Конспект урока по химии в 10 классе «Изучение свойств хозяйственного мыла»

КОНКУРС «ХИМИЯ В МОЕЙ ЖИЗНИ»

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА «ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ХОЗЯЙСТВЕННОГО МЫЛА»

Цель урока: на примере мыла сформировать представление о природе поверхностно-активных веществах; изучить свойства хозяйственного мыла; учиться осмысленно использовать знания химии в быту.

9. Задачи:

- образовательные (формирование познавательных УУД):

научить в процессе реальной ситуации использовать определения следующих понятий: «поверхностно-активные вещества», «синтетические моющие средства», «гидрофильные, гидрофобные и амфифильные вещества»; сформировать представление о моющем действии мыла, опытным путем установить среду водного раствора мыла, его амфифильность, влияние на него жесткой воды.

- воспитательные (формирование коммуникативных и личностных УУД):

умение слушать и вступать в диалог, участвовать в обсуждении проблем, интегрироваться в группы для совместной самостоятельной работы со сверстниками и строить продуктивное взаимодействие, формировать коммуникативную компетенцию учащихся; воспитывать ответственность за личную гигиену и аккуратность.

- развивающие (формирование регулятивных УУД)

умение обрабатывать информацию и делать выводы; представлять информацию в виде таблицы, использовать для объяснения моющего действия мыла метод моделирования; рефлексия способов и условий действия, контроль и оценка процесса и результатов деятельности.

Тип урока: комбинированный урок с использованием демонстрационных и лабораторных опытов.

Формы работы учащихся: фронтальная работа, работа в группах, практическая работа с химическими веществами и оборудованием.

Необходимое техническое оборудование: доска, компьютер, мультимедийный проектор, экран, слайд «Молекула стеарата натрия», модель молекулы мыла – «Чупа-чупс» (Карамель – гидрофильная голова, палочка – гидрофобный хвост), таблица взаимной растворимости различных веществ друг в друге, слайд «Моющее действие мыла».

Оборудование и реактивы: пробирки, штатив для пробирок, хозяйственное мыло в упаковке, любое СМС, мы брали "Help", серная кислота (разб.), спиртовой раствор фенолфталеина, вода, спирт, бензин, бензол, соль поваренная, сахар, растительное масло, парафин, раствор хозяйственного мыла, жесткая вода (добавить в обычную воду некоторое количество растворимых солей кальция и магния), стаканы химические.

Ход урока

Организационные моменты: 1) Приветствие.

2) Проверка готовности учащихся и учителя.

Введение в тему урока. На прошлом уроке мы проходили сложные эфиры и жиры. Давайте вспомни основные моменты.

1. Что такое сложные эфиры?

(Это производные карбоновых кислот, образующиеся в реакции этерификации).

2. Что называется реакцией этерификацией?

(Реакция между карбоновыми кислотами и спиртами)

3. К какому классу веществ относятся жиры?

(К классу сложных эфиров).

4. Что образуется при кислотном гидролизе жиров? (Образуется глицерин и смесь высших жирных кислот).

5. А что получится при щелочном гидролизе жиров?

Этого учащиеся не знают. Учитель предлагает воспользоваться учебником (§21) и найти ответ на это вопрос. После этого еще вопросы о реакции омыления и химической природы мыла (натриевых и калиевых солей ВЖК).

Учитель торжественно объявляет, что сегодня мы будем с помощью опытов изучать свойства самого обычного мыла, которое в быту называется хозяйственным мылом.

Работа в тетради. 1) Записываем дату и тему урока «Изучение свойств хозяйственного мыла».

Поисковая деятельность. 1) Учитель просит одного из обучающихся прочесть на упаковке хозяйственного мыла его состав (если шрифт очень мелкий – вручить лупу).

СОСТАВ: натриевые соли жирных кислот натуральных жиров и масел, вода, глицерин, хлорид натрия, антиоксидант (по ГОСТу 30266-95. Группа I).

Вопрос: что из перечисленных компонентов является мылом? (натриевые соли жирных кислот). И еще один: какое происхождение имеет такое мыло? (натуральное)

2. Учитель просит другого ученика прочесть на упаковке СМС (любого). В нашем случае гель для мытья посуды «Help».

СОСТАВ: вода, менее 5% анионного ПАВ, менее 5% неионогенного ПАВ, менее 5% амфотерного ПАВ, хлорид натрия, менее 5% парфюмерной композиции, краситель (по ТУ 2383-015-18461799-02).

