Інформація для викладачів
Опис
У двох попередніх експериментах " Виготовлення мила (P7173300)" і "Властивості мила (P7173400)" ми вже розглядали склад молекул мила та їхні властивості.
Їхній хороший миючий ефект базується на хімічних властивостях, адже вони належать до аніонних поверхнево-активних речовин. Молекула мила складається з гідрофобного вуглеводневого ланцюга і гідрофільної карбоксилатної групи і належить до амфіфільних молекул. Таким чином, воно добре розчиняється у воді, але з іншого боку, може також розчиняти жири та олії під час прання.
У цьому експерименті мильний ефект тепер проявляється завдяки молекулярній структурі мила.
Експериментальна установка
Додаткова інформація для викладачів (1/5)
Попередні знання
Учні вже повинні мати базове розуміння простих рівнянь реакцій та базові знання про алкани, кислоти та основи, а також про карбонові кислоти та їхні солі. Крім того, учні вже повинні бути знайомі з правилами безпечного поводження з хімічними речовинами, а також з бутановим пальником або пальником Бунзена.
Принцип
Мийно-активні речовини знижують поверхневий натяг води. Завдяки своїй молекулярній структурі, що складається з довголанцюгової неполярної частини та коротколанцюгової полярної частини, вони мають такі властивості.
Додаткова інформація для викладачів (2/5)
Мета навчання
Учні дізнаються, що мило зменшує поверхневий натяг, спричинений водою, і завдячує цією властивістю своїй молекулярній структурі: довголанцюгова неполярна частина і коротколанцюгова полярна частина.
Завдання
Дослідіть деякі специфічні реакції миючих речовин.
Додаткова інформація для викладачів (3/5)
Зауваження щодо підготовки та проведення експерименту
Підготовка
Забезпечте подачу теплої води (бойлер). Температура води має бути близькою до температури плавлення стеаринової кислоти (69 °C). Замість сірки у частині 2 експерименту можна також використовувати листя лікоподію спрену або сушені трави.
Зауваження щодо проведення експерименту
Ополіскувач необхідно обережно виливати через отвір пляшки, інакше виникне турбулентність. Будьте обережні, щоб не нагріти стеаринову кислоту набагато вище температури плавлення. Якщо вода достатньо гаряча (70 °C), після охолодження утворюється рівномірна пластина, якщо наливати повільно і обережно.
Додаткова інформація для викладачів (4/5)
Методичні рекомендації
Експерименти також можна проводити в групах. У цьому випадку спільне оцінювання є обов'язковим, оскільки оцінка однієї частини експерименту стає більш правдоподібною на основі оцінки іншої частини.
Поясніть утворення поверхневого натягу, терміни "ліпофільні", "гідрофільні" та будову інших мийно-активних речовин ("поверхнево-активних речовин").
Пояснення
Молекули стеаринової кислоти вирівнюються на поверхні води. Це також можна продемонструвати на прикладі рідкої жирної кислоти (наприклад, арахідонової), яка, будучи нанесеною на поверхню води, чинить опір ковзанню по воді і врешті-решт зупиняє його.
Додаткова інформація для викладачів (5/5)
Утилізація
- Обережно вилийте підфарбовану олію в контейнер для збору органічних рідин.
- Відфільтруйте порошок сірки і після висихання зберігайте у відповідному контейнері для подальшого використання. Залишки розчинів вилийте в раковину.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів на уроках з природничих наук.
Правила роботи з небезпечними речовинами наведено у відповідних паспортах безпеки.
Увага небезпека! Ризики, пов'язані з використанням!
- Якщо стеаринову кислоту нагріти занадто сильно, можуть утворитися бризки. Одягніть захисні окуляри!
- Розчин Судан III містить етанол. Етанол є легкозаймистим. Загасіть все відкрите полум'я! Закрийте та витягніть пляшку після наповнення!
- Розчин Судан ІІІ спричиняє зміну кольору. Не допускати контакту зі шкірою! Одягніть захисні рукавички!
Інформація для учнів
Мотивація
Куски мила
Мило зазвичай використовується для видалення бруду і, таким чином, дозволяє підвищити рівень гігієни людей. Їхній хороший миючий ефект базується на хімічних властивостях, оскільки вони належать до аніонних поверхнево-активних речовин. Молекула мила складається з гідрофобного вуглеводневого ланцюга і гідрофільної карбоксилатної групи і належить до амфіфільних молекул. Таким чином, він добре розчиняється у воді, але з іншого боку, він може також розчиняти жири та олії під час процесу прання.
У цьому експерименті механізм дії мила розглядається більш детально.
Завдання
Дослідіть деякі специфічні реакції миючих речовин.
