Λύσεις ερωτήσεων-ασκήσεων κεφ. 2 (1-7) (σελ. 37-38) – ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΛΙΚΩΝ ΑΙΣΘΗΤΙΚΗΣ – ΚΟΜΜΩΤΙΚΗΣ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις ερωτήσεων-ασκήσεων κεφ. 2 (1-7)

Πλήρεις λύσεις των 7 ερωτήσεων του κεφαλαίου 2 — η συμπλήρωση κενών για διαλύματα και γαλακτώματα, η διαφορά γαλακτώματος και διαλύματος, ο μηχανισμός του γαλακτωματοποιητή, τα διυγραντικά, καθώς και οι τρεις αριθμητικές ασκήσεις περιεκτικότητας w/v και w/w.

Ερώτηση 1 — Συμπλήρωση κενών — διαλύματα και γαλακτώματα

Ερώτηση: Συμπληρώστε τα κενά στις παρακάτω προτάσεις:

Απάντηση:

• Το συμπληρωμένο κείμενο

  (α) Διαλύτης είναι εκείνο το συστατικό που έχει την ίδια φυσική κατάσταση με το διάλυμα. (β) Τα διαλύματα που περιέχουν τη μέγιστη δυνατή ποσότητα διαλυμένης ουσίας που μπορεί να διαλυθεί χαρακτηρίζονται ως κορεσμένα. (γ) Στην αραίωση η περιεκτικότητα του διαλύματος ελαττώνεται αλλά η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας δεν μεταβάλλεται. (δ) Όταν το λάδι (η λιπαρή φάση) είναι η εσωτερική φάση τα γαλακτώματα λέγονται o/w. (ε) Οι γαλακτωματοποιητές εμποδίζουν το διαχωρισμό των επιμέρους φάσεων και σταθεροποιούν ένα γαλάκτωμα.

  Η τεκμηρίωση | # | Πηγή | |---|---| | (α) | διαλύτης είναι εκείνο το συστατικό που έχει την ίδια φυσική κατάσταση με το διάλυμα (σελ. 31) | | (β) | τα διαλύματα που περιέχουν τη μέγιστη δυνατή ποσότητα διαλυμένης ουσίας που μπορεί να διαλυθεί, χαρακτηρίζονται ως κορεσμένα (σελ. 31) | | (γ) | στην αραίωση η περιεκτικότητα του διαλύματος ελαττώνεται, αλλά η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας δεν μεταβάλλεται (σελ. 32) | | (δ) | όταν η λιπαρή είναι η εσωτερική, τα γαλακτώματα αναφέρονται ως o/w (oil in water, λάδι σε νερό) (σελ. 33) | | (ε) | ουσίες που διευκολύνουν την ανάμιξη, εμποδίζουν το διαχωρισμό των επιμέρους φάσεων και σταθεροποιούν ένα γαλάκτωμα· οι ουσίες αυτές ονομάζονται γαλακτωματοποιητές (σελ. 33) |

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι σωστές λέξεις είναι οι εξής. Διαλύτης είναι εκείνο το συστατικό που έχει την ίδια φυσική κατάσταση με το διάλυμα. Τα διαλύματα που περιέχουν τη μέγιστη δυνατή ποσότητα διαλυμένης ουσίας που μπορεί να διαλυθεί χαρακτηρίζονται ως κορεσμένα. Στην αραίωση η περιεκτικότητα του διαλύματος ελαττώνεται, αλλά η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας δεν μεταβάλλεται. Όταν το λάδι, δηλαδή η λιπαρή φάση, είναι η εσωτερική φάση, τα γαλακτώματα λέγονται o/w. Και οι γαλακτωματοποιητές εμποδίζουν τον διαχωρισμό των επιμέρους φάσεων και σταθεροποιούν ένα γαλάκτωμα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 2 — Γαλακτώματα και διαλύματα

Ερώτηση: Τι είναι τα γαλακτώματα και ποια η διαφορά τους από τα διαλύματα;

Απάντηση:

• Ο ορισμός (σελ. 33): ένα γαλάκτωμα αποτελείται από δύο φάσεις: μία εσωτερική που είναι διασπαρμένη και αποτελείται από μικρές «σταγόνες» μεγέθους 0,1-100 μm και μία εξωτερική που είναι συνεχής· από τις δύο φάσεις, η μία είναι λιπαρή και η άλλη υδατική.

