III/ Giảng bài mới Các nội dung giảng Thời gian (phút) Phương pháp Hoạt động của ngừơi dạy Hoạt động của người học Phương tiện, đồ dùng dạy học I/ KHÁI NIỆM CHẤT BÁN KEO Tuy nhiên, có những hệ mà trong điều kiện này thì có thể là dung dịch thật còn trong điều kiện khác là sol hay gel và chúng có tấc cả các trạng thái trung gian giữa các hệ này. Giữa các trạng thái này có sự chuyển tiếp liên tục và thuận nghịch ứng với cân bằng nhiệt động: Dung dịch thật ↔ sol ↔ gel Hệ như thế được gọi là hệ bán keo II/ ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI XÀ PHÒNG 1/ Định nghĩa: a/ Là muối của mono axit béo có phân tử tương đối lớn có tính hoạt động bề mặt và do đó có nhiều tính chất kỹ thuật quan trọng, trước hết là có tác dụng tẩy rửa. 2 2 Thuyết trình , diễn giải Thuyết trình, diễn giải Đặt vấn đề Đặt câu hỏi, tóm lượt ý Lắng nghe, tóm tắt, ghi lại kiến thức Suy nghĩ, Trả lời câu hỏi Máy chiếu Bảng, phấn 2/ Cấu tạo và phân loại xà phòng Phân tử xà phòng được cấu tạo bởi hai phần: + Phần ưa nước ( phân cực ): thường là các nhóm cacboxyl (- COOH), sulfat (-OSO 3 ), sulfonat (-SO 3 ), các nhóm chứa nitơ và nhóm –CH 2 -O-CH 2 - kèm theo nhóm –OH. Phần kỵ nước (không phân cực): là các mạch parafin thẳng hoặc nhánh (R), vòng Benzen hoặc Naptalen. Phần ưa nước có thể nằm ở một đầu hoạc ở hai đầu, hoặc ở giữa phân tử. Theo cấu tạo phân tử, xà phòng được chia làm 4 nhóm sau đây: a/ Xà phòng hoạt tính Anion. Phân tử của các chất này có một hoặc vài nhóm chức. Khi hòa tan trong nước các nhóm chức có khả năng phân ly thành cation kim loại và anion hữu cơ, quyết định tính hòa tan của xà phòng. Ví dụ: C 17 H3 5 COONa: xà phòng sterat natri. CnH 2n+1 C 6 H 4 SO 3 M: xà phòng alkylaryyl sufonat. CnH 2n+1 SO 3 M: xà phòng 7 alkylsufonat Với M là các cation hóa trị I (Na + , K + , NH4 + ) b/ Xà phòng hoạt tính cation. Phân tử của các chất này có một hoặc một vài nhóm chức, khi hòa tan trong nước các nhóm chức đó phân ly thành anion vô cơ và các cation hữu cơ, quyết định tính hòa tan và các tính chất khác. Ví dụ: C 18 H 37 NH 3 + Cl - : octadexylamonium clorua C 16 H 33 N + C6H 5 Cl - : cetylpiridinium clorua C 16 H 33 (CH 3 ) 3 N + Cl: cetyltrimetyl amonium clorua c/ Xà phòng lưỡng tính các nhóm chức của chất này, tùy thuộc vào PH của môi trường, trong dung dịch nước sẽ phân ly thành anion hay cation. Nếu môi trường axit, chúng sẽ có hoạt tiính cation nếu môi trường bazơ, chúng sẽ có hoạt tính anion. Ví dụ: C 12 H 25 -NH-CH 2 -COOH: lauryl- β-amino-propionic-cid d/ Xà phòng không ion: Các chất này trong dung dịch nước không tạo thành ion. Ví dụ: C n H 2n+1 (O 2 CHCH 2 ) n OH III/ TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA XÀ PHÒNG 1/ Tính hòa tan trong nước Tính hòa tan phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Bản chất và vị trí nhóm ưa nước. - Chiều dài mạch Hidrocacbon - Nhiệt độ - Bản chất cation kim loại Các xà phòng là muối của mono axit béo có từ 10 đến 22 nguyên tử cacbon trong phân tử. Các công trình nguyên cứu cho thấy các xà phòng anion có thể tồn tại trong dung dịch dưới dạng các phân tử không ionhóa (RCOOM), các ion (RCOOM + ), axit béo (RCOOH), và dưới dạng tập hợp (xRCOOMyRCOOHzRCOO - M + ). Khi M là kim loại kiềm (như Natri) thì tính hòa tan trong nước của RCOOM tốt hơn là trong trường hợp M có hóa trị cao (Ca, Mg). 2/ Tính hoạt động bề mặt Nước có sức căng bề mặt rất 4 4 Thuyết trình, diễn giải lớn, khi hòa tan xà phòng vào nước, sức căng bề mặt của nước giảm. Lúc này, nồng độ của xà phòng trên bề mặt lớn hơn trong thể tích dung dịch, ta nói xà phòng hấp thụ dương. Một lớp hấp thụ định hướng đã được hình thành trên bề mặt: nhóm phân cực ưa nước quay vào nước, và phần hidrocacbon kỵ nước sẽ quay ra ngoài. 