Λύσεις ερωτήσεων-ασκήσεων κεφ. 12 (1-5) (σελ. 143-144) – ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΛΙΚΩΝ ΑΙΣΘΗΤΙΚΗΣ – ΚΟΜΜΩΤΙΚΗΣ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις ερωτήσεων-ασκήσεων κεφ. 12 (1-5)

Πλήρεις λύσεις των 5 ερωτήσεων του κεφαλαίου 12 — η συμπλήρωση της αντίδρασης σαπωνοποίησης, οι προτάσεις Σωστού-Λάθους για τα σαπούνια, η συμπλήρωση κενών για το υδρόφιλο και το λιπόφιλο τμήμα, τα τέσσερα μειονεκτήματα των σαπουνιών, και οι τέσσερις κατηγορίες των επιφανειοδραστικών ουσιών.

Ερώτηση 1 — Η αντίδραση σαπωνοποίησης

Ερώτηση: Συμπληρώστε την αντίδραση σαπωνοποίησης:

Απάντηση:

• Η συμπληρωμένη αντίδραση

  Λίπος (τριγλυκερίδιο) + NaOH (ή ΚΟΗ) → σαπούνι + γλυκερίνη

  Η τεκμηρίωση (σελ. 135): τα σαπούνια παρασκευάζονται από λιπαρές πρώτες ύλες με μια αντίδραση που είναι γνωστή ως σαπωνοποίηση· κατά την σαπωνοποίηση γίνεται υδρόλυση των τριγλυκεριδίων με NaOH ή ΚΟΗ και παράγεται γλυκερίνη και μίγμα αλάτων (σαπούνια). | Θέση | Τι μπαίνει | |---|---| | 1ο αντιδρών | λίπος ή έλαιο (τριγλυκερίδιο) | | 2ο αντιδρών | NaOH ή ΚΟΗ (υδροξείδιο του νατρίου ή του καλίου) | | 1ο προϊόν | σαπούνι (μίγμα αλάτων των λιπαρών οξέων) | | 2ο προϊόν | γλυκερίνη |

  Τι είναι το τριγλυκερίδιο (σελ. 135): τα λίπη και τα έλαια είναι κυρίως εστέρες (τριγλυκερίδια) της γλυκερίνης με διάφορα καρβοξυλικά οξέα ευθείας αλυσίδας, τα λιπαρά οξέα.

  Τι είναι το σαπούνι που προκύπτει (σελ. 135): σαπούνια είναι μίγματα αλάτων ανώτερων μονοκαρβοξυλικών οξέων (κυρίως του στεατικού, παλμιτικού και ελαϊκού) με νάτριο (Na) ή κάλιο (Κ)· τα σκληρά σαπούνια περιέχουν κυρίως άλατα με νάτριο ενώ τα μαλακά άλατα με κάλιο.

  Και μια επιβεβαίωση από το κεφ. 6 (σελ. 80): η γλυκερίνη παράγεται ως παραπροϊόν της παρασκευής σαπουνιών από λίπη και έλαια κατά την διαδικασία της σαπωνοποίησης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η αντίδραση συμπληρώνεται ως εξής: λίπος ή έλαιο, δηλαδή τριγλυκερίδιο, συν υδροξείδιο του νατρίου ή του καλίου δίνει σαπούνι συν γλυκερίνη. Κατά τη σαπωνοποίηση γίνεται δηλαδή υδρόλυση των τριγλυκεριδίων με NaOH ή ΚΟΗ και παράγεται γλυκερίνη και μίγμα αλάτων, που είναι τα σαπούνια. Όταν χρησιμοποιείται υδροξείδιο του νατρίου προκύπτουν τα σκληρά σαπούνια, ενώ με υδροξείδιο του καλίου τα μαλακά.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 2 — Σωστό ή λάθος — σαπούνια

Ερώτηση: Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λάθος (Λ); Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.

