第3章 研究与实践 自制肥皂-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二化学选择性必修3同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019 单选）

研究与实践 自制肥皂 第三章 烃的衍生物　 研究目的 在日常生活中，我们几乎每天都要用到肥皂。我们可以通过化学实验的方法制取肥皂，体验化学知识在实际中的应用，并初步了解有关表面活性剂的知识。 研究任务 1．工业上生产肥皂要经过皂化、盐析、洗涤、成形等步骤。请根据以上工艺流程，查阅相关资料，利用家中的食用油及食用碱制取肥皂。 相关资料：肥皂生产的工艺流程包括精炼、皂化、盐析、洗涤、碱析，才能生产成肥皂。 (1)精炼：目的是除去油脂中的杂质。精炼过程包括脱胶和脱酸脱色。脱胶是除去油脂中的磷脂等胶质，可以用水将磷脂等胶质水化，然后沉淀析出，这个方法称为水化法。也可用浓硫酸使磷脂和类似的杂质碳化沉淀，这个方法称为酸化法。 (2)皂化：油脂精炼后与碱进行皂化反应。主要的皂化方法是煮沸法。皂锅呈圆柱形或方形，皂锅不仅安装有油脂、碱液、水、盐水等的输送管道，还装有直接蒸气或蒸气盘管，为了通入蒸气并搅匀皂料。 (3)盐析：在闭合的皂料中，加入食盐或饱和食盐水，使肥皂与稀甘油水分离。闭合的皂胶经盐析后，上层的肥皂叫做皂粒，下层带盐的甘油水从皂锅底部排出，可以回收甘油。 (4)洗涤：分出废液后，加水及蒸气煮沸皂粒，使之由析出状态成为均匀皂胶，洗出残留的甘油、色素及杂质。 (5)碱析：经碱析进一步洗出皂粒内的甘油、食盐、色素及杂质，可以使皂粒内残留的油脂完全皂化。碱析水完全析出的最低的碱的浓度称为碱析水极限浓度。上层为纯净的皂基，下层为皂脚。皂脚色泽深，杂质多，一般在下次碱析时再次利用。 2．请以“肥皂的去污原理”为关键词，在网上搜索资料，了解肥皂的去污作用。 相关资料：肥皂是一种脂肪酸金属盐，主要成分是硬质酸钠，化学表达式为C17H35COONa 或RCOONa。 它的分子可以分为两部份(如图1)：一部分是极性的羧基—COONa, 是一种易溶于水但憎油的基团，又叫亲水基；另一部分是长“尾”的非极性的烃基，它的结构为长条碳链，不溶于水但溶于油，又叫憎水基。 当肥皂溶于水后，肥皂分子中亲水的羧基部分会受到水分子吸引作用而进入水分子中，而憎水的烃基部分则会被排斥到水的外面，形成定向排列的肥皂分子。 当水中肥皂分子的浓度逐渐增大时，水表面聚集的肥皂分子逐渐增多而形成单分子层。如果肥皂浓度继续增大，由于水的表面已经被肥皂分子占满，而憎水的烃基开始受到范德瓦尔斯的作用而相互聚集在一起，而亲水的羧基则包裹在烃基团的外面，形成胶体大小的聚集粒子，称为胶束。肥皂的胶束呈球形，如图2。 图2　胶束示意图 这些胶束由于外面带有相同的电荷，彼此相互排斥，使得胶束保持稳定的分散状态。在洗涤衣物时，如果遇到衣服上的油污，胶束中憎水的烃基部分就溶解进入油污内，而亲水的羧基部分则伸在油污外面的水中，油污被肥皂分子包围起来，降低了水的表面张力，形成稳定的乳浊液。通过机械搓揉和水的冲刷，油污等污物就会脱离附着物，分散成更小的乳浊液进入水中，随水漂洗而离去。这就是肥皂的洗涤原理，如图3所示。 图3　肥皂去污原理示意图 肥皂虽然具有优良的洗涤作用，但也还有一些缺点。例如，肥皂不宜在酸性或硬水中使用，因为在酸性水中能形成难溶于水的脂肪酸，而在硬水中能生成不溶于水的脂肪酸钙盐和镁盐。这样不仅浪费肥皂，而且去污能力也大大降低。另外，生产肥皂要消耗大量的食用油脂。所以近年来，根据肥皂的洗涤原理，合成了一系列的具有亲水基团和憎水基团的表面活性剂，这些物质就叫做合成表面活性剂，它们既能去污又能杀菌，而且还有其他工业领域有着广泛的用途。 3．肥皂和合成洗涤剂都含有表面活性剂，大多数的合成洗涤剂是由阴离子表面活性剂及助剂等制成的。请你在网上搜索资料，了解表面活性剂的种类和使用情况。 相关资料：表面活性剂按其解离情况不同分为离子型和非离子型两大类，其中离子型表面活性剂又分为阴离子型、阳离子型和两性离子型三类。 (1)阴离子型表面活性剂 本类起表面活性作用的部分是阴离子。主要包括肥皂类、硫酸化物、磺酸化物。 ①肥皂类 为高级脂肪酸盐，分子结构通式为(RCOO－)nMn＋。常用脂肪酸的烃链通常在C11～C18之间，以硬脂酸、油酸、月桂酸等较常用。根据其金属离子(Mn＋)的不同，有碱金属皂、碱土金属皂和有机胺皂等。本类表面活性剂具有良好的乳化能力，但容易被酸破坏，碱金属皂还可被钙、镁盐等破坏，电解质可使之盐析；有一定的刺激性，一般只用于外用制剂。 ②硫酸化物 主要是硫酸化油和高级脂肪醇的硫酸酯类，分子结构通式为R·O－SOM＋，其中高级醇烃链R在C12～C18之间。硫酸化油的代表品种是硫酸化蓖麻油，俗称土耳其红油，为黄色或橘黄色黏稠液体，微臭，可与水混合，为无刺激性的去污剂和润湿剂，可代替肥皂洗涤皮肤，也可用于挥发油或水不溶性杀菌剂的增溶。高级脂肪醇硫酸酯类，常用的有十二烷基硫酸钠(又名“月桂醇硫酸钠