Celem tego laboratorium jest wytworzenie mydła ługowego poprzez reakcję zmydlania.
Wytwarzanie mydła pozostało niezmienione przez wieki. Starożytna rzymska tradycja nakazywała mieszanie wody deszczowej, potażu i łoju zwierzęcego (wytopionej postaci tłuszczu wołowego lub baraniego). Wytwarzanie mydła było długim i żmudnym procesem. Najpierw tłuszcz musiał zostać wytopiony (stopiony i przefiltrowany). Następnie dodawano roztwór potażu. Ponieważ woda i olej nie mieszają się ze sobą, mieszaninę tę trzeba było stale mieszać i podgrzewać, aby utrzymać tłuszcz w stanie roztopionym. Powoli między tłuszczem a wodorotlenkiem zachodziła reakcja chemiczna zwana zmydlaniem, w wyniku której powstawało płynne mydło. Kiedy tłuszcz i woda nie były już rozdzielone, mieszaninę pozostawiano do ostygnięcia. W tym momencie dodawano sól, np. chlorek sodu, aby oddzielić mydło od nadmiaru wody. Mydło wypływało na wierzch, było odtłuszczane i umieszczane w drewnianych formach w celu utwardzenia. Starzono je przez wiele miesięcy, aby umożliwić zakończenie reakcji.
Wszystkie mydła są wytwarzane z tłuszczów i olejów, zmieszanych z roztworami alkalicznymi (zasadowymi). Istnieje wiele rodzajów tłuszczów i olejów, zarówno zwierzęcych jak i roślinnych. Tłuszcze są zazwyczaj stałe w temperaturze pokojowej, ale wiele olejów jest płynnych w temperaturze pokojowej. Ciekłe oleje spożywcze pochodzą z kukurydzy, orzeszków ziemnych, oliwek, soi i wielu innych roślin. Do produkcji mydła można wykorzystać wszystkie różne rodzaje tłuszczów i olejów – wszystko od smalcu do egzotycznych olejów z roślin tropikalnych.
Reakcje zmydlania:
Procedura
Bezpieczeństwo
Pamiętaj o zachowaniu ostrożności podczas dozowania 9 M NaOH. Jeśli substancja chemiczna wejdzie w kontakt ze skórą, natychmiast spłukać wodą przez minimum piętnaście minut i powiadomić instruktora.
Wymagany sprzęt ochrony osobistej (PPE): okulary ochronne, fartuch laboratoryjny, obuwie z zamkniętymi palcami
Materiały i sprzęt
Materiały: ciepła oliwa z oliwek (podgrzana wcześniej przez instruktora), 9 M roztwór wodorotlenku sodu, barwnik spożywczy, różne substancje zapachowe, kwas stearynowy
Sprzęt: wysoka zlewka o pojemności 250 ml, PLASTIKOWA rózga do mieszania, szklane pipety i końcówki do pipet
- Twój instruktor ma przy przedniej ławce zlewkę z oliwą z oliwek, podgrzaną do temperatury 35°C. Wlej 10 ml ciepłej oliwy do wysokiej zlewki o pojemności 250 mL.
- Przed rozpoczęciem reakcji wybierz swój zapach. Możesz wybrać jeden z następujących: wakacyjny cukierek, wyspiarski kokos, yuzu, energia, lawenda, biała herbata & imbir, świeża ścięta trawa, plumeria, lilak, mleko owsiane & miód, drzewo sandałowe, relaks, drzewo cedrowe, cynamon, amyris, wanilia.
- Dodaj 1-2 krople pożądanego zapachu, używając pipety znajdującej się na przednim stanowisku; nie mieszaj zapachów.
- Dodaj 3 ml 9 M roztworu wodorotlenku sodu do zlewki. Jest to około dwóch pełnych zakraplaczy.
- Użyj plastikowego mieszadła do mieszania. Musisz mieszać przez 20-45 minut; możesz wybrać na zmianę z partnerem laboratoryjnym. Mieszanina powoli stanie się gładsza i bardziej nieprzezroczysta; powinna zgęstnieć do konsystencji budyniu.
- Po zatwierdzeniu przez instruktora, dodaj 2-3 krople pożądanego barwnika spożywczego. Wymieszaj.
- Dodaj odrobinę (około 1/8 łyżeczki) kwasu stearynowego. Będzie to służyć jako utwardzacz dla mydła w płynie. Wymieszaj.
- Wlej do wybranej formy. Oznacz je swoimi nazwiskami i numerem sekcji laboratoryjnej.
- Po wlaniu do formy, proces będzie kontynuowany samodzielnie. Mydło rozgrzeje się i ponownie upłynni, następnie powoli ostygnie, stwardnieje i wyschnie. Dlatego mydło musi pozostać w stanie nienaruszonym przez co najmniej 12 godzin. Gotowe mydło będzie można odebrać w laboratorium w przyszłym tygodniu.
Raport
Obserwacje doświadczalne
Możesz dokonać obserwacji po wyschnięciu mydła; zostanie ono zwrócone w sekcji laboratoryjnej lub na wykładzie.
- Czy pachnie jak jakiekolwiek mydło, którego używałeś?
- Umyj ręce swoim mydłem. Czy pieni się jak zwykłe mydło?
- Czy czyści ręce tak dobrze jak zwykłe mydło? Wyjaśnij.
Teraz dokładnie opłucz ręce na wszelki wypadek, gdyby mydło zawierało nieprzereagowany wodorotlenek sodu.
Pytania
- Reakcja zmydlania zachodzi między kwasem i zasadą, pokazana na rysunku w procedurze. W przeprowadzonej przez Ciebie reakcji, co jest kwasem, a co zasadą?
- Zasada użyta w reakcji zmydlania musi zawsze zawierać jon wodorotlenkowy. Jakie zasady są najczęściej używane do tej reakcji?
- Produktami reakcji są glicerol i surowe mydło. Wzór chemiczny mydła to \(\ce{CH3(CH2)14COO^- Na^+}}). Narysuj strukturę liniowo-kątową.
- Na powyższej strukturze zakreśl część cząsteczki, która jest rozpuszczalna w wodzie. Dlaczego ta część jest rozpuszczalna w wodzie?
- Na powyższej strukturze, pole część cząsteczki, która jest rozpuszczalna w tłuszczach. Dlaczego ta część jest rozpuszczalna w tłuszczach?
- Na powyższej strukturze dodaj oddziaływania do cząsteczek wody: jon dodatni do dipola wodoru i jon ujemny do dipola tlenu.
- Podczas sekcji laboratoryjnej, dlaczego reakcja zmydlania wymagała długiego okresu mieszania?
- Po sekcji laboratoryjnej, dlaczego mydło musiało „utwardzić się” w formach?
- Czy uważasz, że rodzaj użytego tłuszczu będzie miał wpływ na produkt? Dlaczego lub dlaczego nie?