Eksperimen: Tindakan pencucian sabun dan detergen

Setelah anda menyediakan sabun, amali Tingkatan 5 seterusnya bertanya apa sebenarnya yang menjadikan sabun dan detergen mencuci, dan mengapa detergen berkesan di tempat sabun gagal. Dalam eksperimen ini kita membandingkan cara sabun dan detergen membuang gris, dan cara setiap satu berkelakuan dalam air lembut dan air liat. Panduan ini memberi kaedah, pemerhatian yang dijangka, penaakulan yang menghubungkannya dengan struktur molekul, dan kemahiran proses sains yang dihargai dalam kertas amali.

Tujuan

Untuk menyiasat tindakan pencucian sabun dan detergen ke atas kain bergris, dan membandingkan cara sabun dan detergen berkelakuan dalam air lembut dan air liat.

Radas dan bahan

• Larutan sabun dan larutan detergen pada kepekatan yang sama
• Air suling (air lembut)
• Air liat (air yang mengandungi garam kalsium atau magnesium terlarut)
• Cebisan kecil kain yang dinodai dengan amaun minyak masak atau gris yang sama
• Tabung uji berpenyumbat, dan rak tabung uji
• Silinder penyukat
• Bikar dan rod kaca
• Minyak masak untuk noda gris

Prosedur

1. Sediakan beberapa cebisan kecil kain yang dinodai dengan amaun minyak masak yang sama, supaya setiap satu bermula sama bergris.
2. Labelkan tiga tabung uji: air suling sahaja, larutan sabun, dan larutan detergen.
3. Tambah isi padu yang sama bagi setiap cecair ke dalam tabung ujinya.
4. Masukkan sehelai kain bergris ke dalam setiap tabung uji, sumbat tabung, dan goncang setiap satu dengan bilangan dan kekuatan yang sama.
5. Perhati sejauh mana setiap kain menjadi bersih dan bandingkan ketiga-tiganya.
6. Untuk menguji air liat, masukkan isi padu larutan sabun yang sama ke dalam satu tabung uji dan isi padu larutan detergen yang sama ke dalam yang lain, kemudian tambah isi padu air liat yang sama pada setiap satu.
7. Sumbat dan goncang kedua-dua tabung sama rata, dan bandingkan berapa banyak buih terbentuk dan sama ada kekat muncul.
8. Rekod cecair mana yang membuang gris paling baik, mana yang berbuih dengan baik dalam air liat, dan di mana kekat terbentuk.

Pemerhatian yang dijangka

Dalam air suling sahaja, kain bergris kekal berminyak dan sedikit sahaja gris dibuang. Dalam larutan sabun dan larutan detergen, gris terangkat dan kain menjadi jauh lebih bersih, dan buih terbentuk. Sabun dan detergen kedua-duanya mencuci jauh lebih baik daripada air sahaja. Dalam ujian air liat, detergen masih menghasilkan buih yang banyak dan mencuci dengan baik, tetapi sabun menghasilkan sedikit buih dan kekat putih tak terlarutkan muncul dalam tabung. Perihalkan perbezaan kualitatif ini, gris dibuang oleh sabun dan detergen tetapi bukan oleh air, dan kekat dengan sedikit buih daripada sabun dalam air liat sementara detergen masih berbuih, dan bukan mencipta amaun buih berangka.

Inferens dan kesimpulan

Molekul sabun atau detergen mempunyai dua bahagian: ekor hidrokarbon panjang yang larut dalam minyak dan gris (bahagian hidrofobik) dan kepala berion yang larut dalam air (bahagian hidrofilik). Semasa membasuh, ekor menyusup ke dalam gris manakala kepala kekal dalam air. Goncangan memecahkan gris menjadi titisan kecil, setiap satu dikelilingi molekul dengan kepala menghala ke luar, jadi titisan itu ditahan dalam air dan dibilas keluar. Inilah sebabnya sabun dan detergen mencuci jauh lebih baik daripada air sahaja. Dalam air liat, ion kalsium dan magnesium bertindak balas dengan sabun membentuk kekat tak terlarutkan, menghabiskan sabun sebelum ia sempat mencuci, dan itulah sebabnya sabun berbuih dengan lemah dan meninggalkan kekat dalam air liat. Detergen tidak membentuk garam tak terlarutkan dengan ion ini, jadi ia masih berbuih dan mencuci. Kesimpulannya, sabun dan detergen mencuci melalui mekanisme yang sama, tetapi detergen mempunyai kelebihan dalam air liat.