  Η βασική διαφορά (σελ. 33): τα σταγονίδια της εσωτερικής φάσης διασπείρονται μέσα στην εξωτερική φάση και δεν είναι εμφανή με γυμνό μάτι, αλλά μπορούν εύκολα να γίνουν ορατά με μεγεθυντικό φακό ή με τη χρήση μικροσκοπίου· το γεγονός αυτό αποτελεί και τη βασική τους διαφορά από τα διαλύματα, στα οποία τα διαλυμένα σωματίδια δεν γίνονται ορατά ούτε με τη χρήση μικροσκοπίου. | | Γαλάκτωμα | Διάλυμα | |---|---|---| | Φάσεις | δύο φάσεις: μία εσωτερική (διασπαρμένη) και μία εξωτερική (συνεχής) | ομογενές μίγμα — μία φάση (σελ. 31) | | Μέγεθος σωματιδίων | 0,1-100 μm | μοριακό | | Ορατότητα | γίνονται ορατά με μεγεθυντικό φακό ή μικροσκόπιο | δεν γίνονται ορατά ούτε με τη χρήση μικροσκοπίου | | Σταθερότητα | χρειάζεται γαλακτωματοποιητή | αυθόρμητα σταθερό |

  Οι δύο τύποι (σελ. 33): όταν η λιπαρή είναι η εσωτερική, τα γαλακτώματα αναφέρονται ως o/w (oil in water, λάδι σε νερό), ενώ όταν εσωτερική είναι η υδατική φάση, λέγονται w/o (water in oil, νερό σε λάδι)· μια απλή μέθοδος [αναγνώρισης] είναι η μέθοδος της αραίωσης· τα γαλακτώματα τύπου o/w έχουν εξωτερική φάση το νερό και μπορούν εύκολα να αραιωθούν· το αντίθετο συμβαίνει με τα γαλακτώματα τύπου w/o.

  Οι εφαρμογές τους (σελ. 35): στην Αισθητική χρησιμοποιούνται πάρα πολλά προϊόντα σε μορφή γαλακτώματος: γαλακτώματα καθαρισμού, γαλακτώματα σώματος, αντηλιακά γαλακτώματα· στην κομμωτική γαλακτώματα είναι διάφορες βαφές, μαλακτικές κρέμες, τονωτικά μαλλιών, κοντίσιονερ.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το γαλάκτωμα αποτελείται από δύο φάσεις: μία εσωτερική, που είναι διασπαρμένη και αποτελείται από μικρές σταγόνες μεγέθους από 0,1 έως 100 μικρόμετρα, και μία εξωτερική, που είναι συνεχής· από τις δύο φάσεις η μία είναι λιπαρή και η άλλη υδατική. Η βασική διαφορά από τα διαλύματα είναι ότι τα σταγονίδια της εσωτερικής φάσης, αν και δεν είναι εμφανή με γυμνό μάτι, γίνονται εύκολα ορατά με μεγεθυντικό φακό ή με μικροσκόπιο, ενώ στα διαλύματα τα διαλυμένα σωματίδια δεν γίνονται ορατά ούτε με τη χρήση μικροσκοπίου. Επιπλέον, το γαλάκτωμα χρειάζεται γαλακτωματοποιητή για να σταθεροποιηθεί, ενώ το διάλυμα είναι ομογενές μίγμα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 3 — Ο μηχανισμός του γαλακτωματοποιητή

Ερώτηση: Να περιγράψετε το μηχανισμό με τον οποίο δρα ένας γαλακτωματοποιητής μέσα σ' ένα γαλάκτωμα.

Απάντηση:

• Το πρόβλημα (σελ. 33): όπως είναι σ' όλους γνωστό από την καθημερινή ζωή, όσο κι αν προσπαθήσουμε να αναμίξουμε λάδι με νερό και να δημιουργήσουμε ένα ομοιόμορφο σταθερό μίγμα, αυτό δεν είναι δυνατό.

  Η λύση (σελ. 33): για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούμε ουσίες που διευκολύνουν την ανάμιξη, εμποδίζουν το διαχωρισμό των επιμέρους φάσεων και σταθεροποιούν ένα γαλάκτωμα· οι ουσίες αυτές ονομάζονται γαλακτωματοποιητές.

