Mechanizm mycia i prania - na czym polega?

1. Co to jest mydło?
2. Dlaczego woda zwykle nie wystarcza do usunięcia brudu?
3. Do czego służą detergenty?
4. Co to jest twarda woda?
5. Produkcja detergentów
6. Wniosek

Substancje mydło pochodne znano już 2800 lat p.n.e. Według rzymskiej legendy mydło (z łaciny sapo) wzięło swą nazwę od góry Sapo, na której odbywały się obrzędy sakralne. W ofierze bogom składano tam zwierzęta. Kobiety piorące nad Tybrem odkryły, że spływająca z deszczem ze stoku mieszanina stopionego łoju zwierzęcego, popiołu i gliny doskonale nadaje się do prania. Pierwsze fabryki mydła powstały w XIII wieku...

Co to jest mydło?

Mydło jest mieszaniną soli sodowych i długo-łańcuchowych kwasów tłuszczowych (najczęściej o 12-20 atomach węgla w cząsteczce), np. stearynian sodu (C17H35COONa) lub palmitynian sodu (C15H31COONa). Są środkami powierzchniowo czynnymi (tzn. obniżają napięcie powierzchniowe wody, ułatwiają zwilżalność). Otrzymywane są zazwyczaj w reakcjach tłuszczów z alkaliami (zmydlanie tłuszczów).

Dlaczego woda zwykle nie wystarcza do usunięcia brudu?

Wewnątrz cieczy, na przykład wody, siły przyciągające wiążą cząsteczki ze sobą. Na powierzchni cieczy działają dzięki temu siły napięcia powierzchniowego, tworzące stosunkowo niełatwą do przebicia błonkę powierzchniową. Siły te zakrzywiają powierzchnię swobodną cieczy, co dobrze widać na przykładzie kropli wody, która ma prawie sferyczny kształt. To właśnie siły napięcia powierzchniowego nie pozwalają wodzie samej w sobie być efektywnym środkiem czyszczącym. Gdy woda wchodzi w kontakt z cząstkami brudu na tkaninie, to jej cząsteczki mają tendencję do łączenia się ze sobą zamiast z brudem. Innymi słowy czysta woda nie zwilża brudu.

Do czego służą detergenty?

DETERGENTY SĄ ŚRODKAMI CZYSZCZĄCYMI, SZEROKO UŻYWANYMI ZARÓWNO W GOSPODARSTWACH DOMOWYCH JAK I W PRZEMYŚLE. DZIELIMY JE NA MYDŁA I DETERGENTY SYNTETYCZNE, NIE ZAWIERAJĄCE MYDEŁ. TE OSTATNIE ZRESZTĄ CZĘSTO OKREŚLAMY PO PROSTU MIANEM DETERGENTÓW, WYŁĄCZAJĄC Z TEJ OGÓLNEJ NAZWY MYDŁA.

Mydła i detergenty syntetyczne zawierają substancje zmniejszające napięcie powierzchniowe wody, co powoduje, że dużo lepiej rozpływa się ona po powierzchni tkanin, naczyń itp., zwilżając brud. Substancje te nazywamy środkami powierzchniowo czynnymi. Można przyjąć, że cząsteczki substancji powierzchniowo czynnej mają kształt kijanek. Zwykle "główka" takiej "kijanki" łączy się z wodą, podczas gdy "ogonek" z cząsteczkami brudu. Gdy wymieszamy taki środek z wodą, to na jej powierzchni "kijanki" skierują się "główkami" do wewnątrz cieczy. "Ogonki" cząsteczek substancji powierzchniowo czynnej sterczą natomiast na zewnątrz, wystając poza powierzchnię wody. Gdy w ten sposób porozrywamy powierzchnię to znacząco zmniejszymy napięcie powierzchniowe, co pozwoli wodzie zwilżać i penetrować czyszczoną tkaninę. Z drugiej strony "ogonki" cząsteczek substancji powierzchniowo czynnej przylepiają się do każdej cząstki brudu, którą napotkają. Gdy czyścimy tkaninę zabrudzoną tłuszczem, to połączone działanie detergentu i mechanicznych wstrząsów podczas prania usuwa ten tłuszcz. Malutkie kropelki tłuszczu pokrytego substancją powierzchniowo czynną rozproszone w wodzie tworzą wówczas tzw. emulsje. Substancje powierzchniowo czynne mogą być anionowe, kationowe lub niejonowe. Cząsteczki substancji anionowych tworzą w roztworze wodnym jony ujemne, natomiast kationowych - jony dodatnie. Substancje niejonowe w roztworze wodnym nie tworzą jonów. Substancje powierzchniowo czynne w mydłach są zawsze anionowe, podczas gdy detergenty syntetyczne mogą zawierać wszystkie ich rodzaje, razem lub osobno.

