Chuyên đề Hóa 11 Cánh diều Bài 5: Chuyển hoá chất béo thành xà phòng có đáp án

Sản phẩm (b) là xà phòng.

Sản phẩm (a), (c) là chất giặt rửa tổng hợp.

Các muối carboxylate thu được trong quá trình sản xuất xà phòng là muối sodium carboxylate hoặc potassium carboxylate (RCOONa hoặc RCOOK).

Các muối này có đặc điểm: Một đầu là gốc hydrocarbon kị nước (không tan trong nước), còn một đầu là nhóm – COONa hoặc – COOK ưa nước (tan trong nước).

- Mỡ cừu: Nhiệt độ nóng chảy 45 $^{o}$C – 55 $^{o}$C, khối lượng riêng khoảng 0,86 g mL$^{-1}$ đến 0,90 g mL$^{-1}$, chỉ số xà phòng hoá 193 – 198.

- Mỡ bò: Nhiệt độ nóng chảy 45 $^{o}$C – 50 $^{o}$C, khối lượng riêng khoảng 0,86 g mL$^{-1}$ đến 0,90 g mL$^{-1}$, chỉ số xà phòng hoá 193 – 198.

- Dầu dừa: Nhiệt độ nóng chảy 23 $^{o}$C – 26 $^{o}$C, khối lượng riêng 0,91 g mL$^{-1}$, chỉ số xà phòng hoá 250 – 260.

Để tạo màu hồng cho xà phòng có thể thêm vào xà phòng một ít nước ép củ dền; Để tạo màu vàng cho xà phòng có thể thêm vào xà phòng một ít nước cam ép; Để tạo màu nâu cho xà phòng có thể thêm vào xà phòng một ít nước cà phê…

- Ưu điểm: Dễ đổ khuôn, tạo hình; sản phẩm cuối cùng mịn, đẹp mắt hơn; điều chế ở nhiệt độ thấp nên an toàn hơn khi sản xuất.

- Nhược điểm: Sản phẩm mất từ 4-6 tuần để có thể sử dụng; ngoài ra, cần phải tiến hành khuấy đến khi phản ứng xà phòng hóa xảy ra hoàn toàn.

Nên sử dụng nồi inox để thực hiện phản ứng xà phòng hoá vì kiềm không phản ứng, không ăn mòn thép không gỉ; ngoài ra inox bền với nhiệt.

Không thể dùng cốc thuỷ tinh hay nồi nhôm để thực hiện phản ứng xà phòng hoá vì:

+ Trong quy trình điều chế xà phòng có gia nhiệt, hỗn hợp được đun ở nhiệt độ 65 $^{o}$C – 75 $^{o}$C có thể làm nứt, vỡ dụng cụ thuỷ tinh.

+ Ngoài ra, kiềm đặc ở nhiệt độ cao có thể ăn mòn thuỷ tinh theo phản ứng:

2NaOH + SiO$_{2}$ → Na$_{2}$SiO$_{3}$ + H$_{2}$O

+ Kiềm có thể phá huỷ dụng cụ bằng nhôm, theo phản ứng:

2Al + 2NaOH + 2H$_{2}$O → 2NaAlO$_{2}$ + 3H$_{2}$

2Al + 2KOH + 2H$_{2}$O → 2KAlO$_{2}$ + 3H$_{2}$.

(hay

2Al + 2NaOH + 6H$_{2}$O → 2Na[Al(OH)$_{4}$] + 3H$_{2}$

2Al + 2KOH + 6H$_{2}$O → 2K[Al(OH)$_{4}$] + 3H$_{2}$)

- Màu của bánh xà phòng: tươi, sáng, đồng nhất. Nếu có sử dụng phẩm màu thì cần bền màu, màu không được đậm quá, không được phai trong quá trình sử dụng.

- Mùi của xà phòng: không có mùi hôi, chua của mỡ bị phân huỷ. Nếu có sử dụng hương liệu thì phải có mùi thơm dễ chịu, đặc trưng theo từng loại sản phẩm.

- Kết cấu bánh: cần đáp ứng yêu cầu về độ chắc mịn, không có vết rạn, nứt.

- Xà phòng không còn dư dầu, mỡ chưa bị xà phòng hoá.

- Xà phòng không được quá dư kiềm, giá trị pH < 10.

- Đảm bảo tính an toàn, có khả năng làm sạch và dịu nhẹ với da.

Theo em, nên chọn những nguyên liệu có sẵn ở địa phương (dầu dừa, mỡ bò…) để làm xà phòng để tiết kiệm chi phí.

Ngoài ra, có thể tận dụng dầu mỡ thừa để làm xà phòng (tuy nhiên loại xà phòng này có độ tinh khiết không cao nên dùng để rửa đồ dùng, vật dụng).

- Nguyên liệu và hoá chất: NaOH khan, dầu dừa, nước.

- Dụng cụ: cân, cốc thuỷ tinh chịu nhiệt 500 mL, cốc thuỷ tinh 250 mL, ống đong, nhiệt kế, khuôn, kính bảo hộ, găng tay.

- Thời gian ra thành phẩm, dự kiến 6 – 7 tuần (với xà phòng không gia nhiệt); 1 – 2 giờ (với xà phòng có gia nhiệt).

Các tiêu chí đánh giá sản phẩm:

- Màu sắc: dựa vào quan sát.

- Mùi: dựa vào ngửi, dùng thử.

- Kết cấu bánh xà phòng: dựa vào quan sát, dùng thử.

- Lượng dầu mỡ chưa bị xà phòng hoá: dựa vào dùng thử.

- Giá trị pH: dựa vào thử pH.

- Khả năng làm sạch: dựa vào dùng thử.

a) Lựa chọn quy trình điều chế xà phòng không gia nhiệt (phương pháp lạnh).

b) Sơ đồ các bước để thực hiện quy trình điều chế xà phòng không gia nhiệt:

c) Lập kế hoạch triển khai thí nghiệm

- Xác định mục tiêu thí nghiệm.

- Chuẩn bị nguyên liệu, dụng cụ, hoá chất, xây dựng các bước thí nghiệm.

- Tiến hành thí nghiệm theo các bước đã xây dựng.

- Thảo luận, đánh giá kết quả thí nghiệm.

- Kết luận.

a) Học sinh làm thí nghiệm và quan sát, ghi chép.

b) Sản phẩm đạt yêu cầu theo các tiêu chí.

a) Quy trình thí nghiệm bằng sơ đồ:

b) Mô tả các bước thực hiện thí nghiệm:

(*) Quy trình điều chế xà phòng không gia nhiệt (phương pháp lạnh)

- Bước 1: Chuẩn bị các nguyên liệu

Chuẩn bị các nguyên liệu cần thiết và cân, đong nguyên liệu đảm bảo đúng lượng cần thiết. Các nguyên liệu cơ bản cần phải có để làm xà phòng bao gồm chất béo từ dầu thực vật hoặc mỡ động vật, kiềm và nước.

- Bước 2: Phối trộn các nguyên liệu

Ở bước này, nếu chất béo ở trạng thái đông đặc thì cần làm tan chảy chúng bằng cách đun nóng, sau đó làm nguội các nguyên liệu trở về mức nhiệt khoảng 30 $^{o}$C – 35 $^{o}$C. Các nguyên liệu được trộn lẫn vào nhau và tiến hành khuấy cho đến khi phản ứng xà phòng hoá xảy ra gần như hoàn toàn, hỗn hợp có độ đậm đặc nhất định tuỳ theo thành phần sử dụng.

Hương liệu và phẩm màu (nếu có) được đưa vào trong giai đoạn này.

- Bước 3: Vào khuôn, định hình và thiết lập kết cấu sản phẩm

Khi hỗn hợp phản ứng đạt đến trạng thái đậm đặc phù hợp, xà phòng được đổ vào khuôn để định hình sản phẩm.

Cần tối thiểu 24 giờ để xà phòng trở nên rắn chắc và có thể gỡ ra khỏi khuôn.

- Bước 4: Bảo quản xà phòng

Sau khi gỡ ra khỏi khuôn, xà phòng được cắt thành từng bánh nhỏ phù hợp với nhu cầu sử dụng thực tế. Tuy nhiên, xà phòng vẫn chưa sử dụng được ngay, mà cần tiếp tục bảo quản ở nơi thoáng mát trong khoảng thời gian 6 – 7 tuần mới đạt đến chất lượng tốt nhất.

(*) Quy trình điều chế xà phòng có gia nhiệt (phương pháp nóng)

- Bước 1: Chuẩn bị các nguyên liệu

Chuẩn bị các nguyên liệu cần thiết và cân, đong nguyên liệu đảm bảo đúng lượng cần thiết. Các nguyên liệu cơ bản cần phải có để làm xà phòng bao gồm chất béo từ dầu thực vật hoặc mỡ động vật, kiềm và nước.

- Bước 2: Phối trộn các nguyên liệu

Chất béo, kiềm và nước được trộn và khuấy đều cho đến khi quá trình xà phòng hoá diễn ra làm cho hỗn hợp trở lên đậm đặc. Sau đó, hỗn hợp xà phòng được cho vào nồi inox, hỗn hợp được đun ở nhiệt độ 65 $^{o}$C đến 75 $^{o}$C trong khoảng thời gian 1 giờ. Quá trình xà phòng hoá xảy ra hoàn toàn, hỗn hợp trở nên đặc sệt do nước bốc hơi. Hương liệu và phẩm màu (nếu có) có thể đưa vào trong giai đoạn này. Cuối cùng, có thể thêm dung dịch NaCl bão hoà để xà phòng tách hết ra khỏi hỗn hợp phản ứng.

- Bước 3: Vào khuôn, định hình và thiết lập kết cấu sản phẩm

Sau khi quá trình xà phòng hoá hoàn tất, xà phòng trở nên rắn, được cho vào khuôn rồi để nguội. Xà phòng thu được bằng phương pháp gia nhiệt có thể sử dụng luôn sau khi nấu.

c) Mô tả sản phẩm:

- Màu của bánh xà phòng: tươi, sáng, đồng nhất.

- Mùi của xà phòng: không có mùi hôi, chua của mỡ bị phân huỷ.

- Kết cấu bánh: chắc mịn, không có vết rạn, nứt.

- Xà phòng không còn dư dầu, mỡ chưa bị xà phòng hoá.

- Xà phòng có giá trị pH < 10.

- Đảm bảo tính an toàn, có khả năng làm sạch và dịu nhẹ với da.

- Học sinh tự giới thiệu và ghi chép góp ý.

Ví dụ:

- Màu của bánh xà phòng: tươi, sáng, đồng nhất.

- Mùi của xà phòng: không có mùi hôi, chua của mỡ bị phân huỷ.

- Kết cấu bánh: chắc mịn, không có vết rạn, nứt.

- Đảm bảo tính an toàn, có khả năng làm sạch và dịu nhẹ với da…

Một số nhà thương hiệu xà phòng handmade của Việt Nam:

- Xà bông Cocosavon Việt Nam.

- Xà bông thiên nhiên The Body Shop.

- Xà bông thiên nhiên Ecolife…

Nhận xét sản phẩm: Mùi hương dễ chịu, an toàn cho da…