Απάντηση:

• Οι απαντήσεις | Πρόταση | Σ/Λ | Δικαιολόγηση | |---|---|---| | (α) Τα σαπούνια είναι άλατα των λιπαρών οξέων. | Σ | σαπούνια είναι μίγματα αλάτων ανώτερων μονοκαρβοξυλικών οξέων (κυρίως του στεατικού, παλμιτικού και ελαϊκού) με νάτριο (Na) ή κάλιο (Κ) (σελ. 135)· και η Ανακεφαλαίωση (σελ. 143): μίγματα αλάτων ανώτερων μονοκαρβοξυλικών (λιπαρών) οξέων με νάτριο (Na+) ή κάλιο (Κ+) | | (β) Στην αντίδραση σαπωνοποίησης εκτός από σαπούνι σχηματίζεται και γλυκερίνη. | Σ | κατά την σαπωνοποίηση γίνεται υδρόλυση των τριγλυκεριδίων με NaOH ή ΚΟΗ και παράγεται γλυκερίνη και μίγμα αλάτων (σαπούνια) (σελ. 135) | | (γ) Το σαπωνοδιάλυμα έχει pH μεγαλύτερο του 7. | Σ | τα υδατικά τους διαλύματα είναι αλκαλικά, με αποτέλεσμα να δημιουργούν πολλές φορές ερεθισμούς στο δέρμα ή στο τριχωτό της κεφαλής (σελ. 137) — αλκαλικό σημαίνει pH>7 (κεφ. 4, σελ. 61) | | (δ) Η απορρυπαντική δράση του σαπουνιού οφείλεται αποκλειστικά στην ικανότητα που έχει να προκαλεί αφρισμό. | Λ | οφείλεται στην αμφίφυλη δομή του: στη δομή αυτή στηρίζεται η διάλυση των σαπουνιών στο νερό, καθώς και η απορρυπαντική δράση τους (σελ. 135)· ο μηχανισμός είναι ο προσανατολισμός του λιπόφιλου τμήματος προς τη λιπαρή κηλίδα (σελ. 136-137), όχι ο αφρός | | (ε) Λεκέδες από λάδι δεν μπορούν να απομακρυνθούν με χρήση σαπουνιού. | Λ | ακριβώς το αντίθετο: όταν ένα μόριο σαπουνιού έρθει σε επαφή με μια λιπαρή κηλίδα, τότε το λιπόφιλο τμήμα του προσανατολίζεται προς τη λιπαρή κηλίδα, την οποία έλκει προς το μέρος του… αυτό έχει ως αποτέλεσμα την απομάκρυνση της λιπαρής κηλίδας από τη θέση της και τη μεταφορά της στο νερό (σελ. 136-137) |

  Το κοινό νήμα των δύο λαθών: και τα δύο παρανοούν τον μηχανισμό της απορρύπανσης — αυτός δεν είναι ο αφρός αλλά η αμφίφυλη δομή που γαλακτωματοποιεί το λίπος και το μεταφέρει στο νερό.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Σωστές είναι οι προτάσεις α, β και γ. Τα σαπούνια είναι πράγματι μίγματα αλάτων των ανώτερων μονοκαρβοξυλικών ή λιπαρών οξέων με νάτριο ή κάλιο. Στη σαπωνοποίηση σχηματίζεται πράγματι και γλυκερίνη, ως προϊόν της υδρόλυσης των τριγλυκεριδίων. Και το σαπωνοδιάλυμα έχει πράγματι pH μεγαλύτερο του επτά, αφού τα υδατικά διαλύματα των σαπουνιών είναι αλκαλικά και γι' αυτό προκαλούν συχνά ερεθισμούς. Λανθασμένες είναι οι δ και ε. Η απορρυπαντική δράση δεν οφείλεται στον αφρισμό αλλά στην αμφίφυλη δομή του μορίου. Και οι λεκέδες από λάδι απομακρύνονται ακριβώς με σαπούνι, αφού το λιπόφιλο τμήμα του έλκει τη λιπαρή κηλίδα και τη μεταφέρει στο νερό.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 3 — Υδρόφιλο και λιπόφιλο τμήμα

Ερώτηση: Να συμπληρώσετε τα κενά στην παρακάτω πρόταση:

Απάντηση:

• Το συμπληρωμένο κείμενο

  Το υδρόφιλο τμήμα του σαπουνιού διαλύεται στο νερό ενώ το λιπόφιλο τμήμα διαλύεται σε λάδι.