Co to jest twarda woda?

Jest to taka woda, w której stwierdza się obecność składników mineralnych, głównie węglanów, wodorowęglanów, chlorków, siarczanów, krzemianów wapnia i magnezu. Rozróżnia się twardość wody: przemijającą (pochodzącą przede wszystkim od węglanów, wodorowęglanów i wodorotlenków wapnia i magnezu, które podczas gotowania są wytrącane w postaci osadu węglanów) oraz nieprzemijającą (spowodowaną zwłaszcza obecnością siarczanów wapnia i magnezu, które pozostają w wodzie po gotowaniu). Twardość wody wyrażana jest najczęściej w miligramo-równoważnikach (mval) substancji wywołującej twardość wody na dm3 lub w stopniach niemieckich (1 niemiecki = 10 mg CaO na dm3 wody = 0,357 mval CaO na dm3 wody), angielskich (1 niemiecki = 1,25 angielskiego) bądź francuskich (1 niemiecki = 1,79 francuskiego). Woda o twardości poniżej 7 niemieckich nosi nazwę miękkiej, powyżej tej wartości - twardej. Woda twarda utrudnia pienienie się środków piorących oraz powoduje powstawanie kamienia kotłowego lub korozję kotłów parowych.

Produkcja detergentów

W nowoczesnych instalacjach do ciągłej produkcji mydła substraty są mieszane, a potem podgrzewane pod ciśnieniem do ok. 130C. Produktami reakcji są mydło i gliceryna. Po oddzieleniu gliceryny stopione mydło przechodzi dalsze procesy technologiczne, w których uzyskuje się żądany produkt finalny. Mydła sodowe otrzymuje się przez wysuszenie stopionego mydła oraz dodanie środków zapachowych i barwiących, po czym formuje się je w kostki. Mydła toaletowe są wytwarzane z lepszych gatunków tłuszczu, a po wysuszeniu są ponownie podgrzewane, aby zmniejszyć zawartość wody. Płatki mydlane formuje się zestalając mydło na zewnętrznej powierzchni walca i następnie zeskrobując je. Proszki mydlane powstają w ten sposób, że stopione mydło mieszane jest z dodatkami wspomagającymi i polepszającymi działanie piorące oraz wygląd i strukturę pranej tkaniny. Następnie mieszaninę tę suszy się rozpryskowo. Podobne dodatki stosowane są także w przypadku detergentów syntetycznych. Obecnie produkowanych jest wiele rodzajów detergentów syntetycznych, zarówno w formie proszków jak i płynów. Proszki, zawierające około 20-25% substancji powierzchniowo czynnych, produkowane są przez suszenie rozpryskowe mieszaniny tych substancji i innych składników. Niektóre proszki do prania zawierają enzymy proteolityczne, które pomagają usunąć zabrudzenia pochodzenia białkowego - takie jak plamy z krwi czy jajek. Tego typu proszki określane są mianem proszków "biologicznych".

Wniosek

Mycie i pranie polega więc na utworzeniu emulsji wodnej z cząstek brudu zlepionych substancjami niepolarnymi (tłuszcze, oleje i inne substancje organiczne), a więc nierozpuszczalne w wodzie.