化学实践活动的基本组织形式
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化学实践活动—实验室制取肥皂
一. 知识复习
1. 步骤:
(1).在小烧杯中加入约5g 新鲜动物脂肪(如牛油) 、6ml95%的乙醇,微热使脂肪完全溶解。
(2).在(1)的反应液中加入6ml40%的氢氧化钠溶液,边搅拌边小心加热,直至反应液变成黄棕色黏稠状。用玻璃棒蘸取反应液,滴入装有热水的试管中,振荡,若无油滴浮在液面上,说明反应液中的油脂已完全反应,否则要继续加热使反应完全。
(3).在(2)的反应液中加入60ml 热的饱和食盐水,搅拌,使反应液中的物质盐析出来,用药匙将浮在液面上的固体物质取出,用滤纸或纱布沥干,挤压成块,即为肥皂。
2. 原理:皂化反应
(C17H35COO )3C3H5 + 3NaOH =加热= 3 C17H35COONa+C3H5(OH)
3. Q&A:
95%酒精?
油脂不溶于碱液,只能在两液体的交界面处进行反应,使反应速率很慢,为了加速皂化的进程,一般加入乙醇。乙醇既能溶解碱,又能溶解油脂,是油脂和氢氧化钠的共同溶剂,能使反应物融为均一的液体,使皂化反应在均匀的系统中进行并且加快。
饱和NaCl 溶液?
使高级脂肪酸钠发生凝聚而从混合液中析出,并浮在水面上,而皂化反应的另一种产物甘油、未作用的碱和酒精能在NaCl 溶液中溶解,从而得到质地较好的肥皂。
4. 肥皂去污原理及各种性能
肥皂分子结构可以分成二个部分。一端是带电荷呈极性的COO-(亲水部位) ,另一端为非极性的碳链(亲油部位) 。
肥皂能破坏水的表面张力,当肥皂分子进入水中时,具有极性的亲水部位,会破坏水分子间的吸引力而使水的表面张力降低,使水分子乎均地分配在待清洗的衣物或皮肤表面。肥皂的亲油部位,深入油污,而亲水部位溶于水中,此结合物经搅动后形成较小的油滴,其表面布满肥皂的亲水部位,而不会重新聚在一起成大油污。
此过程(又称乳化) 重复多次,则所有油污均会变成非常微小的油滴溶于水中,可被轻易地冲洗干净。
各种性能
保湿力、洗净力、起泡力、硬度大小、刺激性
二. 实验进行
1. 实验用品:油脂(为了了解不同原料制作肥皂产生的差异,本人采用了橄榄油、大豆油两种)、40%NaOH溶液、饱和食盐水、95%酒精、100毫升烧杯一个、250毫升烧杯一个、玻璃棒、酒精灯、三脚架、石棉网。
2. 步骤简单记录以及难点记录
(1) 温度控制
教材上用了微热、小心加热、继续加热等含糊不清的词汇来介绍,于是我也被它弄得
十分尴尬,只能“尽信书不如无书”,逐渐加温观察实验情况,油脂加热比较容易喷溅出来,因此只能控制在60-80℃左右。同时溶解NaOH 时,本身这物理变化便会放热,只能待其降至与油脂温度差不多时再加入。
(2) 材料配比
因为使用了酒精这种易挥发的药品,从而需要比教材上更多的量,在加热过程中观察并补充。刺激性也是肥皂的关键,所以碱的量也需要精确控制,查阅所得,此中氢氧化物反映所需温度较低,可以冷制法来制皂,但还是用小火加热加快反应进行,安全为上。
(3) 反应结束具体时间
根据教材上结束对比的时间只需31min ,而此时肥皂的PH 值还在9以上,对人体皮肤有一定的伤害,于是决定继续放置一段时间,同时每个5天进行一次PH 值测定,测定发现PH 值还是有一定降低的。查阅资料后得:皂化反应其实是一个很缓慢的有机化学反应过程,十个小时的皂化未必能完全彻底将油脂皂化,静置几天后,PH 值仍会有缓慢的降低。这只是初步皂化。
(4) 储存
在静置期间,发现其中一块肥皂上出现异色斑点,立即查阅得:高温、潮湿的环境,容易使手工皂酸败,即起黄色斑点和臭油味。“油脂酸败”指油脂和含油脂的食品,在贮存过程中经生物、酶、空气中的氧的作用,而发生变色、气味改变等变化,常可造成不良的生理反应或食物中毒。油脂放久、空气中的氧、日光以及微生物与酶的作用,使油脂的酸价、羰基价和TBA 值过高。油脂酸败所产生的酸、醛、酮类以及各种氧化物等,不但改变了油脂的感官性质,且对机体产生不良影响。其高度氧化可能有致癌作用。
原因及处理方案有:
1. 在做皂期间首先发生的会是油品设计,葵花油、芥花油、部分的橄榄油、葡萄籽油等等的油,在制作好成品后产生黄斑及酸化的机率较高;油从开封后第一次使用都没问题,发生酸化的机率比较小,第二次以后很可能是因为油瓶口残留的油接触空气而产生质变,在加入做皂过程当中,引发的连串反应,另外油品本身的品质也会让香皂在完成后较容易产生变化。
2. 搅拌过程:一个最重要的酸败因素,就是搅拌。有很多人用手搅拌,虽然很环保,不过每一个人搅拌速度不一,特别注意,建议要充分搅拌,或是用搅拌器及手搅拌相互搭配,才能让油分子与氢氧化钠充分混合,油的游离分子才不会因没有充分混合而种下酸败的潜在因素。
3. 晒皂过程:晒皂过程里,对于湿度的问题要非常小心,一般在晒皂过程,遇到下雨表面产生细小水珠,很多人都较不在意,面纸擦一擦就算,或是不擦直接烘乾,但是很有可能会因为水珠造成油质提早酸败。
4. 保存过程:保存过程里,很多人建议是不要包装,裸晒可以继续皂化也可散发水分,但是湿气重的地区,就很容易就因为湿气而造成表面酸化,特别是靠海边,皂再怎么晒都潮湿,可能酸败的特快。除湿机的除湿功能应该可以解决这类问题。
(5) 使用
大豆油:泡沫持久但很少,质地较硬
橄榄油:泡沫持久但很少,质地较软,易融
查阅资料得:考虑到不同油脂的脂肪酸种类与各种性能,一般搭配使用。
三. 实验评价
在肥皂制取过程中,我也将其与市场上的肥皂进行了比对,在工艺上差距还是相当大的,当然二者的根本目的不同,但更多的是技术上的不成熟,因此,化学很重要!