Lý thuyết xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp

Bài tập Lý thuyết Xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp là một chuyên đề quan trọng trong chương trình Hóa học 12, không chỉ thường xuyên xuất hiện trong các đề kiểm tra, đề thi THPT Quốc gia mà còn có nhiều ứng dụng thực tế trong đời sống. Nội dung bài học xoay quanh cấu tạo, tính chất, phản ứng xà phòng hóa, cùng với cơ chế giặt rửa của xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp. Bên cạnh đó, học sinh cần nắm được sự khác biệt giữa hai loại chất này về mặt cấu trúc, hiệu quả làm sạch và ảnh hưởng đến môi trường.

Bài viết sẽ tổng hợp lý thuyết trọng tâm, cung cấp sơ đồ minh họa, cùng với các bài tập lý thuyết đi kèm để giúp bạn ôn luyện hiệu quả và có cái nhìn sâu sắc hơn về phần kiến thức này.

A. KIẾN THỨC GHI NHỚ

I. THÀNH PHẦN VÀ ƯU NHƯỢC ĐIỂM

Tên gọi	Thành phần	Ưu điểm	Nhược điểm
Xà phòng	- Muối sodium (Na) hoặc potassium (K) của acid béo (thường là palmitic acid và stearic acid): C15H31COOM, C17H35COOM (M = Na, K). Thêm một số chất phụ gia như: chất độn (tăng độ cứng để dễ đúc thành bánh), chất tạo màu, chất tạo hương, chất dưỡng da, chất diệt khuẩn,…	- Thành phần tự nhiên, an toàn hơn cho sức khỏe và môi trường. Có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật nên ít gây ô nhiễm môi trường (nguồn nước, sinh vật thủy sinh)	Khi dùng với nước cứng (nước chứa nhiều ion Ca2+, Mg2+) tạo ra kết tủa là các muối calcium, magnesium của các acid béo, bám lên bề mặt sợi vải, ảnh hưởng đến chất lượng vải đồng thời làm giảm tác dụng giặt rửa của xà phòng. Xà phòng
Chất giặt rửa tổng hợp	Muối sodium alkylsulfate hoặc alkylbenzene sulfonate: CH3[CH2]10CH2OSO3-Na+ CH3[CH2]11C6H4SO3-Na+	Hiệu quả làm sạch cao, loại bỏ được những vết bẩn cứng đầu, độ ổn định cao, dễ dùng. Dùng được với nước cứng vì không bị kết tủa bởi các ion Ca2+, Mg2+. Giá thành thấp.	Các chất giặt rửa tổng hợp có gốc hydrocarbon phân nhánh hoặc chứa vòng benzene sẽ gây ô nhiễm môi trường do chúng rất khó bị vi sinh vật phân huỷ.
Chất giặt rửa tự nhiên	Saponin có trong quả bồ hòn, quả bồ kết.	Lành tính với da, không gây kích ứng da kể cả với làn da nhạy cảm của trẻ em, dễ bị phân huỷ bởi vi sinh vật nên không gây ô nhiễm môi trường.	Giá thành cao. Khó sản xuất ở quy mô công nghiệp.

II. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO

Cấu tạo của xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp thường gồm hai phần chính:

Phần đầu ưa nước tan tốt trong nước:

+ Nhóm carboxylate (–COO^–) của xà phòng.

+ Nhóm sulfate (–OSO₃ ^–) của chất giặt rửa TH

+ Nhóm sulfonate (–SO₃ ^–) của chất giặt rửa TH

Phần đuôi kỵ nước Là gốc hydrocarbon mạch dài (R–) không tan trong nước nhưng tan trong dầu, mỡ:

+ C₁₇H₃₅– , C₁₅H₃₁– của xà phòng.

+ CH₃[CH₂]₁₀CH₂– của chất giặt rửa tổng hợp.

+ CH₃[CH₂]₁₁C₆H₄– của chất giặt rửa tổng hợp.

⟶ Cấu trúc này làm phân tử xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp “vừa ưa nước, vừa ưa dầu” nên có thể giặt rửa các vết dầu, mỡ bám trên

vật liệu với nước.

