Химия в окружающей среде. Формула красоты и здоровья

ФГОУ СПО «Нижнекамский нефтехимический  колледж»

 

 

 

 

Научно-исследовательская  работа

По  химии на тему

«Химия  в окружающей среде.

Формула красоты и здоровья.»

 

 

 

 

                                                                     Выполнили: Нурдавлетов Дамир и

                                                                                    Полякова Татьяна

                                                                                          студенты группы 1111.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2012г.

Цели  и задачи

Целью работы являлось – получение мыла путем омыления смеси твердых жиров и изучении свойств мыла. Нами были поставлены следующие задачи:

• Изучить и проанализировать литературу по истории мыловарения.
• Изучить технологии получения мыла различными способами.
• Провести ряд опытов по получению мыла различными способами.

 

История мыловарения.

 

     Первым моющим  средством, разумеется, была обыкновенная  вода. В безводных местностях  использовали песок: оттирали  им пятна. Во многих странах  для стирки применяли корни,  кору или плоды растений типа  мыльнянки. Они содержат жидкость, которая пенится в воде благодаря  наличию в ней до 10% сапонинов  - моющих веществ, природного происхождения.  В отварах мыльнянки стирали  шелка. При этом ткань не  разрушалась и не линяла. На  Антильских островах и в наше  время используют для стирки  кору белого орехового дерева. Почти по всей Европе вдоль  ручьев и рек, в низинах и  канавах растет дикая разновидность  обыкновенной мыльнянки. Этой  травой стирали и в бедных  хижинах, и в богатых усадьбах. Уличную грязь смывали так:  сначала одежду опускали в  горячий раствор бычьей желчи,  а затем полоскали в ключевой  воде. Высохший костюм посыпали  мелким чистым песком, били палками,  терли щетками. И, конечно же, многие столетия стирали с  помощью поташа, соды или древесной  золы. Для этого в бочку с  нагретой до кипения водой  клали белье, а затем насыпали  соду или опускали мешочек  с золой и все тщательно  перемешивали.

    Самое раннее  описание мыловарения было обнаружено  учеными на шумерских табличках,  датируемых 2500 годом до н.э. Судя  по этим записям, мыло изготавливалось  путем смеси воды и древесной  золы, которую кипятили и впоследствии  растапливали в ней жир, получая  тем самым мыльный раствор.  Но, к сожалению, свидетельства  применения данного раствора  в шумерские  времена не  сохранились.

    Именно в Риме мыловарение приобрело широкое распространение и выделилось в отдельную ремесленную отрасль. Так при раскопках Помпеи археологами была раскопана мыловарня, где найдены готовые куски мыла. О мыловарении упоминает также римский писатель и ученый Плиний Старший в своем основном трактате "Естественная история" в тридцати семи томах. Честь изобретения мыла приписывается сразу нескольким древним народам. Он утверждал, что своим знакомством с моющими средствами человечество обязано не египтянам, не грекам или вавилонянам, а диким галльским племенам, с которыми римляне "познакомились ближе" на рубеже нашей эры. По свидетельству историка, галлы делали из сала и золы букового дерева какую-то чудодейственную мазь, которую использовали для очищения и окрашивания волос, а также для лечения кожных заболеваний. Цветное средство - красную краску - получали из глины. Они смазывали свои длинные волосы растительным маслом, в которое добавляли краску. Если в эту смесь доливали воды, образовывалась густая пена, которая чисто отмывала волосы.

     После падения Римской империи и с началом, так называемого темного времени в Европе, чистота и личная гигиена отошли на второй план, поэтому производство мыла пошло на спад, но рецепты не были утеряны и небольшие кустарные мастерские продолжали дело мастеров древности.

     В Западной Европе ремесло мыловарения сформировалось только к концу XVII века. Большую роль в развитии мыловарения сыграл географический фактор. На севере при варке мыла применялся животный жир, а на юге использовалось оливковое масло, благодаря которому мыло получалось превосходного качества.

     Начиная с IX века н.э., основным поставщиком мыла в Европе стал Марсель, благодаря наличию на близлежащей территории сырьевых источников, то есть оливкового масла и соды. Масло, получаемое после первых двух прессовок, употреблялось в пищу, а после третьей использовалось для приготовления мыла.

     В XV веке в Италии начали впервые выпускать твердое мыло промышленным путем. При этом жиры соединялись не с золой, а с природной кальцинированной содой. Это значительно снижало себестоимость мыла, а, следовательно, перевело мыловарение его из разряда ремесленного производства в мануфактурное.

     Начиная с XIV века, мыловарни стали появляться и в Германии. Для варки мыла использовали говяжье, баранье, свиное, лошадиное сало, костяной, китовый и рыбий жир, отходы жиров различных производств. Добавляли и растительные масла - льняное, хлопковое.

