Tindakan pencucian sabun dan detergen

Halaman ini merangkumi satu standard kandungan Tingkatan 5 daripada bab Kimia Pengguna dan Industri: tindakan pencucian sabun dan detergen. Ini salah satu penerangan yang paling kerap diperiksa dalam keseluruhan bab, dan markah datang daripada memerihalkan mekanisme dalam urutan yang betul, menggunakan perkataan hidrofilik, hidrofobik, emulsi dan terampai. Pelajari urutan ini sebaik-baiknya sehingga anda boleh menulisnya sebagai senarai bernombor di bawah tekanan.

Molekul yang melakukan kerja

Kedua-dua molekul sabun dan molekul detergen mempunyai reka bentuk dua bahagian yang sama:

• ekor hidrokarbon panjang yang tak berkutub, tidak larut dalam air, tetapi larut dalam minyak dan gris, hujung ini hidrofobik (“benci air”); dan
• kepala berion yang berkutub dan larut dalam air, hujung ini hidrofilik (“suka air”).

Kerana satu molekul boleh berpegang pada gris dan air pada masa yang sama, ia boleh mengangkat kotoran berminyak daripada permukaan dan membawanya ke dalam air basuhan. Semua yang di bawah berpunca daripada idea tunggal ini.

Bagaimana pencucian berlaku, langkah demi langkah

1. Merendahkan tegangan permukaan. Sabun atau detergen mengurangkan tegangan permukaan air, jadi air boleh membasahi fabrik berminyak dengan betul dan bukannya bermanik di atasnya. Pembasahan yang baik membolehkan molekul pencuci mencapai kotoran.
2. Ekor memasuki gris. Ekor hidrofobik larut ke dalam gris atau minyak, manakala kepala hidrofilik kekal dalam air di sekeliling, menghala keluar.
3. Goncangan mengangkat gris. Menggosok, mengacau atau goncangan mekanikal mesin menarik gris jauh daripada fabrik dan memecahkannya menjadi titisan halus.
4. Emulsi terbentuk. Setiap titisan gris kecil dikelilingi molekul sabun atau detergen, dengan semua kepala hidrofilik menghala keluar ke dalam air dan ekor terbenam dalam gris. Titisan itu kini dipegang dalam air sebagai emulsi.
5. Titisan kekal terpisah dan dibilas keluar. Kepala yang menghala keluar semuanya membawa cas negatif, jadi titisan menolak antara satu sama lain (cas serupa menolak). Titisan tidak dapat bergabung semula atau mendap pada kain, jadi ia kekal terampai dan hanya dibilas keluar bersama air.

Proses memecahkan gris menjadi titisan terampai kecil ini dipanggil pengemulsian, dan campuran titisan gris yang dipegang dalam air ialah emulsi.

Sabun lawan detergen dalam air liat

Mekanisme pencucian adalah sama bagi sabun dan detergen, tetapi prestasinya berbeza dalam air liat (air yang mengandungi ion Ca²⁺ dan Mg²⁺):

• Sabun bertindak balas dengan ion kalsium dan magnesium membentuk kekat tak larut. Sabun dibazirkan membentuk kekat sebelum ia boleh mencuci, jadi ia berbuih dengan lemah dalam air liat.
• Detergen membentuk garam kalsium dan magnesium yang larut, jadi ia tidak menghasilkan kekat dan mencuci dengan berkesan walaupun dalam air liat.

Inilah sebab praktikal detergen lebih disukai untuk dobi di kawasan air liat, tetapi perhatikan tindakan pencucian itu sendiri adalah serupa.

Contoh penyelesaian

Soalan. Air liat mengandungi ion kalsium. Apabila sabun digunakan, ia mula-mula bertindak balas dengan ion ini membentuk kekat sebelum sebarang pencucian boleh berlaku, mengikut: 2 CH₃(CH₂)₁₆COO−Na⁺ + Ca²⁺ → (CH₃(CH₂)₁₆COO)₂Ca + 2 Na⁺. Satu sampel air liat mengandungi 0.010 mol ion Ca²⁺. Hitung bilangan mol sabun yang dibazirkan membentuk kekat dengan kalsium ini.

