Khái niệm về xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp – Phương pháp sản xuất xà phòng

Xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp là những nhu yếu phẩm rất quen thuộc với mỗi chúng ta. Có thể nói, chúng ta sử dụng chúng hàng ngày trong đời sống. Vậy xà phòng là gì? Chất giặt rửa tổng hợp là gì? Cách sản xuất xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp như thể nào? Trong bài viết hôm nay, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu nhé!

Hình ảnh xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp hiện nay

khai-niem-ve-xa-phong-va-chat-giat-rua-tong-hop

Xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp

1. Xà phòng là gì?

Xà phòng là hỗn hợp muối natri (hoặc kali) của các axit béo và một số chất phụ gia.

Xà phòng

xa-phong

Thành phần của xà phòng:

Muối natri của axit stearic hoặc axit panmetic (thành phần chính)

Chất độn, chất tạo hương, chất diệt khuẩn…

2. Phương pháp sản xuất xà phòng

a) Phương pháp truyền thống

Xà phòng được sản xuất bằng các đun chất béo (dầu thực vật hay mỡ động vật) với dung dịch kiềm (NaOH hoặc KOH) trong các thùng kín ở nhiệt độ cao và áp suất cao.

Sau phản ứng xà phòng hóa, làm lạnh và muối ăn được thêm vào để tách xà phòng ra khỏi hỗn hợp. Sau đó, chất phụ gia được thêm vào xà phòng và đem ép thành bánh.

Phần dung dịch còn lại tách lấy glycerol dùng cho một số ứng dụng khác.

(R-COO)₃C₃H₅ + 3NaOH → 3R-COONa + C₃H₅(OH)₃

b) Phương pháp hiện đại

Ngày nay, xà phòng được sản xuất theo sơ đồ sau:

Ankan → Axit cacboxylic → Muối natri của axit cacboxylic

Ví dụ:

CH₃[CH₂]₁₄CH₂CH₂[CH₂]₁₄CH₃ → 2CH₃[CH₂]₁₄COOH

2CH₃[CH₂]₁₄COOH + Na₂CO₃ → 2CH₃[CH₂]₁₄COONa + CO₂ + H₂O

3. Chất giặt rửa tổng hợp là gì?

Chất giặt rửa tổng hợp là chất có tính năng giặt rửa như xà phòng nhưng không phải là muối natri (hay kali) của axit cacboxylic.

Một số chất giặt rửa tổng hợp thông dụng hiện nay

chat-giat-rua-tong-hop

Ví dụ:

CH₃[CH₂]₁₀-CH₂-O-SO₃^–Na⁺: natri lauryl sunfat (SLS)

CH₃[CH₂]₁₀-CH₂-C₆H₄-SO₃^–Na⁺: natri đođecylbenzensunfonat

4. Phương pháp sản xuất chất giặt rửa

Chất giặt rửa tổng hợp được sản xuất từ các sản của dầu mỏ. Ví dụ một sơ đồ sản xuất như sau:

Dầu mỏ → Axit đođecylbenzensunfonic → natri đođecylbenzensunfonat

Dầu mỏ → CH₃[CH₂]₁₀-CH₂-C₆H₄-SO₃H → CH₃[CH₂]₁₀-CH₂-C₆H₄-SO₃Na

5. Tác dụng tấy rửa của xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp

Muối natri (hay kali) trong xà phòng và các chất giặt rửa tổng hợp làm giảm sức săng bề mặt của các chất bẩn, giúp phân tán chất bẩn vào nước và chất bẩn sau đó bị rửa trôi khỏi bề mặt vải, da…

Cở chế tẩy rửa chất bẩn của xà phòng

co-che-lam-sach-cua-xa-phong-va-chat-giat-rua-tong-hop

Xà phòng: khi dùng với nước cứng thì các muối stearat, panmitat của kim loại hóa trị II sẽ kết tủa, làm giảm tác dụng.

Chất giặt rửa tổng hợp: dùng được trong nước cứng.

Giải bài tập xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp

Câu 1. Xà phòng là gì?

