổng hợp.
Lời giải:
- Chất giặt rửa tổng hợp có thành phần chính là các gốc hydrocarbon, một trong những thành phần có thể khai thác được với số lượng lớn từ dầu mỏ. Tuy nhiên, trong các quặng dầu mỏ thường chứa nhiều lưu huỳnh, điều này có thể làm ảnh hưởng đến quần áo do lưu huỳnh là một loại hóa chất độc.
Bài tập
Bài tập 1 (trang 19) Hóa 12 Cánh diều Bài 2: Để tẩy vết dầu, mỡ bám trên quần áo, sử dụng chất nào sau đây là phù hợp nhất?
A. Nước cất
B. Dung dịch sodium hydroxide
C. Dung dịch nước Javel
D. Dung dịch xà phòng
Đáp án D. Để tẩy vết dầu, mỡ bám trên quần áo, sử dụng dung dịch xà phòng.
Bài tập 2 (trang 19) Hóa 12 Cánh diều Bài 2: So sánh chất giặt rửa tổng hợp với chất giặt rửa tự nhiên về tính tiện dụng, tính kinh tế và vấn đề bảo vệ môi trường.
Lời giải:
Bài tập 3 (trang 19) Hóa 12 Cánh diều Bài 2: Có hai ống nghiệm được đánh số (1) và (2). Ống nghiệm (1) chứa 3 mL nước cất và 3 giọt dung dịch calcium chloride bão hòa, ống nghiệm (2) chứa 3 mL nước xà phòng và 3 giọt dung dịch calcium chloride bão hòa. Lắc đều các ống nghiệm.
a) Hãy dự đoán hiện tượng xảy ra và giải thích.
b) Cũng làm thí nghiệm như trên nhưng thay nước xà phòng bằng nước giặt rửa. Hãy dự đoán hiện tượng xảy ra và giải thích.
Lời giải:
a)
Ở ống nghiệm (1): Không có hiện tượng nào xảy ra do nước cất chỉ có tác dụng làm loãng dung dịch calcium chloride.
Ở ống nghiệm (2): Xuất hiện kết tủa trắng do xà phòng bị vô hiệu hóa bởi dung dịch calcium chloride.
b) Ở ống nghiệm(1) và (2): Không có hiện tượng xảy ra do nước giặt rửa không tạo kết tủa với ion Ca2+.