Превращение жира в мыло

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Белякова А.А. 1Косо-Оглы С.К. 2

---

1МКОУ Нижнекарачанская СОШ, 10 класс

2МКОУ Нижнекарачанская СОШ

Беликова Н.М. 1

---

1МКОУ Нижнекарачанская СОШ

Работа в формате PDF

2.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение.

Довольно трудно себе представить современную жизнь без мыла. Мыло – один из самых популярных предметов нашего ежедневного потребления. Именно оно стоит на защите нашего здоровья и красоты. В наши дни мыло является настолько привычным и само собой разумеющимся моющим средством, что о нем вряд ли кто-нибудь задумывается.

В последнее время в магазинах появилось мыло ручной работы. Оно не похоже на обычное покупное. Красивое оригинальное ароматное и гораздо дороже фабричного.

Мы провели социологическое исследование учащихся 6-11 классов нашей школы.

Результаты анкетирования:

Как часто вы используете мыло?

Какое мыло вы чаще используете?

Где вы берете туалетное мыло?(несколько вариантов ответа).

Какие качества и свойства туалетного мыла вы считаете наиболее важными?

Есть ли необходимость получать мыло в домашних условиях?

При соцопросе учащихся мы выяснили, что большинство мылом пользуются несколько раз в день и чаще всего оно жидкое. Мыло берут в основном в супермаркетах/гипермаркетах или в хозяйственном магазине. Так же многие опрошенные считают, что нет необходимости получать мыло в домашних условиях, так как оно уже есть в продаже различных видов.

Нас заинтересовало, чем это мыло отличается от фабричного и можно ли дома сделать такое мыло. Оказалось, что для ответа на этот вопрос нам понадобится познакомиться с историей мыловарения, свойствами мыла и его составом, очень интересными для нас оказались вопросы, связанные с косметическими свойствами различного мыла. Захотелось своими руками сделать мыло из доступного сырья.

Гипотеза: Мы предположили, что если узнать поэтапную технологию изготовления мыла, то можно сделать его самим в домашних условиях.

Цель: изготовление мыла в домашних условиях из разного сырья, оценка его качества.

Задачи:

- познакомиться с историей возникновения мыла, с их видами, свойствами, составом.

- провести анкетирование;

- получить мыло из разного сырья;

- получить мыло с определенными свойствами в домашних условиях;

- провести тестирование полученного мыла.

Методы исследования: изучение литературы и интернета, соц.опрос, химический эксперимент, анализ результатов, работа над презентацией.

Этапы работы:

I этап. Теоретический.

II этап. Практический.

III этап. Заключительный.

Глава I. Теоретическая часть.

1.1 История создания мыла.

Мыло у древнего Рима. По легенде само слово мыло (на англ.-soap) образовалось от названия горы Сапо, где происходило принесение жертв богам. Смесь из растопленного животного жира и древесной золы жертвенного костра смывало дождем в глинистый грунт берега реки Тибр. Женщины, которые стирали там белье, обратили внимание, что благодаря этой смеси одежда отстирывается значительно легче.

Мыло у древних шумеров. На одной из шумерских глиняных табличек, датированной 2500 годом до нашей эры, был описан процесс производства мыла. Смесь из древесной золы, козлиного жира и воды кипятили до получения однородной помеси, а затем подмораживали, чтобы он приобрел твердую форму. При намыливании все равно получался раствор, который смывал грязь.

Мыло в средневековой Европе. В средневековье церковь запрещала следить за чистотой тела. Моду на чистоту завезли в Европу рыцари-крестоносцы, которые во время крестовых походов побывали в арабских странах. Мыло считалось роскошью – им пользовались только представители дворянства и духовенства. С 13 века производство моющих средств набирает популярность сначала во Франции, а потом и в Англии. Английский король Генрих IV даже издал закон, который запрещал мыловару ночевать под одной крышей с другими ремесленниками: способ мыловарения держался в тайне.   На протяжении 17-18 веков французы совершенствовали составы. Они придумали сделать смесь из натриевых солей высших жирных кислот. В это время также открыли первые мыловаренные фабрики.

