Bài 3: Khái niệm về Xà phòng và Chất giặt rửa tổng hợp

1.1. Khái niệm

Xà phòng thường dùng là hỗn hợp muối Natri, Kali của axit béo, có thêm một số chất phụ gia.

1.2. Phương pháp sản xuất

- Muốn sản xuất xà phòng người ta sử dụng hỗn hợp muối Natri hoặc muối Kali của axit béo có thêm một số chất phụ gia:

(RCOO)₃C₃H₅ + 3NaOH → 3R-COONa + C₃H₅(OH)₃

- Ngày nay còn sản xuất cà phòng theo sơ đồ sau: Ankan → Axit Cacboxylic → Muối Natri của axit cacboxylic

+ Ví dụ:

• Xà phòng hóa axit béo: 

C₁₅H₃₁-COOH + NaOH → C₁₅H₃₁-COONa + H₂O

• Cracking và oxy hóa parafin thành axit béo cao no:

2C₃₂H₆₆ + 5O₂ → 4C₁₅H₃₁-COOH + 2H₂O

2.1. Khái niệm

Chất giặt rửa tổng hợp không phải là muối natri của axit cacboxylic nhưng có tính năng giặt rửa như xà phòng.

2.2. Phương pháp sản xuất

Dầu mỏ → Axit dodexylbenzensunfonic → Natri dodexylbenzensunfonat

- Cơ chế tẩy rửa:

- Cấu tạo của muối gồm hai phần:

• Phần gốc –COONa , -SO₃Na ưa nước nên rất dễ tan  trong nước
• Phần gốc hidrocacbon R- của axit béo kị nước nhưng ưa dầu mỡ tức là không tan trong nước nhưng tan tốt trong dầu mỡ

⇒ Phần ưa dầu sẽ xâm nhập vào các vết dơ, phần ưa nước thì tan vào nước, hệ quả là vết dơ bị tách nhỏ ra trộn vào nước tạo thành một nhũ tương, trôi đi theo dòng nước

- Chú ý: Chất giặt rửa tổng hợp có nhiều ưu điểm nổi bật so với xà phòng như:

• Chất lượng giặt rửa tốt hơn, giá thành thấp hơn xà phòng.
• Giặt rửa rất sạch mọi hình dáng , mọi chi tiết nhỏ của vật.
• Nổi bật nhất là không bị nước cứng làm mất tác dụng giặt rửa.

Bài 1:  Hãy cho biết sự giống và khác nhau về cấu tạo của xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp.

Hướng dẫn:

Xà phòng

- Không có khả năng giặt tẩy trong nước cứng do tạo kết tủa với Ca2+ , Mg2+ làm vải cứng và úa vàng, tạo cặn ở đáy chậu và thùng giặt.

- Không chứa chất tẩy trắng.

- Sản xuất thành dạng bánh nên khó sử dụng hơn. 

Chất giặt rửa tổng hợp

- Dùng được ngay cả trong nước cứng do ít tạo kết tủa với Ca2+,Mg2+- Dùng được ngay cả trong nước cứng do không tạo kết tủa với Ca2+,Mg2+

- Có chứa chất tẩy trắng giúp quần áo sáng hơn

- Thường ở dạng bột dễ hòa tan, dễ sử dụng.

Bài 2:  Các khẳng định sau đây đúng hay sai?

a. Chất ưa nước là những chất tan tốt trong nước như metanol, muối natri axetat…

b. Chất kị nước là những chất không tan trong dầu mỡ, dung môi hữu cơ…

c. Xà phòng là hỗn hợp các muối natri/kali của các axit béo.

d. Chất tẩy rửa tổng hợp là muối natri của axit béo.

e. Phân tử chất giặt rửa gồm 1 đầu ưa dầu mỡ gắn với 1 đuôi dài ưa nước.

f. Ưu điểm của xà phòng là dùng được với nước cứng.

Hướng dẫn:

a. Đúng

b. Sai. Chất kị nước thì ưa dầu mỡ nên sẽ tan tốt trong dung môi hữu cơ.

c. Đúng

d. Sai. Chất giặt rửa tổng hợp không phải là muối natri của axit béo, nó chỉ có tính chất giặt rửa tương tự xà phòng.

e. Đúng

f. Sai. Xà phòng tạo kết tủa với Ca²⁺, Mg²⁺ có trong nước cứng.

Bài 3:  Phát biểu dưới đây đúng hay sai?

a. Xà phòng bị giảm hoặc mất tác dụng tẩy rửa khi dùng nước cứng vì tạo các muối kết tủa với các ion Ca²⁺; Mg²⁺.

b. Bột giặt tổng hợp vẫn có thể sử dụng với nước cứng được vì muối sunfonat có độ tan lớn nên không bị kết tủa với ion Ca²⁺, Mg²⁺.

c. Các chế phẩm như bột giặt, kem giặt…. bao gồm các thành phần: chất giặt rửa tổng hợp, các phụ gia chất thơm, chất màu, còn có thể có chất tẩy trắng như natri hipoclorit.

d. Những chất giặt rửa tổng hợp có chứa gốc hidrocacbon phân nhánh không gây ô nhiễm môi trường, vì chúng dễ bị các vi sinh vật phân hủy.

e. Chất ưa nước là những chất tan tốt trong dầu mỏ, parafin...

