Giải Hóa học 12 trang 17
Lời giải chi tiết SGK Lớp 12 · Môn HĂ³a Há»c · Trang 17–18
Hai trang này thuộc bài về Xà phòng và chất giặt rửa (Hóa học 12). Mình sẽ tóm tắt lý thuyết rồi giải chi tiết toàn bộ câu hỏi nhé.
Tóm tắt lý thuyết
Cấu tạo chung của chất hoạt động bề mặt (xà phòng, chất giặt rửa) gồm hai phần:
- Đuôi kị nước: gốc hydrocarbon dài, không tan trong nước nhưng tan trong dầu mỡ.
- Đầu ưa nước: nhóm phân cực mang điện tích, tan tốt trong nước.
Phân biệt:
- Xà phòng: muối sodium/potassium của acid béo, đầu ưa nước là $-COO^-Na^+$.
- Chất giặt rửa tổng hợp: muối sulfonate/sulfate, đầu ưa nước là $-SO_3^-Na^+$ hoặc $-OSO_3^-Na^+$.
Cơ chế giặt rửa: đuôi kị nước thấm vào vết bẩn dầu mỡ, đầu ưa nước quay ra ngoài, chia vết bẩn thành các hạt nhỏ phân tán vào nước rồi bị rửa trôi.
Sản xuất:
- Xà phòng: đun chất béo với NaOH/KOH đặc (phản ứng xà phòng hóa) hoặc từ alkane (dầu mỏ) → acid béo → muối.
- Chất giặt rửa tổng hợp: từ dầu mỏ → $R-SO_3H$, $R-OSO_3H$ → muối sodium tương ứng.
Bài 1: So sánh cấu tạo xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp
Đề: Em hãy nêu sự giống và khác nhau về cấu tạo giữa xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp.
Lời giải:
| Tiêu chí | Xà phòng | Chất giặt rửa tổng hợp |
|---|---|---|
| Giống nhau | Đều có cấu tạo 2 phần: đuôi kị nước (gốc hydrocarbon dài) và đầu ưa nước (nhóm phân cực) | Tương tự |
| Đầu ưa nước | Nhóm carboxylate $-COO^-Na^+$ | Nhóm sulfonate $-SO_3^-Na^+$ hoặc sulfate $-OSO_3^-Na^+$ |
| Bản chất | Muối của acid béo | Muối sulfonate/sulfate tổng hợp |
Như vậy điểm khác nhau cốt lõi nằm ở nhóm đầu ưa nước.
Bài 2: Phân loại và xác định cấu tạo
Đề: Trong các chất sau, chất nào là xà phòng, chất nào là chất giặt rửa tổng hợp? Xác định đầu ưa nước và đuôi kị nước.
a) $CH_3[CH_2]_{14}COONa$
b) $CH_3[CH_2]_{10}CH_2OSO_3Na$
Lời giải:
a) $CH_3[CH_2]_{14}COONa$
- Là xà phòng (muối sodium của acid béo, có nhóm $-COONa$).
- Đầu ưa nước: nhóm $-COO^-Na^+$.
- Đuôi kị nước: gốc $CH_3[CH_2]_{14}-$.
b) $CH_3[CH_2]_{10}CH_2OSO_3Na$
- Là chất giặt rửa tổng hợp (có nhóm sulfate $-OSO_3Na$).
- Đầu ưa nước: nhóm $-OSO_3^-Na^+$.
- Đuôi kị nước: gốc $CH_3[CH_2]_{10}CH_2-$.
Dấu hiệu nhận biết: cứ thấy nhóm $-COONa$ thì là xà phòng, còn $-SO_3Na$ hay $-OSO_3Na$ thì là chất giặt rửa tổng hợp.
Bài 3: Phương trình xà phòng hóa tripalmitin
Đề: Viết phương trình phản ứng xà phòng hóa chất béo tripalmitin (tạo thành từ glycerol và palmitic acid).
Lời giải:
Palmitic acid là $C_{15}H_{31}COOH$, nên tripalmitin là $(C_{15}H_{31}COO)_3C_3H_5$.
Phản ứng với NaOH:
$$(C_{15}H_{31}COO)_3C_3H_5 + 3NaOH \xrightarrow{t^o} 3C_{15}H_{31}COONa + C_3H_5(OH)_3$$
Trong đó:
- $3C_{15}H_{31}COONa$: sodium palmitate (thành phần xà phòng).
- $C_3H_5(OH)_3$: glycerol.
Câu hỏi thí nghiệm: Phản ứng xà phòng hóa chất béo
Câu 1: Tại sao phải khuấy liên tục hỗn hợp phản ứng?
Lời giải: Chất béo không tan trong dung dịch NaOH, hai chất phân lớp. Khuấy liên tục giúp chất béo tiếp xúc đều với NaOH, làm phản ứng xảy ra nhanh và triệt để hơn, đồng thời tránh hỗn hợp bị bắn ra ngoài hay vón cục.
Câu 2: Giải thích hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm.
Lời giải:
- Khi đun chất béo với NaOH, xảy ra phản ứng xà phòng hóa tạo muối sodium của acid béo (xà phòng) và glycerol.
- Khi đổ vào dung dịch NaCl bão hòa, xà phòng ít tan trong nước muối nên tách ra và nổi lên trên (hiện tượng "tách muối" hay diêm tích). Nhờ đó ta thu được khối xà phòng nổi phía trên.
Lý do thêm NaCl bão hòa: làm tăng khối lượng riêng của dung dịch và giảm độ tan của xà phòng, giúp xà phòng kết tủa nổi lên dễ tách ra khỏi glycerol và phần còn lại.
Các trang này tập trung vào cấu tạo, cơ chế và cách sản xuất xà phòng/chất giặt rửa. Mấu chốt cần nhớ: phân biệt nhóm $-COONa$ (xà phòng) với $-SO_3Na/-OSO_3Na$ (chất giặt rửa tổng hợp), và phản ứng xà phòng hóa luôn cho thêm sản phẩm glycerol.