  Η τεκμηρίωση (σελ. 135) | Όρος | Ορισμός | |---|---| | Υδρόφιλο ή λιπόφοβο | είναι ένα συστατικό ή τμήμα συστατικού που διαλύεται σε νερό και όχι σε λάδι | | Λιπόφιλο ή υδρόφοβο | είναι ένα συστατικό ή τμήμα συστατικού που διαλύεται σε λάδι και όχι σε νερό |

  Η αντιστοιχία με τη δομή (σελ. 135-136): το μόριο του σαπουνιού έχει μια μεγάλη ανθρακική αλυσίδα, που αποτελεί το λιπόφιλο (υδρόφοβο) κομμάτι του μορίου, και ένα φορτισμένο (πολικό) άκρο, το οποίο αποτελεί το υδρόφιλο τμήμα | Τμήμα του μορίου | Χαρακτήρας | Διαλύεται σε | |---|---|---| | μεγάλη ανθρακική αλυσίδα | λιπόφιλο (υδρόφοβο) | λάδι | | φορτισμένο (πολικό) άκρο | υδρόφιλο | νερό |

  Το παράδειγμα του βιβλίου (Εικόνα 12-2, σελ. 136): Στεαρικό Κάλιο, CH3-(CH2)15CH2-COO-K+ — Λιπόφιλο τμήμα (διαλύεται σε λάδι) η αλυσίδα, Υδρόφιλο τμήμα (διαλύεται σε νερό) το -COO-K+.

  Γιατί έχει σημασία (σελ. 135): στη δομή αυτή στηρίζεται η διάλυση των σαπουνιών στο νερό, καθώς και η απορρυπαντική δράση τους — και είναι η ίδια αμφίφυλη δομή που ορίζει τα επιφανειοδραστικά (σελ. 137): είναι ουσίες αμφίφυλες, αποτελούνται δηλαδή από μια υδρόφοβη και μια υδρόφιλη ομάδα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το υδρόφιλο τμήμα του σαπουνιού διαλύεται στο νερό, ενώ το λιπόφιλο τμήμα διαλύεται σε λάδι. Υδρόφιλο ή λιπόφοβο είναι εξ ορισμού το τμήμα που διαλύεται σε νερό και όχι σε λάδι, και λιπόφιλο ή υδρόφοβο εκείνο που διαλύεται σε λάδι και όχι σε νερό. Στο μόριο του σαπουνιού το λιπόφιλο τμήμα είναι η μεγάλη ανθρακική αλυσίδα και το υδρόφιλο το φορτισμένο πολικό άκρο. Στη διπλή αυτή, αμφίφυλη δομή στηρίζεται τόσο η διάλυση των σαπουνιών στο νερό όσο και η απορρυπαντική τους δράση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 4 — Τα μειονεκτήματα των σαπουνιών

Ερώτηση: Ποια τα μειονεκτήματα της χρήσης σαπουνιών;

Απάντηση:

• Τα τέσσερα μειονεκτήματα (σελ. 136-137): τα σαπούνια, παρόλο που για πολλά χρόνια χρησιμοποιήθηκαν ως ιδανικά καθαριστικά, παρουσιάζουν ορισμένα μειονεκτήματα, όπως: | # | Μειονέκτημα | Η αιτία | |---|---|---| | 1 | Δεν δρουν αποτελεσματικά σε «σκληρό» νερό | γιατί δημιουργούνται δυσδιάλυτα άλατα των λιπαρών οξέων με το Ca2+ ή το Mg2+ | | 2 | Τα υδατικά τους διαλύματα είναι αλκαλικά | με αποτέλεσμα να δημιουργούν πολλές φορές ερεθισμούς στο δέρμα ή στο τριχωτό της κεφαλής· δεν είναι επίσης κατάλληλα για ευπαθή ρούχα (μάλλινα ή μεταξωτά) | | 3 | Δεν δρουν αποτελεσματικά σε όξινο περιβάλλον (Η+) | γιατί τα καρβοξυλικά ιόντα (RCOO-) μετατρέπονται σε λιπαρά οξέα (RCOOH), τα οποία είναι δυσδιάλυτα στο νερό | | 4 | Οι πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή τους (λίπη και έλαια) | αποτελούν πολύτιμη τροφή για τον άνθρωπο |

  Η συνέπεια (Ανακεφαλαίωση, σελ. 143): τα σαπούνια για το λούσιμο των μαλλιών, λόγω των μειονεκτημάτων που παρουσιάζουν, έχουν αντικατασταθεί σε μεγάλο βαθμό από τα σαμπουάν· και (σελ. 139): αρχικά χρησιμοποιήθηκαν οι σάπωνες ως επιφανειοδραστικές ουσίες στα σαμπουάν· εξαιτίας όμως των μειονεκτημάτων που παρουσιάζουν, χρησιμοποιούνται πλέον επιφανειοδραστικά που παρασκευάζονται συνθετικά, κυρίως από φυτικές πρώτες ύλες.

  Πώς συνδέονται τα τρία πρώτα με το pH και τα άλατα | Μειονέκτημα | Το χημικό υπόβαθρο | |---|---| | σκληρό νερό | το σκληρό νερό περιέχει άλατα του ασβεστίου και μαγνησίου (κεφ. 11) — τα λιπαρά οξέα δίνουν μαζί τους αδιάλυτα άλατα | | αλκαλικά διαλύματα | το φυσιολογικό pH του δέρματος είναι 5-6 (κεφ. 4) — ένα αλκαλικό προϊόν το απομακρύνει από τις τιμές αυτές | | όξινο περιβάλλον | τα Η+ επαναφέρουν το καρβοξυλικό ιόν σε οξύ, που είναι δυσδιάλυτο |

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα σαπούνια, παρόλο που για πολλά χρόνια χρησιμοποιήθηκαν ως ιδανικά καθαριστικά, παρουσιάζουν τέσσερα μειονεκτήματα. Πρώτον, δεν δρουν αποτελεσματικά σε σκληρό νερό, γιατί δημιουργούνται δυσδιάλυτα άλατα των λιπαρών οξέων με τα ιόντα ασβεστίου ή μαγνησίου. Δεύτερον, τα υδατικά τους διαλύματα είναι αλκαλικά, με αποτέλεσμα να δημιουργούν πολλές φορές ερεθισμούς στο δέρμα ή στο τριχωτό της κεφαλής, ενώ δεν είναι κατάλληλα ούτε για ευπαθή ρούχα, μάλλινα ή μεταξωτά. Τρίτον, δεν δρουν αποτελεσματικά σε όξινο περιβάλλον, γιατί τα καρβοξυλικά ιόντα μετατρέπονται σε λιπαρά οξέα, τα οποία είναι δυσδιάλυτα στο νερό. Και τέταρτον, οι πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή τους, δηλαδή τα λίπη και τα έλαια, αποτελούν πολύτιμη τροφή για τον άνθρωπο. Γι' αυτούς ακριβώς τους λόγους τα σαπούνια έχουν αντικατασταθεί σε μεγάλο βαθμό από τα σαμπουάν.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 5 — Οι κατηγορίες των επιφανειοδραστικών

Ερώτηση: Να αναφέρετε τις κατηγορίες των επιφανειοδραστικών ουσιών.

Απάντηση:

• Ο ορισμός (σελ. 137): τα επιφανειοδραστικά είναι ουσίες αμφίφυλες, αποτελούνται δηλαδή από μια υδρόφοβη και μια υδρόφιλη ομάδα.