Hướng dẫn:

a. Đúng

b. Đúng

c. Đúng

d. Sai. Chúng khó bị vi sinh vật phân hủy.

e. Sai. Chất ưa nước là những chất tan tốt trong nước như metanol, muối natri axetat…

Bài 4:  Xà phòng hóa hoàn toàn 3,7 gam HCOOC₂H₅ trong dung dịch NaOH (vừa đủ), thu được dung dịch chứa m gam muối. Giá trị của m là:

Hướng dẫn:

HCOOC₂H₅ + NaOH → HCOONa + C₂H₅OH

⇒ n_muối = n_este = 0,05 mol

⇒  n_muối = 3,4 g

Bài 1:  Đun dung dịch chứa 10 gam NaOH vào 20 gam chất béo trung tính. Sau phản ứng kết thúc , lấy 1/10 dung dịch thu được đem trung hòa bằng dung dịch HCl 0,2M thấy tốn hết 95ml dung dịch axit. Khối lượng xà phòng thu được là

Hướng dẫn:

Ta có: n_NaOH­ = 0,25 mol

Sau phản ứng xà phòng hóa phải dùng HCl để trung hòa chứng tỏ NaOH còn dư

Do phản ứng với tỉ lệ 1:1 nên n_{NaOH dư (trong 1/10 dung dịch)} = n_HCl = 0,095.2 = 0,019 mol

n_NaOH phản ứng xà phòng hóa  = 0,25 - 0,019.10 = 0,06 mol

(RCOO)₂C₃H₅ + 3NaOH → 3RCOONa + C₃H₅(OH)₃  (1)

Từ phương trình có: 

\({n_{{C_3}{H_5}{{\left( {OH} \right)}_3}}} = \frac{{{n_{NaOH}}}}{3} = \frac{{0,06}}{3} = 0,02mol\)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_lipit + m_NaOH = m_{xà phòng} + m_glixerol → m_{xà phòng} = 20 + 10 - 0,02.92 = 28,16 g

1.1. Khái niệm

Xà phòng thường dùng là hỗn hợp muối Natri, Kali của axit béo, có thêm một số chất phụ gia.

1.2. Phương pháp sản xuất

- Muốn sản xuất xà phòng người ta sử dụng hỗn hợp muối Natri hoặc muối Kali của axit béo có thêm một số chất phụ gia:

(RCOO)₃C₃H₅ + 3NaOH → 3R-COONa + C₃H₅(OH)₃

- Ngày nay còn sản xuất cà phòng theo sơ đồ sau: Ankan → Axit Cacboxylic → Muối Natri của axit cacboxylic

+ Ví dụ:

• Xà phòng hóa axit béo: 

C₁₅H₃₁-COOH + NaOH → C₁₅H₃₁-COONa + H₂O

• Cracking và oxy hóa parafin thành axit béo cao no:

2C₃₂H₆₆ + 5O₂ → 4C₁₅H₃₁-COOH + 2H₂O

2.1. Khái niệm

Chất giặt rửa tổng hợp không phải là muối natri của axit cacboxylic nhưng có tính năng giặt rửa như xà phòng.

2.2. Phương pháp sản xuất

Dầu mỏ → Axit dodexylbenzensunfonic → Natri dodexylbenzensunfonat

- Cơ chế tẩy rửa:

- Cấu tạo của muối gồm hai phần:

• Phần gốc –COONa , -SO₃Na ưa nước nên rất dễ tan  trong nước
• Phần gốc hidrocacbon R- của axit béo kị nước nhưng ưa dầu mỡ tức là không tan trong nước nhưng tan tốt trong dầu mỡ

⇒ Phần ưa dầu sẽ xâm nhập vào các vết dơ, phần ưa nước thì tan vào nước, hệ quả là vết dơ bị tách nhỏ ra trộn vào nước tạo thành một nhũ tương, trôi đi theo dòng nước

- Chú ý: Chất giặt rửa tổng hợp có nhiều ưu điểm nổi bật so với xà phòng như:

• Chất lượng giặt rửa tốt hơn, giá thành thấp hơn xà phòng.
• Giặt rửa rất sạch mọi hình dáng , mọi chi tiết nhỏ của vật.
• Nổi bật nhất là không bị nước cứng làm mất tác dụng giặt rửa.

Bài 1:  Hãy cho biết sự giống và khác nhau về cấu tạo của xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp.

