Жизнь тропинки

Тема: Исследование pH - растворов некоторых сортов

    мыла, шампуней и стиральных порошков.

Цель работы: Измерение pH - растворов самых

распространенных препаратов бытовой

                           химии и косметических средств и

                           возможностей их практических применений.

Введение.

Значение рН очень важно для любого вида человеческой деятельности: в промышленности в частности в химических процессах, в химическом анализе, в электротехнике при испытании изолирующих свойств различных материалов и, конечно, в средствах бытовой химии. Показатель рН имеет значение и при производстве косметических средств, т.к. от этого показателя в той или иной степени зависит стабильность и действенность некоторых препаратов.

Буквально пару лет тому назад упоминание загадочного pH - 5,5 в рекламе косметических средств было почти обязательным. Вскоре данное значение стало использоваться «по умолчанию» как показатель высоких потребительских свойств продукта. В результате термин стал всерьёз восприниматься не только покупателями, но и экспертами косметического рынка. Создаётся впечатление, что достаточно приравнять pH к заветной цифре, и успех на рынке косметическому продукту обеспечен.  

       1 Литературный обзор.

1. Кое - что о мыле

       Мыло, скорее всего, было открыто случайно, когда над костром жарили мясо, и жир стекал на золу, обладающую щелочными свойствами. Взяв в руки горсть этого простейшего мыла, древний человек обнаружил, что оно легко растворяется в воде и смывается вместе с грязью. Самое раннее письменное упоминание о мыле в европейских странах встречается у римского писателя и учёного Плиния Старшего. В трактате «Естественная история» (в 37 томах), который, по существу, был энциклопедией естественнонаучных знаний античности, Плиний писал о способах приготовления мыла омылением жиров. Мало того, он писал о твёрдом и мягком мыле, получаемом с использованием соды и поташа (древесной золы).

Уже в IXв была развита мыловаренная промышленность. Мыло было важным товаром торговли, которое изготавливалось из оливкового масла и соды. В России мыло изготавливали ещё в допетровскую эпоху, используя поташ и животные жиры. А в XVIIIв стали появляться первые мыловаренные фабрики в России.

Мыло- это соли высших жирных ( С8-С18), нафтеновых и смоляных кислот; одни из основных моющих средств. Технические смеси водорастворимых (калиевых, натриевых, аммониевых и три- этаноламмониевых) солей этих кислот называется щелочными мылами, водонерастворимые соли, содержащие металлы II, III и др. гр.(напр. Ca, Mg, Ni, Mn, Al, Co, Pb и др.)- металлическими. Щелочные мыла получают из стеариновой, пальмитиновой, лауриновой, олеиновой, нафтеновых кислот, канифоли и талового масла.

По способу получения мыла делят по целевому назначению- на хозяйственные, туалетные, технические, специальные  и медицинские, по товарной форме- на твёрдые, жидкие и пастообразные.

Процесс получения мыл (мыловарение) состоит из варки мыла и придания ему товарного вида (охлаждение, формирование, штамповка, упаковка).

Основная функция мыла- служить средством личной гигиены, ухаживать за кожей. Именно поэтому мыло должно иметь максимально приближённый к нейтральному уровень кислотности.

Мыло с уникальными свойствами- содержит в своём составе натуральные природные компоненты, которые оказывают полезное действие на кожу. Оно прекрасно выполняет функции очищения и защиты кожи.

В результате гидролиза образуются слабые высшие карбоновые кислоты и щёлочь. Моющие средства мыла обусловлены его эмульгирующим действием. Мыло растворяет кожное сало (жир) на поверхности кожи и освобождает прилипшую грязь. Происходит это так. Образовавшиеся в водном растворе анионы собираются в агрегаты и образуют пену. Пена обволакивает жировые загрязнения. Жировые загрязнения в воде не растворяются, но растворяются в «сердцевине» таких анионных агрегатов с образованием эмульсии. Частицы эмульсии уносятся водой. Так жировые загрязнения удаляются с поверхности кожи. Такой же механизм действия и косметических средств, предназначенных для стирки тканей. Чем больше щелочную реакцию имеет раствор мыла, чем лучше он удаляет жир, но образовавшаяся в результате гидролиза щёлочь сушит кожу.

 1.2        Кое-что о шампунях.

