拓展专题8 洗涤剂中的化学.

拓展专题8 洗涤剂中的化学【案例资料】肥皂的起源公元前2708年的一天，神采奕奕、容光焕发的埃及国王胡夫举行了盛大的宴会。

仆人们在厨房与客厅之间匆忙穿梭，突然间，在厨房忙碌的一位小伙计一不小心，将刚刚炼好的羊油打翻在灶坑旁的炭灰里。

小伙计惟恐遭到国王惩戒，情急之下，连忙用手将混有羊油的炭灰一把一把地捧了出去，以免被人发现。

奇怪的事情发生了。

当小伙计捧完炭灰洗手时，发现手洗得特别干净，甚至连以前很难洗掉的污垢都不见了。

这是为什么呢?小伙计纳闷不已。

会不会是混着羊油的炭灰起了作用?几番试验之后，小伙计确信无疑。

于是，他将混着羊油的炭灰专门带回一些，将羊油和炭灰搓成一个个小圆球，然后晾干，使用时，只要蘸点水就行了，他分送给其他厨师使用。

结果，厨师们把手洗得既白又净。

这种羊油和炭灰的混合物，成了厨师们洗脸、洗手的日常用品。

不过，当时的人虽然经常使用它，但其中洗污去垢的奥秘，却无人知晓。

直到近代，科学家们才在实验室里探明“羊脂炭球”神奇去污能力的奥妙所在。

原来，炭灰中含有的大量烧碱可以使污垢分解并离开皮肤表面；而羊脂则起了一种润滑和减少摩擦的作用，使脸上和手上的脏东西迅速溶解在水里。

于是，“羊脂炭球”有了一个富于现代气息的名字——“肥皂”。

后来，英国的布里斯杜勒城里，建立起世界上第一个专门生产肥皂的工厂。

【讨论交流】1.根据资料用所学知识分析“羊油”和“炭灰”的主要成分分别是什么？2.“羊油”和“炭灰”中的主要成分之间发生了什么化学反应？生成的物质为什么可以去污？【实践活动】1.查找资料，列表归纳肥皂的种类、功能以及在社会生活中的用途。

2.实地考察一个肥皂厂，调研肥皂的制造工艺、品种规格、功能特点以及市场需求情况，以及该厂的发展历史。

写一份1000字左右的调研报告。

3.调查所在社区居民使用肥皂的情况，包括使用数量、规格、品牌、价格等内容，形成一份市民关于肥皂消费意向的调研报告，并将这份调研报告提供给本地区的一个肥皂制造厂，作为其进行科技革新和优化管理的参考信息。

【知识博览】肥皂的来历和功效肥皂和洗涤剂是我们再熟悉不过的了，它们都是帮助我们进行清洁工作必不可少的帮手。

我们天天在使用，但要是让我们说说它的来历和它发挥"职业技能"的原因，那恐怕我们就不是那么清楚了。

肥皂的来历。

肥皂是我们近代化学的产物，古代人们往往用植物液来洗涤物品。

我们知道苏尔维和侯德榜的制碱法，碱是制造肥皂的重要原料。

肥皂是一种表面活性剂，它是以动植物油脂为主要原料制成的，这是油脂在工业上最重要的用途之一。

制肥皂时，大多以混合油脂为原料，如洗衣皂就是以硬化油为主，再加上一定比例的猪油、椰子油、棉籽油、米糠油等，这样做不仅保证了其质量，还降低了成本。

制取肥皂一般要经过四个过程：皂化、盐析、碱析和整理。

我们先把混合油脂和含30%NaOH的溶液按一定比例放在皂化锅内混合后，加以煮沸，并适当搅拌，此时油脂发生碱性水解，生成甘油和高级脂肪酸的钠盐，高级脂肪酸的钠盐就是我们所说的肥皂。

皂化后生成了肥皂和甘油水份及杂质混溶的糊状物质，然而再用浓食盐溶液进行盐析，使肥皂析出和溶于盐溶液杂质分离开来。

但是，分离出的肥皂里还有少量油脂未反应，再加人苛性碱进行碱析，使皂化率达到99．8％以上。

可见碱在制皂中的重要作用。

最后，调整经过碱析处理后的皂胶内的水份，游离碱、脂肪酸盐等的比例，以适应不同用途的要求。

整理后的皂胶内加入一定量的水玻璃、松香等填料后，再经一定手续就成为我们日常使用的肥皂制品了。

此外，在制皂过程中分离出的碱性甘油水经过一定的处理，可得到很高纯度甘油。

甘油是无色、粘稠液体，吸湿性很大，它主要用于制造硝化甘油炸药、医药、塑料增塑剂、润滑剂以及防冷剂等。

肥皂的去污原理：我们知道肥皂是高级脂肪酸的钠盐，它在水溶液中能分解为Na+和RCOO－，在RCOO－原子团中，极性的－COO－部分易溶于水，叫做亲水基，而非极性的烃基R一部分易溶于油，叫做憎水基。