Мыло в России. Русские унаследовали секреты изготовления мыла от Византии, а собственные мыловарни появились в 15 веке.  В России были целые селения, которые занимались мыловарением. Это дело называлась «поташное ремесло» — по названию вещества «поташ», получаемого из древесной золы. Из поташа и жиров и делалось русское мыло, причем использовался как животное сало, так и растительные масла. Оно было только для аристократии и считалось роскошью. Крестьяне использовали картофель и шарики из папоротниковой золы. Своим мылом прославились фабрики города Шуа и стали центром мыловарения. И сейчас на гербе города изображен кусок мыла. Шуе открыт музей на тему мыловарения. С 1800 года начали открываться первые фабрики. Тогда же был открыт легендарный Невский свечной завод, на базе которого выпускали стеарин, парафин и мыло.

Что касается наших дней, то мыло ручной работы является особой эксклюзивной работой, им пользуются в каждом доме и является незаменимым средством личной гигиены. При его изготовлении используются природные экстракты и эфирные масла.

Мыло в Китае. В китайской культуре с древних времён придавали большое значение чистоте. На протяжении веков в Китае применялись растительные растворы, которые заменяли мыло. 3000 лет назад при династии Чжоу китайцы обнаружили, что пепел отдельных растений удаляет жир.Это открытие записано в книге «Чжоуские ритуалы», священном тексте, разъясняющем религиозные церемонии. Пепел растений смешивался с измельчёнными морскими ракушками. Получалось щелочное соединение, которое выводило пятно со светлой шёлковой ткани. Позднее китайцы открыли естественный способ производства сапонина, который получали из пепла спорыша и полыни. Это стиральное средство распространилось в начале династии Хань . Тысячу лет спустя сапонин прессовали в бруски для продажи. Магазинчики в Пекине, торгующие ароматными брусками, действовали до прихода коммунистов к власти в 50-е годы.

Другая форма мыла возникла на востоке Китая при династии Сун. Из гледичии делали шарики размером с апельсин.Они пенились и хорошо удаляли грязь и пятна. Они были названы фэйцзао. В современном китайском языке это слово до сих пор имеет значение «мыло». При Южных и Северных династиях использовали своеобразные «шарики для мытья», которые изготавливали из переработанной поджелудочной железы свиней.Из поджелудочной железы отжимали кровь, затем измельчали в массу, которую смешивали с бобовым порошком и ароматическими веществами. При использовании выделялись ферменты, которые пенились. Такой продукт очищал и питал кожу. Позднее были созданы шарики для мытья тела, лица и стирки белья, это средство было доступно как людям высшего класса, так и бедным.

При династиях Мин и Цин в шарики для мытья стали добавлять гранулированный сахар и растопленный свиной жир. Порошок из бобов заменили на карбонат натрия, т. е. стиральная сода. Самые поздние версии этого древнего средства напоминали мыло промышленного производства.

Мыло в Африке. В течение сотен лет женщины Западной Африки, особенно в Гане, изготавливали и использовали растительное мыло для мягкой чистки кожи и волос. Известное как африканское черное мыло на Западе. Секретный рецепт изготовления мыла передавался из поколения в поколение. Основными ингредиентами традиционно сделанного африканского черного мыла являются местные растения, а это кожура банана, какао-бобы, кора деревьев или листья пальм.  Когда собирают растительную массу, она сначала высушивается на солнце, а затем поджаривается при постоянной температуре до тех пор, пока не превратится в золу. Затем золу добавляют в воду и различные жиры, такие как пальмовое масло, кокосовое масло, масло ши, масло какао и масло пальмового ядра. Затем эту смесь нагревают и перемешивают вручную в течение не менее 24 часов, пока не начнет затвердевать до того, как ее выскоблят и оставят дозревать в течение двух недель. Это мыло является особенным и имеет много полезных свойств из-за своего состава. Несмотря на свое название, африканское черное мыло имеет коричневый цвет, несколько рассыпчатый и имеет запах земли. Поскольку оно не обработанное, некоторые люди сообщают о жгучем или жалящем ощущении при приложении куска к лицу или телу. Чтобы этого избежать нужно создать пену в руках, прежде чем потирать ее на кожу..