Langkah 1, Baca nisbah mol daripada persamaan. Persamaan menunjukkan 2 mol sabun bertindak balas dengan 1 mol Ca²⁺, jadi nisbah sabun : Ca²⁺ = 2 : 1.

Langkah 2, Skalakan kepada kalsium yang hadir. Mol sabun = 2 × mol Ca²⁺ = 2 × 0.010 mol = 0.020 mol.

Langkah 3, Tafsirkan keputusan. 0.020 mol sabun habis digunakan sebagai kekat sebelum sebarang gris disingkirkan; detergen tidak akan kehilangan sebarang agen aktif dengan cara ini, kerana garam kalsiumnya larut.

Jawapan. 0.020 mol sabun dibazirkan membentuk kekat.

Soalan latihan

Soalan. Sehelai kain berkotoran minyak masak dibasuh dengan larutan detergen. (a) Nyatakan nama yang diberi kepada bahagian benci air dan bahagian suka air molekul detergen. (b) Perihalkan, dalam urutan yang betul, bagaimana detergen menyingkirkan minyak itu. (c) Terangkan mengapa titisan minyak tidak mendap semula pada kain.

Jawapan. (a) Bahagian benci air ialah ekor hidrofobik (hidrokarbon); bahagian suka air ialah kepala hidrofilik (berion). (b) Detergen merendahkan tegangan permukaan supaya air membasahi kain; ekor hidrofobik larut ke dalam minyak manakala kepala hidrofilik kekal dalam air; goncangan mengangkat minyak daripada kain sebagai titisan halus; setiap titisan menjadi dikelilingi molekul detergen (satu emulsi), dan titisan dibilas keluar. (c) Setiap titisan dikelilingi kepala yang membawa cas negatif, jadi titisan menolak antara satu sama lain, kekal terampai, dan tidak dapat bergabung semula atau mendap pada kain.

Petua peperiksaan

Jawapan markah penuh menamakan dua bahagian (ekor hidrofobik, kepala hidrofilik) kemudian memberi langkah dalam urutan: ekor ke dalam gris, kepala dalam air, goncangan mengangkat gris menjadi titisan, emulsi terbentuk, titisan bercas negatif menolak dan kekal terampai, kemudian dibilas keluar. Dua idea paling kerap tertinggal, bahawa goncangan diperlukan untuk mengangkat gris, dan bahawa cas negatif menghalang titisan daripada bergabung semula. Sertakan kedua-duanya. Ingat mekanisme adalah sama bagi sabun dan detergen; hanya kelakuannya dalam air liat yang berbeza.

Di mana ini terletak

Ini ialah standard kandungan 13.3 bab Kimia Pengguna dan Industri, dan ia dibina terus atas struktur molekul yang anda temui di bawah sabun dan detergen. Kukuhkannya dengan nota ulang kaji bab ini dan latih penerangan langkah demi langkah menggunakan contoh penyelesaian. Dalam kelas 1-ke-1 Kimia SPM dalam talian kami, diajar dalam bahasa Inggeris, dari RM50/jam, dengan percubaan satu jam berbayar, guru kami melatih penerangan bertertib ini sehingga anda boleh menghasilkan semula setiap langkah, kerana dalam 4541 ia penerangan bernilai tinggi yang pelajar sering tulis tidak mengikut urutan dan kehilangan markah.

Ringkasan pantas

• Molekul sabun/detergen mempunyai ekor hidrofobik (ke dalam gris) dan kepala hidrofilik (ke dalam air).
• Langkah: rendahkan tegangan permukaan → ekor masuk gris → goncangan angkat gris menjadi titisan → emulsi terbentuk → titisan bercas negatif menolak dan kekal terampai → dibilas keluar.
• Memecahkan gris menjadi titisan terampai ialah pengemulsian; hasilnya ialah emulsi.
• Mekanisme adalah sama bagi kedua-duanya, tetapi sabun membentuk kekat dalam air liat manakala detergen tidak.