06.02.2015 Views

Chemia. Po prostu

WSiP / Szkoły ponadgimnazjalne / "Chemia. Po prostu"

WSiP / Szkoły ponadgimnazjalne / "Chemia. Po prostu"

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

SZKOŁY<br />

PONADGIMNAZJALNE<br />

zakres podstawowy<br />

<strong>Po</strong> <strong>prostu</strong><br />

<strong>Chemia</strong><br />

<strong>Po</strong>dręcznik


SPIS TREŚCI 3<br />

Jak korzystać z podręcznika ...........................4<br />

Regulamin szkolnej pracowni chemicznej ......6<br />

1 O szkolnej pracowni chemicznej<br />

i zasadach bezpiecznej pracy ....................7<br />

1. Mineralne skarby<br />

Ziemi<br />

2 O alotropii węgla i innych pierwiastków ....15<br />

3 O tlenku krzemu(IV) – popularnym<br />

minerale skorupy ziemskiej ....................23<br />

4 O skałach wapiennych i ich znaczeniu<br />

dla gospodarki .......................................29<br />

5 O solach bezwodnych i uwodnionych ......38<br />

6 O cemencie, wyrobach ceramicznych<br />

i szkle ...................................................44<br />

7 Przegląd wiadomości: Mineralne<br />

skarby Ziemi .........................................53<br />

2. <strong>Chemia</strong><br />

w rolnictwie<br />

8 O glebie jako bogactwie naturalnym ........61<br />

9 O składnikach pokarmowych roślin ........68<br />

10 O problemach związanych<br />

z degradacją gleb ...................................74<br />

11 Przegląd wiadomości: <strong>Chemia</strong><br />

w rolnictwie ..........................................81<br />

3. <strong>Chemia</strong> a nasze<br />

zdrowie<br />

12 O chemicznych składnikach żywności .....91<br />

13 O reakcjach zachodzących podczas<br />

przygotowywania żywności ....................99<br />

14 O wodzie i napojach dnia<br />

codziennego ........................................106<br />

15 O chemicznych regulatorach<br />

nastroju...............................................116<br />

16 O substancjach użytecznych w walce<br />

z chorobami ........................................124<br />

17 Przegląd wiadomości: <strong>Chemia</strong><br />

a nasze zdrowie ...................................132<br />

4. <strong>Chemia</strong> opakowań<br />

i odzieży<br />

18 O opakowaniach i materiałach,<br />

z których są wykonane .........................141<br />

19 O substancjach, z których<br />

jest wytwarzana odzież .........................149<br />

20 O surowcach gromadzonych<br />

na składowiskach odpadów ..................160<br />

21 Przegląd wiadomości: <strong>Chemia</strong><br />

opakowań i odzieży .............................169<br />

5. <strong>Chemia</strong> środków<br />

czystości<br />

22 O mydle – najważniejszym sojuszniku<br />

w walce z brudem ................................179<br />

23 O środkach do mycia i czyszczenia .......187<br />

24 O substancjach zawartych<br />

w kosmetykach ....................................194<br />

25 Przegląd wiadomości: <strong>Chemia</strong><br />

środków czystości ................................203<br />

6. Energia dzisiaj<br />

i jutro<br />

26 O węglu jako paliwie ............................213<br />

27 O gazie ziemnym i ropie naftowej jako<br />

surowcach strategicznych .....................220<br />

28 O produktach przemysłu<br />

petrochemicznego ...............................227<br />

29 O alternatywnych źródłach energii ........235<br />

30 Przegląd wiadomości: Energia<br />

dzisiaj i jutro........................................244<br />

Indeks ......................................................251<br />

Tabela rozpuszczalności ............................252<br />

Źródła fotografii i ilustracji ........................253


4<br />

Jak korzystać z podręcznika<br />

<strong>Po</strong>dręcznik został podzielony na sześć działów tematycznych, które składają się z rozdziałów,<br />

odpowiadających lekcjom. Znajdują się w nim opisy i analizy zagadnień chemiczych związane<br />

z życiem codziennym człowieka we współczesnym świecie.<br />

Przypomnienie – najważniejsze treści z gimnazjum,<br />

których znajomość jest niezbędna do zrozumienia<br />

zagadnień znajdujących się w danym dziale<br />

Lista pojęć omawianych w lekcji<br />

Temat lekcji<br />

Doświadczenie,<br />

które może wykonać<br />

uczeń<br />

U<br />

U<br />

Doświadczenie,<br />

które może wykonać<br />

tylko nauczyciel<br />

Doświadczenie, które uczeń<br />

może wykonać przy użyciu<br />

techniki małej skali<br />

<strong>Po</strong>lecenia i zadania<br />

do sprawdzenia<br />

wiadomości i umiejętności<br />

Rozwiązanie tego zadania wymaga<br />

dodatkowych informacji, które można<br />

znaleźć np. w internecie<br />

Propozycja tematu<br />

do zrealizowania<br />

metodą projektów


5<br />

Ważne<br />

treści<br />

<strong>Po</strong>dsumowanie<br />

i sprawdzenie<br />

– przygotowane<br />

do każdej lekcji<br />

Zapamiętaj<br />

– zestawienie<br />

najważniejszych<br />

informacji w lekcji<br />

<strong>Po</strong> tej lekcji potrafisz<br />

– umiejętności<br />

z podstawy<br />

programowej<br />

Rozwiąż zadania<br />

– zestaw zadań<br />

sprawdzających<br />

wiadomości<br />

i umiejętności<br />

Doświadczenia<br />

do wykonania na lekcji<br />

– uzupełnione zdjęciami<br />

Przegląd wiadomości<br />

– podsumowanie działu z najważniejszymi<br />

informacjami przedstawionymi w formie<br />

schematów i tabel<br />

Zbadaj i opisz samodzielnie<br />

– doświadczenia do wykonania<br />

w domu przy użyciu dostępnych<br />

środków i sprzętu<br />

Zadania do działu<br />

– zestaw zadań podsumowujących<br />

wraz z punktacją


23<br />

Co wspólnego ma proszek<br />

z eutrofizacją<br />

22<br />

Napięcie powierzchniowe<br />

– dobre czy złe<br />

Gdzie mydło ma głowę,<br />

a gdzie ogon<br />

Czy dezodoranty są pożywką<br />

24 dla bakterii<br />

25<br />

Co szkodzi naszym<br />

łazienkom, a co im pomaga<br />

Komu, jakie kremy i dlaczego<br />

<strong>Chemia</strong><br />

Środków<br />

czystoŚci<br />

5


178 <strong>Chemia</strong> Środków czystoŚci<br />

PRZYPOMNIENIE z nauki chemii<br />

w gimnazjum<br />

• Alkohole to pochodne węglowodorów, w których cząsteczkach co najmniej jeden atom<br />

wodoru został zastąpiony grupą wodorotlenową ÔOH.<br />

ALKOHOLE<br />

jednowodorotlenowe<br />

wielowodorotlenowe<br />

np. CH 3 OH<br />

alkohol metylowy<br />

(metanol)<br />

H<br />

ô<br />

HÔCÔOH<br />

ô<br />

H<br />

np. C 2 H 4 (OH) 2<br />

glikol etylenowy<br />

(etano-1,2-diol)<br />

H<br />

ô<br />

HÔCÔOH<br />

ô<br />

HÔCÔOH<br />

ô<br />

H<br />

• Kwasy karboksylowe to kwasy organiczne z grupą karboksylową ÔCOOH w cząsteczce.<br />

KWASY KARBOKSYLOWE<br />

niższe kwasy karboksylowe<br />

wyższe kwasy karboksylowe (kwasy tłuszczowe)<br />

np. HCOOH<br />

kwas<br />

mrówkowy<br />

HÔC ŮO<br />

ú OÔH<br />

nasycone<br />

np. C 15 H 31 COOH<br />

kwas palmitynowy<br />

nienasycone<br />

np. C 17 H 33 COOH<br />

kwas oleinowy<br />

CH 3 Ô(CH 2 ) 7 ÔCHŐCHÔ(CH 2 ) 7 ÔCOOH + Br 2 Ű CH 3 Ô(CH 2 ) 7 ÔCHÔCHÔ(CH 2 ) 7 ÔCOOH<br />

ô ô<br />

Br Br<br />

• Estry to związki otrzymywane w reakcji kwasów karboksylowych z alkoholami.<br />

• reakcja estryfikacji<br />

CH 3 ÔC ŮO<br />

ú OH<br />

+ C 2 H 5 ÔOH H 2 SO 4(stęż.)<br />

CH 3 ÔC ŮO<br />

ú OÔC2 H 5<br />

+ H 2 O<br />

wiązanie estrowe<br />

• hydroliza estrów<br />

HCOOC 2 H 5<br />

mrówczan<br />

etylu<br />

+ H 2 O<br />

woda<br />

HCOOH + C 2 H 5 OH<br />

kwas alkohol<br />

mrówkowy etylowy<br />

DZIAŁ 5 | LEKCJA 


179<br />

22 O mydle<br />

– najważniejszym<br />

sojuszniku w walce<br />

z brudem<br />

• Otrzymywanie, rodzaje i właściwości mydeł<br />

• Napięcie powierzchniowe wody<br />

• Budowa mydeł i mechanizm usuwania brudu<br />

• Zachowanie mydła w twardej wodzie<br />

Współczesnemu człowiekowi trudno wyobrazić sobie życie bez mycia. Używanie środków<br />

czystości jest wpisane w harmonogram dnia. <strong>Po</strong>dczas mycia nie zastanawiamy się, dlaczego<br />

brud daje się usunąć.<br />

OTRZYMYWANIE MYDEŁ<br />

Mydła to sole kwasów tłuszczowych: palmitynowego, stearynowego i oleinowego. Otrzymuje<br />

się je, działając na tłuszcze zasadą sodową lub zasadą potasową.<br />

Otrzymajmy mydło w pracowni szkolnej.<br />

22.1. OTRZYMYWANIE<br />

MYDŁA Z TŁUSZCZU<br />

ZWIERZĘCEGO<br />

• W parownicy umieszczamy łyżkę<br />

smalcu, 15 cm 3 stężonej zasady sodowej<br />

oraz 3– 4 cm 3 alkoholu etylowego.<br />

• Parownicę ogrzewamy około 10 min<br />

i mieszamy jej zawartość bagietką.<br />

• Następnie do kleistej masy wlewamy<br />

20 cm 3 nasyconego roztworu soli<br />

kamiennej, mieszamy i odstawiamy<br />

do ostygnięcia.<br />

• Zbieramy bagietką z powierzchni otrzymany produkt i przenosimy na szalkę Petriego.<br />

• Badamy jego zapach i rozpuszczalność w wodzie.<br />

Obserwacje i wnioski: otrzymany produkt ma charakterystyczny zapach i po intensywnym<br />

wymieszaniu z wodą tworzy pianę. Jest to mydło.