  Ο μηχανισμός (σελ. 33): έχουν την ιδιότητα να σχηματίζουν γύρω από κάθε διεσπαρμένο σταγονίδιο ένα προστατευτικό περίβλημα· με τον τρόπο αυτό εμποδίζεται η συνένωση των σταγονιδίων και ο διαχωρισμός των φάσεων. | Βήμα | Ενέργεια | |---|---| | 1. | ο γαλακτωματοποιητής προσανατολίζεται στη μεσεπιφάνεια λαδιού-νερού | | 2. | σχηματίζει γύρω από κάθε διεσπαρμένο σταγονίδιο ένα προστατευτικό περίβλημα | | 3. | εμποδίζεται η συνένωση των σταγονιδίων | | 4. | εμποδίζεται ο διαχωρισμός των φάσεων — το γαλάκτωμα σταθεροποιείται |

  Οι γαλακτωματοποιητές (σελ. 34): στους γαλακτωματοποιητές ανήκουν τα σαπούνια, το αραβικό κόμμι, το άγαρ, το κίτρινο του αυγού, η ζελατίνη, καθώς και πολλές κατηγορίες ενώσεων που παράγονται συνθετικά, όπως τα πολύ διαδεδομένα Spans™ (λιπόφιλα) και τα Tweens™ (υδρόφιλα).

  Πότε δρα (σελ. 35): στο στάδιο της γαλακτωματοποίησης — ακολουθεί ανάμειξη των δύο φάσεων με ταυτόχρονη ισχυρή ανάδευση για 10-15 min· το στάδιο αυτό ονομάζεται γαλακτωματοποίηση και είναι το σημαντικότερο βήμα για τον σχηματισμό και την σταθερότητα του γαλακτώματος.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Επειδή το λάδι με το νερό δεν δίνουν ομοιόμορφο και σταθερό μίγμα, χρησιμοποιούνται οι γαλακτωματοποιητές, δηλαδή ουσίες που διευκολύνουν την ανάμιξη, εμποδίζουν τον διαχωρισμό των επιμέρους φάσεων και σταθεροποιούν το γαλάκτωμα. Ο μηχανισμός τους είναι ότι έχουν την ιδιότητα να σχηματίζουν γύρω από κάθε διεσπαρμένο σταγονίδιο ένα προστατευτικό περίβλημα· με τον τρόπο αυτό εμποδίζεται η συνένωση των σταγονιδίων και επομένως ο διαχωρισμός των φάσεων. Στους γαλακτωματοποιητές ανήκουν τα σαπούνια, το αραβικό κόμμι, το άγαρ, το κίτρινο του αυγού και η ζελατίνη, καθώς και συνθετικές ενώσεις, όπως τα λιπόφιλα Spans και τα υδρόφιλα Tweens.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 4 — Τα διυγραντικά

Ερώτηση: Τι είναι τα διυγραντικά; Να δώσετε παραδείγματα διυγραντικών ουσιών που χρησιμοποιούνται σε προϊόντα Αισθητικής-Κομμωτικής.

Απάντηση:

• Ο ορισμός (σελ. 36): οι διυγραντικές ουσίες είναι ουσίες που έχουν την ικανότητα να απορροφούν νερό (υγρασία) από το περιβάλλον, είναι δηλαδή υγροσκοπικές ουσίες.

  Ο ρόλος τους (σελ. 36): ο λόγος που προστίθενται σε καλλυντικές κρέμες και γαλακτώματα είναι η αποφυγή της ξήρανσής τους από τον αέρα· επιπλέον, η χρήση προϊόντος που περιέχει διυγραντικές ουσίες, έχει αποδειχτεί ότι ενυδατώνει το δέρμα και βελτιώνει την εμφάνισή του.

  Τα παραδείγματα (σελ. 36): τα κυριότερα διυγραντικά που χρησιμοποιούνται σε προϊόντα Αισθητικής-Κομμωτικής, είναι οι πολυσθενείς αλκοόλες (πολυόλες) γλυκερίνη, σορβιτόλη και προπυλενογλυκόλη, καθώς και οι ενώσεις με το χαρακτηρισμό PEGs. | Ουσία | Κατηγορία | |---|---| | Γλυκερίνη | πολυσθενής αλκοόλη (πολυόλη) | | Σορβιτόλη | πολυσθενής αλκοόλη (πολυόλη) | | Προπυλενογλυκόλη | πολυσθενής αλκοόλη (πολυόλη) | | PEGs | πολυαιθυλενογλυκόλη, πολυμερείς ουσίες του τύπου H-(O-CH2-CH2)n-OH |

  Η ανάγκη τους (σελ. 36): η ξήρανση (αφυδάτωση) ενός καλλυντικού προϊόντος μπορεί να συμβεί την περίοδο που μεσολαβεί από την παρασκευή του μέχρι την κατανάλωσή του· το πόσο θα αφυδατωθεί εξαρτάται από διάφορους παράγοντες όπως είναι η θερμοκρασία και η υγρασία του περιβάλλοντος, ο χρόνος επαφής και η επιφάνεια επαφής με τον αέρα.