1.2 Классификация мыла.

• По назначению – применяется для мытья посуды, рук, головы, стирки и замачивания одежды.

• По консистенции – твердое, жидкое и в порошковом виде
  По количеству жирных кислот – 72%, 69% и 64%

• По цвету – темное, обычное и осветленное
  По способу приготовления – может быть пилированное, клеевое и ядровое

• По характеру сортировки и упаковки – открытая и закрытая упаковка

• По весу – от 150 до 500 грамм

1.3 Состав мыла.

В мылах, которые мы ежедневно используем, содержится много химических соединений. В их составе можно найти масла, растворители, ароматические масла, красители, эмульгаторы, поверхностно-активные соединения, стабилизаторы, загустители, консерванты или пенообразователи. Многие из них считаются веществами, оказывающими вредное воздействие на живые организмы.

• Минеральные масла (они действуют как смягчающие средства, обладают хорошими смазывающими свойствами, что делает кожу более мягкой и гладкой. Они идеально подходят для сухой или аллергической кожи. Кроме того, это очень стабильные соединения, которые действуют только на поверхности. К этой группе относятся, в частности, парафиновое масло и вазелин.)

• Красители ( За цвет отвечают красители, которые в составе обозначаются символом CI и соответствующим номером. Предлагаются как натуральные красители, полученные из растительного сырья, так и синтетические.  Они могут быть добавлены в виде порошка — как матовые и перламутровые пигменты. Перламутровые пигменты получают из лепестков слюд, которые представляют собой порошкообразные минералы, содержащие добавки в виде оксидов, например, оксидов железа или титана.)

• Ароматические масла (Мир ароматов вызывает у людей воспоминания, влияет на настроение и чувства, и поэтому является таким популярным дополнением при производстве косметики, в том числе мыла. В мыло чаще всего добавляются цитрусовые, цветочные, мускусные, древесные, а также пряные ароматы. В состав мыла также входят аллергены, которые содержатся как в натуральных маслах, так и в ароматических составах. Они не вредны, и вам не нужно их бояться.)

• Консерванты (они используются для защиты продукта от появления и размножения бактерий, грибков или плесени.)

• Загустители (но улучшает консистенцию мыла благодаря образованию так называемых смешанных мицелл. Кроме того, это средство легко биоразлагается и отличается высокой эффективностью, благодаря чему действует эффективно даже при низких концентрациях.)

• Вещества понижающие pH (Мыльные растворы, обладающие щелочной реакцией, могут неблагоприятно воздействовать на кожу человека из-за ее слабокислого характера. В связи с этим в мыло добавляются вещества, понижающие рН.)

• Растворители (В них растворяются соединения входящие в состав средств личной гигиены. Химическими веществами, которые классифицируются как растворители, являются вода, глицерин, этанол или гликоли.)

Химический состав мыла:

• Животные жиры

• Натрий

• Пресная вода

• Каолин (Белая фарфоровая глина. Это делается для того, чтобы немного смягчить воздействие всех щелочей на человеческую кожу.)

• Жирные кислоты (придает мылу твердости и пенообразующие свойства и лауриновая, благодаря которой мыло размачивается и пенится в холодной воде.)

• Щёлочь

Один из вариантов химического состава твёрдого мыла — C₁₇H₃₅COONa (жидкого — C₁₇H₃₅COOK)

1.4 Способы получения мыла

1. Нейтрализация кислот углекислым натрием (кальцинированной содой)

2.  Нейтрализация кислот гидроксидом натрия (каустической содой)

Жидкие калиевые мыла и твердые натриевые мыла получают растворением высших алифатических кислот в водных растворах едких щелочей:

   3. Омыление триглицеридов гидроксидом натрия

Получение мыла основано на реакции омыления — кипячением животного сала либо растительного масла с гидроксидом натрия или калия (гидролиз сложных эфиров жирных кислот (т.е. жиров) в присутствии щелочей), в результате которого образуется трехатомный спирт глицерин и соли высших карбоновых кислот (мыло):