180<br />

<strong>Chemia</strong> Środków czystoŚci<br />

Przebieg reakcji zachodzącej w doświadczeniu można opisać<br />

następująco:<br />

Ů O CH 2 ÔOÔC<br />

ú C 15 H 31<br />

ZMYDLANIEM nazywamy<br />

reakcję tłuszczów z zasadami.<br />

CH 2 ÔOÔH<br />

CH OÔC<br />

Ů O ú C 15 H 31<br />

+ 3 NaOH Ű temp. Ů O 3 C 15 H 31 ÔC +<br />

ú ONa<br />

CH OÔH<br />

CH 2 ÔOÔC<br />

Ů O ú C 15 H 31<br />

CH 2 ÔOÔH<br />

tripalmitynian glicerolu<br />

(tłuszcz – ester glicerolu)<br />

zasada sodowa<br />

palmitynian sodu<br />

(mydło)<br />

glicerol<br />

(alkohol)<br />

W przemyśle wysokogatunkowe mydła wytwarza<br />

się najczęściej z oleju kokosowego<br />

lub palmowego.<br />

Proces ten zachodzi w dwóch etapach.<br />

• Zmydlanie – ogrzewanie tłuszczu z niewielką<br />

ilością zasady sodowej (ługu sodowego)<br />

do momentu sklejenia się masy. Proces<br />

ten trwa od 2 do 5 godzin. Następnie prowadzi<br />

się domydlanie, czyli dodawanie wody<br />

do momentu, aż masa mydlana zacznie się<br />

ciągnąć.<br />

• Wysalanie masy mydlanej – dodawanie do<br />

masy mydlanej solanki lub stałej soli podczas<br />

ciągłego mieszania zawartości. Z roztworu<br />

strąca się mydło, które wypływa na<br />

powierzchnię. <strong>Po</strong> pewnym czasie następuje<br />

utworzenie warstwy mydlanej i warstwy zawierającej<br />

glicerynę.<br />

Ryc. 22.1. Końcowy etap tradycyjnego sposobu<br />

wytwarzania mydła<br />

Mydło produkowane tradycyjnie jest poddawane gotowaniu tak długo, dopóki nie zakończy<br />

się proces zmydlania (w przeciwieństwie do produkcji przemysłowej, w której mydło jest produkowane<br />

za pomocą gorącej pary wodnej). <strong>Po</strong> ostudzeniu mydło jest ręcznie cięte na odpowiedniej<br />

wielkości kawałki, stemplowane (ryc. 22.1) i odkładane na 9-miesięczny proces dojrzewania.<br />

Mydło niepocięte może być składowane przez 10 lat bez utraty jakości.<br />

Obecnie coraz częściej produkuje się też mydła w wyniku bezpośredniej reakcji zasad z kwasami<br />

tłuszczowymi (stearynowym, palmitynowym, oleinowym) otrzymanymi z rafinacji ropy<br />

naftowej:<br />

C 15 H 31 COOH + NaOH Ű C 15 H 31 COONa + H 2 O<br />

kwas palmitynowy<br />

palmitynian sodu<br />

Reakcję zobojętniania kwasu tłuszczowego można przeprowadzić, używając również innych<br />

wodorotlenków, np. wodorotlenków potasu, cynku, magnezu i wapnia. Otrzymane w ten sposób<br />

mydła różnią się konsystencją i rozpuszczalnością w wodzie.<br />

DZIAŁ 5 | LEKCJA 22


O mydle – najważniejszym sojuszniku w walce z brudem<br />

181<br />

• rozpuszczalne w wodzie<br />

MYDŁA<br />

W zależności od zachowania się w wodzie rozróżnia się mydła:<br />

• nierozpuszczalne w wodzie<br />

sodowe (palmitynian sodu,<br />

stearynian sodu) – białe i twarde;<br />

po dodaniu olejków zapachowych,<br />

środków natłuszczających<br />

i barwiących, a niekiedy<br />

wyciągów z ziół produkuje się<br />

z nich mydła toaletowe<br />

cynkowe, magnezowe, wapniowe,<br />

litowe, glinowe – do produkcji<br />

smarów, impregnacji tkanin,<br />

zagęszczania paliw, do wyrobu<br />

lakierów, leków, kosmetyków<br />

potasowe (palmitynian<br />

potasu, stearynian potasu)<br />

– szare, miękkie,<br />

maziste, dobrze się pienią;<br />

do produkcji szarego mydła<br />

używanego do prania<br />

WŁAŚCIWOŚCI MYDEŁ<br />

Mydła sodowe i potasowe podczas rozpuszczania się w wodzie dysocjują na jony. Dysocjację<br />

palmitynianu sodu można zilustrować równaniem:<br />

C 15 H 31 COONa Ű H 2 O C 15 H 31 COO – + Na +<br />

Roztwory mydeł mają odczyn zasadowy. <strong>Po</strong>twierdź doświadczalnie tę informację.<br />

22.2. BADANIE ODCZYNU<br />

ROZTWORU MYDŁA<br />

• Zwilż wodą uniwersalny papierek wskaźnikowy i oceń<br />

jego barwę.<br />

• Papierek połóż na kostce mydła toaletowego i sprawdź,<br />

jaki przybrał kolor.<br />

Obserwacje i wnioski: w obecności mydła papierek wskaźnikowy przyjął zielononiebieskie<br />

zabarwienie. Świadczy to o obecności jonów wodorotlenkowych w roztworze mydła.<br />

Rozpuszczalne mydła reagują z wodą zgodnie z równaniem:<br />

C 15 H 31 COO – + Na + + H 2 O Ű C 15 H 31 COOH + Na + + OH –


182<br />

<strong>Chemia</strong> Środków czystoŚci<br />

Mydła toaletowe mają odczyn zasadowy, natomiast skóra<br />

człowieka ma odczyn lekko kwasowy. Mycie takim mydłem<br />

może powodować przesuszenie i podrażnienie skóry.<br />

Z tego powodu dermatolodzy odradzają używanie ich<br />

osobom o skórze wrażliwej i bardzo suchej. Nie zaleca się<br />

także mycia nimi twarzy oraz stosowania tego rodzaju mydeł<br />

do częstego mycia rąk. Większość dostępnych mydeł<br />

tylko wyglądem i sposobem działania przypomina tradycyjne<br />

mydło. Są to łagodnie działające środki myjące<br />

o pH poniżej 7, które nie wysuszają i nie niszczą skóry,<br />

a dzięki substancjom nawilżającym pielęgnują ją.<br />

Gliceryna, lanolina lub oleje roślinne oraz kremy i miód –<br />

zostawiają na skórze cienką warstwę chroniącą przed nadmiernym<br />

wysu szeniem. Takimi „mydłami bez mydła” są<br />

np. kostki dermatologiczne i płynne mydła dermatologiczne<br />

(ryc. 22.2).<br />

NAPIĘCIE POWIERZCHNIOWE WODY<br />

Właściwości powierzchni wody wpływają na sposób działania<br />

mydła jako środka ułatwiającego usuwanie brudu.<br />

Niewielkie przedmioty położone delikatnie na wodzie nie<br />

toną (ryc. 22.3). Mydło zmienia właściwości granicy woda–powietrze<br />

i niszczy napięcie powierzchniowe wody.<br />

Rycina 22.4 pokazuje, że cząsteczki wody znajdujące się<br />

na powierzchni są otoczone mniejszą liczbą cząsteczek<br />

wody niż te, które są w głębi. Wskutek tego na powierzchni<br />

cieczy tworzy się swoista błonka. Jej wytrzymałość jest<br />

określana przez napięcie powierzchniowe. Krople wody<br />

są kuliste i kiedy spadną np. na tłustą powierzchnię, nie<br />

zwilżają jej, ale zachowują swój kształt. Tak samo dzieje<br />

się, gdy woda styka się z powierzchnią skóry, liści, płatków<br />

kwiatów itd. (ryc. 22.5).<br />

suchość skóry<br />

po dwóch tygodniach stosowania<br />

żel dermatologiczny o pH 5,5<br />

mydło toaletowe<br />

Ryc. 22.2. Badania potwierdzają, że żele<br />

dermatologiczne i mydła o pH 5,5<br />

powodują mniej podrażnień skóry<br />

w porównaniu z tradycyjnymi mydłami<br />

toaletowymi<br />

Ryc. 22.3.Spinacze unoszą się na wodzie<br />

dzięki jej napięciu powierzchniowemu<br />

Ryc. 22.4. Schemat ilustrujący<br />

mechanizm napięcia powierzchniowego<br />

Ryc. 22.5. Krople wody nie zwilżają liścia<br />

DZIAŁ 5 | LEKCJA 22


O mydle – najważniejszym sojuszniku w walce z brudem<br />

183<br />

BUDOWA MYDEŁ I MECHANIZM USUWANIA BRUDU<br />

Czysta woda nie zwilża tkaniny. Jeżeli kroplę wody dotknie się bagietką zwilżoną roztworem<br />

mydła, to rozpłynie się ona i woda wniknie we włókna tkaniny (ryc. 22.6). Obserwacja ta jest<br />

podstawą wyjaś nienia mechanizmu usuwania brudu.<br />

kropla czystej wody nie zwilża tkaniny<br />

kropla wody z roztworem mydła zwilża tkaninę<br />

siła napięcia powierzchniowego<br />

Ryc. 22.6. Schemat tłumaczący wpływ mydła na zwilżanie tkanin wodą<br />

Mydła to związki jonowe. Budowa anionu mydła, np. C 15 H 31 COO – , określa zdolność mydła do<br />

usuwania brudu. Anion składa się z fragmentu o budowie polarnej (takiej, jaką ma cząsteczka<br />

wody) i fragmentu o budowie niepolarnej (takiej, jaką ma najczęściej brud) (ryc. 22.7). <strong>Po</strong>larna<br />

część anionu mydła „lubi” polarną wodę i unika kontaktu z niepolarnym brudem. Niepolarny<br />

fragment zachowuje się odmiennie – „lubi” brud i unika kontaktu z wodą.<br />

CH 3 ÔCH 2 ÔCH 2 ÔCH 2 ÔCH 2 ÔCH 2 ÔCH 2 ÔCH 2 ÔCH 2 ÔCH 2 ÔCH 2 ÔCH 2 ÔCH 2 ÔCH 2 ÔCH 2 ÔC ŮO ú<br />

O –<br />

Ryc. 22.7. Model anionu mydła<br />

fragment niepolarny (hydrofobowy)<br />

fragment polarny<br />

(hydrofilowy)<br />

<strong>Po</strong> wprowadzeniu mydła do wody niepolarne<br />

części anionu dążą do zmniejszenia kontaktu<br />

z wodą, rozmieszczając się przy jej powierzchni<br />

w taki sposób, aby kierować się ku powietrzu.<br />

Dlatego gromadzenie anionów mydła na<br />

powierzchni wody zmniejsza jej napięcie powierzchniowe<br />

(ryc. 22.8).<br />

<strong>Po</strong> umieszczeniu tkaniny zanieczyszczonej<br />

olejem albo inną substancją niepolarną w wodzie<br />

z mydłem niepolarne fragmenty jonu mydła<br />

wnikają w niepolarny brud i tworzą wokół<br />

powietrze<br />

woda<br />

Ryc. 22.8. Aniony mydła ustawione na granicy wody<br />

i powietrza


184<br />

<strong>Chemia</strong> Środków czystoŚci<br />

powietrze<br />

brud<br />

brud<br />

woda<br />

Ryc. 22.9. Brud otoczony anionami mydła zostaje<br />

oderwany od materiału<br />

woda<br />

woda<br />

Ryc. 22.10. Tworzenie się piany – polarny fragment anionu<br />

pozostaje w wodzie<br />

niego otoczkę (ryc. 22.9). Mieszanie i tarcie ułatwia odrywanie brudu od tkaniny. Ujemny ładunek<br />

fragmentów polarnych jonów mydła uniemożliwia ich ponowne łączenie. <strong>Po</strong>wstaje<br />

trwała emulsja brudu i wody, którą można łatwo usunąć, płucząc oczyszczaną tkaninę w czystej<br />

wodzie. Usuwanie brudu polega więc na tworzeniu emulsji złożonej z wody i cząstek<br />

brudu.<br />

Mieszanie i napowietrzanie wspomagają działanie mydlanej kąpieli, ponieważ pęcherzyki<br />

powietrza dostają się pod powierzchnię wody. Tworzy się wówczas trwała piana. Aniony mydła<br />

ustawiają się tak, że ich polarne części pozostają w wodzie, a niepolarne zwracają się<br />

w stronę powietrza i tworzą wokół pęcherzyków otoczki takie same jak wokół brudu. Aniony<br />

mydła stabilizują więc pianę, uniemożliwiając pękanie baniek mydlanych (ryc. 22.10). Lekkie,<br />

utrwalone otoczkami jonów mydła, pęcherzyki powietrza wynoszą na powierzchnię brud<br />

i w ten sposób przyspieszają jego usuwanie.<br />

Usuwanie brudu w czasie mycia rąk odbywa się podobnie. Przekonaj się o tym,<br />

wykonując doświadczenie.<br />

22.3. BADANIE EMULGUJĄCYCH<br />

WŁAŚCIWOŚCI MYDŁA<br />

• Do dwóch probówek wlej olej i taką samą objętość wody.<br />

• Do pierwszej probówki wrzuć wiórki zestruganego mydła (a).<br />

• Probówki zamknij i intensywnie nimi wstrząśnij.<br />

• Odstaw probówki na kilka minut, po czym opisz wygląd ich<br />

zawartości.<br />

a<br />

b<br />

Obserwacje i wnioski: w probówce pierwszej (a) utworzyła się mętna, trwała emulsja oleju<br />

w wodzie, w probówce drugiej zaś (b) olej i woda rozdzieliły się, tworząc dwie wyraźne warstwy.<br />