  Οι τέσσερις κατηγορίες (σελ. 137-138): οι επιφανειοδραστικές ουσίες ταξινομούνται με βάση τη συμπεριφορά τους στα υδατικά διαλύματα στις παρακάτω τέσσερις κύριες κατηγορίες: | # | Κατηγορία | Περιγραφή | |---|---|---| | 1 | Ανιονικά επιφανειοδραστικά | η επιφανειακή δράση τους οφείλεται στα αρνητικά φορτισμένα ιόντα τους· στην κατηγορία αυτή ανήκουν και τα σαπούνια | | 2 | Κατιονικά επιφανειοδραστικά | σ' αυτά η επιφανειακή δράση τους οφείλεται στα θετικά φορτισμένα ιόντα τους· είναι κυρίως άλατα του αμμωνίου (ΝΗ4+) | | 3 | Μη ιονικά επιφανειοδραστικά | η δράση τους οφείλεται τόσο στο υδρόφιλο όσο και στο υδρόφοβο τμήμα του μορίου· το υδρόφιλο τμήμα αποτελείται από πολλές μικρές πολικές ομάδες, π.χ. υδροξυλομάδες (-ΟΗ) | | 4 | Αμφολυτικά ή αμφοτερικά επιφανειοδραστικά | έχουν την ικανότητα να σχηματίζουν ιόντα με θετικό και αρνητικό φορτίο π.χ. R-NH2+CH2CΟΟ-· γνωστά αμφοτερικά είναι οι βεταΐνες |

  Πού χρησιμοποιείται η καθεμιά (σελ. 138-139) | Κατηγορία | Χρήση | |---|---| | Ανιονικά | στα σαμπουάν ως βασικές πρώτες ύλες· για τη δημιουργία αφρού χρησιμοποιούνται κυρίως ανιονικά επιφανειοδραστικά· και για διαλυτοποίηση | | Κατιονικά | στα σαμπουάν με κοντίσιονερ (2 in 1): περιέχουν συνήθως ποσότητα κατιονικού επιφανειοδραστικού (άλατα του αμμωνίου) (σελ. 140) | | Μη ιονικά | οι γαλακτωματοποιητές είναι μη ιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες | | Αμφοτερικά | στα σαμπουάν μαζί με τα ανιονικά, και ιδίως στα σαμπουάν για μωρά: περιέχονται κυρίως αμφοτερικά επιφανειοδραστικά που είναι λιγότερο ερεθιστικά από τα ανιονικά για το δέρμα και τα μάτια (σελ. 141) |

  Οι υδρόφιλες ομάδες τους (σελ. 137): καρβοξυλική (-COO-), σουλφονική (-SO3-), θειϊκή (-OSO3-), ομάδα υδροξυλίου (-ΟΗ-) και η ομάδα αιθυλενοξειδίου (-OCH2CH2).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι επιφανειοδραστικές ουσίες, που είναι αμφίφυλες και αποτελούνται από μια υδρόφοβη και μια υδρόφιλη ομάδα, ταξινομούνται με βάση τη συμπεριφορά τους στα υδατικά διαλύματα σε τέσσερις κύριες κατηγορίες. Τα ανιονικά, των οποίων η επιφανειακή δράση οφείλεται στα αρνητικά φορτισμένα ιόντα τους και στα οποία ανήκουν και τα σαπούνια. Τα κατιονικά, των οποίων η δράση οφείλεται στα θετικά φορτισμένα ιόντα τους και είναι κυρίως άλατα του αμμωνίου. Τα μη ιονικά, των οποίων η δράση οφείλεται τόσο στο υδρόφιλο όσο και στο υδρόφοβο τμήμα του μορίου και στα οποία ανήκουν οι γαλακτωματοποιητές. Και τα αμφολυτικά ή αμφοτερικά, που σχηματίζουν ιόντα με θετικό και αρνητικό φορτίο, με γνωστότερα τις βεταΐνες.

Κριτήρια αξιολόγησης: