Получение чистящей пасты «Хозяйственная

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ БЕКОВСКОГО РАЙОНА
МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №2 р.п. БЕКОВО
БЕКОВСКОГО РАЙОНА ПЕНЗЕНСКОЙ ОБЛАСТИ
Научно-исследовательская работа на научно-практическую
конференцию «Старт в науку» на тему:
«Получение чистящей пасты «Хозяйственная»
и определение её качества».
Работу выполнила ученица 10
класса Муниципального
образовательного учреждения
средней общеобразовательной
школы №2 р.п. Беково Бековского
р-на Пензенской области Кутуева
Галина.
Научный руководитель – учитель
химии Червякова Татьяна
Александровна.
БЕКОВО
2007 г
1
Оглавление:
I.
Введение.
II. Содержание работы.
1. Приборы и материалы.
2. Проведение работы:
А) назначение каждого компонента;
Б) стадии технологического процесса;
В) состав пасты «Хозяйственная»;
Г) ход работы по приготовлению пасты;
Д) получение сложных эфиров для отдушки;
Е) определение массовой доли жирных кислот;
Ж) расчёты.
III. Выводы по работе.
IV. Литература.
2
Введение.
Все сферы жизни и деятельности людей , их здоровье, питание, одежда,
жилище и быт тесно связаны с химической продукцией. В настоящее время в
распоряжении людей имеется не менее 1млн веществ, выпускаемых
химической промышленностью. Среди них огромное количество товаров
бытовой химии – ежегодно на прилавки магазинов поступают миллиарды
упаковок различных химических препаратов. С их помощью мы стираем,
отбеливаем, чистим, красим, клеим, ухаживаем за растениями. В мире
производится ежегодно около 30млн тонн товаров бытовой химии. За каждые
6 – 8 лет объёмы производства этих товаров удваиваются.
Товары бытовой химии можно классифицировать по признаку
применения.
Мы решили остановиться на чистящих средствах, и поставили перед
собой цель – создать чистящую пасту «Хозяйственная» и исследовать её
качества по массовой доле поверхностно-активного вещества.
Для осуществления данной цели были определены основные задачи:
 По технологии, описанной в ходе работы, приготовить чистящую
пасту.
 Используя дополнительную литературу, определить назначение
каждого компонента смеси.
 Определить качество полученной пасты по массовой доле жирных
кислот, для этого:
1. ознакомиться с понятием кислотного гидролиза;
2. ознакомиться с методикой титрования;
3. провести необходимые расчёты для определения качества
пасты, для чего вычислить массовую долю жирных кислот.
Мы считаем тему, раскрытую в нашей работе, актуальной, поскольку в
нашей стране становление производства товаров бытовой химии как
важнейшей подотрасли химической промышленности началось сравнительно
недавно (1968 год). Впереди развитие и совершенствование, и возможно,
навыки и знания, полученные нами в ходе выполнения этой работы,
пригодятся нам в будущем, помогут в выборе профессии.
3
Содержание работы.
Приборы и материалы:
Оборудование:
1. Весы с разновесом.
2. Химический стакан ёмкостью 200мл.
3. Термометр на 1000С.
4. Мерный цилиндр ёмкостью 25мл.
5. Стеклянная палочка с резиновым наконечником.
6. Штатив с кольцом.
7. Асбестовая сетка.
8. Фарфоровая ступка с пестиком.
9. Горелка.
10.Бюретка на 50мл.
11.Пипетка на 25мл.
12.Воронка.
13.Колба ёмкостью 250мл.
14.Бумага фильтровальная.
15.Тёрка.
Реактивы и материалы:
1. Мыло хозяйственное (60%).
2. Сода кальцинированная.
3. Силикат натрия гидрат.
4. Глицерин.
5. Песок кварцевый.
6. Вода дистиллированная.
Растворы:
1. Серная кислота (пл. 1,84).
2. Спиртовой раствор гидроксида калия (0,2н).
3. Соляная кислота (20%).
4. Спирт этиловый.
5. Фенолфталеин.
4
Проведение работы.
Процесс производства чистящей пасты «Хозяйственная» заключается в
механическом смешивании сырьевых компонентов в рецептурном
соотношении при атмосферном давлении.
Назначение каждого компонента:
№
Название компонента
1 Мыло хозяйственное (поверхностно-активное
вещество)
2 Сода кальцинированная
3
Силикат натрия
4
5
Глицерин
Песок кварцевый
6
7
Отдушка
Вода
Назначение
Эмульгирование
Эмульгирование
и мягкий
абразив
Щелочная
реакция
Пластификатор
Механическое
очищение
Дезодорация
Растворитель
Технологический процесс на производстве складывается из следующих
стадий: 1. Подготовка сырья. 2. Дозировка и смешивание компонентов. 3.
Расфасовка, маркировка и упаковка готового продукта. Получение чистящей
пасты в лаборатории включает первые две стадии.
Ход работы:
1. В соответствии с представленным в таблице составом пасты
определяют массу каждого компонента в расчете на 100г смеси.
Состав пасты «Хозяйственная».