Wynik doświadczenia potwierdza, że niepolarny olej nie miesza się z polarną wodą oraz<br />

że mydło umożliwia kontakt obu tych cieczy.<br />

ZACHOWANIE MYDŁA W TWARDEJ WODZIE<br />

Mydła wydają się doskonałym środkiem myjącym i piorącym. Okazuje się jednak, że ich działanie<br />

jest uzależnione od jakości wody.<br />

DZIAŁ 5 | LEKCJA 22


O mydle – najważniejszym sojuszniku w walce z brudem<br />

185<br />

Sprawdź, w jakiej wodzie mydło<br />

działa najskuteczniej.<br />

a b c d<br />

22.4. BADANIE ZACHOWANIA<br />

MYDŁA W WODZIE O RÓŻNYM<br />

SKŁADZIE<br />

• Do czterech probówek wlej po 2–3 cm 3 : wody<br />

destylowanej (a), rozcieńczonego roztworu<br />

chlorku wapnia (b), rozcieńczonego roztworu<br />

chlorku magnezu (c) i wody z kranu (d).<br />

• Do każdej probówki wrzuć po kilka wiórków<br />

zestruganego mydła.<br />

• Probówki zamknij korkami i intensywnie nimi<br />

wstrząśnij.<br />

a<br />

b<br />

c<br />

d<br />

Obserwacje i wnioski: w probówce (a) wytworzyła się obfita piana. W probówkach (b) i (c)<br />

strąciły się białe, kłaczkowate osady, a na powierzchni cieczy pojawiła się niewielka ilość piany.<br />

W probówce (d) utworzyły się, w zależności od jakości wody, mniej lub bardziej intensywny<br />

osad i trochę piany. Mydło w kontakcie z zawartościami probówek (b) i (c) strąca kłaczkowate<br />

osady nierozpuszczalnych stearynianów i palmitynianów. <strong>Po</strong>niższe równanie ilustruje<br />

jedną z zachodzących reakcji:<br />

2 C 15 H 31 COONa + CaCl 2 Ű (C 15 H 31 COO) 2 Ca + 2 NaCl<br />

palmitynian sodu<br />

mydło sodowe<br />

W twardej wodzie mycie i pranie są utrudnione, ponieważ mydło tworzy z jonami Ca 2+ i Mg 2+<br />

nierozpuszczalne związki. Część tych jonów można usunąć z twardej wody przez jej gotowanie.<br />

Gotowanie ma jednak niewielki wpływ na rozpuszczalność siarczanów(VI) wapnia i magnezu.<br />

Usuwanie twardości pochodzącej od tych soli polega na strącaniu trudno rozpuszczalnych<br />

węglanów i fosforanów(V) wapnia i magnezu. Dlatego proszki i płyny do prania oraz<br />

zmywania zawierają sodę (węglan sodu) i rozpuszczalne w wodzie fosforany(V).<br />

TO CIEKAWE!<br />

Bańki w służbie nauki<br />

palmitynian wapnia<br />

mydło wapniowe<br />

Mydło tworzące bańki zmniejsza napięcie powierzchniowe wody i tworzy cienką trójwarstwową<br />

błonę. Naukowcy zaczęli eksperymentować z bańkami mydlanymi zaledwie dwieście lat temu.<br />

Każda bańka mydlana ma unikalny układ kolorów i jest przykładem tego, jak można osiągnąć<br />

maksymalną objętość przy minimalnej ilości materiału.


186<br />

<strong>Chemia</strong> Środków czystoŚci<br />

<strong>Po</strong>dsumowanie i sprawdzenie<br />

ZAPAMIĘTAJ<br />

• Mydła to sole wyższych kwasów tłuszczowych, m.in. kwasu palmitynowego i stearynowego.<br />

• Mydła na skalę przemysłową otrzymuje się w wyniku zmydlania tłuszczów NaOH lub KOH.<br />

• Mydła sodowe i potasowe rozpuszczają się w wodzie i ulegają dysocjacji elektrolitycznej.<br />

• Aniony mydeł zawierają fragmenty niepolarne oraz polarne.<br />

• Mydła zmniejszają napięcie powierzchniowe wody.<br />

• Mycie i pranie przy użyciu wody i mydła polega na emulgowaniu brudu. W czasie tych<br />

procesów niepolarne fragmenty anionów mydeł wnikają w niepolarny brud.<br />

• W twardej wodzie mydła sodowe i mydła potasowe strącają nierozpuszczalne sole kwasów<br />

tłuszczowych, tzw. mydła wapniowe i mydła magnezowe.<br />

PO TEJ LEKCJI POTRAFISZ<br />

• opisać sposób otrzymywania mydła;<br />

• napisać równanie reakcji zmydlania tłuszczów;<br />

• wyjaśnić emulgującą rolę mydła w procesie usuwania brudu;<br />

• wskazać fragmenty hydrofobowe i hydrofilowe we wzorach jonów mydeł;<br />

• badać i wyjaśniać zachowanie mydeł w twardej wodzie.<br />

ROZWIĄŻ ZADANIA<br />

1. Do trzech probówek zawierających roztwór wodny wodorotlenku sodu dodano kilka<br />

kropel fenoloftaleiny, a następnie wprowadzono: kwas octowy (do pierwszej), kwas<br />

palmitynowy (do drugiej) i kwas stearynowy (do trzeciej). Zawartości probówek drugiej<br />

i trzeciej podgrzano. Opisz wyniki wykonanych prób (barwa roztworów, pienienie się<br />

zawartości). Napisz równania reakcji uzasadniające opisane obserwacje.<br />

2. Do dwóch probówek zawierających roztwór stearynianu sodu C 17 H 35 COONa<br />

wprowadzono: wodę destylowaną (do pierwszej) i wodę wodociągową (do drugiej).<br />

Zawartość probówek wstrząsano. Wyjaśnij przyczynę różnic w ilości wytworzonej piany<br />

i napisz równania zachodzących reakcji w formie jonowej. Wskaż jony odpowiedzialne<br />

za twardość wody. Swoje rozwiązanie porównaj z danymi odczytanymi w internecie.<br />

ZBADAJ I OPISZ SAMODZIELNIE<br />

1. <strong>Po</strong>równaj zdolność mydła do usuwania brudu w czystej i słonej wodzie. W tym celu<br />

natłuść ręce olejem i spróbuj zmyć go mydłem najpierw w czystej wodzie, a potem<br />

w wodzie z dodatkiem soli kuchennej. Wyjaśnij zaobserwowane różnice. <strong>Po</strong>mocą przy<br />

rozwiązywaniu zagadki będzie wykonanie dodatkowego doświadczenia. Do dwóch<br />

talerzy nalej trochę wody i do jednego z nich dodaj łyżeczkę soli kuchennej. Następnie<br />

do obu naczyń nasyp odrobinę pieprzu i dotknij kostką mydła powierzchni wody<br />

w obu talerzach.<br />

2. Korzystając z techniki małej skali, zbadaj właściwości mydła malarskiego (mydła<br />

szarego), kupionego w sklepie z farbami i lakierami.<br />

DZIAŁ 5 | LEKCJA 22


187<br />

23<br />

O środkach do mycia<br />

i czyszczenia<br />

• Właściwości detergentów<br />

• Budowa i otrzymywanie detergentów<br />

• Charakterystyka środków czyszczących<br />

• Zasady bezpiecznego stosowania środków czyszczących<br />

Usuwanie brudu polega na zmniejszaniu napięcia powierzchniowego wody, dzięki czemu<br />

zwiększa się możliwość przemieszczania się cząsteczek wody między włókienkami tkaniny<br />

oraz odrywania od niej cząstek brudu. Efektywność działania mydła w twardej wodzie jest<br />

ograniczona i dlatego chemicy opracowali syntetyczne środki myjące, tzw. detergenty.<br />

WŁAŚCIWOŚCI DETERGENTÓW<br />

Przekonaj się o skuteczności działania detergentów.<br />

23.1. BADANIE<br />

WŁAŚCIWOŚCI<br />

DETERGENTÓW<br />

a b c d<br />

• Do czterech probówek wlej po 3– 4 cm 3 :<br />

wody destylowanej (a), rozcieńczonego<br />

roztworu chlorku wapnia (b), rozcieńczonego<br />

roztworu chlorku magnezu (c) i wody<br />

z kranu (d).<br />

• Do każdej probówki dodaj po 2–3 krople<br />

płynu do mycia naczyń.<br />

• Probówki zamknij i intensywnie nimi<br />

wstrząśnij.<br />

a<br />

b<br />

c<br />

d<br />

Obserwacje i wnioski: we wszystkich probówkach wytworzyła się obfita piana i nie strącił<br />

się żaden osad. Obserwacja ta stanowi ilustrację podstawowej zalety detergentów, które tworzą<br />

pianę tak samo skutecznie zarówno z wodą destylowaną, jak i zawierającą jony wapnia<br />

i jony magnezu.


188 <strong>Chemia</strong> Środków czystoŚci<br />

DETERGENTY<br />

Detergenty są składnikami wielu powszechnie używanych środków czyszczących i piorących.<br />

• proszki i płyny do prania<br />

• wybielacze do tkanin<br />

• płyny do mycia naczyń i szkła<br />

• preparaty do czyszczenia urządzeń<br />

kuchennych i sanitarnych<br />

• środki do mycia podłóg i glazury<br />

• żele do udrożniania rur<br />

• środki myjące i czyszczące, np. preparaty<br />

do czyszczenia metali i ich stopów<br />

Detergenty mają wiele cennych właściwości, takich jak zdolność do:<br />

• zmniejszania napięcia powierzchniowego wody;<br />

• pienienia się również w twardej i zimnej wodzie;<br />

• zwilżania powierzchni różnych materiałów;<br />

• usuwania brudu, czyli mycia i prania także w niskiej temperaturze.<br />

BUDOWA I OTRZYMYWANIE DETERGENTÓW<br />

Detergent wykazuje cechy środka powierzchniowo czynnego, ponieważ, podobnie jak mydło,<br />

zawiera dwa fragmenty: niepolarny i polarny (ryc. 23.1).<br />

CH 3 (CH 2 ) n COO – CH 3 (CH 2 ) n OÔSO 3<br />

–<br />

anion mydła<br />

Ryc. 23.1. Budowa anionu mydła i anionu detergentu<br />

anion detergentu<br />

Detergent można otrzymać np. w reakcji estryfikacji alkoholu o długim łańcuchu węglowym<br />

i kwasu siarkowego(VI):<br />

CH 3 (CH 2 ) 11 OH + HOÔSO 2 ÔOH Ű CH 3 (CH 2 ) 11 OSO 2 ÔOH + H 2 O<br />

alkohol dodecylowy kwas siarkowy(VI) ester woda<br />

(alkohol laurylowy)<br />

Uzyskany w ten sposób ester zobojętnia się wodorotlenkiem sodu zgodnie z równaniem:<br />