     Что касается Руси, то здесь секреты изготовления мыла унаследовали от Византии, а собственные мастера-мыловары появились только в XV столетии. Известно, что Гаврила Ондреев завел в Твери "поварню мыльную с котлом мыльным и со всей поряднею", в Москве существовал мыльный ряд. Умельцы научились изготавливать мыло из поташа и животных жиров. Таким образом, в каждом доме было налажено производства этого столь необходимого в быту продукта. Ширилось число мелких мыловаренных мастерских, тем более что Россия располагала всеми необходимыми для этого ресурсами, и в первую очередь древесиной, так как в основе поташа лежала именно зола. Поташ стал одним из основных продуктов экспорта, что привело к массовой вырубке лесов. К началу царствования Петра I остро встал вопрос о поиске более дешевого заменителя поташа. Проблема была решена когда французский химик Николас Лебман смог получить из поваренной соли соду, которая стала достойной щелочной заменой поташу.

    В XVIII столетии прославилась своим мылом фабрика города Шуя. Даже на гербе города   изображен брусок мыла. Очень известным было мыло фабрики Лодыгина, оно считалось лучшим после итальянского. Его готовили на коровьем, миндальном, масле - белое и цветное, с духами и без. Предлагалось также мыло дегтярное - "от скотских хворостей".

    В связи с  особыми экономическими условиями,  первые мыловаренные фабрики  стали появляться в России  лишь в XVIII веке. В Москве на  тот момент было известно две:  в Новинской и Пресненской частях. К 1853 году в Московской губернии их число выросло до восьми.

     В 1868 г. создается "Невское стеариновое товарищество", которое благодаря отменному качеству изделий быстро стало известно не только в России, но и в мире. Продукции "Товарищества" было присвоено 10 Гербов Российской Империи. Уже в начале ХХ в. "Невское стеариновое товарищество" представляло собой солидной предприятие: оно производило 40 разновидностей свечей отличного качества, глицерин, стеарин, и, конечно, туалетное и хозяйственное мыло. Настоящую же славу российским мыловарам принесло мыло "Нестор", получившее международное признание и Золотую медаль на Парижской выставке.

     Во время  Первой мировой войны «Невское стеариновое товарищество» поставляло на фронт мыло, свечи, динамитный глицерин. После революции и декрета о национализации предприятие было надолго закрыто. Восстановление производства началось только 1925 г. Ассортимент мыла расширился, появились такие марки, как "Ленинград", "Нева", "Петергоф", "Шипр", быстро завоевавшие любовь покупателей. Качество продукции оставалось традиционно высоким: в 1937г. на Всемирной выставке в Париже мыло "Нева" было отмечено Золотой медалью и дипломом.

 

 

 

 

 

Строение мыла

Мыла – это  натриевые или калиевые соли высших жирных кислот (схема 1), гидролизующихся в водном растворе с образованием кислоты и щелочи.

 

Общая формула твердого мыла:

В состав мыла входят:

1.Сода.

2. Вода.

3. Глицерин.

4.Натриевые  соли.

5.Жирные  кислоты.

6.Хлорид  натрия.

7.Краситель.

8.Парфюмерная   композиция.

 

 

Разновидности мыла

Мыла  подразделяют по виду исходного материала, способу производства и обработки, консистенции, содержанию моющего вещества. 

 По  виду исходного материала различают мыла на основе жиров, жирных кислот и смешанной жировой основы.  
     В производстве мыл используют твердые жиры животные (говяжий, бараний, свиной и др.), жидкие растительные жиры (масло подсолнечное, хлопковое и др.), саломас (сало из масла) — твердый жир, полученный гидрогенизацией (насыщением водородом по месту двойных связей) растительных жидких масел, соапсток (побочный продукт очистки растительных масел) .  
     Твердые животные жиры содержат большее количество насыщенных жирных кислот и образуют при варке твердые мыла, хорошо растворимые при повышенной температуре. Добавление твердых жиров растительного происхождения (пальмовое, кокосовое и другие масла) повышает растворимость мыл при комнатной температуре.  
     Жидкие растительные жиры образуют мазеобразные мыла.  
Широкое применение жирных кислот позволяет легче и полнее провести мыловарение. Жирные кислоты получают расщеплением жиров или синтетическим путем при окислении парафинов и других нефтепродуктов.  
     Смешанная жировая основа может включать жиры, жировые отходы (кухонные, сточные), соапсток, смоляные и нафтеновы& кислоты. Смоляные кислоты (в виде канифоли или канифольного мыла) улучшают ценообразование и задерживают прогоркание мыл. Нафтеновые кислоты понижают устойчивость пены и твердость мыл, делают его более растворимым.  
   

 По  способу производства различают мыла, полученные омылением (варкой) жировой основы и нейтрализацией жирных кислот.  
     Омыление проводят действием водного раствора едкой щелочи на жировую основу при температуре 100—105°. Жировые вещества распадаются на глицерин и жирную кислоту, которая образует со щелочью соль жирной кислоты (мыло) по реакции. Нейтрализация жирных кислот (карбонатное омыление) — экономически более выгодный способ получения мыла, так как ускоряется и упрощается процесс образования мыла, а в качестве щелочи используют соду, как более дешевую.