Для проведения реакции омыления берутся жиры. Если жир животного происхождение – его называют жиром, а если растительного – маслом. Вот и вся разница между этими двумя терминами. И с химической точки зрения, ничем, кроме источника происхождения, они не отличаются. Все жиры представляют собой на 95% молекулы триглицеридов (глицериновое основание и три жирные кислоты, которые могут быть одинаковыми или разными)

Разновидностей значимых жирных кислот, то есть тех, которые встречаются в наибольшем количестве, не так уж и много, около двадцати. А из них, значимых для изготовления мыла - около десяти. И все жиры отличаются друг от друга разным содержанием разных жирных кислот. В оливковом, к примеру, олеиновой кислоты 65%, а стеариновой – 3%. А в кокосовом масле - лауриновой 50%, а олеиновой 5%. И смесь этих жирных кислот случайным образом собраны по три в одну молекулу.

В образовании глицеридов топленых жиров участвуют многие жирные кислоты, соотношение которых определяет основные свойства жиров. В таблице приведен жирнокислотный состав, содержание фосфолипидов и холестерина в жирах (в г на 100 г съедобной части продукта). Кроме данных, приведенных в таблице, в говяжьем жире содержатся в незначительных количествах все низкомолекулярные жирные кислоты, включая с нечетным числом атомов — уксусную, пропионовую, масляную, валериановую, каприновую.

Еще 5% в составе жира представляют вода, одиночные жирные кислоты, витамины и следовые количества веществ, которые нам не важны.

Чтобы превратить жир в мыло, должна пройти реакция омыления. Одним из способов (а их в природе несколько) является воздействие на него раствором щелочи. Мыловары берут натриевую или калиевую щелочь. Это очень едкие вещества, с очень высокой химической активностью. Для твердого мыла берут натриевую щелочь (гидроксид натрия), готовят концентрированный раствор и смешивают со смесью жиров. В результате реакции каждая молекула щелочи отрывает от глицеринового основания одну молекулу жирной кислоты, и становится натриевой солью этой самой кислоты. Когда от глицеринового основания оторвутся все жирные кислоты – оно станет молекулой глицерина. К слову, на месте натрия могут быть и другие ионы металлов. Но, кроме натрия и калия, соли жирных кислот других металлов нерастворимы в воде. Стоит обратить внимание на липкий налет на стенке ванной после купания. Это не грязь, а мыло прореагировавшее с ионами некоторых металлов из водопроводной воды. И чем жестче вода, тем больше налета, тем меньше мылится мыло.

Из большого количества рецептов нами был выбран рецепт из книги «Химия для любознательных».

Рецепт:

• Жир (говяжий, свиной, бараний) −100 г.

• Едкий натр – 25 г. на 30 мл. воды

• Раствор поваренной соли – 100 мл. 20%

• Глицерин – 1 ч.л. на 100 г.

• Эфирное масло – 15 капель

• Краситель

Глава II. Практическая часть.

2.1 Приготовление мыла.

Оборудование:

• колбы

• химические стаканы

• стеклянные палочки

• водяная баня

• весы

• шпатель

Реактивы:

• Жир (говяжий, свиной, бараний)

• Едкий натр

• Раствор поваренной соли

• Глицерин

• Эфирное масло

• Краситель

Мыло высокого качества мы изготовили путем омыления 100 г говяжьего жира раствором едкого натра. (Приложение №1) При нагревании на водной бане дали жиру расплавиться и при энергичном перемешивании малыми порциями добавили к нему нагретый раствор 25 г едкого натрия в 30 мл воды.(Исключить разбрызгивание щелочи! Надеть защитные очки и проводить реакцию на расстоянии от себя!)

Полученную смесь при непрерывном перемешивании стеклянной палочкой 30 минут нагревали на кипящей водяной бане, добавляя горячую воду по мере выкипания. (Приложение №2) Затем прилили 100 мл 20%-ного раствора поваренной соли и снова нагрели смесь до полного отделения мыла. В отличии от горячей воды, в растворе поваренной соли мыло почти не растворяется. (Приложение №3) Поэтому при высаливании (или отсолке, как называют эту операцию мыловары) оно отделяется от раствора и всплывает. Дали массе немного остыть, выделившийся на поверхности слой довольно твердого мыла соберем ложкой. (Приложение №4) Это нужно было сделать осторожно, чтобы на руки не попадал крепкий раствор щелочи. Желательно проводить опыт в резиновых перчатках.

Затем промыли мыло малым количеством холодной воды и добавили к нему растворенного в спирте душистого вещества. Выбрали эфирные масла: лимон, эвкалипт, розмарин, лаванда, герань. Но в любом случае взяли лишь чуть-чуть душистого вещества, так как мыло не должно иметь сильного запаха. После этого завернули мыло в кусок прочной материи и тщательно размяли его. В заключение слегка подогрели полученную массу и прессованием придали ей форму обычного куска мыла. (Приложение №5,6)

Растопили основу на водяной бане. Чтобы основа топилась быстрее, разожгли ее заранее на небольшие кубики, а во время плавления помешивали. Когда основа стала жидкой как вода, сняли ее с бани. Твердые масла тоже будут необыкновенно полезны в мыле, но их лучше добавлять в нерасплавленную основу и греть вместе. На 100 г основы – 1/3-1/2 ч.л. масла. Тщательно перемешали. Если появляются пузырьки, нужно сбрызнуть спиртом. Добавили желаемый краситель. В последнюю очередь добавляются эфирные масла (6-15 капель). Количество капель зависит от масла. Мятного масла нужно меньше, цитрусовых – больше. Залили основу в формочку. (Приложение №11) Оставили охлаждаться при комнатной температуре. Через 40-60 минут вынули из формочки и можно пользоваться. Перед тем, как упаковывать мыло, дали ему просохнуть при комнатной температуре сутки. (Приложение №10)

2.2 Тестирование образцов.

Использованное оборудование:

• колбы

• химические стаканы

• шприц

• колба для титрования

• стеклянные палочки

Реактивы:

• универсальный индикатор

• раствор соляной кислоты

• кухонные весы

• тёрка

• ложечки

• фильтровальная бумага

1. Опыт «Определение примесей в мыле».

Сначала мы измельчаем на терке исследуемые образцы мыла до мелкой стружки. Отмерили 5 г. измельчённого мыла с точностью до 0,1 г., поместили в емкости, добавили 150 мл. горячей воды и помешивали стеклянной палочкой до полного растворения мыла. Отфильтровали полученные растворы мыла при помощи фильтровальной бумаги. Затем записали массу примесей (m_прим) и объём получившегося мыльного раствора (V_р,мл). (Таблица №5) (Приложение №8)

2. Опыт «Кислотность среды»

Кислотность среды мыла определяется с помощью универсальной индикаторной бумагой. Полоску индикаторной бумаги обмакиваем в мыльный раствор и быстро сравниваем окраску полоски с эталонной шкалой.(Таблица №2) (Приложение №6)

3. Опыт «Показатель пенообразующей способности»

Определение пенообразующей способности проводим по следующей методике: в мерный цилиндр объемом 250 мл наливаем 100 мл воды(при температуре 20⁰С) и помещаем 1 г исследуемого образца мыла, закрываем его пробкой. Жидкость энергично встряхиваем в мерном цилиндре 1 мин (около 180 встряхиваний), после чего быстро измеряем объем пены. Высота столба пены (пенообразующая способность) измеряем в мм. Образующая при этом пена должна быть чистой и белой, ее цвет не должен зависеть от цвета, добавленного к мылу красителя. За окончательный результат измерения принимали среднеарифметическое значение результатов трех параллельных измерений, проводимых каждый раз с новой порцией мыльного раствора. (Таблица №3) (Приложение №7)

4.Опыт «Скорость растворения мыла»

Скорость растворения туалетных мыл зависит от процентного содержания жирных кислот. При одной и той же рецептуре быстрее растворяется туалетное мыло с более низким содержанием жирных кислот. Замена сала животного (свиного) растительным маслом (хлопковым) увеличивает скорость растворения мыла.