Вопросы: как вы думаете, что из перечисленного является моющими компонентами? Учащиеся пока не знают, что такое ПАВ, но методом исключения приходят именно к этому ответу, так как вода, хлорид натрия, парфюмерная композиция, краситель моющими свойствами не обладают. Учитель сообщает, что аббревиатура ПАВ расшифровывается как поверхностно-активные вещества, к ним относятся многие природные вещества, в том числе мыла и моющие средства. Только в случае со средствами для мытья посуды, а также стирального порошка, гелей для тела и шампуней и т.п. применяются ПАВы, синтезированные с помощью химических технологий, и не имеющих аналогов в природе – это синтетические моющие средства. Один из таких компонентов – лауретсульфат натрия. Но сегодня мы будем изучать натуральные ПАВы в виде хозяйственного мыла.

Демонстрационные эксперименты. 1) Убедимся в том, что мыло – соль высших жирных кислот.

Для этого нальем в пробирку 2-3 мл прозрачного раствора мыла и добавим к нему раствор серной кислоты. Так как серная кислота – сильнее, чем органические кислоты, она вытесняет соли (главным образом стеариновую кислоту) и раствор мутнеет.

Далее задание для учащихся: зарисовать в тетради опыт, описать наблюдения, сделать вывод, что получилось в осадке и какова химическая природа мыла.

2) Исследуем среду водного раствора мыла.

В пробирку нальем 2-3 мл раствора мыла и добавим к нему несколько капель спиртового раствора фенолфталеина. Что наблюдаем? Какая среда раствора мыла?

Очередное задание для учащихся. Зарисовать опыт в тетради, наблюдения, вывод.

Если мы будем использовать мыло в ручной стирке или мытье посуды нужно учесть, что среда кожи – кислая, а хозяйственное мыло имеет щелочную среду. В связи с этим вопросы:

- Хорошо ли, что кожа и мыло имеют противоположный характер среды? (Плохо)

- Что произойдет при систематическом воздействии мыла на кожу? (Для нейтрализации щелочной среды потребуются ионы водорода, которые соединяются и образуется вода, и она уходит из кожи, следовательно, иссушение кожи).

- Как предотвратить это? (после пользования мылом ополоснуть руки с хозяйственным мылом раствором кислоты – лучше лимонной; для этого после окончания контакта с мылом не только смыть, но и ополоснуть раствором лимонной кислоты и снова смыть водой).

3) Влияние на мыло жесткой воды.

Этот опыт могут провести 3 учащихся под руководством учителя. Возьмем три стаканчика (каждый участник берет по стаканчику). В 1 стаканчике у нас обычная водопроводная вода, во 2 – мягкая вода (можно дистиллированную), в 3 – жесткая вода.

Попробуем для начала попытаться перемешать воду во всех стакан. Дети перемешивают. Что вы наблюдали? (дети описывают). Образовывалась ли пена? Устойчивая она была?

А теперь добавьте в свой стаканчик немного раствора мыла (примерно 1-2 мл) и перемешайте снова. Опишите наблюдения. Сравните увиденное в трех стаканчиках. (В 1 стаканчике сформировалась устойчивая пена – коллоидный раствор газа в жидкости, во 2 – пены было очень много, почти до самого верха стакана, тоже устойчивая, в 3 – устойчивой пены не образовалось).

Объяснение учителя. Пена – это коллоидный раствор газа в жидкости, в нашем случае – воздуха в воде. Молекулы воздуха малорастворимы в воде, поэтому большая часть тут же образуют пену, а после окончания перемешивания – газы выделяются в воздух. Когда добавляется мыло, оно начинает проявлять свойства ПАВа – изменяет физические свойства компонентов раствора. Уменьшают межмолекулярные силы воды в самой воде, вместе с тем формируют мыльно-водную пленку, которая образуется в следствии увеличения межмолекулярных сцеплений между молекулами воды и мыла. Газы начинают выделяться, но задерживаются пленкой, и не могут дальше выделиться в воздух. Так формируется пена.

Вопросы.

- Можно ли использовать мыло в мягкой воде? Почему? (невозможно; мылится легко, смывается плохо).

- Можно ли использовать мыло в жесткой воде? Почему? (невозможно; не мылится, поскольку кальциевые и магниевые соли ВЖК – нерастворимы в воде, легко смывается).

