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31.1 清潔劑

31.1 清潔劑. 單靠水並不能有效地清除衣物上的污垢，所以需要清潔劑。. 清潔劑可以加強水的清潔效能。. 31.1 清潔劑. 清潔劑可分為兩類：. 皂性清潔劑. 非皂性清潔劑. 圖 31.2 皂性清潔劑. 圖 31.3 非皂性清潔劑. 31.2 清潔劑的發展歷史. 古時候便有關於使用皂性物料的歷史記載。. 一位羅馬歷史學家就曾經記載婦女用含染料的肥皂清潔頭髮和染髮。. 31.3 清潔劑如何加強水的清潔效能？. 清潔劑的濕潤作用. 水具有強大的表面張力，不易散佈於物體表面。. 因此不是良好的濕潤劑。. 但加入清潔劑後，水的表面張力降低。.

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31.1 清潔劑

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Presentation Transcript

  1. 31.1 清潔劑 • 單靠水並不能有效地清除衣物上的污垢，所以需要清潔劑。 • 清潔劑可以加強水的清潔效能。

  2. 31.1 清潔劑 • 清潔劑可分為兩類： 皂性清潔劑 非皂性清潔劑 圖 31.2 皂性清潔劑 圖 31.3 非皂性清潔劑

  3. 31.2 清潔劑的發展歷史 • 古時候便有關於使用皂性物料的歷史記載。 • 一位羅馬歷史學家就曾經記載婦女用含染料的肥皂清潔頭髮和染髮。

  4. 31.3清潔劑如何加強水的清潔效能？ 清潔劑的濕潤作用 • 水具有強大的表面張力，不易散佈於物體表面。 • 因此不是良好的濕潤劑。 • 但加入清潔劑後，水的表面張力降低。 • 水滴因此較易散佈在物體表面，充分濕潤物體。 • 清潔劑發揮其濕潤作用。

  5. 31.3清潔劑如何加強水的清潔效能？ 清潔劑的濕潤作用 圖 31.4 水具有強大的表面張力，所以硬幣能浮在水面 圖 31.5 水不易散佈於布面上，但清潔劑水溶液則較易散佈在布面上

  6. 31.3清潔劑如何加強水的清潔效能？ 清潔劑的乳化作用 • 水和油不能混和，因為它們的分子互不吸引。 • 把它們混合，搖勻後靜置，最終仍會分為兩層。 圖 31.6 水和油不能混和，搖勻後亦會慢慢分為兩層

  7. 31.3清潔劑如何加強水的清潔效能？ 清潔劑的乳化作用 • 如果把清潔劑加入油和水的混合物中，然後把它搖勻，便會有很多油微滴在水中形成。 • 這種混合物稱為乳狀物。 • 清潔劑在這裏發揮其乳化作用。

  8. 31.3清潔劑如何加強水的清潔效能？ 清潔劑的乳化作用 圖 31.7 清潔劑的乳化作用

  9. 31.4清潔劑粒子的基本結構 • 清潔劑的粒子由兩部分組成： • 疏水性的烷基部分（尾部） • 親水性的離子團部分（頭部）

  10. 31.4清潔劑粒子的基本結構 • 疏水性尾部不溶於水，但溶於油脂； • 親水性頭部溶於水，但不溶於油脂。 圖 31.8 清潔劑粒子的基本結構

  11. 下圖展示一個典型肥皂粒子的結構，其親水性 頭部為 。 O O– C 31.4清潔劑粒子的基本結構 圖 31.9 典型肥皂粒子的結構

  12. 31.4清潔劑粒子的基本結構 • 下圖展示兩種常見的非皂性清潔劑粒子的結構： 圖 31.10 一些非皂性清潔劑粒子的結構

  13. 31.5 清潔劑的乳化作用與其結構的關係 • 把清潔劑加入水和油的混合物中，未搖勻之前，清潔劑粒子的尾部會溶於油，頭部則溶於水中。 圖 31.11 清潔劑粒子在水和油的混合物中的位置

  14. 每滴油微滴都被清潔劑粒子包圍 。 31.5 清潔劑的乳化作用與其結構的關係 • 若把混合物搖勻，便有油微滴形成。 • 清潔劑粒子令油微滴不能聚合，所以油微滴會懸浮在水中。 圖 31.11 清潔劑粒子在水和油的混合物中的位置