Скорость растворения (мг/мин) определяется наблюдением за продолжительностью растворения 1г мыла помещенного в 50 мл воды при комнатной температуре и над водяной баней при разных температурах. Скорость растворения рассчитываем по формуле V = 1000/Т, где Т – продолжительность растворения 1г мыла в 1 мин. (Таблица №4)

2.3 Результаты эксперимента

Таблица №1

Для сравнения мы взяли купленное в магазине мыло.

Таблица №2

Вывод: по значениям pH можно сказать, что самая высокая кислотность у мыла сделанного из свиного жира.

Таблица №3

Вывод: по данным показателям высокая пенообразования у мыла из бараньего жира, нежели чем у остальных.

Таблица №4

Вывод: по показателям можно сказать, что мыло из свиного жира растворяется быстрее, чем остальные приготовленные мыла.

Таблица №5

Мы рассчитали процентное содержание примесей в мыле по формуле:

w_прим = m_прим / m • 100%.

Мыло из говяжьего жира:

w_прим = m_прим / m • 100%.

w_прим =1мг/80г • 100%=1%

Мыло из свиного жира

w_прим = m_прим / m • 100%.

w_прим =2мг/60г • 100%=3%

Мыло из бараньего жира

w_прим = m_прим / m • 100%.

w_прим =0,8мг/70г • 100%=1%

Мыло из магазина

w_прим = m_прим / m • 100%

w_прим =1мг/50г • 100%=2%

Вывод: по показателям можно сказать, что примесей больше в мыле из свиного жира чем в остальных.

Заключение.

Мыло – величайшее достижение человечества. Мыло играет огромную роль практически во всех областях жизнедеятельности человека. В последнее время разрабатываются и совершенствуются новые рецептуры мыла, вводятся нетрадиционные добавки, сообщающие мылу дополнительные свойства.

В соответствии с поставленной целью и задачами, нами изучена литература по приготовлению мыла в условиях школьной лаборатории.

В ходе работы нами был сделан вывод о том, что приготовление мыла в домашних условиях – процесс трудоемкий, длительный для получения мыла используются твердые жиры, которые являются ценными продуктами питания.

В экспериментальной части была проведена сравнительная оценка качества четырех образцов твёрдого мыла(Приложение №6):

- 1-й образец—из свиного жира

-2-й образец—из бараньего жира

-3-й образец—из говяжьего жира

-4-й образец—мыло из магазина

Гипотеза подтвердилась, что если узнать поэтапную технологию изготовления мыла, то можно сделать его самим в домашних условиях.

Литература.

• Естествознания. Углубленный уровень. 10 кл.: учебник / О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов, Н. С. Пурышева, С. А. Сладков, В. И. Сивозлазов. – 9-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2020. – 334, [2] с.: ил. – (Российский учебник)

• История изобретения мыла [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://history-doc.ru/istoriya-veshhej/predmety/mylo/

• История мыловарения — Древняя Греция и Египет, средневековая Европа и Россия [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://www.nmgk.ru/business/soap-and-beauty-products/articles/soap-history/

• Классификация мыла [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://zadachi-po-khimii.ru/organic-chemistry/myla-klassifikaciya-poluchenie-svojstva.html

• Мыло [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D1%8B%D0%BB%D0%BE#%D0%9C%D1%8B%D0%BB%D0%BE_%D1%80%D1%83%D1%87%D0%BD%D0%BE%D0%B9_%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D1%8B

• Производство мыла — натуральное и синтетическое сырье [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://www.products.pcc.eu/ru/blog/%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B8%D0%B7%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE-%D0%BC%D1%8B%D0%BB%D0%B0-%D0%BD%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B5-%D0%B8-%D1%81%D0%B8%D0%BD%D1%82/

• Химия для любознательных: Основы химии и занимательные опыты, Гроссе Э., Вайсмантель Х./Пер. с нем. Л.Н. Исаевой (гл.1-3) и А.Б. Томчина (гл. 4-8). — 3-е изд., стереотипное (с изд. ГДР, 1974). — Л.: Химия, 1987. — 392 с.

Приложение

Приложение №1

Приложение №2

Приложение №3

Приложение №4

Приложение №5

Приложение №6

Приложение №7

Приложение №8

Приложение №9

Приложение №10

Приложение №11

Приложение №12