Luyện tập Xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp CD

- Chất tẩy trắng tẩy màu bằng phản ứng oxi hóa - khử còn xà phòng nhờ ra năng rửa trôi vết bẩn.

- Chất giặt rửa làm sạch nhờ khả năng rửa trôi.

- Xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp tan tốt trong nước nhờ có 1 đầu ưa nước, còn đầu còn lại kị nước.

Nguyên liệu để điều chế xà phòng là: mỡ động vật và dầu thực vật là những ester của glycerol và các acid béo.

n_NaOH = 3n_glycerol ⇒ n_glycerol = 0,02 mol

Bảo toàn khối lượng:

m_{xà phòng} = m_{chất béo} + m_NaOH – m_glycerol

                = 17,24 + 0,06. 40 – 0,02. 92

                = 17,8 gam

Để tẩy vết dầu, mỡ bám trên quần áo, sử dụng dung dịch xà phòng.

Thành phần chính của xà phòng là muối sodium hoặc potasium của acid béo.

Bồ kết có khả năng giặt rửa vì bồ kết có những chất có cấu tạo kiểu đầu phân cực gắn với đuôi dài không phân cực. 

Khối lượng của natri stearat là :

m_C17H35COONa = = 0,72 tấn = 720 kg

⇒ n_C17H35COONa = = kmol

Phương trình hóa học:

(C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅ + 3NaOH → 3C₁₇H₃₅COONa + C₃H₅(OH)₃

Theo phương trình ta có:

n(C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅ = nNaOH = . = kmol

⇒ m_{(C17H35COO)3C3H5} = 890. = 698,04 kg

Lượng tristearin chiếm 89% khối lượng chất béo, nên lượng chất béo cần dùng là:

m = = 784,3 kg

Phương pháp tách xà phòng ra khỏi hỗn hợp X là cho thêm muối ăn vào hỗn hợp X, do xà phòng rất ít tan trong nước muối, vì vậy chúng sẽ nổi lên thành một lớp đông đặc ở phía trên.

Trong xà phòng luôn có một lượng xút dư, các muối sodium của các acid béo bị thủy phân tạo ra môi trường kiềm có thể ăn mòn nhôm.

Các chất giặt rửa có các phân tử luôn có phần ưa nước và kị nước giống như các muối của acid béo trong xà phòng.

Tristearin: (C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅

n_{(C17H35COO)3C3H5} = = 0,2 (mol)

n_C17H35COOK = 3.n_{(C17H35COO)3C3H5} = 3.0,2 = 0,6 mol 

⇒ m = 0,6.322 = 193,2 (gam)

Xà phòng được điều chế bằng cách thủy phân chất béo trong môi trường kiềm.

Phần ưa nước: –OSO₃^–Na⁺.

Phần kị nước: CH₃[CH₂]₁₀CH₂–.

Phản ứng của các chất với dung dịch NaOH:

(C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅ + 3NaOH → 3C₁₇H₃₅COONa + C₃H₅(OH)₃

(C₁₇H₃₃COO)₃C₃H₅ + 3NaOH → 3C₁₇H₃₃COONa + C₃H₅(OH)₃

(C₁₅H₃₁COO)₃C₃H₅ + 3NaOH → 3C₁₅H₃₁COONa + C₃H₅(OH)₃

Ta có:

m_{(C17H35COO)3C3H5} = 100.1 000.50% = 50 000 (g)

⇒ n_{(C17H35COO)3C3H5} = = 56,18 (mol)

m_{(C17H33COO)3C3H5} = 30 000 (g)

⇒ n_{(C17H33COO)3C3H5} = 33,94 (mol)

m_{(C15H31COO)3C3H5} = 20000 (g)

⇒ n_{(C15H31COO)3C3H5} = 24,81 (mol)

Từ phương trình phản ứng ta có:

n_C17H35COONa = 3n_{(C17H35COO)3C3H5}

n_C17H33COONa = 3n_{(C17H33COO)3C3H5}

n_C15H31COONa = 3n_{(C15H31COO)3C3H5}

Khối lượng muối thu được là:

m_muối = m_C17H35COONa + m_C17H33COONa + m_C15H31COONa

           = 3.(56,18.306 + 33,94.304 + 24,81.278)

           = 103218,06 (g) = 103,2 (kg).

Chất giặt rửa tổng hợp có ưu điểm là dùng được với nước cứng vì không bị kết tủa bởi các ion Ca²⁺ và Mg²⁺.

Chất béo có công thức (C₁₇H₃₃COO)₃C₃H₅ tác dụng với kiềm :

(C₁₇H₃₃COO)₃C₃H₅ + 3KOH → 3C₁₇H₃₃COOK + C₃H₅(OH)₃       (1)

Phản ứng trung hoà acid:

RCOOH + KOH → RCOOK + H₂O                                                   (2)

m_KOH = 14100 g ⇒ n_KOH = 251,786 (mol)

Số gam KOH để trung hoà acid béo là 700 gam ứng với số mol KOH là 12,5 mol.

Theo (2): n_RCOOH = n_KOH = 12,5 mol

n_H2O = n_RCOOH = 12,5 mol ⇒ m_H2O = 12,5.18 = 225 (g)

Số mol KOH tham gia phản ứng (1) là:

251,786 – 12,5 = 239,286 (mol)

n_{glycerol sinh ra} = .n_KOH = = 79,762 (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

m_muối = m_{chất béo} + m_KOH – m_nước – m_glycerol

          = 100000 + 14100 – 225 – 79,762.92

          = 106536,896 (g)

          = 106,54 kg.

Thành phần chính của xà phòng là muối sodium (hoặc potassium) của acid béo. 

Vì ester có mùi thơm đặc trưng nên được sử dụng làm hương liệu cho các sản phẩm công nghiệp.