Category Archives: Chemia praktyczna
Ołówek i gumka
Ołówek i gumka to podstawa szkolnictwa. Choć dzisiejsze czasy wydają się zmieniać nieco ten stan rzeczy, opowiadając się za bardziej nowoczesną technologią. Mimo to, ołówek i gumka nadal warte są uwagi, dzieląc się tym, co mają w sobie najlepszego z grafikami i przedszkolakami 😉 .
Galaretki
Któż choć raz nie jadł w swym życiu galaretki. Owocowej, mięsnej, w formie cukierka. Do wyboru, do koloru. Czym jednak są dziś galaretki? Jak są produkowane, i czy nadal można powiedzieć, że to wartościowe pożywienie?
Głównym składnikiem galaretek jest żelatyna, białko pochodzenia naturalnego, otrzymywana z kości i chrząstek zwierzęcych.
Świece – światło w mroku
Świece są wynalazkiem tak starym, że trudno choćby podejrzewać, kiedy zaczęła się ich historia. Mimo to pełnią swą rolę po dziś dzień, niezależnie od stopnia rozwoju cywilizacyjnego społeczeństwa.
Szkło – szklanki, słoiki, kufle i talerze
Z czego produkuje się szkło?
Głównym substratem do produkcji szkła jest kwarc, czyli tlenek krzemu (IV), inaczej SiO2. W ziarenkach piasku kwarc przyjmuje strukturę krystaliczną, lecz po stopieniu w temperaturze 1700 °C i ochłodzeniu, uzyskujemy bezpostaciową strukturę szkła.
Alkohol w życiu człowieka
Alkohole to duża grupa związków zawierających charakterystyczną dla siebie grupę hydroksylową -OH. Ich zastosowanie w życiu codziennym jest różnorodne, poczynając od rozpuszczalników, a kończąc na środkach odkażających. Jednak potocznie pod pojęciem alkoholu rozpoznawany jest jeden konkretny związek o zastosowaniu spożywczym: alkohol etylowy, będący istotnym składnikiem napojów tj. piwo, wino, wódka, czy cydr.
Odnawialne źródła energii – przyszłość zaczyna się już dziś
Energia odnawialna to nie tylko potrzeba dzisiejszych czasów, ale i coraz częściej codzienność. Zaspokaja potrzeby ludzkości nie tylko poprzez wyspecjalizowane instalacje, tj. elektrownie wiatrowe, produkujące energię dla całych aglomeracji, ale także poprzez różnego rodzaju przydomowe urządzenia i systemy.
Skuteczność działania detergentów, w tym mydła, a twardość wody
Choć chemicznie wodą określa się związek o wzorze H2O, to w naturze zasadniczo nie występuje ona w czystej postaci. Wody na globie ziemskim obfitują w różnorodne związki, zarówno organiczne, jak i nieorganiczne. Woda wodociągowa, używana w przeważającej części do mycia i prania, nie jest wyjątkiem. Choć substancje organiczne stanowią tu raczej rzadkość, różnego rodzaju sole zmniejszają skuteczność działania detergentów, w tym mydła.
Największy problem dla mydła i innego rodzaju detergentów stanowią sole wapnia i magnezu. Całkowita zawartość jonów wapnia Ca2+ i magnezu Mg2+ w wodzie określana jest jako twardość wody. Im jest ona wyższa, tym więcej woda zawiera soli wapnia i magnezu, i tym więcej należy użyć mydła i detergentów, aby oczyścić przedmioty i samego siebie.
Jony wapnia i magnezu obecne w wodzie reagują z mydłem dość szybko, wytrącając się w postaci białych osadów soli kwasów tłuszczowych.
Reakcje strąceniowe wapnia i magnezu:
|
Mg2+ + 2C17H35COO– → |
(C17H35COO)2Mg ↓ |
|
stearynian magnezu |
|
|
Ca2+ + 2C17H35COO– → |
C17H35COO)2Ca ↓ |
|
stearynian wapnia |
Z powodu wytrącania się znacznej ilości osadów w twardej wodzie usuwanie brudu jest najbardziej skuteczne w wodzie miękkiej, np. deszczówce, jeśli nie jest ona zanieczyszczona. W Polsce większość wód dostarczanych do gospodarstw domowych jest jednak twarda, przez co musi ona być zmiękczana, aby nie uszkodzić urządzeń tj. pralki i zmywarki, oraz by zmniejszyć ilość detergentów potrzebnych do usuwania brudu. Zmiękczanie wody zostało opisane w artykule dotyczącym twardości wody.