3/ Khả năng thấm ướt Sự thấm ướt rất quan trọng đối với quá trình tẩy rửa. Ta đã biết bề mặt ưa nước như: thủy tinh, Xenluloz … thấm ướt nước rất tốt; còn bề mặt kỵ nước như dấu mở, parafin … thì thấm ướt kém. Vải sợi thấm ướt nước dể, nhưng nước lại khó thấm sâu vào bên trong vì sức căng bề mặt nước lớn, nhất là khi vải sợi bị giây bẩn bởi dấu mở. Vì thế dùng xà phòng để làm giảm sức căng bề mặt của nước và sức căng bề mặt của vải sợi và nước. Sự thấm ướt của vải sợi phải tuân theo phương trình thấm ướt đã biết:  R-K =  R-L +  L-K Cos θ 4 (XI.2) Trong đó ký hiệu R, L, K là tướng rắn, lỏng và khí còn θ là góc thấm ướt. Khi thêm xà phòng vào dung dịch thì  R-L và  L-K sẽ giảm do đó cos θ tăng, nghĩa là khả năng thấm ướt tăng. Khả năng thấm ướt còn ohụ thuộc vào nồng độ của xà phòng, nhiệt độ, vị trí và bản chất của nhóm phân cực, độ dài và cấu tạo của mạch hidrocacbon. 4/ Khả năng nhũ hóa Nhũ tương là một hệ không bền vững nên muốn thu được nhũ tương bền vững cần có chất ổn định ( chất nhũ hóa ). Xà phòng thường được dùng làm chất ổn định nhũ tương. Tác dụng của chúng làm giảm sức căng bề mặt giữa hai tướng dầu- nước do đó làm cho sự nhủ hóa xảy ra dễ dàng, rồi sau đó ổn định nhũ tương. Trong quá trình tẩy rửa, ccác chất bẩn được tách khỏi vải sợi và giữ trong dung dịch bằng cách nhũ hóa bởi xà phòng. 4 5/ Khả năng tạo bọt Bọt cũng là một hệ không bền vững. Sự tạo bọt kèm theo sự tăng bề mặt phân cách lỏng khí rất lớn, vì thế sự tạo bọt chỉ có thể tạo ra khi sức căng bề mặt của hệ nhỏ. Điều này thể hiện bằng cách thêm xà phòng vào nước. Nước tinh khiết không tạo bọt mà chỉ có nước chứa xà phòng mới tạo bọt. Trong quá trình tẩy rửa, bọt cũng góp phần trong việc tách và giữ chất bẩn trong nước giặt. 6/ Khả năng tạo Mixen Trong dung dịch xà phòng có thể tồn tại dạng ion phân tử hoạc Mixen. Mixen là tập hợp các phân tử xà phòng phân ly hoặc không phân ly. . 7/ Khả năng hòa tan keo Nhiều chất hữu cơ không tan trong nước, nhưng lại có khả năng hòa tan trong dung dịch xà phòng khá đậm đặc và tạo thành các dung dịch gần như trong suốt, đặc trưng cho tính cân bằng nhiệt động. 4 3 4 Khả năng hòa tan của keo phụ thuộc vào: -Trọng lượng phân tử của xà phòng. -Nồng độ của dung dịch xà phòng - Sự hiện diện cửa chất điện ly. - Trọng lượng phân tử của chất hữu cơ Theo quan điểm hiện đại thì sự hòa tan keo là sự hòa tan các chất hữu cơ trong phần hidrocacbon của mixenluôn luôn có mặt trong các dung dịch của xà phòng khà đậm đặc. 8/ Khả năng tẩy rửa Khả năng tẩy rửa là tổng hợp các tính chất đặc trưng của xà phòng như khả năng thấm ướt, khả năng nhũ hóa … Như ta biết, sự tách các chất bẩn rắn, lỏng ra khỏi bề mặt của vải sợi bằng nước rất khó khăn, ngay cả nhiệt độ cao và tác động cơ học mạnh mẽ. Nhưng quá trình đó xảy ra tương đối dễ dàng nếu như khi giặt ta dùng dung dịch xà phòng. Khả năng tẩy rửa của xà phòng liên quan đến nhiều yếu tố: 5 a/ Khi có mặt xà phòng trong nước thì sức căng bề mặt giảm Các phân tử xà phòng hấp phụ lên bề mặt vải sợi trên các hạt chất bẩn rắn hay lỏng tạo nên một lớp chất hấp phụ hidrat hóa,làm xuất hiện áp suất chẻ, tác dụng này làm các hạt bẩn dễ tách ra khỏi bề mặt vải sợi và chuyển chúng vào chất lỏng tẩy rửa. c/ Các màng hấp phụ trên bề mặt hạt bẩn làm cho các hạt này có độ bền vững tập hợp cao và ngăn chúng liên kết trở lại vào bề mặt vải sợi ở chỗ khác. d/ Do có bề mặt xà phòng trong chất lỏng tẩy rửa bọt được hình thành sẽ làm tăng thêm sự tách c7 học các chất bẩn hoặc sự nổi của các chất bẩn đó. e/ Khả năng tẩy rửa của xà phòng thường chỉ có ở nồng độ cao hơn NTM, chứng tỏ khả năng tẩy rửa có liên quan đến sự hòa tan keo của chất bẩn dầu mở trong Mixen. . diện cửa chất điện ly. - Trọng lượng phân tử của chất hữu cơ Theo quan điểm hiện đại thì sự hòa tan keo là sự hòa tan các chất hữu cơ trong phần hidrocacbon của mixenluôn luôn có mặt trong các dung. bề mặt giảm Các phân tử xà phòng hấp phụ lên bề mặt vải sợi trên các hạt chất bẩn rắn hay lỏng tạo nên một lớp chất hấp phụ hidrat hóa,làm xuất hiện áp suất chẻ, tác dụng này làm các hạt bẩn. sợi ở chỗ khác. d/ Do có bề mặt xà phòng trong chất lỏng tẩy rửa bọt được hình thành sẽ làm tăng thêm sự tách c7 học các chất bẩn hoặc sự nổi của các chất bẩn đó. e/ Khả năng tẩy rửa của xà phòng