Hướng dẫn:

Xà phòng

- Không có khả năng giặt tẩy trong nước cứng do tạo kết tủa với Ca2+ , Mg2+ làm vải cứng và úa vàng, tạo cặn ở đáy chậu và thùng giặt.

- Không chứa chất tẩy trắng.

- Sản xuất thành dạng bánh nên khó sử dụng hơn. 

Chất giặt rửa tổng hợp

- Dùng được ngay cả trong nước cứng do ít tạo kết tủa với Ca2+,Mg2+- Dùng được ngay cả trong nước cứng do không tạo kết tủa với Ca2+,Mg2+

- Có chứa chất tẩy trắng giúp quần áo sáng hơn

- Thường ở dạng bột dễ hòa tan, dễ sử dụng.

Bài 2:  Các khẳng định sau đây đúng hay sai?

a. Chất ưa nước là những chất tan tốt trong nước như metanol, muối natri axetat…

b. Chất kị nước là những chất không tan trong dầu mỡ, dung môi hữu cơ…

c. Xà phòng là hỗn hợp các muối natri/kali của các axit béo.

d. Chất tẩy rửa tổng hợp là muối natri của axit béo.

e. Phân tử chất giặt rửa gồm 1 đầu ưa dầu mỡ gắn với 1 đuôi dài ưa nước.

f. Ưu điểm của xà phòng là dùng được với nước cứng.

Hướng dẫn:

a. Đúng

b. Sai. Chất kị nước thì ưa dầu mỡ nên sẽ tan tốt trong dung môi hữu cơ.

c. Đúng

d. Sai. Chất giặt rửa tổng hợp không phải là muối natri của axit béo, nó chỉ có tính chất giặt rửa tương tự xà phòng.

e. Đúng

f. Sai. Xà phòng tạo kết tủa với Ca²⁺, Mg²⁺ có trong nước cứng.

Bài 3:  Phát biểu dưới đây đúng hay sai?

a. Xà phòng bị giảm hoặc mất tác dụng tẩy rửa khi dùng nước cứng vì tạo các muối kết tủa với các ion Ca²⁺; Mg²⁺.

b. Bột giặt tổng hợp vẫn có thể sử dụng với nước cứng được vì muối sunfonat có độ tan lớn nên không bị kết tủa với ion Ca²⁺, Mg²⁺.

c. Các chế phẩm như bột giặt, kem giặt…. bao gồm các thành phần: chất giặt rửa tổng hợp, các phụ gia chất thơm, chất màu, còn có thể có chất tẩy trắng như natri hipoclorit.

d. Những chất giặt rửa tổng hợp có chứa gốc hidrocacbon phân nhánh không gây ô nhiễm môi trường, vì chúng dễ bị các vi sinh vật phân hủy.

e. Chất ưa nước là những chất tan tốt trong dầu mỏ, parafin...

Hướng dẫn:

a. Đúng

b. Đúng

c. Đúng

d. Sai. Chúng khó bị vi sinh vật phân hủy.

e. Sai. Chất ưa nước là những chất tan tốt trong nước như metanol, muối natri axetat…

Bài 4:  Xà phòng hóa hoàn toàn 3,7 gam HCOOC₂H₅ trong dung dịch NaOH (vừa đủ), thu được dung dịch chứa m gam muối. Giá trị của m là:

Hướng dẫn:

HCOOC₂H₅ + NaOH → HCOONa + C₂H₅OH

⇒ n_muối = n_este = 0,05 mol

⇒  n_muối = 3,4 g

Bài 1:  Đun dung dịch chứa 10 gam NaOH vào 20 gam chất béo trung tính. Sau phản ứng kết thúc , lấy 1/10 dung dịch thu được đem trung hòa bằng dung dịch HCl 0,2M thấy tốn hết 95ml dung dịch axit. Khối lượng xà phòng thu được là

Hướng dẫn:

Ta có: n_NaOH­ = 0,25 mol

Sau phản ứng xà phòng hóa phải dùng HCl để trung hòa chứng tỏ NaOH còn dư

Do phản ứng với tỉ lệ 1:1 nên n_{NaOH dư (trong 1/10 dung dịch)} = n_HCl = 0,095.2 = 0,019 mol

n_NaOH phản ứng xà phòng hóa  = 0,25 - 0,019.10 = 0,06 mol

(RCOO)₂C₃H₅ + 3NaOH → 3RCOONa + C₃H₅(OH)₃  (1)

Từ phương trình có: 

\({n_{{C_3}{H_5}{{\left( {OH} \right)}_3}}} = \frac{{{n_{NaOH}}}}{3} = \frac{{0,06}}{3} = 0,02mol\)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_lipit + m_NaOH = m_{xà phòng} + m_glixerol → m_{xà phòng} = 20 + 10 - 0,02.92 = 28,16 g