W warunkach domowych do zmiękczanie wody wykorzystuje się środki dodawane do środków czyszczących. Znakomite efekty osiągane są dzięki zastosowaniu polifosforanów sodu, które z jonami wapnia i magnezu tworzą związki kompleksowe. Nie wytrącają się one na tkaninach w pralce, czy naczyniach w zmywarce, po dodaniu mydła lub innych detergentów. Do produkcji proszków do prania wykorzystywany jest np. Na5P3O10.
Mechanizm usuwania brudu
Brud jest dziś dla człowieka substancjami niepożądanymi. brud pokrywający skórę człowieka stanowi mieszaninę potu oraz kurzu, ziemi, piasku i zanieczyszczeń unoszonych przez powietrze. W przypadku bardziej brudzących zajęć, wśród brudzących substancji mogą znaleźć się również farby, oleje, smary, czy pozostałości pokarmów.
Pot
Wydzielany przez człowieka pot składa się z wody oraz cząsteczek tłuszczów, soli mineralnych potasu, wapnia i magnezu, oraz kwasu mlekowego.
Poszczególne rodzaje brudu w różnym stopniu przylegają do skóry człowieka, czy przedmiotów codziennego użytku lub odzieży, przez co do ich usuwania mogą okazać się potrzebne różne detergenty.
Dlaczego mycie wodą jest nieefektywne?
Woda, czyli H2O, należy do cząsteczek polarnych. Polarność jest skutkiem wiązań znajdujących się pomiędzy atomami wodoru a atomem tlenu. Są to wiązania kowalencyjne spolaryzowane, w których wiążące atomy elektrony są silniej przyciągane przez atom tlenu, na którym gromadzi się cząstkowy ładunek ujemny (oznaczany jest on symbolem d–). Na atomach wodoru pozostaje natomiast cząstkowy ładunek dodatni (oznaczany jest on symbolem d+).
Obecność ładunków cząstkowych wywołuje pewien skutek w postaci przyciągania się cząsteczek wody, co można obserwować choćby w postaci padającego w postaci kropel deszczu, czy przemieszczających się po powierzchni stawów owadów. Jeśli akurat nie spadają, krople wody posiadają kulisty kształt wynikający z tworzenia przez zewnętrzne cząsteczki wody sprężystej błony. W tym stanie utrzymują je siły napięcia powierzchniowego.
W związku z działaniem napięcia powierzchniowego, cząsteczki brudu mają trudności z rozpuszczeniem się w wodzie. W tym właśnie momencie rozpoczyna się rola mydła.
Rola mydła w usuwaniu brudu
Dodatek mydła zmniejsza napięcie powierzchniowe wody, dzięki czemu brud może się w niej rozpuścić. Ta funkcja mydła wynika z budowy cząsteczek mydła posiadających długi niepolarny ogon przechwytujący cząsteczki brudu, oraz polarne głowy łączące się z cząsteczkami wody.
Alifatyczny łańcuch kwasu tłuszczowego nie wykazuje powinowadztwa do cząsteczek wody, wykazując właściwości niepolarne i hydrofobowe („boją się” wody). Przechwytuje jednak cząsteczki brudu łącząc się z podobnymi do siebie niepolarnymi substancjami, choćby tłuszczami. Wnikające pomiędzy cząsteczki brudu ogony mydła zmniejszają przyczepność brudu do skóry czy tkanin, ułatwiając ich usuwanie.
Polarna grupa karboksylowa, czyli głowa mydła, może wnikać pomiędzy cząsteczki wody, obniżając jej napięcie powieżchniowe. Jej powinowadztwo do wody określa się jako duże, natomiast całą głowę określa się mianem hydrofilowej.
Właściwości mydeł, ich otrzymywanie i dostępne rodzaje
Mycie rąk w samej wodzie nie zawsze jest skuteczne, choć wiele osób tego by pragnęło. Zazwyczaj potrzebne są dodatkowe środki czystości, przynajmniej mydło. W jaki sposób jednak ono działa? Co w mydle ułatwia utrzymanie czystości?
Mydła stanowią sole wyższych kwasów tłuszczowych, tj. kwas stearynowy. Posiadają one ponad 8 atomów węgla w łańcuchu węglowym.
Dodatki do żywności utrwalające – zapobiegające psuciu się żywności
Konserwanty i przeciwutleniacze, bo to o nich jest tu głównie mowa, stosowane są w produkcji żywności od wieków, jednak dziś w nieco zmienionej formie. Dzisiejsze dodatki do żywności nie są już tak szkodliwe jak niegdyś dodawana do mleka formalina, czy kwas borowy dodawany do masła. Nadal ich bezpieczeństwo stawiane jest pod znakiem zapytania i badane. Przykładowo, żółty barwnik E102, tartrazyna, która już sama w sobie jest substancją alergizującą, w połączeniu z kwasem benzoesowym, E210, nasila nadpobudliwość i nerwowość nie tylko u dzieci.