CH 3 (CH 2 ) 11 OSO 2 ÔOH + NaOH Ű CH 3 (CH 2 ) 11 OSO 2 ÔONa + H 2 O<br />

Produkt tej reakcji rozpuszcza się w wodzie, dysocjując na jony podobnie jak mydło:<br />

CH 3 (CH 2 ) 11 OSO 2 ÔONa Ű H 2 O CH 3 (CH 2 ) 11 OSO 2 ÔO – + Na +<br />

DZIAŁ 5 | LEKCJA 23


O środkach do mycia i czyszczenia<br />

189<br />

Stosowane dziś detergenty mają różną budowę. Wszystkie jednak charakteryzują się obecnością<br />

fragmentów polarnego i niepolarnego. Działanie detergentów jest takie samo jak działanie<br />

mydeł.<br />

CHARAKTERYSTYKA ŚRODKÓW CZYSZCZĄCYCH<br />

Współczesne środki czyszczące zawierają, oprócz odpowiedniej kombinacji kilku<br />

detergentów, rozmaite dodatki, np. wybielacze i substancje zapachowe.<br />

Proszki do prania<br />

Każdy proszek do prania zawiera wiele substancji, które współdziałając, odgrywają<br />

rolę w procesie usuwania brudu. Istotny jest ich dobór oraz ilość,<br />

dlatego skład proszków do prania jest pilnie strzeżony przez ich<br />

producentów.<br />

Najważniejsze składniki proszków do prania:<br />

• detergenty pełnią funkcję środków powierzchniowo czynnych;<br />

• aktywne wypełniacze zmiękczają twardą wodę;<br />

• fosforany(V) zapobiegają osadzaniu się na pranych tkaninach<br />

nierozpuszczalnych związków wapnia; obecnie coraz częściej<br />

są eliminowane ze składu proszków;<br />

• soda (Na 2 CO 3 ) oraz krzemiany w postaci szkła wodnego zapewniają<br />

zasadowy odczyn kąpieli piorącej;<br />

• inhibitory zaszarzania utrudniają rozdrobnionym cząstkom<br />

brudu oraz nierozpuszczalnym w wodzie składnikom proszków<br />

osiadanie na pranej tkaninie;<br />

• dodatki specjalne m.in. zapobiegają przenoszeniu się barwników<br />

z tkaniny na tkaninę albo mechaceniu się tkanin (np.<br />

celuloza);<br />

• enzymy: proteaza, która „narusza” zabrudzenia białkowe, oraz lipaza i amylaza, które powodują<br />

biochemiczne rozkładanie zabrudzeń tłuszczowych oraz skrobiowych;<br />

• rozjaśniacze optyczne to substancje, które są adsorbowane z kąpieli piorącej na powierzchnię<br />

włókien. Cząsteczki rozjaśniaczy sprawiają, że wyprane tkaniny wydają się bielsze, niż są<br />

w rzeczywistości;<br />

• wybielacze chemiczne odpowiadają za proces usuwania barwnych plam po owocach, kawie,<br />

winie i herbacie. Uwalniają w wysokiej temperaturze tlen atomowy, który niszczy barwniki<br />

znajdujące się w plamach;<br />

• aktywator TAED zapewnia skuteczne działanie substancji wybielających już w niskiej<br />

temperaturze;<br />

• inhibitory piany zmniejszają ilość piany powstającej w czasie prania;<br />

• kompozycje zapachowe;<br />

• wypełniacze i nośniki poszczególnych składników proszku.<br />

Substancje wchodzące w skład proszków do prania sprawiają, że ich wodne roztwory, podobnie<br />

jak roztwory mydeł, wykazują odczyn zasadowy. <strong>Po</strong>za proszkami do prania w gospodarstwach<br />

domowych są stosowane preparaty czyszczące, których roztwory nie mają odczynu<br />

zasadowego.


190 <strong>Chemia</strong> Środków czystoŚci<br />

O odczynie środków do mycia i prania możesz przekonać się doświadczalnie.<br />

23.2. BADANIE<br />

WŁAŚCI WOŚCI<br />

ŚRODKÓW<br />

DO MYCIA I PRANIA<br />

a b c<br />

• Do trzech probówek z wodą destylowaną<br />

dodaj po kilka kropli: płynu do płukania<br />

tkanin (a), szamponu (b) i płynu do mycia<br />

naczyń (c).<br />

• Probówki zamknij i wstrząśnij.<br />

• Za pomocą bagietki nanieś kroplę roztworu z każdej probówki na uniwersalny papierek<br />

wskaźnikowy, po czym do probówek wprowadź po kilka kropli wywaru z czerwonej kapusty.<br />

Obserwacje i wnioski: wszystkie preparaty po wymieszaniu z wodą tworzą pianę. Uniwersalny<br />

papierek wskaźnikowy w kontakcie z roztworem z probówki a nie zmienił zabarwienia,<br />

a z roztworami z probówek b i c przyjął barwę lekko czerwoną. Wywar z czerwonej kapusty<br />

zmienił zabarwienie na czerwone. Wynik doświadczenia wskazuje, że w skład preparatów<br />

czyszczących wchodzą środki powierzchniowo czynne i że ich roztwory wykazują odczyn słabo<br />

kwasowy (pH od 5 do 6). Obserwacja ta pozwala przypuszczać, że bezpośredni kontakt<br />

skóry z tymi preparatami nie powoduje jej wysuszenia.<br />

Środki do usuwania kamienia<br />

Oprócz preparatów czyszczących o odczynie bliskim obojętnego w gospodarstwach domowych<br />

są stosowane też takie, które mają odczyn silnie kwasowy.<br />

Przekonaj się, czy do tej grupy należy środek do usuwania kamienia.<br />

23.3. BADANIE WŁAŚCIWOŚCI ŚRODKÓW<br />

DO USUWANIA KAMIENIA<br />

• Do probówki wlej 3– 4 cm 3 preparatu do usuwania kamienia i dodaj<br />

do niej szczyptę węglanu wapnia, czyli substancji stanowiącej główny<br />

składnik kamienia tworzącego się na armaturze sanitarnej.<br />

• Zawartość probówki mieszaj bagietką i uważnie obserwuj zachodzące<br />

reakcje.<br />

Obserwacje i wnioski: węglan wapnia roztwarza się w użytym środku, czemu towarzyszy<br />

wydzielanie pęcherzyków gazu i pienienie się zawartości probówki. W skład badanego środka<br />

czyszczącego wchodzą więc kwasy. Zachodzącą reakcję można zilustrować równaniem:<br />

CaCO 3 + 2 H + Ű Ca 2+ + CO 2<br />

+ H 2 O<br />

DZIAŁ 5 | LEKCJA 23


O środkach do mycia i czyszczenia<br />

191<br />

Większość środków czystości stosowanych w domu to substancje nieobojętne dla zdrowia<br />

użytkownika. Należy z nimi pracować ostrożnie, koniecznie w rękawiczkach ochronnych.<br />

Środki do mycia szkła<br />

Do ręcznego mycia naczyń stosuje się łagodne środki czyszczące, nieuszkadzające skóry dłoni.<br />

Najważniejszymi składnikami płynów do mycia naczyń są detergenty, enzymy, substancje<br />

regulujące twardość wody oraz niewielkie ilości barwników i substancji zapachowych. Skład<br />

chemiczny tych preparatów powinien zapewniać ich neutralność dla środowiska oraz szybką<br />

biodegradację. Użycie takich środków w zmywarkach skutkowałoby trudnościami ze spłukiwaniem<br />

piany z mytych powierzchni, dlatego w urządzeniach tych są stosowane specjalne<br />

detergenty niepianotwórcze, zawierające sole amonowe.<br />

Środki do czyszczenia metali i stopów<br />

Środki przeznaczone do czyszczenia wyrobów z metali i ich stopów, np. mosiądzu, usuwają<br />

produkty utleniania metali, przez co przywracają połysk przedmiotom. Czyszczenie przeprowadza<br />

się na drodze chemicznej i fizycznej (za pomocą środków ściernych i detergentów).<br />

Przygotuj pastę do czyszczenia srebra i zbadaj jej właściwości.<br />

23.4. SPORZĄDZANIE PREPARATU<br />

DO CZYSZCZENIA SREBER<br />

• W moździerzu rozdrobnij kredę szkolną.<br />

• Zmieszaj rozdrobnioną kredę z denaturatem,<br />

15 kroplami płynu do mycia naczyń i niewielką ilością<br />

wody amoniakalnej. Mieszanina powinna mieć<br />

konsystencję gęstej śmietany.<br />

• Otrzymaną pastę nanieś na ściereczkę i pocieraj nią pociemniałe wyroby ze srebra.<br />

• Opłucz oczyszczone przedmioty w wodzie z detergentem i wypoleruj czystą szmatką.<br />

Obserwacje i wnioski: czarny nalot pokrywający srebrne przedmioty znika podczas pocierania<br />

ich przygotowaną mieszaniną.<br />

Środki do udrożniania rur<br />

Środki do udrożniania rur to preparaty przeznaczone do samoczynnego czyszczenia instalacji<br />

sanitarnej. Udrożnianie chemiczne jest szybką i łatwą formą utrzymywania czystości,<br />

zwłaszcza w instalacjach, w których występują blokady z tłuszczów i odpadów kuchennych.<br />

Środki do udrożniania rur produkuje się w postaci płynów, żeli i granulatów. Ich podstawowym<br />

składnikiem jest żrący wodorotlenek sodu lub wodorotlenek potasu. <strong>Po</strong>dczas kontaktu<br />

tej substancji z brudem zatykającym rurę tłuszcze wchodzące w jego skład ulegają zmydleniu<br />

i tworzą rozpuszczalne w wodzie mydła i glicerynę. Mechanizm działania tych preparatów<br />

przypomina więc sposób otrzymywania mydła.<br />

Środkami tymi należy posługiwać się ze szczególną ostrożnością ze względu na ich skład.


192 <strong>Chemia</strong> Środków czystoŚci<br />

Wybielacze chemiczne<br />

Wybielacze to substancje niszczące barwne plamy. <strong>Po</strong>czątkowo stosowano w tym celu wyłącznie<br />

związki chemiczne chloru, które jednak niszczyły barwniki tkanin. Większość współczesnych<br />

wybielaczy nie zawiera chloru, dlatego pozwala usuwać plamy także z kolorowych tkanin<br />

bez ryzyka ich odbarwienia. Składnikami wybielaczy są substancje, które łatwo się<br />

rozkładają z wydzieleniem działającego wybielająco tlenu atomowego.<br />

ZASADY BEZPIECZNEGO STOSOWANIA ŚRODKÓW CZYSZCZĄCYCH<br />

Wiele środków czyszczących przy niewłaściwym stosowaniu może być przyczyną groźnych<br />

poparzeń, a nawet zatrucia, dlatego zawsze przed ich użyciem należy uważnie przeczytać informacje<br />

zamieszczone na opakowaniach oraz przyjrzeć się piktogramom ostrzegawczym.<br />

<strong>Po</strong>d żadnym pozorem nie należy mieszać środków czyszczących, gdyż może to wywołać niepożądane<br />

reakcje, np. połączenie preparatu do czyszczenia sanitariatów z wybielaczem powoduje<br />

wydzielenie trującego chloru.<br />

Bezpieczne posługiwanie się środkami czyszczącymi<br />

wymaga dbałości nie tylko o własne<br />

zdrowie, ale także o stan środowiska. Dlatego<br />

należy ograniczać użycie preparatów, w których<br />

skład wchodzą detergenty trudno degradowalne<br />

oraz zawierające dużo fosforanów(V).<br />

Związki fosforu przedostające się z nieoczyszczonymi<br />

ściekami do wód powierzchniowych<br />

wywołują eutrofizację (ryc. 23.1). Masowy rozwój<br />

glonów uniemożliwia docieranie światła<br />

do głębszych warstw jezior, wskutek czego organizmy<br />

wodne obumierają i ulegają rozkładowi.<br />

<strong>Po</strong>woduje to zużycie rozpuszczonego<br />

w wodzie tlenu i śnięcie ryb.<br />

Ryc. 23.1. Zakwit – masowy rozwój glonów<br />

TO CIEKAWE!<br />

Marynarska czystość<br />

Pierwszy proszek czyszczący wyprodukowano w 1886 roku<br />

i sprzedawano pod nazwą Bon Ami. Uzyskano go po dodaniu<br />

do mydła sproszkowanego talku, kredy, pumeksu i piasku.<br />

W latach trzydziestych ubiegłego wieku pojawił się uniwersalny<br />

detergent do czyszczenia, Spic and Span („nowiutki jak<br />

spod igły”). Nazwa, zaczerpnięta z języka XVI-wiecznych<br />

żeglarzy holenderskich, oznaczała „czyszczenie do połysku,<br />

odnawianie”. Również nazwa pierwszego amerykańskiego<br />

detergentu do prania, Tide („przypływ”), nawiązuje do<br />

słownictwa marynistycznego. Tide pojawił się na rynku w roku<br />

1946, co zbiegło się z upowszechnieniem pralek<br />

automatycznych.<br />

tara<br />

DZIAŁ 5 | LEKCJA 23


O środkach do mycia i czyszczenia<br />

193<br />

<strong>Po</strong>dsumowanie i sprawdzenie<br />

ZAPAMIĘTAJ<br />

• Detergenty są składnikami prawie wszystkich preparatów czyszczących i piorących.<br />