当肥皂与油污相遇时，亲水基的一端溶于水中，而憎水基的一端则没入油中。

由于肥皂既亲水又亲油的两重性，这就把原来互不相溶的水和油的分子联系起来，使附着在织物表面的油污或尘土微粒易被润湿，进而与织物逐步松开，又由于搓洗作用，肥皂液渗入了空气，产生出了大量的泡沫，泡沫不仅增加了肥皂液的表面积，而且具有较强的表面张力，这样，油污就更易脱离织物而分散成细小的油滴进入肥皂液中。

这时，肥皂液中的憎水烃基就插入到搓洗下来的油滴颗粒里，而亲水的－COO－部分则伸在油外面的水中，由于油滴颗粒被一层亲水基团包围起来而再不能彼此结合，因此，经水漂洗后就可达到去污的目的。

如此看来，肥皂的去污作用，是肥皂分子内存在着的亲水基团和憎水基团这样一对特殊矛盾同时起作用的结果，这叫善于利用矛盾。

但是，肥皂虽然具有优良的去污作用，却不宜在含有较多钙盐或镁盐的硬水中使用，因为在硬水中，肥皂会生成不溶于水的高级脂肪酸钙盐或镁盐沉淀而不起泡沫，这不仅浪费了肥皂，而且还能使沉淀粘附在织物上不易洗掉。

明白了肥皂的去污原理之后，人们就据此研制出了各种各样的合成洗涤剂。

现在人们已很少使用肥皂了，生活中的洗涤剂已替代了肥皂而成为人们青睐的对象。

这样不仅节约了大量的动植物食用油脂，而且研制出的合成洗涤剂具有更强的去污能力。

合成洗涤剂大多以石油、苯、二氧化硫、硫酸、氢氧化钠等为原料，合成了和肥皂分子一样具有更强结合能力的憎水基团和亲水基团结构的化合物。

合成洗涤剂主要有三种类型：阴离子型洗涤剂、阳离子型洗涤剂和非离子型洗涤剂。

我们一般普通使用的洗衣粉就是以阴离子型洗涤剂为主（约占10～35%），再配上硫酸钠、硅酸钠、三聚磷酸钠以及增白剂等添加剂制成的。

这种合成洗涤剂具有去污能力强、泡沫多并可在硬水中使用等特点。

现在我们使用的洗涤剂以此为主，更多的此类洗涤剂现在还加上了微生物制剂活性酶（如活力28，天津加酶.汰渍等现代名牌洗衣粉均为加酶洗衣粉），这更加强了它的去污能力。

而阳离子型洗涤剂则和前者相反，它溶于水时，有效部分是阳离子。

这类洗涤与前者相比虽然去污能力较差，但具有强烈的杀灭细菌和霉菌的能力，是医疗卫生和农业、畜牧业上常用的一种良好的消毒杀菌剂。

第三种是非离子型洗涤剂，它的有效部分不是离子而是中性化合物。

非离子型洗涤剂在工业上常用作乳化剂、润湿剂、洗涤剂，也可用作印染固色剂和矿石浮选剂。

随着科技的发展，化学工业的进步，人们一定会创造出更多更优良的洗涤剂。

思考和交流：1．根据上述资料分析合成洗涤剂与肥皂相比有哪些优点？2．请学生画出肥皂去污的示意图。

3．为什么用井水来洗衣服，肥皂的去污功能会大打折扣？请写出有关的化学方程式。

【历史回响】一、我国洗涤业发展的缩影1948年，民族企业家赵春咏创立了上海永新化学工业股份有限公司，这就是白猫的前身。

新中国建立后的1951年，永星公司向政府提出公私合营的请求，以所拥有的生产设备设施和公方的现金，共同出资重组企业，生产肥皂，以及油脂、甘油等日用化工产品。

到1955年更名为公私合营上海永星制皂厂时，已经有了一定的规模，并成为制皂领域的知名企业。

1958年，根据国家计委要求，永星制皂厂转产投入中国合成洗涤剂工业的开发。

填补了中国合成洗涤剂的空白，开创了中国合成洗涤剂工业。

八十年代末九十年初，“上洗厂”成功研制出了“佳美（加酶）洗衣粉”、“白猫洗洁精”、“超浓缩洗衣粉”等产品，开发了三聚磷酸钠、烷基苯等生产装置，达到年产合成洗涤剂7万吨。