Експериментальна установка
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Ложка-шпатель, сталь, l = 150 мм | 33398-00 | 1 |
| 2 | Ванночка, 150 мм x 150 мм x 65 мм, пластик | 33928-00 | 1 |
| 3 | Мензурка, низька, 150 мл | 46060-00 | 2 |
| 4 | Мензурка, низька, 250 мл | 46054-00 | 1 |
| 5 | Захисні окуляри, прозорі | 39316-00 | 1 |
| 6 | Скляний стрижень, l=200 мм, d=6 мм, BORO 3.3 | 40485-04 | 1 |
| 7 | Піпетка, з гумовим ковпачком | 64701-00 | 1 |
| 8 | Крапельниця DIN 18, 10 мл, гвинт, коричн. | 64785-00 | 1 |
| 9 | Оливкова олія, 100 мл | 30177-10 | 1 |
| 10 | Стеаринова кислота, 250 г | 30228-25 | 1 |
| 11 | Сірка, 500 г | 30216-50 | 1 |
| 12 | Судан III розчин, спиртовий. 250 мл | 31861-25 | 1 |
| 13 | Бутановий пальник з картриджем, 220 г | 32180-00 | 1 |
| 14 | Стрижень штатива, нержавіюча сталь, 18/8, l = 370 мм, d = 10 мм | 02059-00 | 1 |
| 15 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 16 | Дротяна сітка з керамікою, 160 x 160 мм | 33287-01 | 1 |
| 17 | Кільце із затискачем, внутр. діам. 10 см | 37701-01 | 1 |
| 18 | Промивалка, пластмаса, 250 мл | 33930-00 | 1 |
Додаткові матеріали
| Додаткові матеріали | |
|---|---|
| Сирне мило | |
| Засіб для миття посуду |
Підготовка
1. Перед початком експерименту уважно ознайомтеся з методикою проведення експерименту.
2. Візьміть усі необхідні матеріали та принесіть їх на робоче місце.
3. Тепер приступайте до виконання експерименту, дотримуючись усіх правил техніки безпеки.
Виконання роботи (1/6)
Частина 1
1.У мензурку об'ємом 150 мл налийте приблизно 15 мл оливкової олії, додайте одну-дві краплі розчину Судану III (рис. 1).
2.Перемішуйте скляною паличкою, поки вся олія не забарвиться в червоний колір (рис. 2).
Рисунок 1
Рисунок 2
Виконання роботи (2/6)
3.Налийте кольорову олію в пляшку з різьбою, щоб вона заповнилася до отвору, і помістіть пляшку в мензурку об'ємом 250 мл (рис. 3).
Рисунок 3
Виконання роботи (3/6)
Рисунок 4
4.Наповніть склянку водою так, щоб вона не потрапила в олію.
5. Наливайте воду дуже повільно і тільки по краях склянки, як тільки рівень води підніметься до висоти отвору пляшки (рис. 4). Припиніть наливати, коли рівень води досягне 3 см над отвором пляшки (рис. 5).
6.Повільно налийте трохи миючого засобу на поверхню води над отвором пляшки.
Рисунок 5
Виконання роботи (4/6)
Частина 2
7.Наповніть пластикову ванну на дві третини водою, а потім тонко посипте поверхню води порошком сірки.
8.Занурте один край шматка мила в середину поверхні води (рис. 6).
Рисунок 6
Виконання роботи (5/6)
Частина 3
9.Наповніть мензурку об'ємом 250 мл на дві третини теплою водою.
10. Нагрійте мензурку об'ємом 150 мл, на третину заповнену стеариновою кислотою, на повільному вогні. Нагрівання слід припинити після того, як стеаринова кислота повністю розплавиться.
11.Розтоплену стеаринову кислоту обережно вилийте на поверхню води, щоб вона застигла, утворивши цілісну пластину товщиною близько 0,5 см.
Виконання роботи (6/6)
Утилізація
- Обережно вилийте підфарбовану олію в контейнер для збору органічних рідин.
- Відфільтруйте порошок сірки і після висихання зберігайте у відповідному контейнері для подальшого використання. Залишки розчинів вилийте в раковину.
Протокол
Завдання 1
Запишіть свої спостереження.
Частина 1
Частина 2
Частина 3
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Завдання на схемі: розташуйте підписи по місцях. Підписи: Вставте слова в тексті!; Вода - це; Стеаринова кислота - це; матеріал.; полярний; неполярний; електричний; магнітний. Місця на схемі: полярний; неполярний.
Завдання 4
Питання
Завдання 5
Зарисуйте будову та механізм дії мийно-активної речовини.
Завдання 6
Намалюйте взаємодію молекул мила у воді з нерозчинними у воді речовинами.