- Какую воду следует применять для мыла? (Умеренно жесткую – не очень мягкую, но и не слишком жесткую).

- Вода в природе редко бывает настолько мягкой, что ее невозможно использовать для мыла. Значительно чаще вода жесткая. Что можно сделать, чтобы вода стала мягче? (Кипячение, вещества-умягчители, предварительно разбавлять жесткую воду талой или дождевой водой).

Лабораторная работа: «Гидрофильные и гидрофобные вещества».

Класс делится на 4 группы. Каждой группе выдается набор веществ и инструкция. Им потребуются штатив для пробирок, вода,  хлорид натрия (соль), сахар (сахароза), растительное масло, бензин;

Провести работу и зафиксировать результаты в тетради.

Инструкция: налить в четыре пробирке по 2 – 3 мл воды. В каждую пробирку внести небольшое количество хлорида натрия, сахара, растительное масло и бензин.

Вопросы для учеников.

- Какие вещества из испытанных растворяются в воде?

- Какие вещества из испытанных не растворяются в воде?

- Существует правило: «Подобное растворяется в подобном». Как его можно объяснить? (Выдвигаются предположения, они обсуждаются с классом). Это значит, что в полярных растворителях хорошо растворимы вещества с полярным характером связи (ионные и ковалентные сильно-полярные связи), и плохо – с неполярными связями (ковалентная неполярная, ковалентная малополярная, металлическая связи). А в неполярных растворителях хорошо растворяются неполярные вещества и не растворяются полярные.

- Какой характер связей у воды? (Полярный).

- Какой характер связей у веществ, способных растворяться в воде? (Полярный).

- Какие вещества по связям не будут растворяться в воде? (Неполярные).

В первом случае вещества называются гидрофильными ( с греч. - любовь к воде), во втором – гидрофобными (с греч. - боязнь воды).

Проблемное задание. Посмотрите на структурные формулы витамина А и витамина С. Установите, какой витамин будет относится к водорастворимым, а какой в жирорастворимым.

Витамин С (аскорбиновая кислота)

Моющее действие мыла. В этой части идет наглядное объяснение принципа, почему моет мыло с использованием моделирования.

Чтобы понять, как моет и стирает мыло, обратимся к структуре молекулы мыла.

Условно будем считать, что мыло целиком состоит из стеарата натрия. Вот модель его молекулы:

При растворении в воде мыло будет диссоциировать на ионы:

                                                           H2O

С15Н31СООNa  =  C15H31COO- + Na+

Стеарат-ион состоит из полярной части – карбокисльной группы – она гидрофильна и из неполярной части – углеводородного радикала – она гидрофобна. Гидрофильную часть называют «голова», гидрофобную – хвост. Модель молекулы напоминает конфетку «Чупа-чупс».

Голова образуется карбоксильной группой - СООН – она гидрофильна

Хвост образуется углеводородным радикалом - С17Н35 – он гидрофобен.

В целом стеарат-ион обладает амфифильными свойствами, то есть разные его части проявляют как гидрофильные, так и гидрофобные свойства.

Демонстрационный опыт. «Образование эмульсии масла в воде под действием мыла».

Смешаем воду и растительное масло. Мы увидим, что жидкости не смешиваются, а расслаиваются на 2 фазы: водную и масляную, при этом между ними обнаруживается четкая граница раздела этих фаз. Добавим раствор мыла в смесь масла с водой и хорошенько перемешаем. Видим, что капли масла равномерно и устойчиво образовали коллоидный раствор в воде – эмульсию.

Объясним увиденное.

- Какой характер связей имеет вода? (Полярные).

- Какой характер связей в молекулах растительного масла? (Неполярный).

- Может ли масло растворяться в воде? Как себя ведет смесь воды и масла? (Не растворяется, разделяется на 2 фазы).

- Какими свойствами обладает мыло? (Амфифильными).

А вот и объяснение, как моет мыло.

Вот эта схема и получила название моющего действия мыла. Это ответ на вопрос, как моет мыло.

Подведение итогов, рефлексия. Делаем тест, в котором кроме ответа, нужно указать знание и уверенность. Если ученик знает он отвечает и ставит плюс, угадывает – минус. Вторая графа – уверен «+», не уверен – «-«.

Тест имеет вид.

Тесты сдаются на проверку учителю.

Д/з. § 21, записи в тетради.