  Και στους δύο τύπους γαλακτωμάτων (σελ. 36): σε γαλακτώματα τύπου w/o, τα σταγονίδια του νερού προστατεύονται από την εξωτερική λιπαρή φάση και έτσι ο βαθμός ξήρανσης είναι μικρότερος απ' ότι στα γαλακτώματα τύπου o/w· παρόλα αυτά, καλό είναι να προστίθενται διυγραντικές ουσίες και στους δύο τύπους γαλακτωμάτων, γιατί έχει αποδειχτεί ότι έτσι επιβραδύνεται η ξήρανση.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι διυγραντικές ουσίες είναι ουσίες που έχουν την ικανότητα να απορροφούν νερό, δηλαδή υγρασία, από το περιβάλλον· είναι δηλαδή υγροσκοπικές ουσίες. Προστίθενται σε καλλυντικές κρέμες και γαλακτώματα για να αποφευχθεί η ξήρανσή τους από τον αέρα, ενώ έχει αποδειχθεί ότι το προϊόν που τις περιέχει ενυδατώνει το δέρμα και βελτιώνει την εμφάνισή του. Τα κυριότερα διυγραντικά που χρησιμοποιούνται σε προϊόντα Αισθητικής-Κομμωτικής είναι οι πολυσθενείς αλκοόλες ή πολυόλες, δηλαδή η γλυκερίνη, η σορβιτόλη και η προπυλενογλυκόλη, καθώς και οι ενώσεις με τον χαρακτηρισμό PEGs, δηλαδή οι πολυαιθυλενογλυκόλες.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 5 — Άσκηση — γραμμάρια Η2Ο2 σε διάλυμα οξυζενέ

Ερώτηση: Ένα διάλυμα οξυζενέ όγκου 300 mL είναι περιεκτικότητας 12% w/v. Πόσα g Η2Ο2 περιέχονται στο διάλυμα;

Απάντηση:

• Τα δεδομένα | Μέγεθος | Τιμή | |---|---| | Όγκος διαλύματος | 300 mL | | Περιεκτικότητα | 12% w/v | | Ζητούμενο | g Η2Ο2 |

  Ο ορισμός (σελ. 32): η περιεκτικότητα στα εκατό βάρος κατ' όγκο (% w/v) εκφράζει τη μάζα της διαλυμένης ουσίας σε g που περιέχεται σε 100 mL διαλύματος — άρα 12% w/v σημαίνει 12 g Η2Ο2 σε κάθε 100 mL διαλύματος.

  Η λύση με απλή μέθοδο των τριών | 100 mL διαλύματος | → | 12 g Η2Ο2 | |---|---|---| | 300 mL διαλύματος | → | x g Η2Ο2 |

  x = (300 × 12) / 100 = 3600 / 100 = 36 g

  Απάντηση: στο διάλυμα περιέχονται 36 g Η2Ο2.

  Ο έλεγχος: τα 300 mL είναι τριπλάσια των 100 mL, άρα και η ποσότητα του Η2Ο2 πρέπει να είναι τριπλάσια των 12 g, δηλαδή 3 × 12 = 36 g. ✓

  Η πρακτική σημασία (σελ. 32): αραίωση κάνουμε στο διάλυμα οξυζενέ, όταν επιθυμούμε μικρότερη περιεκτικότητα απ' αυτή που διαθέτουμε, κατά την διαδικασία της βαφής των μαλλιών.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η περιεκτικότητα 12% w/v σημαίνει ότι σε κάθε 100 χιλιοστόλιτρα διαλύματος περιέχονται 12 γραμμάρια Η2Ο2. Επομένως, με απλή μέθοδο των τριών, στα 300 χιλιοστόλιτρα του διαλύματος περιέχονται 300 επί 12 διά 100, δηλαδή 36 γραμμάρια Η2Ο2. Ο έλεγχος είναι απλός: τα 300 χιλιοστόλιτρα είναι τριπλάσια των 100, άρα και η ποσότητα του υπεροξειδίου του υδρογόνου είναι τριπλάσια των 12 γραμμαρίων.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 6 — Άσκηση — % w/v περιεκτικότητα διαλύματος NaOH

Ερώτηση: Παρασκευάζουμε 500 mL ενός διαλύματος NaOH διαλύοντας 10g NaOH στο νερό. Ποια η % w/v περιεκτικότητα του διαλύματος;

Απάντηση:

• Τα δεδομένα | Μέγεθος | Τιμή | |---|---| | Όγκος διαλύματος | 500 mL | | Μάζα διαλυμένης ουσίας | 10 g NaOH | | Ζητούμενο | % w/v |

  Ο ορισμός (σελ. 32): η περιεκτικότητα στα εκατό βάρος κατ' όγκο (% w/v) εκφράζει τη μάζα της διαλυμένης ουσίας σε g που περιέχεται σε 100 mL διαλύματος — άρα πρέπει να βρούμε πόσα g NaOH αντιστοιχούν σε 100 mL του διαλύματος.