  15. 31.6 清潔劑的去污原理 • 假設衣物上有一片油脂。 圖 31.12 清潔劑的去污原理

  16. 31.6 清潔劑的去污原理 • 假設衣物上有一片油脂。 圖 31.12 清潔劑的去污原理

  17. 31.6 清潔劑的去污原理 • 假設衣物上有一片油脂。 圖 31.12 清潔劑的去污原理

  18. 31.7 在實驗室內製造肥皂 • 肥皂是由植物油或動物脂肪與強鹼（一般為氫氧化鈉或氫氧化鉀）共熱至沸騰而製成的。 • 常用的植物油包活棕櫚油和橄欖油。

  19. 31.7 在實驗室內製造肥皂 • 在實驗室內製造肥皂，可把植物油（如蓖麻油）與濃氫氧化鈉溶液混合，然後加熱，並不斷攪伴約 20 分鐘。 • 要把肥皂分離出來，可把濃氯化鈉溶液加入反應混合物中，降低肥皂在水中的溶解度。 • 肥皂會從混合物中析出，形成固體浮在液面。

  20. 31.7 在實驗室內製造肥皂 圖 31.13 在實驗室內製造肥皂

  21. 31.7 在實驗室內製造肥皂 • 用過濾法將肥皂從混合物中分離。 • 用少量清水洗滌，然後弄乾。

  22. 31.8 製造肥皂的化學 脂肪和油的結構 • 脂肪和油都是天然的酯。 • 酯是由烷酸與烷醇反應生成的。 • 脂肪和油都是由甘油和長烴鏈烷酸（分子內含有 16 至 18 個碳原子）反應生成的。

  23. H C H O H C H O H C H O H H 甘油 31.8 製造肥皂的化學 脂肪和油的結構 • 甘油的結構式是：

  24. 31.8 製造肥皂的化學 脂肪和油的結構 • 甘油分子內有三個氫氧基。 • 大部分脂肪和油都是三酯。

  25. O R1 C OH O H R2 C OH O C H O H R3 C OH C H O H 甘油 烷酸 C H O H H 31.8 製造肥皂的化學 脂肪和油的結構 • 甘油與烷酸的反應可用下列的方程式表示： +

  26. H O C R1 C H O O C C H O R2 O C H O C R3 H 三酯（脂肪或油） 31.8 製造肥皂的化學 脂肪和油的結構 + 3H2O • R1、R2和 R3代表相同或不同的烷基。

  27. 31.8 製造肥皂的化學 肥皂的製造 • 脂肪或油與鹼共熱時，脂肪或油會先被水解，生成甘油和烷酸。 • 烷酸再與鹼（氫氧化鈉或氫氧化鉀）反應，生成烷酸鹽，即肥皂。 • 這個過程稱為皂化作用。

  28. H O C R C H O O C C H O R O C H O C R 3NaOH 氫氧化鈉（鹼） H 三酯（脂肪或油） 31.8 製造肥皂的化學 肥皂的製造 • 這個反應可用下列的方程式表示： +

  29. H C H OH C H OH 3RCOO-Na+ 烷酸鹽（肥皂） C H OH H 甘油 31.8 製造肥皂的化學 肥皂的製造 • 這個反應可用下列的方程式表示： +

  30. H O C (CH2)16CH3 C H O O C C H O (CH2)16CH3 3NaOH O 氫氧化鈉（鹼） C H O C (CH2)16CH3 H 動物脂肪 31.8 製造肥皂的化學 肥皂的製造 • 以下的方程式展示如何用動物脂肪製備常用的肥皂 — 硬脂酸鈉。 +

  31. H C H OH C H OH 3CH3(CH2)16COO-Na+ C H OH 硬脂酸鈉（肥皂） H 甘油 31.8 製造肥皂的化學 肥皂的製造 • 以下的方程式展示如何用動物脂肪製備常用的肥皂 — 硬脂酸鈉。 +

  32. 31.9 肥皂和非皂性清潔劑在硬水中的清潔效能 硬水和軟水 • 香港的自來水是軟水。 • 軟水含有極小量或不含溶解的鈣鹽和鎂鹽。 • 含大量溶解的鈣鹽和鎂鹽的水，稱為硬水。

  33. 31.9 肥皂和非皂性清潔劑在硬水中的清潔效能 硬水和軟水 圖 31.14 硬水令水壺內澱積碳酸鈣

  34. 31.9 肥皂和非皂性清潔劑在硬水中的清潔效能 比較肥皂和非皂性清潔劑在硬水中的清潔效能 • 由於泡沫能幫助油微滴懸浮在水中，所以觀察泡沫形成的狀況是量度清潔劑效能的有效方法。 • 把肥皂溶液加入硬水中，會生成浮渣。 • 需要加入大量肥皂溶液，才能產生泡沫。 • 硬水中的鈣離子和鎂離子會與肥皂粒子反應，生成不溶於水的生成物，即浮渣。

  35. O O O (R O-)2Ca2+(s) C 不溶於水的鈣鹽（浮渣） 2R 2R O-(aq) O-(aq) C C 肥皂 肥皂 O (R O-)2Mg2+(s) C 不溶於水的鎂鹽（浮渣） 31.9 肥皂和非皂性清潔劑在硬水中的清潔效能 比較肥皂和非皂性清潔劑在硬水中的清潔效能 Ca2+(aq) + Mg2+(aq) + R = 肥皂粒子的烷基部分。

  36. 31.9 肥皂和非皂性清潔劑在硬水中的清潔效能 比較肥皂和非皂性清潔劑在硬水中的清潔效能 • 硬水中所有的鎂離子和鈣離子與肥皂反應後，肥皂才可產生泡沫和發揮清潔效能，所以硬水會浪費大量的肥皂。 圖 31.16 把肥皂溶液（左）和非皂性清潔劑（右）加入硬水的效果

  37. 31.9 肥皂和非皂性清潔劑在硬水中的清潔效能 比較肥皂和非皂性清潔劑在硬水中的清潔效能 • 非皂性清潔劑與硬水中的鈣離子或鎂離子生成可溶於水的物質。 • 因此，非皂性清潔劑不會與硬水生成浮渣。 • 這是非皂性清潔劑的一大優點。

  38. 31.10 使用清潔劑所引致的環境問題 生物不可降解的清潔劑所引致的問題 • 含有這些清潔劑的污水排入河道後，清潔劑所形成的泡沫會長期留在河道中。 • 除了損壞船隻的機器外，亦會引致水中生物死亡。

  39. 31.10 使用清潔劑所引致的環境問題 生物不可降解的清潔劑所引致的問題 圖 31.17 生物不可降解的清潔劑的結構（含支鏈碳鏈）

  40. 31.10 使用清潔劑所引致的環境問題 生物不可降解的清潔劑所引致的問題 圖 31.18 被生物不可降解的清潔劑的泡沫污染的河流

  41. 31.10 使用清潔劑所引致的環境問題 生物不可降解的清潔劑所引致的問題 • 現今生產的非皂性清潔劑大部分都是生物可降解的。 • 它們的粒子只含有直碳鏈。 • 這類清潔劑可被細菌分解。

  42. 31.10 使用清潔劑所引致的環境問題 生物不可降解的清潔劑所引致的問題 圖 31.19 生物可降解的清潔劑的結構（只含直碳鏈）

  43. 31.10 使用清潔劑所引致的環境問題 生物可降解的清潔劑所引致的問題 • 雖然生物可降解的清潔劑所形成的泡沫可被細菌分解，但使用這些清潔劑仍會產生下列的污染問題： 香港有很多河流都發出異味，這是因為水中的細菌分解清潔劑時，需要消耗氧氣，引致水中的含氧量大大降低，令水質變壞和發出臭味。

  44. 31.10 使用清潔劑所引致的環境問題 生物可降解的清潔劑所引致的問題 • 雖然生物可降解的清潔劑所形成的泡沫可被細菌分解，但使用這些清潔劑仍會產生下列的污染問題： 大多數的清潔劑都含有磷酸鹽等助潔劑。清潔劑被排入河流和海洋後，磷酸鹽便成了海藻的養分，令海藻大量繁殖。 P. 46 / 46

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