• Detergenty, podobnie jak mydła, zbudowane są z fragmentu niepolarnego i polarnego.<br />

• Detergenty w odróżnieniu od mydeł nie tworzą z jonami twardej wody osadów; dobrze<br />

zwilżają powierzchnię różnych materiałów; są skuteczne nawet w niskiej temperaturze.<br />

• Niektóre środki czyszczące niewłaściwie stosowane mogą być źródłem poparzeń i zatruć.<br />

• Detergenty mogą powodować zanieczyszczenie środowiska. Z tego powodu korzystniejsze<br />

jest stosowanie tzw. detergentów biodegradowalnych.<br />

PO TEJ LEKCJI POTRAFISZ<br />

• opisać rolę detergentów jako składników preparatów do mycia, prania i czyszczenia<br />

(m.in. szkła, metali i biżuterii);<br />

• wskazać fragmenty hydrofobowe i hydrofilowe we wzorach detergentów;<br />

• wyjaśnić, na czym polega usuwanie brudu za pomocą detergentów;<br />

• stosować dostępne na rynku środki czyszczące z uwzględnieniem zasad bezpieczeństwa;<br />

• wyjaśnić działanie środka do udrożniania rur;<br />

• wytłumaczyć przyczynę eliminowania fosforanów(V) z proszków do prania (eutrofizacja).<br />

ROZWIĄŻ ZADANIA<br />

1. Wzór obok przedstawia jon detergentu będącego<br />

składnikiem preparatów do mycia przetłuszczającej<br />

się skóry. Przerysuj go do zeszytu i zaznacz na nim<br />

H 3 C(H 2 C) n<br />

–<br />

SO 3<br />

fragmenty: polarny i niepolarny, odpowiadające za jego aktywność powierzchniową.<br />

2. Wykonaj polecenia.<br />

a. Wyszukaj w dostępnych źródłach informacji, np. w zasobach internetu, dane na<br />

temat pochodzenia środków czystości w wodach rzek i jezior.<br />

b. Zbierz wiadomości dotyczące tego, w jaki sposób można zastąpić detergenty<br />

nieulegające degradacji środkami bardziej przyjaznymi dla środowiska (zielone<br />

środki czystości).<br />

c. Zaprojektuj ulotkę informacyjną dotyczącą bezpiecznego dla środowiska wykorzystania<br />

środków powierzchniowo czynnych.<br />

ZBADAJ I OPISZ SAMODZIELNIE<br />

1. Oczyść poczerniałe srebrne przedmioty, np. biżuterię, metodą chemiczną.<br />

Do plastikowej miski wsyp 1/3 szklanki soli kuchennej i jedno opakowanie sody<br />

oczyszczonej, a potem dodawaj gorącej wody aż do rozpuszczenia składników.<br />

Następnie na dnie miski umieść folię aluminiową i ułóż na niej poczerniały przedmiot.<br />

<strong>Po</strong> kilkunastu minutach wyjmij go z kąpieli, opłucz czystą wodą i wysusz.<br />

2. Korzystając z techniki małej skali, zbadaj, jak detergent wpływa na mieszanie się<br />

oleju z wodą.


194<br />

24 O zawartych<br />

substancjach<br />

w kosmetykach<br />

• Rodzaje i funkcje kosmetyków<br />

• Kosmetyki zapachowe, czyszczące, pielęgnujące i upiększające<br />

• Emulsje<br />

• Konserwanty w kosmetykach<br />

Ludzie od zawsze korzystali z rozmaitych specyfików do upiększania się i zmieniania swojego<br />

wyglądu. Obecnie mamy do dyspozycji ogromną liczbę najróżniejszych kosmetyków, a do<br />

ich używania zachęcają nas wszechobecne reklamy.<br />

RODZAJE I FUNKCJE KOSMETYKÓW<br />

Kosmetyki to substancje lub ich mieszaniny stosowane w celu utrzymywania ciała w czystości,<br />

pielęgnowania go, ochrony, perfumowania albo upiększania.<br />

Każdy kosmetyk zawiera substancje dobrane odpowiednio do jego przeznaczenia. Są to:<br />

• substancje odpowiedzialne za działanie kosmetyku (nawilżające, natłuszczające, antybakteryjne,<br />

wybielające, złuszczające i polerujące, barwiące, chroniące skórę przed szkodliwym<br />

działaniem promieniowania słonecznego),<br />

• rozpuszczalniki składników kosmetyku (woda, alkohol, tłuszcze),<br />

• substancje zapewniające trwałość kosmetyku (konserwanty i przeciwutleniacze) i jego postać<br />

(emulgatory).<br />

zapachowe<br />

• perfumy<br />

• dezodoranty<br />

• antyperspiranty<br />

KOSMETYKI<br />

W zależności od przeznaczenia i składu kosmetyki dzieli się na:<br />

czyszczące<br />

• pasty do zębów<br />

• szampony do włosów<br />

• żele kosmetyczne<br />

• peelingi do skóry<br />

pielęgnujące<br />

• kremy, żele<br />

• balsamy<br />

• mleczka i śmietanki<br />

• olejki, pianki i toniki<br />

upiększające<br />

• szminki<br />

• tusze do rzęs<br />

• cienie do powiek<br />

• farby do włosów<br />

DZIAŁ 5 | LEKCJA 24


O substancjach zawartych w kosmetykach<br />

195<br />

KOSMETYKI ZAPACHOWE<br />

Perfumy<br />

Perfumy składają się z mieszaniny związków zapachowych (naturalnych<br />

bądź syntetycznych) oraz rozpuszczalnika (przeważnie etanolu).<br />

W zależności od ilości substancji zapachowych rozróżnia się perfumy,<br />

wody perfumowane i wody toaletowe. <strong>Po</strong> wylaniu ich na skórę lub<br />

wtarciu w nią alkohol szybko paruje pod wpływem ciepła ciała, a na<br />

jej powierzchni zostają substancje zapachowe i środki wzmacniające,<br />

które są uwalniane powoli, dając przyjemny zapach.<br />

Dobre perfumy mogą zawierać setki składników. Najbardziej lotne<br />

substancje zapachowe (parujące najszybciej) są nazywane frakcją<br />

górną. Jest ona odpowiedzialna za zapach w momencie nakładania<br />

perfum. Frakcja środkowa powoduje utrzymywanie się zapachu, gdy<br />

większość górnej frakcji wyparuje. Frakcja końcowa ma małą lotność. Wiele perfum kwiatowych<br />

i owocowych ma mdlący zapach, nawet w rozcieńczonych roztworach. W celu uniknięcia<br />

tego efektu do perfum są dodawane substancje, które w dużym stężeniu mają odrażający<br />

zapach (np. piżmo), lecz rozcieńczone zapewniają przyjemny aromat.<br />

Przygotuj jeden z syntetycznych związków zapachowych perfum – ester.<br />

24.1. OTRZYMYWANIE<br />

OCTANU ETYLU<br />

• Do probówki wlej po 2 cm 3 kwasu octowego<br />

i alkoholu etylowego oraz dodaj 2–3 krople<br />

stężonego kwasu siarkowego(VI).<br />

• Probówkę umieść w zlewce z wrzącą wodą (a).<br />

• <strong>Po</strong> kilku minutach ogrzewania w łaźni wodnej<br />

zawartość probówki przelej do zlewki z zimną<br />

wodą (b). Zbadaj zapach powstałego produktu<br />

i zwróć uwagę na jego zachowanie w wodzie.<br />

a<br />

b<br />

Obserwacje i wnioski: w probówce utworzyła się bezbarwna ciecz o przyjemnym zapachu.<br />

Pływa ona po powierzchni wody w zlewce. Produkt reakcji kwasu karboksylowego z alkoholem<br />

to ester – octan etylu:<br />

CH 3 COOH + C 2 H 5 OH Ű CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O<br />

octan etylu<br />

Wytworzony ester, a także inne substancje zapachowe, które nie zawsze są estrami, to składniki<br />

prawie wszystkich kosmetyków o przyciągających zapachach.<br />

Ekstrakcja to jedna z najważniejszych technik wyodrębniania substancji zapachowych z naturalnych<br />

materiałów, np. kwiatów, z użyciem lotnych rozpuszczalników, np. alkoholu etylowego.<br />

<strong>Po</strong> wypłukaniu przez alkohol wonnych substancji odparowuje się rozpuszczalnik<br />

i uzyskuje na wpół stałą masę, nazywaną absolutem.


196<br />

<strong>Chemia</strong> Środków czystoŚci<br />

<strong>Po</strong>stępując w ten sposób, przygotuj własną wodę kwiatową.<br />

24.2. OTRZYMYWANIE WODY KWIATOWEJ<br />

• Silnie pachnące kwiaty wrzuć do kolby, a następnie zalej<br />

alkoholem etylowym i kilkakrotnie wstrząśnij.<br />

• Kolbę zamknij korkiem i pozostaw na kilka dni.<br />

Obserwacje i wnioski: otrzymana woda kwiatowa ma przyjemny, kwiatowy zapach. Można<br />

przypuszczać, że intensywność tego zapachu będzie zależeć od rodzaju i ilości wziętych do<br />

doświadczenia kwiatów oraz użytego alkoholu.<br />

Inny sposób otrzymywania olejków zapachowych polega na wykorzystaniu pary wodnej, która<br />

porywa lotne substancje. <strong>Po</strong> umieszczeniu materiału, np. kwiatów, we wrzącej wodzie, olejek<br />

wyparowuje wraz z wodą. Para wodna i olejek skraplają się w chłodnicy i spływają do odbieralnika.<br />

<strong>Po</strong>nieważ olejek słabo rozpuszcza się w wodzie i ma od niej mniejszą gęstość,<br />

gromadzi się na jej powierzchni. Aby uzyskać tym sposobem kilogram olejku różanego, potrzeba<br />

około sześciu ton róż. W warunkach laboratoryjnych opisany proces można zrealizować<br />

w zestawie pokazanym na rycinie 24.1.<br />

rurka<br />

bezpieczeństwa<br />

wytwornica<br />

pary wodnej<br />

chłodnica<br />

nasadka<br />

odbieralnik<br />

kolba<br />

destylacyjna<br />

Ryc. 24.1. Zestaw do destylacji z parą wodną<br />

Surowcami, z których można otrzymać olejki zapachowe<br />

opisanym sposobem, mogą być np. kwiaty<br />

jaśminu, skórka pomarańczy, ziarna kminku,<br />

kawałki laski wanilii (obok), liście mięty, igły sosny<br />

albo świerka.<br />

DZIAŁ 5 | LEKCJA 24


O substancjach zawartych w kosmetykach<br />

197<br />

Ryc. 24.2. Kosmetyki zapachowe mogą negatywnie wpływać na niektóre osoby<br />

Kosmetyki produkowane z lotnych substancji organicznych mogą wpływać na układ oddechowy<br />

i ośrodkowy układ nerwowy (ryc. 24.2). Perfumy są często dużym problemem dla osób<br />

z astmą, alergiami i chemiczną nadwrażliwością. Dlatego produkuje się tzw. kosmetyki hipoalergiczne,<br />

oparte na łagodnych, specjalnie dobranych komponentach.<br />

Dezodoranty i antyperspiranty<br />

Człowiek, kiedy się poci, wydziela bezwonne substancje, stanowiące pożywkę dla bakterii.<br />