     По способу обработки различают мыла клеевые, высоленные, шлифованные и пилированные.  
     Клеевое мыло получают охлаждением продукта мыловарения. Оно содержит 40—47% жирных кислот, остатки непрореагировавших жиров и щелочей, глицерин и другие примеси. Высаливают мыло для удаления примесей и увеличения содержания моющего вещества. Для этого в кипящий мыльный клей вводят поваренную, соль или каустическую соду. Растворяясь в воде, эти вещества понижают растворимость мыла. Мыло отделяется и, -как более легкое, всплывает, образуя слой более концентрированного, так называемого ядрового мыла. Слитое ядровое мыло после уваривания и охлаждения содержит 60—66% жирных кислот.  
     При повторном высаливании получают более чистое и светлое шлифованное мыло.  
     Пилированное мыло содержит 70—85% жирных кислот и имеет более однородную структуру. Для его получения мыло измельчают, перетирают на вальцах, подсушивают и прессуют в куски.   

 По  консистенции различают мыло твердое и жидкое. Твердое мыло подразделяют на кусковое, порошковое и в виде стружки.   

 По  содержанию моющего вещества (натриевых или калиевых солей жирных, смоляных и нафтеновых кислот) мыло делят на сорта.  
Твердое кусковое хозяйственное мыло бывает 60, 66, 70 и 72%-ное, жидкое—40%-ное (1-й сорт) и 60%-ное (высший сорт). Порошковые мыла представляют собой измельченное и высушенное мыло (68—82%) или составы, содержащие 10—25% жирных кислот в смеси со щелочными солями (содой кальцинированной, тринатрийфосфатом, силикатом натрия)

 

Экспериментальная часть

Изготовление мыла в  домашних условиях

Большинство производителей на сегодняшнее время изготавливают  мыло из мыльной основы. Мы же попробуем приготовить мыльную основу.

Мыльная основа – это почти готовое мыло без запаха, цвета и добавок. Она хорошо мылится, создает пену, но пересушивает кожу. Мыльную основу используют, чтобы сделать мыло своими руками, благодаря добавлению натуральных ингредиентов, красителей ,эфирных масел, и других компонентов.

Виды мыльной основы

Есть 3 вида мыльной  основы для мыла ручной работы: 
- прозрачная мыльная основа (твердая или жидкая); 
- белая мыльная основа (она может быть твердой или кремообразной); 
- натуральная (органическая) мыльная основа.

На прозрачной основе возможно изготовление прозрачного  мыла с разнообразными включениями: цветами, травами, скрабами и пр.

Желательно не использовать при работе с прозрачной основой  жирных растительных масел во избежание  помутнения мыла. 

Белая мыльная основа получается путем добавления белого пигмента (диоксида титана) к прозрачной основе. Предназначена для изготовления непрозрачного белого или цветного мыла.

При работе с белой  основой допускается использование  практически любых добавок.

В состав мыльной основы входят: вода, глицерин, стеарат натрия, сорбитол, лаурет и лаурил сульфат натрия, хлорид натрия, стериновая, лауриновая кислоты, пентанатрий и тетранатрий и других компонентов. В белую мыльную основу также для окраски добавляется титан натрия.

Для приготовления твердой мыльной основы нам понадобится:

70 г говяжьего жира, 30 г  свиного сала, NaOH – 25 г, Н₂О – 30 мл, раствор NaCI – 100мл.

 

Нужно нагреть на водяной бане смесь жиров до полного расплавления, добавить в расплавленные жиры раствор гидроксида натрия, изготовленный путем добавления 25 г гидроксида натрия в 30 мл воды, влить малыми порциями в нагретую смесь. После непрерывного помешивания в течении 30 минут на водяной бане нужно прилить 100 мл 20% раствора хлорида натрия. При постоянном нагревании мыло отделяется на поверхности. Собрав его, нужно завернуть в марлю и отжать, промыть небольшим количеством холодной воды.

Затем путем переплавки мыльной  основы и добавления различных  красителей и эфирных масел можно получить туалетное мыло.

 

 

 

Окраска туалетного мыла

Мыло можно красить  двумя различными способами:

1. В горячую мыльную  массу вливают водные растворы  основных и кислых красящих  веществ, при постоянном промешивании. Для этого способа окраски  годятся также растворяющиеся  в жиру красящие вещества, которые  размешиваются с маслом. Все красящие  вещества не должны быть подвержены  действию квасцов.

2. Сухое мыло  нарезают на маленькие кусочки  и обрабатывают на месильной  машине вместе с растворенными  в воде или растертыми с  маслом основными и кислыми  красящими веществами. Этот способ  допускает применение нерастворимых  смолистых цветных лаков. Таким  образом, выделываются мраморные  мыла.

Красящие вещества, употребляемые для подкраски  туалетного мыла, могут быть весьма различны. Главные условия, которым  они должны удовлетворять: быть достаточно прочными, хорошо смешиваться с мылом  и не оказывать вредного влияния  на кожу.

Такие краски могут  быть разделены на две группы: растворимые  и нерастворимые. Первые заслуживают  предпочтения перед последними уже потому, что не оставляют после себя нерастворимый порошкообразный осадок; кроме того, растворимые краски распределяются в мыле легче и равномернее нерастворимых.