Bài làm:

Xà phòng là hỗn hợp muối natri (hoặc kali) của các axit béo và một số chất phụ gia.

Câu 2. Hãy điền chữ Đúng (Đ) hoặc sai (S) vào các phát biểu sau:

a) Xà phòng là sản phẩm của pư xà phòng hóa.

b) Muối natri (hoặc kali) của axit hữu cơ là thành phần chính của xà phòng.

c) Khi đun nóng chất béo với dd NaOH hoặc KOH ta được xà phòng.

d) Từ dầu mỏ có thể sản xuất được chất giặt rửa tổng hợp.

Bài làm:

a) Đ

b) S

c) Đ

d) Đ

Câu 3. Một loại mỡ động vật chứa 20% tristearoylglixerol, 30% tripanmitoyglixerol và 50% trioleoylglixerol (về khối lượng).

a) Viết PTHH của các phản ứng xảy ra khi thực hiện xà phòng hóa loại mỡ trên.

b) Tính khối lượng muối thu được khi xà phòng hóa 1 tấn mỡ trên bằng dd NaOH, giả sử hiệu suất đạt 90%.

Bài làm:

a) Các PTHH của phản ứng xà phòng hóa:

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

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

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

b)

Đổi: 1 tấn = 10⁶ gam. Ta có:

• n_{tristearoylglixerol} = [(20/100) x 10⁶] / 890 = 224,72 (mol)
• n_{tripanmitoylglixerol} = [(30/100) x 10⁶] / 806 =372,21 (mol)
• n_{trioleoylglixerol} = [(50/100) x 10⁶] / 884 = 565,61 (mol)

⇒ Khối lượng của các muối natri:

• m_{natri stearat} = 224,72 x 3 x 306 = 206292,96 (g)
• m_{natri panmitat} = 372,21 x 3x 278 = 310423,14 (g)
• m_{natri oleat} = 565,61 x 3 x 304 = 515836,32 (g)

⇒ Tổng khối lượng muối thu được:

m = 206292,96 + 310423,14 + 515836,32 = 1032552,42 (g)

Vì hiệu suất của quá trình đạt 90% nên khối lượng muối thực tế thu được là:

m_{thực tế} = 1032552,42 x 90 / 100 = 929297,18 (g)

Câu 4. Nêu những ưu điểm và hạn chế khi dùng xà phòng so với chất giặt rửa tổng hợp.

Bài làm:

Ưu điểm và hạn chế của xà phòng là:

– Ưu điểm: không gây hại cho da và môi trường (vì dễ bị vi sinh vật phân hủy). Còn chất giặt rửa tổng hợp gây hại cho da và gây ô nhiễm môi trường vì có chứa gốc hidrocacbon phân nhánh rất khó bị các vi sinh vật phân hủy.

– Nhược điểm: chỉ dùng được với nước mềm. Khi dùng với nước cứng, các muối stearat hay panmitat của các kim loại hóa trị II sẽ kết tủa, làm giảm chất lượng giặt rửa và ảnh hưởng đến vải sợi. Trong khi đó, chất giặt rửa tổng hợp lại dùng được trong nước cứng vì chúng ít bị kết tủa với nước cứng.

Câu 5. Cần dùng bao nhiêu kg chất béo chứa 89% khối lượng tristearin (còn 11% tạp chất trơ, bị loại bỏ trong quá trình sản xuất xà phòng) để sản xuất 1 tấn xà phòng chứa 72% khối lượng natri stearat.

Bài giải:

PTHH của phản ứng xà phòng hóa:

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

Trong 1 tấn xà phòng có 720 kg natri stearat.

⇒ n_{natri stearat} = 720 x 1000 / 306 = 2352,94 (mol)

⇒ n_tristearin = 1/3 x n_{natri stearat} = 1/3 x 2352,94 = 784,31 (mol)

 ⇒ m_tristearin: 784,31 x 890 = 698038,87 (g) ≈ 698,04 (kg)

Khối lượng chất béo cần dùng là:

m_{chất béo} = 698,04 x 100/89 = 784,31 (kg)