93年末在对原国有企业分立重组中，引进了海外投资基金，组建了中外合资企业“上海白猫有限公司”，该公司成为白猫集团的主体企业，承担白猫集团洗涤剂制造和市场拓展的职能。

二、液体洗涤剂的历史与发展液体洗涤剂与粉状洗涤剂相比，其优点是使用方便，溶解性好，不产生粉尘，又易于计量。

40年代，开始出现液体洗涤剂，手洗餐具洗涤剂成为最早推出的商用液洗剂，这类轻垢液洗剂至今仍保持很大市场份额，尽管其主要功能是洗餐具。

目前西方这些功能已为自动餐具机和配套的洗涤剂所逐步替代。

我国轻垢液体洗涤剂始于60年代，已制订有餐具洗涤剂的国家标准，1997年我国餐具液体洗涤剂的产量已经达到20万吨。

1958年，重垢液体洗涤剂（衣料用液体洗涤剂）进入美国市场。

在60年代中，所有洗涤用品中的支链表面活性剂被更易生物降解的直链烷基苯磺酸盐所代替，这使河水泡沫有所改善。

由于洗衣粉中的磷酸盐引起的肥化作用，禁磷或限磷政策于70年代在西欧和美国的一些州开始实施，因未能找到三聚磷酸钠的完全代替物，洗衣粉的生产出现负影响，这出现了有利于低磷、低助剂重垢洗涤液的发展机会。

70年代推出的几种重垢液体洗涤剂中，几乎完全不添加助剂，主要采用混合表面活性剂，表面活性剂的总含量高达35%～50％，只含有少量的光学增白剂和抗再沉积剂之类的洗涤辅助剂。

以美国为例，随着禁磷政策的逐步扩大推行，导致了近20年来重垢液体洗涤剂的迅速发展。

80年代初，液体产品中又引入了蛋白酶，之后是淀粉酶等。

蛋白酶对不仅能除去那些如草汁，血等特定污垢，还能提高织物总体的洁净度。

80年代末，我国的重垢液体洗涤剂（衣料用液体洗涤剂）、包括棉麻化纤和丝毛用等二类制品已陆续上市；并制订出了行业标准。

我国在80年代也开始生产液体织物柔软剂。

织物柔软剂或调理剂能使洗过的织物变得柔软，这类制品最初于50年代在美国市场上市。

在织物柔软剂中主要的活性组分是一种阳离子表面活性剂，双长链烷基二甲基的氯化铵或甲基硫酸胺。

与大多数液体洗涤剂相比，织物柔软剂不是真溶液，长链季胺盐不全溶解形成各向同性溶液。

除了上述已讨论的液体洗涤剂外，近年来还有许多专用液体洗涤剂得到迅速发展。

如：个人卫生用品和通用硬表面清洗剂。

前者像沐浴露、液体肥皂等；后者像玻璃清洗剂、浴室清洗剂等等。

三、值得重视的经验教训——环境污染问题使用最早的阴离子合成洗涤剂尤其是烷基苯磺酸钠（ABS）存在这个污染问题。

因为它分子中的烃基是有支链的，所以它很难被细菌分解（又称降解）。

因而在污水处理工厂的污水中这种洗涤剂的浓度往往很高。

1965 年美国政府公布：生产的合成洗涤剂必须能被生物降解。

直链型的烃易被细菌分解成只含两个碳的短链，有支链的烃就不易被细菌分解成只含两个碳的短链，有支链的烃就不易被细菌分解。

目前普通使用的是线型烷基苯磺酸（LAS）。

LAS 洗涤剂比ABS 便宜，而且可以从石油副产品中制得。

由于阴离子型合成洗涤剂能杀死细菌，而得到广泛使用，但是它的污水处理却成为了一个头痛的事。

污水中的洗涤剂常用活性污泥里的细菌把它们降解。

当阴离子洗涤剂的浓度为150 至200ppm 时就有致命危险。

幸而一般废水处理厂中它的浓度很少高于几个ppm，这个浓度可以杀死那些令人讨厌的肠型细菌，还可以还原下水道中的污泥残渣，这样就清洁了管道，使水畅通无阻。