Wskutek ich działalności składniki potu przekształcają się w substancje o przykrym zapachu.<br />

Do jego maskowania powszechnie stosuje się dezodoranty.<br />

• Dezodoranty to kompozycje substancji zapachowych. Zawierają one ponadto środki niszczące<br />

bakterie, a także witaminy i substancje łagodzące podrażnienia skóry (np. wyciąg z aloesu).<br />

Obecność naturalnej mikroflory bakteryjnej na powierzchni naskórka zabezpiecza go przed<br />

rozwojem grzybów. Dlatego najnowsze dezodoranty, zamiast substancji bakteriobójczych, zawierają<br />

związki stanowiące pożywkę dla bakterii, „smakującą” im bardziej niż składniki potu.<br />

<strong>Po</strong>żyteczne bakterie pozostają na skórze, a nierozłożony pot nie wydaje przykrej woni.<br />

• Antyperspiranty to środki powstrzymujące pocenie się, dlatego niekiedy zalicza się je do leków.<br />

Substancją aktywną większości antyperspirantów są sole glinu, które zwężają ujścia gruczołów<br />

potowych, redukując w ten sposób ilość wydzielanego potu. Dostępne na rynku preparaty różnią<br />

się stężeniem tych związków i dlatego nie mają takiej samej skuteczności.<br />

KOSMETYKI CZYSZCZĄCE<br />

Pasty do zębów<br />

Pasta do zębów jest jednym z najważniejszych kosmetyków. Głównymi jej składnikami są<br />

detergent i substancja ścierna. Wiele współczesnych past do zębów zawiera fluorek cyny(IV),<br />

składnik pomagający uniknąć próchnicy zębów. Pasty przeznaczone do zapobiegania chorobom<br />

dziąseł mają w składzie ponadto sól kamienną, sodę oraz nadtlenek wodoru. Skład pasty<br />

znajduje się na jej opakowaniu (tab. 24.1).


198<br />

<strong>Chemia</strong> Środków czystoŚci<br />

Tabela 24.1. Składniki typowej pasty do zębów<br />

Wzór Składnik sumaryczny<br />

węglan wapnia<br />

–<br />

detergent, CH 3 (CH 2 ) 11 OSO 3 Na +<br />

glicerol<br />

guma celulozowa<br />

olejek eteryczny z mięty pieprzowej<br />

woda<br />

Funkcja<br />

substancja ścierna<br />

środek powierzchniowo czynny<br />

słodzik<br />

zagęszczacz<br />

substancja zapachowa i smakowa<br />

rozpuszczalnik<br />

Szampony<br />

Szampony to ciekłe produkty kosmetyczne,<br />

które nakłada się na wilgotne włosy i doprowadza<br />

do spienienia przez delikatny masaż<br />

skóry głowy. Środki te pozwalają na utrzymanie<br />

czystości włosów, pomagają poprawić<br />

ich wygląd, a nawet strukturę (ryc. 24.3).<br />

Znane są rozmaite szampony: do włosów ze<br />

skłonnością do łupieżu, wypadających,<br />

zniszczonych, farbowanych, cienkich i delikatnych,<br />

szampony dodające blasku, do częstego<br />

mycia, tzw. dwa w jednym (czyli szampon<br />

z odżywką).<br />

Ryc. 24.3. Szampony zachowują swoje właściwości myjące<br />

nawet w zimnej wodzie<br />

Składniki szamponów:<br />

• środki odpowiedzialne za działanie myjące i pianotwórcze (mydła sodowe i amonowe oraz<br />

detergenty – 30% masy szamponu);<br />

• stabilizatory piany;<br />

• substancje zagęszczające, barwniki, konserwanty, substancje zapachowe, witaminy, zioła.<br />

KOSMETYKI PIELĘGNUJĄCE<br />

Kremy, mleczka i śmietanki kosmetyczne – emulsje<br />

Emulsje kosmetyczne otrzymuje się podobnie jak emulsje spożywcze, np. majonez (lekcja 12).<br />

Kosmetyki z tej grupy to emulsje oleju w wodzie (O/W) albo wody w oleju (W/O). Określenie<br />

„olej” oznacza fazę nierozpuszczalną w wodzie, może to być np. mieszanina niższych węglowodorów<br />

lub silikonów, które nie mają nic wspólnego z powszechnym pojęciem oleju.<br />

Emulsje O/W rozpuszczają się w wodzie, a emulsje W/O nie rozpuszczają się w niej.<br />

Dzieli się je na:<br />

• emulsje o małej lepkości (m.in. mleczka i śmietanki),<br />

• emulsje o średniej lepkości (m.in. balsamy i lekkie kremy nawilżające),<br />

• emulsje o dużej lepkości (tłuste kremy).<br />

DZIAŁ 5 | LEKCJA 24


O substancjach zawartych w kosmetykach<br />

199<br />

Emulsje zawierają dwie niemieszające się ze sobą ciecze oraz stabilizator, nazywany emulgatorem.<br />

Jest on niezbędny do utrzymania trwałej emulsji.<br />

Emulgatory to syntetyczne albo naturalne środki powierzchniowo czynne rozpuszczalne jednocześnie<br />

w wodzie i oleju. Adsorbują się między nimi w taki sposób, że fragmenty polarne<br />

znajdują się w wodzie, a niepolarne pozostają w oleju. Dzięki temu emulgatory są „łącznikiem”<br />

między olejem i wodą.<br />

Emulgatory są wyodrębniane z oleju kokosowego albo pestek palmowych. Syntetyczne emulgatory<br />

to detergenty.<br />

Typowymi składnikami kremów są:<br />

• oleje mineralne i wazelina, czyli mieszaniny alkanów<br />

otrzymywanych z ropy naftowej;<br />

• tłuszcze zwierzęce (z wełny owczej – lanolina) i oleje<br />

roślinne (oliwa) oraz wosk pszczeli;<br />

Krem tłusty:<br />

• glicerol (gliceryna);<br />

wosk pszczeli, olej parafinowy,<br />

• substancje zapachowe;<br />

oliwa, boraks, woda, zapach,<br />

• woda i emulgatory stabilizujące emulsję.<br />

konserwant<br />

Niektóre kremy zawierają ponadto:<br />

• ceramidy (cząsteczki tłuszczowe, które poprawiają sprężystość naskórka);<br />

• hydroksykwasy (kwasy mlekowy, jabłkowy, cytrynowy), które sprawiają, że zewnętrzna warstwa<br />

naskórka się złuszcza;<br />

• witaminę C, która pobudza powstawanie włókien kolagenowych, poprawia krążenie krwi<br />

w skórze i przyspiesza odnowę komórek;<br />

• witaminę A (retinol), która przyspiesza odnowę komórkową;<br />

• algi zawierające mikroelementy, witaminy, białka, aminokwasy i tłuszcze.<br />

Mleczka do opalania<br />

Mleczka używane do opalania zawierają substancję organiczną, która działa jak filtr nieprzepuszczający<br />

do skóry szkodliwego promieniowania ultrafioletowego. Jej stężenie w mleczku<br />

wpływa na skuteczność ochrony skóry. Przy wartości 50 można pozostawać na słońcu 50 razy<br />

dłużej niż bez użycia emulsji.<br />

KOSMETYKI UPIĘKSZAJĄCE<br />

• Szminki, podobnie jak kremy, zawierają oleje (przeważnie rycynowy) i woski (m.in. pszczeli).<br />

Barwniki nadają im odpowiedni kolor, substancje zapachowe maskują zapach oleju, a antyoksydanty<br />

spowalniają jełczenie tłuszczów. Szminki zawierają też witaminy oraz składniki odżywcze,<br />

które nadają ustom trwały kolor oraz chronią je i pielęgnują. Nowoczesne produkty tego<br />

typu zawierają filtry słoneczne.<br />

• Tusze do rzęs są wytwarzane na bazie mydła, olejów, tłuszczów i wosków. Brązową barwę<br />

zawdzięczają tlenkowi żelaza(III), czarną – węglowi, zieloną – tlenkowi chromu(III), a niebieską<br />

– ultramarynie. Kredki do oczu mają taki sam skład.<br />

• Cienie do oczu produkuje się z wazeliny, tłuszczów, olejów i wosków. Do nadania barwy używa<br />

się pigmentów, tlenku cynku lub tlenku tytanu(IV). Są to jedne z najtrwalszych kosmetyków.<br />

Ich trwałość wynosi od roku do trzech lat. Kontakt z oczami przeterminowanego kosmetyku<br />

może doprowadzić do zaczerwienienia spojówek, swędzenia powiek, a nawet całych oczu.


200<br />

<strong>Chemia</strong> Środków czystoŚci<br />

KOSMETYKI UPIĘKSZAJĄCE<br />

Głównymi składnikami kosmetyków upiększających są substancje<br />

niepolarne, które nie rozpuszczają się w wodzie.<br />

Tusze do rzęs:<br />

• 40% wosku<br />

• 50% mydła<br />

• 5% lanoliny<br />

• 5% barwników<br />

Cienie do powiek:<br />

• 60% wazeliny<br />

• 10% tłuszczów i wosków<br />

• 6% lanoliny<br />

• barwniki<br />

Szminki:<br />

• 40% oleju<br />

• 20% wosku<br />

• 25% środków<br />

zmiękczających<br />

• barwniki<br />

• Środki do upiększania włosów to przede wszystkim<br />

preparaty wpływające na zmianę ich koloru.<br />

Włosy ludzkie zbudowane są głównie z białka,<br />

tzw. keratyny. Cząsteczki keratyny tworzą włókna,<br />

na których kształt istotny wpływ mają wiązania<br />

wodorowe oraz tzw. mostki dwusiarczkowe.<br />

Jeżeli chcemy zmienić wygląd włosów i np. skręcić<br />

włosy proste lub wyprostować włosy kręcone,<br />

musimy zmodyfikować ich wewnętrzną strukturę.<br />

Na tym właśnie polega tzw. trwała ondulacja.<br />

W wyniku działania na włosy środkiem redukującym<br />

następuje rozerwanie mostków<br />

dwusiarczkowych. <strong>Po</strong>czątkowo sztywna struktura<br />

włókien keratyny staje się giętka, co umożliwia<br />

nadanie włosom pożądanej formy. Z kolei<br />

działanie na włosy wodą utlenioną powoduje<br />

utworzenie mostków dwusiarczkowych w nowych<br />

miejscach (ryc. 24.4).<br />

Kolor włosów zależy od zawartych w nich pigmentów,<br />

z których najważniejszym jest melatonina.<br />

Kosmetyki do trwałej zmiany koloru zawierają<br />

barwniki, nadtlenek wodoru (w celu<br />

uaktywnienia barwników) i niekiedy amoniak<br />

(ułatwiający przenikanie składników preparatu<br />

do wnętrza włosa).<br />

Ryc. 24.4. Keratyna we włosach zawiera około sześć<br />

razy więcej mostków siarczkowych niż keratyna<br />

tworząca skórę<br />

DZIAŁ 5 | LEKCJA 24


O substancjach zawartych w kosmetykach<br />

201<br />

Niewielkie cząsteczki składników preparatu<br />

łatwo wnikają w głąb włosa, skąd trudno<br />

je usunąć podczas mycia (ryc. 24.5).<br />

W nowoczesnych kosmetykach do trwałej<br />

koloryzacji włosów rezygnuje się z amoniaku,<br />

dzięki czemu mają one przyjemniejszy<br />

zapach. Kosmetyki te mogą zawierać<br />

inne substancje wywołujące reakcje<br />

alergiczne.<br />

KONSERWANTY W KOSMETYKACH<br />

Kosmetyki, podobnie jak żywność, to dobre<br />

pożywki dla drobnoustrojów obecnych<br />

w otaczającym nas powietrzu i na naszym<br />

ciele. <strong>Po</strong> otwarciu opakowania możliwe<br />

jest zainfekowanie kosmetyku. Mnożące<br />

się wtedy bakterie zmieniają konsystencję<br />

produktu, jego zapach i właściwości. Z tego<br />

powodu do kosmetyków dodaje się specjalne<br />

konserwanty, np. parabeny.<br />

Ryc. 24.5. Aby przywrócić włosom ich naturalny kolor,<br />

należy poczekać, aż odrosną<br />

Czas przydatności kosmetyku do użytku zależy nie tylko od jego składu, ale również od sposobu<br />

przechowywania. Wszystkie preparaty należy chronić przed działaniem słońca i ciepła.<br />