№
1
2
3
4
5
6
7
Название компонента
Мыло хозяйственное
Сода кальцинированная
Силикат натрия
Глицерин
Песок кварцевый
Отдушка
Вода
5
Массовая
доля
7,7
7,7
15,4
10,7
15,4
0,1
43,0
2. Готовят мыльную стружку.
3. Другие твёрдые компоненты измельчают в ступке.
4. Предварительно получают отдушку – сложный эфир карбоновых
кислот и спиртов.
5. Получают пасту по следующей технологии.
23 мл воды нагревают в химическом стакане на сетке до 70-800С.
Растворяют при постоянном помешивании хозяйственное мыло. Загружают
соду кальцинированную. Вводят силикат натрия, предварительно
растворённый в 20 мл воды при температуре 65-750С. Загружают кварцевый
песок в течение 3-5 минут, тщательно перемешивая. В последнюю очередь
добавляют глицерин и отдушку.
Получение фруктовых эфиров для отдушки.
Оборудование:
Пробирки, два химических стакана на 500мл, железный штатив с кольцом
и сеткой, горелка, муравьиная и уксусная кислоты, этиловый и амиловый
безводные спирты, концентрированная серная кислота.
Ход работы:
Смешать в пробирке по 2мл муравьиной кислоты и амилового спирта и
добавить к смеси 1-1,5мл концентрированной серной кислоты. Поместить
пробирку на 3-5мин в кипящую воду(под тягой!). затем пробирку охладить и
вылить её содержимое в стакан с холодной водой. Полученный эфир
соберётся на поверхности воды. Образовавшийся амиловый эфир
муравьиной кислоты обладает запахом вишни.
Аналогичным образом получают из уксусной кислоты и изоамилового
спирта изоамиловый эфир уксусной кислоты, обладающий запахом груши.
Определение массовой доли жирных кислот.
О качестве полученной пасты можно судить по массовой доле жирных
кислот, так как одним из основных компонентов является поверхностноактивное вещество – мыло.
Метод основан на выделении жирных кислот путём кислотного гидролиза
с последующим титрованием их спиртовым раствором гидроксида калия.
Проведение работы.
Взвешивают 5г средства. Навеску заливают 60-70мл нагретой до кипения
воды, перемешивают, добавляют 20мл раствора соляной кислоты (20%) и
охлаждают.
Выделившиеся жирные кислоты вместе с абразивом количественно
переносят на фильтр и промывают тёплой водой (40-500С) до нейтральной
реакции промывных вод по универсальной индикаторной бумаге. Воронку
вместе с промытым на фильтре осадком переносят в колбу (250 мл). Жирные
6
кислоты растворяют на фильтре 50 мл горячего (60-650С) спирта. Стакан, в
котором велось выделение жирных кислот, дважды промывают спиртом
порциями по 10 мл, сливая промывную жидкость на фильтр.
Охлаждённый до комнатной температуры спиртовой раствор гидроксида
калия в присутствии фенолфталеина до появления неисчезающей розовой
окраски.
Массовую долю жирных кислот (Х) в процентах вычисляют по формуле:
Х 
с V  Э
 100,
1000  т
Где с – концентрация спиртового раствора КОН (0,2н);
V – объём спиртового раствора КОН, израсходованного на
титрование;
т– масса чистящего средства, г;
Э – средняя эквивалентная масса жирных кислот.
Экспериментально определённое значение средней эквивалентной массы
жирных кислот в хозяйственном мыле равно 111
г
.
моль
Расчёты:
моль
л
с = 0,2
V = 9 мл
т=5г
Э = 111
г
.
моль
Х 
0,2  9  111
 100%  4%
1000  5
Выводы по работе:
Проделав данную работу, мы решили все поставленные перед собой
задачи, а именно:
 По технологии, описанной в ходе работы, приготовили чистящую
пасту.
 Используя дополнительную литературу, определили назначение
каждого компонента смеси.
 Определили качество полученной пасты по массовой доле жирных
кислот, для этого:
1. ознакомились с понятием кислотного гидролиза;
2. ознакомились с методикой титрования;
3. провели необходимые расчёты для определения качества
пасты, для чего вычислили массовую долю жирных кислот.
7
Литература:
 Э.Е.Нифантьев, Н.Г.Парамонова. Основы прикладной химии. – М.:
«Владос», 2002г.
 Н.И.Тулина. Химия: практикум по общей химии.10-11классы.
Профильное образование. – Волгоград.: «Учитель», 2006г.
 В.Н.Алексинский. Занимательные опыты по химии. – М.:
«Просвещение», 1995г.
 П.А.Оржековский, В.Н.Давыдов, Н.А.Титов, Н.В.Богомолова.
Творчество учащихся на практических занятиях по химии. – М.:
«АРКТИ», 1999г.
 В.В.Девяткин, Ю.М.Ляхова. Химия для любознательных, или о чём
не узнаешь на уроке. – Ярославль: Академия развития: Академия
Холдинг, 2000г.
 Л.А.Савина. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Химия. – М.:
«АСТ», 1996г.
8