III. CƠ CHẾ GIẶT RỬA

- Sợi vải có dính vết bẩn ở dạng dầu, mỡ được ngâm trong môi trường nước, do sức căng bề mặt của nước lớn nên nước không thể tách hoặc hoà tan vết dầu, mỡ này.

- Khi cho xà phòng vào nước tạo thành dung dịch xà phòng có sức căng bề mặt nhỏ, giúp xà phòng ngấm vào các sợi vải. Phần kị nước quay về phía vết dầu, mỡ và thâm nhập vào vết dầu, mỡ, còn phần ưa nước lại có xu hướng quay ra ngoài và thâm nhập vào nước.

- Kết quả là vết dầu, mỡ bị phân chia thành các hạt rất nhỏ phân tán vào nước. Nhờ đó, chúng bị rửa trôi khỏi bề mặt của vật cần giặt

IV. PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT XÀ PHÒNG VÀ CHẤT GIẶT RỬA

1. Phương pháp sản xuất xà phòng

- Xà phòng được sản xuất bằng cách đun chất béo với dung dịch NaOH đặc hoặc KOH đặc (phản ứng xà phòng hóa):

Sau phản ứng, hỗn hợp muối của acid béo được tách ra bằng cách cho dung dịch muối ăn bão hoà vào hỗn hợp sản phẩm. Các muối của acid béo nổi lên, được lấy ra, sau đó được trộn với chất phụ gia để làm xà phòng. Phần dung dịch còn lại đem tách và thu hồi glycerol.

- Ngày nay, một phần xà phòng được sản xuất từ các alkane mạch dài lấy từ công nghiệp chế biến dầu mỏ theo sơ đồ:

2. Phương pháp sản xuất chất giặt rửa tổng hợp

Chất giặt rửa tổng hợp được sản xuất từ dầu mỏ theo sơ đồ sau:

Muối sulfonate hoặc muối sulfate được trộn với một số chất phụ gia khác nhau để tạo thành chất giặt rửa tổng hợp.

B. CÂU HỎI VẬN DỤNG

Phần I. Câu hỏi trắc nghiệm nhiều đáp án lựa chọn

Câu 1. Chất nào sau đây là thành phần chủ yếu của xà phòng?

A. CH₃COONa

B. CH₃(CH₂)₃COONa.

C. CH₂=CHCOONa.

D. C₁₇H₃₅COONa.

Câu 2. Chất nào sau đây không là xà phòng

A. (C₁₇H₃₁COO)₃C₃H₅.

B. C₁₇H₃₃COONa.

C. C₁₅H₃₁COOK.

D. C₁₇H₃₅COONa

Câu 3. Trong các chất sau đây, chất nào là thành phần chính của chất giặt rửa tổng hợp?

A. CH₃[CH₂]₁₆-COONa.

B. (CH₃[CH₂]₁₆-COO)₂Ca.

C. CH₃[CH₂]₁₁-C₆H₄-SO₃Na.

D. CH₃[CH₂]₁₄-COOK.

Câu 4. Phần không phân cực hay phần kị nước (“đuôi” kị nước) trong xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp là

A. nhóm carboxylate –COO^–.

B. gốc hydrocarbon mạch dài.

C. nhóm sulfate (-OSO₃^–).

D. nhóm sulfonate (-OSO₃^–).

Câu 5. Theo nguồn gốc, chất giặt rửa được chia thành hai loại: chất giặt rửa tự nhiên và chất giặt rửa tổng hợp. Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Phân tử chất giặt rửa có cấu tạo gồm hai phần, một phần ưa nước và một phần kị nước.

B. Phân tử chất giặt rửa tổng hợp có phần kị nước là gốc hydrocarbon mạch dài tương tự như xà phòng.

C. Chất giặt rửa tổng hợp dễ bị phân huỷ sinh học bởi các vi sinh vật hơn xà phòng.

D. Từ nguồn nguyên liệu dầu mỏ, có thể sản xuất được cả xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp.

Câu 6. Hoá chất chủ đạo trong ngành công nghiệp sản xuất xà phòng là

A. K₂SO₄.

B. NaCl.

C. Mg(NO₃)₂.

D. NaOH.

Câu 7. Cho các chất sau: CH₃[CH₂]₇CH=CH[CH₂]₇COONa , CH₃[CH₂]₁₄COOK , CH₃[CH₂]₁₀COOK và CH3COONa . Trong các chất nêu trên, có bao nhiêu chất có thể là thành phần chính của xà phòng?

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Câu 8. Phát biểu nào sau đây về xà phòng là đúng?

A. Xà phòng có thành phần chính là muối sodium hoặc potassium của carboxylic acid.

B. Các phân tử xà phòng đều có đầu kị nước gắn với đuôi dài ưa nước.

C. Xà phòng mất tính giặt rửa khi sử dụng với nước cứng.

D. Nhược điểm của xà phòng là khó bị phân huỷ hoặc phân huỷ chậm, do đó gây hại cho hệ sinh thái.

Câu 9. Trong thực tế, người ta dùng phản ứng nào sau đây để điều chế xà phòng?

A. Đun nóng acid béo với dung dịch kiềm.

B. Đun nóng chất béo với dung dịch kiềm.

C. Đun nóng glycerol với các acid béo.

D. Đun nóng acid béo hoặc chất béo với dung dịch kiềm.

Câu 10. Khi xà phòng hoá tristearin thu được sản phẩm là

A. C₁₅H₃₁COONa và C₂H₅OH.

B. C₁₇H₃₅COOH và C₃H₅(OH)₃.

C. C₁₅H₃₁COOH và C₃H₅(OH)₃.

D. C₁₇H₃₅COONa và C₃H₅(OH)₃.

Phần II. Câu hỏi đúng sai

Câu 1. Xác định tính đúng sai của các phát biểu dưới đây?

a) Xà phòng được điều chế từ mỡ lợn là chất giặt rửa tự nhiên.

b) Xà phòng có thể được sản xuất từ nguồn hydrocarbon có trong dầu mỏ.

c) Nước Javel và baking soda là các chất giặt rửa có nguồn gốc vô cơ.

d) Sodium laurylsulfate là chất giặt rửa tổng hợp.

Câu 2. Xét tính đúng sai của các phát biểu dưới đây?

a) Xà phòng là sản phẩm của phản ứng xà phòng hoá.

b) Muối sodium hoặc potassium của acid hữu cơ là thành phần chính của xà phòng.

c) Khi đun nóng chất béo với dung dịch NaOH hoặc KOH, thu được xà phòng.

d) Có thể sản xuất được xà phòng từ các alkane mạch dài thu được từ chế biến dầu mỏ.

Câu 3. Xét tính đúng sai của các phát biểu dưới đây?

a) Các chất giặt rửa đều được sản xuất bằng cách đun nóng dầu, mỡ động vật, thực vật với dung dịch kiềm.

b) Xà phòng là hỗn hợp muối sodium hoặc potassium của acid béo, không nên dùng xà phòng trong nước cứng vì tạo ra muối kết tủa.

c) Chất giặt rửa tổng hợp không phải là muối sodium của carboxylic acid và không bị kết tủa trong nước cứng.

d) Chất giặt rửa tổng hợp tương tự với xà phòng ở phần kị nước, còn phần ưa nước là các nhóm khác nhau.

Phần III. Câu hỏi trả lời ngắn

Câu 1. Trong số các vật phẩm tiêu dùng sau: xà phòng bánh, dầu gội đầu, nước bồ kếtvà baking soda (NaHCO₃), số vật phẩm có thành phần chất giặt rửa tự nhiên và tổng hợp là?

Câu 2. Khi xà phòng hóa triglyceride X bằng dung dịch NaOH dư, đun nóng, thu được xà phòng gồm hỗn hợp ba muối sodium oleate, sodium stearate và sodium palmitate. Số đồng phân cấu tạo có thể có của X là

Câu 3. Cho các nguyên liệu sau: (1) CH₃[CH₂]₁₆COONa, (2) CH₃[CH₂]₁₄-COOK, (3) dịch đun từ quả bồ hòn, (4) C₆H₅COOH, (5) CH₃[CH₂]₁₁C₆H₄SO₃Na, (6) H₂SO₄, (7) dung dịch đun từ quả bồ kết. Có bao nhiêu nguyên liệu có tính giặt rửa?

C. ĐÁP ÁN HƯỚNG DẪN GIẢI

👉 Chi tiết bộ câu hỏi, đáp án nằm trong FILE TẢI VỀ