Dobrze jest po otwarciu opakowania trzymać je zamknięte w chłodnym, suchym i ciemnym<br />

miejscu. Należy zrezygnować ze stosowania preparatów, jeżeli zmienił się ich zapach, kolor<br />

lub na ich powierzchni pojawił się nalot.<br />

TO CIEKAWE!<br />

Arabski destylator<br />

Destylacja była procesem stosowanym<br />

powszechnie już w starożytnej alchemii.<br />

Urządzenia, których wówczas używano,<br />

składały się z metalowej lub szklanej retorty<br />

i nie miały oddzielnej chłodnicy.<br />

Na przełomie III i IV wieku n.e. alchemicy<br />

stosowali różne rodzaje tzw. alembików,<br />

czyli specjalnych naczyń z ruchomą szyją,<br />

na którą nakładano pokrywę w kształcie<br />

czapki, stanowiącą chłodnicę (ryc. obok).<br />

Sztukę destylacji udoskonalili Arabowie,<br />

którzy jako pierwsi skonstruowali destylator<br />

do produkcji perfum i alkoholu.


202 <strong>Chemia</strong> Środków czystoŚci<br />

<strong>Po</strong>dsumowanie i sprawdzenie<br />

ZAPAMIĘTAJ<br />

• Do nadawania zapachu wyrobom kosmetycznym używa się naturalnych środków zapachowych<br />

lub zapachów syntetycznych pochodzących m.in. od estrów.<br />

• Substancje zapachowe (olejki eteryczne) wyodrębnia się z naturalnych źródeł m.in. za<br />

pomocą ekstrakcji z użyciem alkoholu i destylacji z parą wodną.<br />

• Perfumy to alkoholowe roztwory syntetycznych i naturalnych substancji zapachowych.<br />

• Dezodoranty są produktami przeznaczonymi do maskowania zapachu, który powstaje<br />

w wyniku działania bakterii rozkładających pot. Antyperspiranty ograniczają pocenie się.<br />

• Pasta do zębów zawiera detergenty i substancje ścierne.<br />

• Detergenty są aktywnymi składnikami szamponów.<br />

• Emulsje zawierają dwie niemieszające się ze sobą ciecze oraz stabilizator – emulgator.<br />

• Włosy koloryzuje się, używając odpowiednich barwników, utlenianych nadtlenkiem wodoru.<br />

• Konserwanty i przeciwutleniacze wydłużają czas przydatności kosmetyków.<br />

PO TEJ LEKCJI POTRAFISZ<br />

• wymienić najważniejsze rodzaje kosmetyków;<br />

• opisać sposób otrzymywania naturalnych i sztucznych substancji zapachowych;<br />

• na podstawie etykiet przeanalizować skład kosmetyków;<br />

• wyszukać w dostępnych źródłach informacji dane na temat działania kosmetyków;<br />

• opisać sposób tworzenia się emulsji i podać przykład emulsji kosmetycznej stosowanej<br />

w życiu codziennym.<br />

ROZWIĄŻ ZADANIA<br />

1. Opisz przeznaczenie spotykanych w handlu szamponów, odczytaj podany na<br />

opakowaniu skład jednego z nich i spróbuj zidentyfikować detergent wśród wymienionych<br />

tam substancji.<br />

2. Emulsje zawierają dwie niemieszające się ze sobą ciecze oraz stabilizator nazywany<br />

emulgatorem. Emulgatory oznacza się w handlu kodami składającymi się z litery E<br />

i liczby. Korzystając np. z internetu, podaj kody oraz nazwy kilku emulgatorów.<br />

ZBADAJ I OPISZ SAMODZIELNIE<br />

1. Udowodnij, że w saszetce wchodzącej w skład zestawu do koloryzacji włosów<br />

znajduje się żel zawierający nadtlenek wodoru. W tym celu zawartość saszetki rozcieńcz<br />

niewielką ilością wody w czystym słoiku. Następnie do uzyskanej mieszaniny<br />

wrzuć kilka kawałków surowego ziemniaka. Obserwuj przebieg zachodzących reakcji<br />

i zidentyfikuj przy użyciu tlącego się patyczka wydzielający się gaz. Określ rolę, jaką<br />

w wykonanym doświadczeniu odgrywały substancje zawarte w ziemniaku.<br />

2. Korzystając z techniki małej skali, otrzymaj krem i zbadaj jego właściwości.<br />

DZIAŁ 5 | LEKCJA 24


203<br />

25<br />

Przegląd wiadomości<br />

<strong>Chemia</strong> środków<br />

czystości<br />

• <strong>Po</strong>równanie mydeł i detergentów<br />

• Związki chemiczne w kosmetykach<br />

MYDŁA<br />

• np. stearynian sodu i palmitynian sodu<br />

C 17 H 35 COONa Ű H 2 O C 17 H 35 COO – + Na +<br />

stearynian sodu<br />

DETERGENTY<br />

• np. laurylosiarczan(VI) sodu<br />

CH 3 (CH 2 ) 11 OSO 2 ONa Ű H 2 O CH 3 (CH 2 ) 11 OSO 2 O – + Na +<br />

laurylosiarczan(VI) sodu<br />

• Jony mydeł i detergentów mają podobną budowę, składają się z części polarnej i niepolarnej<br />

Budowa<br />

Ů<br />

C O ú O – Na +<br />

O<br />

ő<br />

OÔSÔO – Na +<br />

ő<br />

O<br />

fragment niepolarny<br />

fragment polarny<br />

fragment niepolarny<br />

fragment polarny<br />

hydrofobowy<br />

unika kontaktu z wodą,<br />

„lubi” tłuszcz<br />

hydrofilowy<br />

„lubi” wodę, unika<br />

kontaktu<br />

z tłuszczem<br />

hydrofobowy<br />

unika kontaktu z wodą,<br />

„lubi” tłuszcz<br />

hydrofilowy<br />

„lubi” wodę, unika<br />

kontaktu<br />

z tłuszczem<br />

Usuwanie brudu<br />

brud<br />

jony mydeł i detergentów skupiają się na powierzchni wody<br />

i zmniejszają jej napięcie powierzchniowe, co sprzyja<br />

wnikaniu wody w pory mytego przedmiotu lub pranej tkaniny<br />

jony otaczają grudki brudu – zwracają się częścią niepolarną<br />

(hydrofobową) w jego stronę, a częścią polarną<br />

(hydrofilową) w stronę wody


204<br />

<strong>Chemia</strong> Środków czystoŚci<br />

MYDŁA<br />

DETERGENTY<br />

Zachowanie się w twardej wodzie<br />

Zastosowanie<br />

• W twardej wodzie tworzą nierozpuszczalne<br />

sole wapnia i magnezu:<br />

2 C 15 H 31 COONa + CaCl 2 Ű<br />

palmitynian sodu chlorek<br />

mydło sodowe wapnia<br />

Ű (C 15 H 31 COO) 2 Ca + 2 NaCl<br />

palmitynian wapnia chlorek<br />

mydło wapniowe sodu<br />

• Pienią się:<br />

• najobficiej w wodzie destylowanej<br />

• słabiej w wodzie wodociągowej<br />

• Nie pienią się w wodzie twardej, ale strącają<br />

kłaczkowaty osad<br />

• mydła toaletowe<br />

• mydła w płynie<br />

• mydła przemysłowe<br />

• mydła lecznicze do sporządzania maści<br />

• płyny do dezynfekcji rąk przed zastrzykami<br />

• W twardej wodzie nie strącają osadów<br />

soli wapnia i magnezu, bo nie reagują z jonami<br />

wapnia i magnezu<br />

• Pienią się równie obficie:<br />

• w wodzie destylowanej<br />

• w wodzie wodociągowej<br />

• w wodzie twardej<br />

• proszki do prania<br />

• szampony samochodowe<br />

• środki do mycia i dezynfekcji<br />

• środki do mycia urządzeń sanitarnych i glazury<br />

• płyny do mycia naczyń i wyrobów ze szkła<br />

• pasty do czyszczenia metali i pielęgnacji skór<br />

ZWIĄZKI CHEMICZNE W KOSMETYKACH<br />

Nazwa<br />

Działanie<br />

Kwasy organiczne<br />

kwasy owocowe, czyli tzw. hydroksykwasy,<br />

określane skrótem AHA; w ich cząsteczkach<br />

występują dwie grupy funkcyjne: –OH i –COOH<br />

• kwas mlekowy • kwas cytrynowy<br />

• kwas jabłkowy • kwas winowy<br />

kwas salicylowy<br />

kwas askorbinowy – witamina C<br />

organizm nie potrafi syntetyzować witaminy C, musi<br />

być więc ona dostarczana wraz z pożywieniem lub<br />

zewnętrznie na skórę<br />

• Działają złuszczająco i nawilżająco<br />

na wierzchnią warstwę naskórka<br />

• <strong>Po</strong>prawiają elastyczność i barwę skóry<br />

• Likwidują przebarwienia i płytkie zmarszczki<br />

• Złuszcza naskórek<br />

• Działa bakteriostatycznie i grzybobójczo<br />

• Neutralizuje wolne rodniki i zabezpiecza skórę<br />

przed przedwczesnym starzeniem<br />

• Przyspiesza proces naturalnego złuszczania<br />

wierzchniej warstwy naskórka, dzięki czemu<br />

działa wybielająco i zmniejsza skłonność<br />

do przebarwień i piegów<br />

DZIAŁ 5 | LEKCJA 25


PRZEGLĄD WIADOMOŚCI CHEMIA ŚRODKÓW CZYSTOŚCI<br />

205<br />

ZWIĄZKI CHEMICZNE W KOSMETYKACH<br />

Nazwa<br />

Działanie<br />

Kwasy organiczne<br />

kwas pantotenowy – witamina B 5<br />

kwasy nukleinowe<br />

• Zapobiega przedwczesnym oznakom starzenia,<br />

siwieniu i wypadaniu włosów<br />

• Zapobiega piegom i przebarwieniom<br />

• Przyspieszają odnowę komórek i usprawniają<br />

ich metabolizm<br />

• Chronią przed szkodliwym działaniem promieni<br />

słonecznych i innych czynników zewnętrznych<br />

Cukry<br />

chityna<br />

cząsteczka chityny ma budowę podobną do<br />

cząsteczki celulozy, z tym że jedna z grup ÔOH<br />

w każdym fragmencie glukozy tworzącej cząsteczkę<br />

celulozy jest zastąpiona grupą ÔNH 2<br />

• Wspomaga gojenie się ran<br />

• Wpływa na regenerację kości<br />

kwas hialuronowy (HA)<br />

• Utrzymuje właściwą wilgotność naskórka i skóry<br />

właściwej<br />

kolagen<br />

• Działa nawilżająco i przeciwzmarszczkowo<br />

(po zastosowaniu tworzy na skórze hydrofilową<br />

warstwę zapobiegającą utracie wody)<br />

• Chroni skórę i włosy przed działaniem<br />

szamponów i mydeł<br />

Białka<br />

elastyna<br />

• Utrzymuje sprężystość oraz poprawia<br />

elastyczność skóry w przypadku zmian<br />

towarzyszących m.in. powstawaniu zmarszczek<br />

keratyna<br />

• Chroni włosy przed uszkodzeniami i działa<br />

wzmacniająco<br />

ZBADAJ I OPISZ SAMODZIELNIE<br />

Korzystając z techniki małej skali, zbadaj właściwości różnych preparatów do mycia<br />

i czyszczenia.<br />

PROPOZYCJE TEMATÓW DO ZREALIZOWANIA METODĄ PROJEKTÓW<br />

Przeprowadźcie z Waszymi koleżankami i kolegami wywiady na temat rodzajów i liczby<br />

stosowanych kosmetyków oraz sposobów, w jakie pozbywają się opakowań po zużytych<br />

produktach.


KREM<br />

alkohol lanolinowy, alantoina,<br />

kwas hialuronowy, gliceryna, woda,<br />

parafina, panthenol, aloes,<br />

woski parafinowe, olej parafinowy<br />

ANTYPERSPIRANT<br />

aluminium chlorohydrate – zamyka ujścia<br />

gruczołów potowych;<br />

cetearyl alcohol – emulgator, wygładza,<br />

nawilża, matuje i zmiękcza skórę;<br />

ceteareth-33 – emulgator emulsji typu O/W,<br />

dimethicone – środek wstrzymujący<br />

powstawanie piany.<br />

SZAMPON<br />

cocamidopropyl betaine – środek powierzchniowo<br />

czynny, substancja aktywnie myjąca;<br />

wyciąg z liścia orzecha włoskiego – zawiera<br />

garbniki, karoteny, witaminę C, ma działanie<br />

barwiące, przeciwbakteryjne i przeciwzapalne;<br />

guar hydroksypropylowy – wzmacnia i uelastycznia<br />

włosy, ułatwia rozczesywanie;<br />

1-methylnicotinamide chloride – substancja<br />

witaminowa, wzmacnia mieszek włosowy.<br />

PASTA DO ZĘBÓW<br />

sorbitol – substancja o słodkim smaku,<br />

poprawia smak pasty do zębów;<br />

sodium lauryl sulfate – środek powierzchniowo<br />

czynny, umożliwia rozprowadzenie<br />

składników pasty;<br />

hydrated silica – środek ścierny, decyduje<br />

o właściwościach czyszczących pasty;<br />

sodium saccharin – substancja słodząca,<br />

poprawia smak pasty;<br />

sodium fluoride – zapobiega próchnicy;<br />

limonen – poprawia smak i zapach pasty.


<strong>Chemia</strong> w łazience<br />

PUDER<br />

W KREMIE<br />

celuloza,<br />

barwniki, woda,<br />

octan etylu<br />

Produkty przeznaczone do pielęgnacji<br />

ciała to mieszaniny bardzo wielu<br />

substancji. Ich lista znajduje się<br />

na każdym opakowaniu.<br />

Znajomość tego składu pozwala<br />

świadomie i bezpiecznie korzystać<br />

ze środków czystości.<br />

SZMINKA<br />

woski, woda,<br />

pigmenty, olej<br />

rycynowy<br />

MYDŁO W PŁYNIE<br />

sodium lauryl sulfate – środek powierzchniowo<br />

czynny i silnie pieniący;<br />

sodium chloride – stabilizator emulsji, reguluje<br />

lepkość mydła, wysusza skórę;<br />

decyl glucoside – detergent biodegradowalny,<br />

dobrze tolerowany przez skórę i błony śluzowe;<br />

glycerin – substancja nawilżająca, przenika<br />

warstwę rogową naskórka;<br />

glyceryl cocoate – emulgator o działaniu<br />

natłuszczającym;<br />

sodium benzoate – środek konserwujący,<br />

pełni funkcję stabilizatora, antyseptyk;<br />

coco glucoside – substancja powierzchniowo<br />

czynna, aktywnie myjąca;<br />

glyceryl oleate – emulgator;<br />

citric acid – regulator pH, zwiększa stabilność<br />

kosmetyku;<br />

olea europaea fruit extract – odżywia skórę<br />

i pozostawia na niej warstwę ochronną.


208<br />

Zadania do działu<br />

<strong>Chemia</strong><br />

środków czystości<br />

MAKSYMALNA LICZBA PUNKTÓW – 10.<br />

Zadanie 1. (2 p.)<br />

Pranie ma na celu usunięcie brudu, który zgromadził się na odzieży w czasie jej użytkowania.<br />

Które stwierdzenia są prawdziwe, a które fałszywe<br />

1. Czysta woda nie usuwa brudu, bo ma małe napięcie powierzchniowe i dlatego dobrze zwilża tłuszcz.<br />

2. Pranie jest prowadzone w wodnym roztworze mydła albo detergentu.<br />

3. Aktywność powierzchniową wykazują związki, których jony lub cząsteczki składają się z części hydrofilowej<br />

(polarnej) i hydrofobowej (niepolarnej).<br />

4. W jonach mydeł częścią hydrofilową są łańcuchy węglowodorowe, a częścią hydrofobową grupy ÔCOO – .<br />

5. Użycie środka piorącego umożliwia wniknięcie wody między włókna tkaniny.<br />

6. Usuwanie brudu polega na tworzeniu na jego powierzchni otoczek ze środka piorącego, wiążących brud z kąpielą<br />

piorącą.<br />

7. Proszki do prania zawierają fosforany(V), które przedostają się ze ściekami do zbiorników wód powierzchniowych<br />

i mogą powodować ich eutrofizację.<br />

Zadanie 2. (1 p.)<br />

Dopasuj twierdzenia podane w kolumnach I i II w taki sposób, aby utworzyć prawdziwe zdania<br />

na temat emulsji. Jeden element z kolumny II zostanie bez pary.<br />

1. Emulsje to ciekłe mieszaniny<br />

2. W jednej cieczy, zwanej fazą ciągłą emulsji,<br />

zawieszone są maleńkie kropelki drugiej cieczy,<br />

I<br />

A. przez wlewanie cienkim strumieniem oleju do wody przy<br />

intensywnym mieszaniu.<br />

B. substancji wzajemnie mieszających się ze sobą, np. octu<br />

i wody.<br />

II<br />

3. Przykładami emulsji są C. czyli substancje zmniejszające napięcie powierzchniowe.<br />

4. Emulsje są stabilizowane przez emulgatory, D. nazywanej fazą rozproszoną.<br />

5. Emulsje otrzymuje się na przykład<br />

E. mleko, majonez i niektóre kosmetyki, np. kremy i mleczka<br />

kosmetyczne.<br />

F. dwóch niemieszających się ze sobą cieczy.<br />

DZIAŁ 5 | ZADANIA


<strong>Chemia</strong> środków czystości<br />

209<br />

Zadanie 3. (2 p.)<br />

W celu porównania właściwości mydeł i detergentów przeprowadzono doświadczenie, którego<br />

przebieg zilustrowano poniższym schematem.<br />

woda<br />

destylowana<br />

MgSO 4(aq)<br />

woda<br />

twarda<br />

I II III<br />

mydło toaletowe<br />

woda<br />

destylowana<br />

MgSO 4(aq)<br />

woda<br />

twarda<br />

IV V VI<br />

płyn do mycia naczyń<br />

Uzupełnij opis przeprowadzonego doświadczenia, dobierając brakujące informacje spośród<br />

niżej podanych.<br />

• I • II • III • IV • V • VI • wrażliwymi • niewrażliwymi • wykazują • nie wykazują<br />

Spostrzeżenia: <strong>Po</strong> zamknięciu probówek korkami i wstrząśnięciu ich zawartości intensywna<br />

piana pojawiła się w probówkach oznaczonych numerami .<br />

Biały, kłaczkowaty osad strącił się w probówkach .<br />

Wnioski: Mydła są środkami powierzchniowo czynnymi<br />

na działanie<br />

twardej wody. Detergenty<br />

właściwości środków powierzchniowo<br />

czynnych w wodzie twardej. Z tego powodu mydła w środkach piorących są zastępowane<br />

detergentami.


210<br />

<strong>Chemia</strong> Środków czystoŚci<br />

Zadanie 4. (2 p.)<br />

W celu wytworzenia mydła ogrzewano tłuszcz ze stężonym roztworem wodorotlenku sodu.<br />

Stwierdzono, że w uzyskanym mydle na dwa jony stearynianowe C 17 H 35 COO – przypadał jeden<br />

jon palmitynianowy C 15 H 31 COO – . Wskaż wzór tłuszczu poddanego zmydlaniu. Napisz<br />

równanie reakcji, która zachodziła podczas opisanej przemiany.<br />

A<br />

CH 2 ÔOÔC Ů O<br />

úC 17 H 35<br />

CH OÔC Ů O<br />

úC 15 H 31<br />

CH 2 ÔOÔC Ů O úC 17 H 35<br />

B<br />

CH 2 ÔOÔC Ů O<br />

úC 17 H 35<br />

CH OÔC Ů O<br />

úC 17 H 35<br />

CH 2 ÔOÔC Ů O úC 17 H 35<br />

C<br />

CH 2 ÔOÔC Ů O<br />

úC 15 H 31<br />

CH OÔC Ů O<br />

úC 15 H 31<br />

CH 2 ÔOÔC Ů O úC 17 H 35<br />

D<br />

CH 2 ÔOÔC Ů O<br />

úC 15 H 31<br />

CH OÔC Ů O<br />

úC 15 H 31<br />

CH 2 ÔOÔC Ů O úC 15 H 31<br />

Zadanie 5. (3 p.)<br />

Z punktu widzenia ochrony środowiska detergenty dzieli się na łatwo i trudno degradowalne.<br />

<strong>Po</strong>niższe wzory przedstawiają budowę detergentów obu rodzajów.<br />

Detergenty łatwo degradowalne<br />

Detergenty trudno degradowalne<br />

R<br />

– 1<br />

–<br />

RÔOÔSO 3 Na + ú<br />

R SO<br />

–<br />

CHÔOÔSO 3 Na +<br />

3 Na +<br />

1<br />

R ů<br />

2<br />

–<br />

RÔCH 2 ÔSO 3 Na + ú<br />

–<br />

CHÔSO 3 Na +<br />

ů<br />

R 1<br />

R 2<br />

gdzie: –R, –R 1 , –R 2 to grupy węglowodorowe.<br />

Liczba atomów węgla w grupie –R jest równa<br />

sumie liczb atomów węgla w grupach –R 1 oraz –R 2<br />

i wynosi od 12 do 18<br />

R 2<br />

gdzie: –R 1 , –R 2 oznaczają grupy węglowodorowe zawierające<br />

od 3 do 6 atomów węgla<br />

R 3<br />

SO 3<br />

–<br />

Na +<br />

gdzie –R 3 oznacza grupę węglowodorową zawierającą<br />

od 8 do 12 atomów węgla<br />

Zapisz w zeszycie schemat ilustrujący zachowanie detergentu o podanym wzorze po rozpuszczeniu<br />

w wodzie, a następnie uzupełnij go.<br />

C 6 H 13 ú – CHÔOÔSO3 Na + Ű H 2 O + Na +<br />

C<br />

ů<br />

11 H 23<br />

Napisz, do jakiej grupy (łatwo czy trudno degradowalnych) należy detergent, którego wzór<br />

podano w schemacie. We wzorze anionu tego detergentu zaznacz i podpisz fragment polarny<br />

oraz fragment niepolarny.<br />

DZIAŁ 5 | ZADANIA

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!