Kemahiran proses sains (gaya Kertas 3)

Menyatakan hipotesis. Hipotesis yang sesuai: detergen menghasilkan lebih banyak buih dan mencuci lebih baik daripada sabun dalam air liat kerana ia tidak membentuk garam tak terlarutkan dengan ion kalsium dan magnesium.

Mengenal pasti pemboleh ubah. Bagi perbandingan air liat, pemboleh ubah dimanipulasi ialah jenis agen pencuci (sabun atau detergen), pemboleh ubah bergerak balas ialah amaun buih (dan sama ada kekat terbentuk), dan pemboleh ubah dimalarkan ialah isi padu dan keliatan air, kepekatan agen dan cara setiap tabung digoncang.

Definisi secara operasi bagi tindakan pencucian. Tindakan pencucian ditakrifkan secara operasi sebagai sejauh mana gris dibuang sepenuhnya daripada kain di bawah goncangan yang sama.

Ujian adil. Nyatakan cara ujian dijadikan adil: amaun gris yang sama pada setiap kain, isi padu dan kepekatan cecair yang sama, dan bilangan serta kekuatan goncangan yang sama.

Membuat inferens. Daripada kekat dan buih yang lemah dengan sabun dalam air liat, inferkan bahawa sabun bertindak balas dengan ion dalam air liat membentuk garam tak terlarutkan.

Berkomunikasi. Tulis kesimpulan yang menerangkan pencucian dari segi ekor hidrofobik dan kepala hidrofilik, dan menerangkan keputusan air liat dari segi kekat tak terlarutkan.

Langkah keselamatan

• Pakai gogal keselamatan, supaya percikan larutan sabun atau detergen tidak masuk ke mata.
• Sumbat tabung uji dengan kemas sebelum menggoncang, supaya kandungannya tidak menyembur keluar.
• Halakan mulut tabung uji jauh daripada orang dan diri anda semasa menggoncang, untuk mengelakkan percikan.
• Lap sebarang tumpahan minyak atau larutan dengan segera, supaya tiada sesiapa tergelincir.

Ralat lazim

• Menggunakan amaun gris yang berbeza. Jika kain bermula dengan amaun minyak yang berbeza, perbandingan tidak adil; nodai setiap satu dengan amaun yang sama.
• Menggoncang tabung secara tidak sama. Lebih banyak goncangan membuang lebih banyak gris; goncang setiap tabung dengan bilangan dan kekuatan yang sama.
• Kepekatan sabun dan detergen yang berbeza. Guna kepekatan yang sama, jika tidak perbandingan memberitahu anda tentang kepekatan dan bukan tentang sabun berbanding detergen.
• Mengelirukan kekat dengan buih. Dalam air liat, pepejal putih yang terbentuk dengan sabun ialah kekat, bukan buih; perihalkannya dengan betul sebagai kekat tak terlarutkan.
• Terlupa kawalan air sahaja. Tanpa tabung air suling sahaja, tiada apa untuk dibandingkan; sertakannya untuk menunjukkan air sahaja mencuci dengan lemah.

Cara guru kami menggunakan eksperimen ini

Dalam kelas Kimia SPM satu-ke-satu, diajar dalam bahasa Inggeris dari RM50 sejam, kami memastikan pelajar boleh mengaitkan setiap pemerhatian dengan struktur, molekul berhujung dua bagi pencucian, dan kekat tak terlarutkan bagi keputusan air liat, kerana Kertas 2 dan Kertas 3 kedua-duanya menghargai penerangan, bukan sekadar pemerhatian. Tindakan pencucian sabun dan detergen ialah standard kandungan teras dalam bab Kimia Pengguna dan Industri Kimia SPM, dan ia menyusul terus daripada sabun yang anda sediakan melalui saponifikasi. Perbandingan ini juga melatih disiplin ujian adil yang ditaksir dalam amali Kertas 3 (Kertas 3 ialah Ujian Amali yang menaksir kemahiran proses sains): satu pemboleh ubah diubah, semua yang lain dikekalkan sama, dan kesimpulan yang memberi sebabnya.