Новейшие косметико-гигиенические средства для мытья волос созданы на базе синтетических моющих веществ. Перед мылом у них множество преимуществ (они хорошо моют волосы в жёсткой воде и не оставляют белого налёта) и только один недостаток - громоздкие названия. Обычно основу шампуней составляют анионные ПАВ, из которых чаще всего применяются аммониевые, натриевые и калиевые соли алкилсульфатов  CnH2n+1SO3H  и оксиэтилированных  алкилсульфатов  CnH2n+1 (C2 H4O)m SO3H, например оксиэтилированные лаурилсульфаты натрия  C12H25 (C2H4 O) n SO3Nа, где n = 2, 3, 4,  а также лауролсаркозинат натрия C4H23CON(CH3)CH2 COONa и диоктилсульфосукцинант натрия Nа3 O SCH (CH2 COOC8H17) COOC8 H17 

В состав некоторых шампуней некоторых шампуней входят катионные ПАВ. Как правило, это соли четвертичных аммониевых оснований R1 R2 R3 R4 N+ X- . Подобные вещества обладают способностью снимать остаточный заряд волос после мытья шампунями - анионными ПАВ. В результате волосы легче расчёсываются и лучше укладываются. Поэтому на основе катионных ПАВ делают ополаскиватели для волос. Долгое время не удавалось в одном препарате совместить  катионные и  анионные ПАВ: моющее действие и пенообразование такого шампуня резкого ухудшались, так как поверхностно - активные катионы и анионы попарно притягиваются друг к другу, и их сродство к воде уменьшается. В этом легко убедиться, смешав шампунь и ополаскиватель. Такая смесь плохо мылится, а на руках остаётся липкая плёнка.

Проблему удалось разрешить добавлением амфотерных ПАВ циклимида и амидобетаина (алкилзамещённых производных имидазола и бетаинов). Они могут проявлять свойства как катионных, так и анионных ПАВ - в зависимости от кислотности среды. Амфотерные ПАВ практически не раздражают кожу и слизистую оболочку глаз, поэтому входят в состав шампуней для детей.

Кроме моющих веществ шампуни содержат загустители (как правило, производные целлюлозы), красители, парфюмерные отдушки. А поскольку помимо всего прочего современные шампуни должны придавать волосам блеск и мягкость, а также восстанавливать повреждённую структуру волос, в них добавляются натуральные жиры и масла, растительные экстракты и настои, даже мёд и пиво. В шампуни от перхоти вводят добавки, обладающие цитостатическими (замедляющими деление клеток) и антимикробными свойствами. Это пиритионат цинка, дисульфит селена SeS , ментол, аллантоин.

В шампуни входят добавки, повышающие потребительские свойства продукта. Их задача - сделать пользование шампунем удобным и приятным. К ним относятся консерванты, красители, ароматизаторы, регуляторы вязкости, перламутровые добавки и другие. Со временем шампуни стали выполнять не только свою основную функцию очищать волосы, но также и улучшать их внешний вид. Для этого в шампуни стали добавлять кондиционеры. Конечно, это позволило упростить уход за волосами и сэкономить время, однако при воздействии кондиционирующих добавок с моющими веществами их эффект слабее чем у кондиционеров, применяемых отдельно. Дело в том, что концентрация кондиционирующих веществ в шампунях ниже, чем в отдельных кондиционерах и их действие кратковременно.

Кондиционеры используются для нейтрализации щелочного воздействия моющих средств, входящих в состав всех шампуней, увлажнение, придания волосам блеска, объёма, мягкости, эластичности. Они восстанавливают повреждённые волосы, защищают их от негативного воздействия окружающей среды, тепла, химии облегчают формирование причёски.  

3. Стиральные порошки.  Состав СМС

Основным компонентом синтетических моющих средств, служат поверхностно-активные вещества. В состав современных СМС входят различные синтетические поверхностно-активные вещества – сульфанол, алкилсульфаты, алкилсульфанаты, различные неионогенные поверхностно-активные вещества. Какова же их роль?

Необходимо, чтобы при стирке грязь перешла с ткани в моющий раствор, в воду. Однако многие загрязнения (если не большинство) в воде не растворяются. Как же удержать их там и не дать повторно осесть на ткань? Вот это и достигается с помощью поверхностно-активных веществ, к числу которых, кстати, относится и мыло. Эти вещества способны дробить загрязнения на мельчайшие частицы и удерживать их в воде, не давая снова осесть на ткань.

+Как правило, в современные СМС вводят два или несколько поверхностно-активных вещества. Так, моющие порошки могут содержать одновременно сульфанол, алкилсульфаты и неионогенные вещества, а иногда и мыло. Средства, содержащие несколько ПАВ, как правило, лучше отстирывают белье.

Моющие средства содержат также щелочные добавки, которые разрушают жировые загрязнения. В качестве щелочных добавок вводят соду и так называемое жидкое стекло, т.е. соль кремниевой кислоты.

К важнейшим добавкам относятся и полифосфаты: триполифосфат натрия (его вводят в порошкообразные и пастообразные СМС), триполифосфат калия или двойная соль триполифосфата (для жидких СМС). Триполифосфаты умягчают воду, а также повышают моющую способность почти всех поверхностно-активных СМС. Именно благодаря триполифосфатам современными СМС можно стирать в жесткой и даже морской воде.

Дело в том, что находящиеся в воде соли кальция и магния образуют со всеми поверхностно-активными веществами (включая мыло) нерастворимые в воде соединения. Эти соединения оседают на белье, придают ему сероватый оттенок, делают жестким. Полифосфаты же образуют с солями кальция и магния растворимые в воде соединения. Но для этого в моющем растворе их должно быть достаточно много. Поэтому при стирке в жесткой воде в стиральный раствор надо добавлять больше моющих средств, чем указано на упаковке.

Таким образом, поверхностно-активные вещества, щелочные добавки, химические отбеливатели и ферменты – это основные вещества, разрушающие загрязнения и удаляющие их с ткани. Все эти компоненты входят в состав современных моющих средств в определенном соотношении.

Кроме указанных веществ СМС могут содержать еще ряд полезных добавок. Так, чтобы белье выглядело белоснежным, а окрашенные вещи – яркими, в состав моющих средств вводят оптические отбеливатели – флуоресцирующие вещества (так называемые белые красители), оседающие на ткани при стирке. Они поглощают свет в ультрафиолетовой части спектра и излучают его в голубой, что придает изделию яркость и особую белизну [2].

1. Экспериментальная часть.

рН растворов, перечисленных образцов определяли с помощью лабораторного рН- метра- 121.

2.1.  Водородный показатель.

Водородным показателем рН называют десятичный логарифм концентрации водородных ионов, взятый с обратным знаком:

рН= lg(H+) или (H+)= 10-pH ,

где (H+)- концентрация ионов водорода в растворе, моль/л.

           Понятие «водородный показатель» было введено датским химиком С. Серенсеном в 1909 г.: буква «р»- начальная буква датского слова «potenz»- математическая степень, буква «Н»- символ водорода.

           С помощью рН реакция растворов характеризуется так: нейтральная- рН=7, кислая- рН<7, щелочная- рН>7.

2.2 Устройство прибора.

Лабораторный рН- метр- милливольт метр рН- 121. показывающий прибор, градуированный в единицах рН и милливольтах, для определения величин рН.

Пределы измерения величины рН- от 1 до 14 с диапазонами 1-14; 1-4; 4-9; 9-14. Основная погрешность измерений 0,05 единицы рН.

Электродом  сравнения в приборе рН- 121 служит проточный хлорсеребряный электрод.

В качестве индикаторного электрода для измерения велечины рН служат стеклянные электроды.

рН- метр- милливольтметр состоит из преобразователя и подставки. На лицевой панели преобразователя (прибора) располагаются органы управления, показывающий прибор настройки и регулировки. На шкале показывающего прибора имеются оцифровки, соответствующие диапазонам измерения рН(Э.Д.С.). Блок измерения прибора обеспечивает его настройку для работ на различных диапазонах измерения и коррекцию показаний при измерении температуры исследуемого раствора от 0 до + -1000С. Подставка предназначена для крепления электродов и установки сосудов с анализируемым или буферным раствором. При необходимости на подставке укрепляется также электромагнитная мешалка, органы управления которой вынесены на переднюю панель прибора. На подставке закреплены два кронштейна. Высота их установки может регулироваться в зависимости от вида измерений рН в малом объёме раствора.

При измерении отсчёт велечины рН и э.д.с. по шкале прибора производят при заданной температуре, после того как показания прибора примут установившееся значение. Измерение производят несколько раз и берут среднее из 3- 5 показаний.

Для выполнения измерений рН- метр устанавливают на рабочем месте и проверяют механический нуль показывающего прибора. Прибору дают погреться в течении 25-30 минут и ручкой с надписью «температура раствора» устанавливают значение температуры контролируемого раствора. После этого корректируют шкалу рН прибора по стандартным буферным растворам. Для этого в стакан или термостатируемую ячейку наливают стандартный буферный раствор, опускают в него измерительный стеклянный электрод и хлорсеребряный электрод сравнения и переключателем устанавливают показывающий прибор на соответствующий диапазон измерений. Затем ручкой потенциометра «Калибровка» устанавливают стрелку показывающего прибора на деление шкалы, отвечающее значение рН стандартного буферного раствора при данной температуре. При измерении рН помещают электроды в сосуд с испытуемым раствором, присоединяют их к соответствующим клеммам, устанавливают автокомпенсатор температуры, включают прибор в сеть и спустя 25-30 минут  отмечают показания стрелки по шкале 1-14. далее устанавливают переключатель на соответствующий диапазон измерений и производят отсчёт показаний прибора.

Раствор помещают в стаканчик погружают в него до половины объема электроды( предварительно тщательно промыв дистиллированной водой) и включив в измерительную цепь электроды. По шкале отсчитывают рН.

 2.3.    Результаты анкетирования.

Анкетирование учащихся ПЛ- 60. (было 40 анкет).

Анализ показал, что многие студенты 92,5 % знают тип кожи лица. Для умывания используют такие марки мыла: Duru, Dove, жидкое мыло, Флора, Детское, Полмолив, Чистая линия. 17,5 % опрошенных вообще не пользуются мылом.

На вопрос «Какие ощущения испытывают после умывания»- мягкость, свежесть, увлажнение- 47,5 % опрошенных, 30 % ответили, что выбранное мыло сушит кожу и только 22,5 % ответили, что никаких ощущений не испытывают. На рН выбранного мыла не обращают внимания 65 % опрошенных.

2.4. Приготовление растворов и определение pH

2.4.1. При исследовании pH мыла приготовили раствор - 2,5 %.

2.4.2. Взвесили навеску мыла - 2,5 г.

2.4.3. С помощью мерного цилиндра отмерили дистилированую воду -47,5мл.

2.4.4. Тщательно перемешиваем и измеряем pH раствора.

2.4.5. Раствор помещаем в стаканчик, погружаем в него до половины объёма электроды и по шкале отсчитываем pH. [6]  

При исследовании шампуней готовили 4% раствор.                                                                        

При исследовании стиральных порошков готовили 1% раствор.

        Результаты определений приведены в таблицах 1,2,3.

 Выводы:

1. Основной характеристикой мыла является щёлочность. Чем более  щелочную реакцию имеет раствор мыла, тем лучше он удаляет кожное  сало, но при этом сушит кожу.

2. Мыло «Dove» и детское могут применяться для сухой и

    чувствительной   кожи.        

3. Косметическое средство должно соответствовать по реакции раствора  

    типу кожи.

4.  Исследованные нами образцы шампуней, оказались пригодны для    

     сухих и нормальных волос.

5.  Порошки «Миф» и «Зифа» пригодны для стирки грубых и  

     сильнозагрязненных тканей. Остальные можно применять для стирки

     синтетических и деликатных тканей.

Список использованной литературы.

1. «Энциклопедия для детей», г. Москва. «Аванта» 2006 г.

2. Юдин А.М., Сучков В.Н., Коростелин Ю. А., «Химия для вас» г.

    Москва 1983г.

3. «Краткая химическая энциклопедия» И. Л. Кнунянц, г. Москва 1967 г.  

4. А.В. Константинов. «Парикмахерское дело», г. Москва 1987 г. Высшая

    школа.

5. Б.П. Никольский, Шульц М.М. «Химия», Ленинград 1972 г.

6. «Химический анализ» А.Я. Гурвич, г. Москва 1985 г..