Для обучающихся

Материал для учащихся 10 класса по теме
«Производство мыла»
История мыла
Споры о том, кому человечество обязано изобретением мыла, до сих пор
не завершены. Открытие мыла приписывается сразу нескольким древним
народам. По имеющимся данным, мыло изготавливалось еще в древнем
Шумере и Вавилоне около 2800г. до н.э. Описания технологии изготовления
мыла найдены в Месопотамии на глиняных табличках, относящихся примерно
к 2200 г. до н.э. Египетские археологи после раскопок в дельте Нила пришли к
выводу, что производство мыла было налажено, по меньшей мере, 6000 лет
назад.
Египетский
папирус
середины
второго
тысячелетия
до
н.э.
свидетельствует, что египтяне регулярно мылись с помощью мыла.
Римский ученый и политик Плиний Старший утверждает, что еще
древние галлы (населявшие территорию современной Франции) и германцы
знали о приготовлении мыла. По его свидетельству, эти дикие племена делали
из сала и золы букового дерева некую чудодейственную мазь, которую
использовали для очистки и окрашивания волос, а также для лечения кожных
заболеваний.
Существует версия, что мыло было изготовлено римлянами. Легенда
гласит, что само слово soap (мыло) произошло от названия горы Сапо в
древнем Риме, где совершались жертвоприношения богам. Смесь из
растопленного животного жира и древесной золы жертвенного костра
смывало дождем в глинистый грунт берега реки Тибр. Женщины, стиравшие
там
белье,
обратили
внимание,
что
благодаря
этой
смеси
одежда
отстирывается значительно лучше. Люди постепенно стали использовать «дар
богов» не только для стирки одежды, но и для мытья тела. Первые мыловарни
тоже были обнаружены археологами на территории Древнего Рима, а еще
точнее – среди развалин знаменитых Помпей.
От римского слова sapo позднее у англичан образовалось soap, у французов savon, у итальянцев – sapone.
Мыло не сразу стало предметом гигиены. Вплоть до XIII века оно стояло
в одном ряду с медицинскими средствами и лекарствами. Не была чистота в
чести и в средние века. Мылом пользовались только представители первых
двух сословий: дворяне и священники. Окончательно моду на чистоту
привили средневековой Европе рыцари, побывавшие во время крестовых
походов в арабских странах. Вероятно, арабы в VII в. н.э. узнали способ
изготовления твердого мыла. От арабов искусство мыловарения проникло в
Испанию. Здесь научились делать твердое красивое мыло из оливкового масла
и золы морских растений. Повсюду на Средиземноморье, где выращивали
масличные растения, стало процветать мыловарение.
С XIII в. начинается расцвет мыловарения во Франции и Англии.
Отношение к этому ремеслу было самое серьезное. В 1399 г. в Англии король
Генрих IV основал орден, особой привилегией которого считалось: мытье в
бане с мылом.
Известно, что в XV и XVI вв. рыцари и купцы привозили пахнущие
шарики из Венеции. На них были вытиснены лилии, еловые шишки,
полумесяцы – первые торговые знаки.
На Руси секреты изготовления мыла унаследовали от Византии, а
собственные мастера-мыловары появились только в XV в. Известно, что некто
Гаврила Ондреев завел в Твери «поварню мыльную с котлом мыльным и со
всею поряднею», а в Москве существовал даже мыльный ряд. Промышленное
производство мыла было налажено при Петре I, но вплоть до середины XIX в.
им пользовалась только знать. Крестьяне же стирали и мылись щелоком –
смесью, получаемой из древесной золы, залитой кипятком и распаренной в
печи. Главным центром мыловарения был город Шуя, на его гербе даже
изображен кусок мыла.
Химический состав мыла
Еще в 1808 году французский химик Мишель Эжен Шеврёль установил
состав мыла. В результате анализа оказалось, что мыло – это натриевая соль
высшей жирной карбоновой кислоты. Причём, жидкое и твердое мыло
различаются только катионами: одним из вариантов твердого мыла является
С17Н35СООNa, жидкого – С17Н35СООК.
Получение мыла
Получение мыла всегда было основано на реакции омыления –
гидролиза сложных эфиров высших карбоновых кислот и глицерина
(т.е. жиров) со щёлочами, в результате которого образуется трехатомный
спирт глицерин и соли высших карбоновых кислот (мыло). Уравнение
реакции выглядит следующим образом:
С17Н35СОО – СН2
СН2ОН
С17Н35СОО – СН + 3NaОН →
СН ОН + 3С17Н35СООNa
C17H35COO – CH2
CH2OH
Мыло приготавливают кипячением в воде жирных масел со щелочами,
такими как каустическая сода или каустический поташ. Жирные масла
извлекают из растительных продуктов, например, хлопкового, пальмового и
соевого масел, животных продуктов, таких как животное сало и рыбий жир, и
продуктов переработки орехов, в частности, кокосового масла. Очищенные
жиры подвергаются гидролизу в присутствии щелочей под давлением 5 МПа и
при температуре 240-260 градусов. При этом образуется мыло, жирные
кислоты и глицерин. Глицерин отводят из реактора, а оставшуюся смесь
обрабатывают избытком щелочи. Чистое мыло из мыловаренного котла
переливается в смеситель, где в него вводятся отдушки, красители и другие
компоненты. Потом оно заливается в формы, вмещающие по 410 кг мыла, и
оставляется в них на несколько суток для охлаждения и затвердевания.
Боковые стенки форм удаляются, масса подравнивается, разрезается на
бруски, которые сушатся и подвергаются штамповке на отдельные куски,
помещаемые в упаковку. Иногда мыло подвергают дополнительной обработке
для улучшения товарного вида (например, мраморированию).
Механизм моющего действия мыла
Мыло состоит из двух частей: гидрофобной (органического радикала) и
гидрофильной (растворимой в воде). Для моющего действия важно то, что
углеводородная часть отрицательного иона нерастворима в воде, но она
растворима в жирах и маслах, а ведь именно благодаря жиру грязь прилипает
к вещам; если поверхность полностью очищена от жира, грязь не
задерживается на ней. Отрицательные ионы (анионы) мыла склонны
концентрироваться на поверхности раздела воды и жира. Водорастворимый
отрицательно заряженный конец остается в воде, тогда как углеводородная
часть погружена в жир. Чтобы поверхность раздела была наибольшей, жир
должен присутствовать в виде мельчайших капелек. В результате образуется
эмульсия – взвесь капелек жира (масла) в воде.
Если на твердой поверхности имеется пленка жира, то при контакте с
водой, содержащей мыло, жир покидает поверхность и переходит в воду в
виде мельчайших капель. Анионы мыла находятся одним концом в воде, а
другим – в жире. Грязь, удерживаемая пленкой жира, удаляется при
полоскании.
У мыла есть серьезный недостаток – оно теряет свое мылящее действие
в жесткой воде. Это связано с тем, что в жесткой воде мыло образует
кальциевые и магниевые соли высших карбоновых кислот, которые являются
нерастворимыми:
2С17H35COONa + Ca2+ = (C17H35COO)2Ca + 2Na+
Мыло в природе
Мыло можно найти и в природе. Многие растения обладают моющим
действием: мыльнянка (Saponaria), смолёвка обыкновенная (Silene vulgaris),
грыжник голый (Caryophyllaceae), солодка (Glycyrrhiza glabra), и бузина
черная (Sambucus nigra) и многие другие. При растирании корней мыльнянки
образуется пышная, долго не оседающая пена. Такая же пена образуется с
помощью порошка корня солодки. А ягоды бузины, хоть и не образуют пены,
прекрасно отмывают грязь.