  Η λύση με απλή μέθοδο των τριών | 500 mL διαλύματος | → | 10 g NaOH | |---|---|---| | 100 mL διαλύματος | → | x g NaOH |

  x = (100 × 10) / 500 = 1000 / 500 = 2 g

  Απάντηση: η περιεκτικότητα του διαλύματος είναι 2% w/v.

  Ο έλεγχος: τα 100 mL είναι το 1/5 των 500 mL, άρα και η ποσότητα του NaOH πρέπει να είναι το 1/5 των 10 g, δηλαδή 10 : 5 = 2 g. ✓

  Τι σημαίνει το αποτέλεσμα (σελ. 32): διάλυμα… 2% w/v σημαίνει ότι περιέχονται 2 g NaOH σε κάθε 100 mL διαλύματος.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η περιεκτικότητα % w/v εκφράζει τη μάζα της διαλυμένης ουσίας σε γραμμάρια που περιέχεται σε 100 χιλιοστόλιτρα διαλύματος. Αφού στα 500 χιλιοστόλιτρα του διαλύματος περιέχονται 10 γραμμάρια NaOH, στα 100 χιλιοστόλιτρα περιέχονται 100 επί 10 διά 500, δηλαδή 2 γραμμάρια. Επομένως η περιεκτικότητα του διαλύματος είναι 2% w/v. Ο έλεγχος είναι απλός: τα 100 χιλιοστόλιτρα είναι το ένα πέμπτο των 500, άρα και η ποσότητα του NaOH είναι το ένα πέμπτο των 10 γραμμαρίων, δηλαδή 2 γραμμάρια.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 7 — Άσκηση — γραμμάρια νερού σε διάλυμα ζάχαρης

Ερώτηση: Πόσα g νερού περιέχονται σε 200 g υδατικού διαλύματος ζάχαρης περιεκτικότητας 4%w/w;

Απάντηση:

• Τα δεδομένα | Μέγεθος | Τιμή | |---|---| | Μάζα διαλύματος | 200 g | | Περιεκτικότητα | 4% w/w | | Ζητούμενο | g νερού (διαλύτη) |

  Ο ορισμός (σελ. 31): η περιεκτικότητα στα εκατό κατά βάρος (% w/w) εκφράζει τη μάζα της διαλυμένης ουσίας σε g που περιέχεται σε 100 g διαλύματος — άρα 4% w/w σημαίνει 4 g ζάχαρης σε κάθε 100 g διαλύματος.

  1ο βήμα — η μάζα της ζάχαρης | 100 g διαλύματος | → | 4 g ζάχαρης | |---|---|---| | 200 g διαλύματος | → | x g ζάχαρης | x = (200 × 4) / 100 = 800 / 100 = 8 g ζάχαρης

  2ο βήμα — η μάζα του νερού Κάθε διάλυμα αποτελείται από το διαλύτη και τη διαλυμένη ουσία (σελ. 31), άρα: μάζα διαλύματος = μάζα διαλύτη + μάζα διαλυμένης ουσίας μάζα νερού = 200 g − 8 g = 192 g

  Απάντηση: στο διάλυμα περιέχονται 192 g νερού.

  Ο έλεγχος: αν το διάλυμα είναι 4% w/w σε ζάχαρη, τότε είναι 96% w/w σε νερό· 200 × 96 / 100 = 192 g. ✓

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η περιεκτικότητα 4% w/w σημαίνει ότι σε κάθε 100 γραμμάρια διαλύματος περιέχονται 4 γραμμάρια ζάχαρης. Επομένως στα 200 γραμμάρια του διαλύματος περιέχονται 200 επί 4 διά 100, δηλαδή 8 γραμμάρια ζάχαρης. Επειδή κάθε διάλυμα αποτελείται από τον διαλύτη και τη διαλυμένη ουσία, η μάζα του νερού είναι 200 μείον 8, δηλαδή 192 γραμμάρια. Ο έλεγχος είναι απλός: αν το διάλυμα είναι 4% σε ζάχαρη, είναι 96% σε νερό, και 200 επί 96 διά 100 δίνει πάλι 192 γραμμάρια.

Κριτήρια αξιολόγησης: