ОБЫЧНАЯ СТИРКА – ИСТОРИЯ И ХИМИЯ  

Задание конкурса

Электронная почта для отправки материалов на конкурс  Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.  

 Стоимость участия - 290 руб.

 С того времени, как человек начал носить одежду, появилась необходимость содержать ее в чистоте. Вам интересно, как стирали люди в разные эпохи? Тогда прочитайте историческую справку.

Древний Египет

В Древнем Египте для стирки использовали соду или получали карбонат калия, с помощью которого тоже стирали. Из золы и жира животных мыло делали еще до нашей эры. Считается, что именно египтяне открыли, что сок некоторых растений, смешиваясь с водой, дает пену и отстирывает пятна.

Древняя Греция

В Древней Греции люди выбирали места с глинистой почвой, выкапывали ямы, в которые наливали воду. Белье бросали в такую яму и топтали ногами до получения нужного результата. После такой стирки одежду полоскали в чистой воде и сушили.

Древний Рим

Считается, что первое мыло было придумано именно римлянами. По легенде жир животных с жертвенного костра смешивался с золой и дождем и смывался в реку Тибр. Люди, которые стирали одежду на берегу этой реки, заметили, что ткань лучше отстирывается. На холме Сапо археологи обнаружили остатки примитивного мыла из золы и жира.

Древняя Индия

В Древней Индии стирка считалась мужским занятием. Индусы брали в руку белье и с силой били им об огромный валун до тех пор, пока одежда не станет чистый. Такой способ стирки был весьма распространен на многих континентах.

Европа в Средние века

В Средневековой Европе прачками были в основном женщины. Стирали на берегу водоема или в фонтанах и бассейнах. Белье сначала кипятили, а затем относили к водоему. Там прачки становились на колени на специальные деревянные мостки и полоскали одежду. Такая работа была очень тяжелой

Древняя Русь и Россия 

Славяне сначала замачивали белье в кадках или других вместительных емкостях.  Часто в них  добавляли отбеливатели растительного происхождения: золу от подсолнухов, отвар  фасоли или картофеля, скисшее молоко, овечью мочу.  В качестве мыла могли использовать сок бузины или  других растений, образующих пену. В те годы обычно стирали только нижнее белье, а  верхнюю одежду чистили щеткой над паром.   

Стирка всегда была очень тяжелым трудом.  Поэтому человеческий ум постоянно   искал способы облегчения самого процесса стирки.

Еще в древнем Вавилоне была предпринята, вероятно, первая попытка механизировать эту трудоемкую процедуру.  Известны наскальные изображения больших деревянных колес с лопастями, вращая которые, «перелопачивали» мокрое белье в больших чанах.

Механизировать стирку пытались еще с конца XVII века. В деревянной граненой кадушке вращалась пара деревянных цилиндров, с помощью которых ткань простирывалась в воде, куда добавляли моющее вещество. Но  и  в начале прошлого века "стиральной машиной" по-прежнему была большая бочка, правда, теперь уже на ножках. Внутренняя поверхность и дно были рифлеными для эффективности стирки.

Сверху бочка закрывалась массивной крышкой, в нижней части делался кран для слива воды. В бочке устанавливался своеобразный "ротор" - крестовина с лопастями, которая поворачивалась с помощью специального рычага. Рычаг этот представлял собой длинную палку в рост человека, которую надо было наклонять то в одну сторону, то в другую. И только в начале 20 века появились стиральные машины с электрическим приводом.

В процессе стирки можно изучать химию

Стирка является одним из интереснейших химических процессов. В этом можно убедиться, прочитав справочный материал и поставив ряд опытов.

Сейчас, в основном, для стирки используют не мыло, а  синтетические моющие средства – стиральные порошки. Давайте узнаем , что входит в их состав.

Состав стиральных порошков.
Стиральные порошки содержат все или некоторые из приведенных  веществ:
 поверхностно-активные
 связывающие
 отбеливающие
 вспомогательные  (например, ароматические вещества, ферменты).

Поверхностно – активные вещества.
Самым известным поверхностно-активным веществом  в течение многих лет было мыло. Но в последние десятилетия его почти полностью заменили  синтетические средства (стиральные порошки).

Современные стиральные порошки содержат несколько поверхностно-активных веществ. Они снижают поверхностное натяжение воды, отделяют грязь от волокон, диспергируют их в растворе стирального порошка и образуют эмульсию с грязью, содержащей жир.

Связывающие вещества.
Они смягчают воду и устраняют образование накипи на  деталях стиральных машин и на одежде. Вместо фосфатов теперь чаще используют их заменители. Это в основном цеолиты, например, силикат натрия и алюминия в сочетание с полимерами.

Вспомогательные вещества.
К вспомогательным веществам относятся:
Ферменты,  растворители грязи, препятствующие вещества, которые ограничивают химические реакции (например, образование пены),  ароматические средства; исполнительные средства, которые обеспечивают сыпучесть стиральных порошков.

Ферменты для стиральных порошков.
Что такое ферменты?  Старшеклассники это знают, а для тех,  кто еще не знаком с этими веществами, дадим краткое объяснение.
Ферменты - это белки, биологические катализаторы. Они ускоряют химические реакции в клетке. Ни одна реакция в живом организме не проходит без участия ферментов. Ферменты могут синтезировать различные вещества и  расщеплять их. Так как ферменты – белки, то для их работы нужны определенные условия – значения температуры. рН среды, наличие определенных солей в растворе и т.д. Ферменты очень специфичны в отличие от  химических катализаторов и обычно  работают  только с одним веществом. Например, фермент амилаза расщепляет только крахмал и не действует на очень близкую  молекулу – гликоген, ферменты, расщепляющие белки, не  действуют на жиры или углеводы.

Как правило, в состав стирального порошка входит комбинация  различных ферментов, которые усиливают действие друг друга. Мировая история создания ферментных препаратов для производства стирального порошка насчитывает уже около 40 лет. По оценкам специалистов – технологов доля ферментов в общей моющей способности порошка составляет 30-35%. Даже незначительное добавление ферментов в стиральный порошок значительно увеличивает его моющую способность.

В производстве стиральных порошков используются следующие ферменты: протеазы, липазы, амилазы, целлюлазы,  пектиназы.
На качество стирки большое влияние оказывает  состав воды -  сколько и каких солей она содержит, жесткая она или мягкая.
Давайте проведем опыты, чтобы определить качество воды в вашем населенном пункте.

Опыт 1.

Возьмите немного мела, разотрите в порошок, а затем всыпьте в пробирку. Добавьте к мелу раствор 9% уксуса (продается в магазине как «столовый уксус»). Вы наблюдаете химическую реакцию. Напишите ее уравнение. Какой газ выделяется и как это можно доказать?

Опыт 2.

Для следующего опыта понадобится хорошо растворимое в воде соединение кальция (оно образовалось  в предыдущем  опыте при  растворении углекислого кальция в уксусной кислоте.)  и водный раствор мыла. Его легко получить, растворяя  в  горячей воде  стружки мыла.

В чистую пробирку налейте до половины воды и добавьте  8-10 капель мыльного раствора, перемешайте содержимое, встряхнув пробирку несколько раз. В пробирке появится  пена. Добавьте в пробирку с мыльной пеной 4- 6 капель жидкости,  которую вы получили в результате реакции мела с уксусом. Что происходит при реакции? Какое вещество выпадает в осадок?

Опыт 3.

Проведите опыт в другой последовательности. Сначала  в пробирку с водой налейте несколько капель жидкости, полученной в результате реакции мела с уксусом, и потом добавьте немного мыльного раствора. Хотя порядок действий в  этом опыте немного изменился, результат будет тот же.

Эти опыты показывают, что  соединения кальция - "настоящие воры мыла". Но  они не только воруют мыло. Образующийся осадок остается на волокнах тканей и разрушает их. Опыты показали, что после 50 стирок в жесткой воде прочность льняной ткани снизилась на 25%, а хлопчатобумажной на 45 % - больше, чем после стирки (тоже 50 раз) в мягкой воде.

Жесткая вода, содержит много растворенных соединений кальция, а   в  мягкой их мало или вообще нет. Но  стирать надо и в жесткой воде. Попробуем  улучшить ее качество  с помощью химии.

Опыт 4.

Проделаем еще один опыт. Налейте в пробирку до половины воды и добавьте несколько капель раствора, который получили в самом начале из мела и уксуса. Всыпьте сюда же пол-ложки соды, встряхните пробирку несколько, закрыв ее плотно пальцем. Через некоторое время жидкость станет прозрачной, а на дне будет виден небольшой осадок. Слейте осторожно прозрачную жидкость в другую пробирку, добавьте в нее несколько капель мыльного раствора и встряхните. В пробирке появится пена. Это значит, что сода помогла убрать соединения кальция. Они выделились в виде мелкого осадка, который осел на дно первой пробирки.

Попробуйте написать уравнение этой реакции. Какое вещество выпало в  осадок?

Отсюда вывод - для смягчения воды  можно пользоваться содой. Конечно, существуют лучшие методы борьбы с "вором" мыла. Повторите последний   опыт, но вместо соды возьмите  стиральный порошок. Вы увидите такую же реакцию.  Значит,  синтетические моющие вещества не боятся жесткой воды.

А теперь  проведем исследовательскую работу и  проверим,   какие  стиральные  порошки лучше отстирывают  различные загрязнения.

Для  этого  возьмите 3 куска белой хлопчатобумажной  ткани (примерно 10 ×  10 см), нанесите на них пятна загрязнений в следующем порядке   ( 2 ряда по 3 пятна) -   молоко,   растительное масло,   сок свеклы,    кофе,   кетчуп,   черный фломастер. Оставьте  образцы ткани на сутки. Затем возьмите 3 разных  образца стиральных порошков. Это могут быть любые марки по вашему выбору, необходимо только чтобы  первый образец был дешевым порошком, второй – дорогим и часто рекламируемым, третий – содержал ферменты в отличие от первых двух. Состав порошков изучите по  упаковке и выпишите в таблицу, отметьте, какие именно ферменты в нем содержатся (если это указано).

Возьмите три емкости (например, миски),  налейте   в каждую 1  литр теплой воды и добавьте 1 столовую ложку порошка – в первую миску образец 1 и т.д.  Перемешайте жидкость до полного растворения порошков.  Замочите образцы  ткани на 1 час. В течение  следующего часа каждые 15 минут руками простирывайте образцы, старайтесь делать это одинаковое количество раз и с одинаковыми усилиями. После этого прополощите все образцы и высушите досуха. Теперь можно учитывать результаты эксперимента. Не забудьте сделать фотографии образцов до стирки и после нее.

Заполните таблицу. Укажите состав порошков, изучив этикетку,  и как отстирались загрязнения  ( пятно полностью исчезло, остались слабые следы, осталась большая часть загрязнения).

Сделайте выводы о  том, какие  загрязнения лучше отстирывает каждый порошок.  Влияют ли ферменты на удаление определенных пятен?

 Вопросы конкурса.

1.   Что использовали для стирки в  те времена, когда еще не было не только стиральных порошков, но и мыла?
2.   На фотографиях показаны старинные орудия для стирки. Как они называются, для чего использовалось каждое из них?

3.   Почему мыло отмывает загрязнения? Объясните  механизм этого процесса с привлечением знаний физики и химии.
4.   Определите, какие  вещества расщепляют  эти ферменты,  и соответственно какие загрязнения они должны убирать.

5.    Из каких  источников получают ферменты, входящие в состав  стиральных порошков?
6.    Какие вещества использовали для отбеливания белья  и каков механизм их действия?
7.    Если стиральный порошок содержит биодобавки (ферменты), то надо ли кипятить белье?
8.    Изделия  из каких тканей не следует стирать порошками с ферментами и почему?
9.    Если в стиральной машине образовалась накипь, как проще всего ее удалить, зная химию?
10.  Каково происхождение  и  смысл выражения «Не мытьем, так катаньем?» 

Уравнения реакций:

Опыт 1.

Опыт 2.

Опыт 3.

Опыт 4.

Ответы на 10 теоретических вопросов конкурса надо занести в таблицу. Ответы должны быть содержательными, но краткими ( несколько фраз).

После таблицы в файле  должны быть описания экспериментов, их объяснения и несколько фотографий, а также описание и результаты исследовательской работы, если вы ее выполняли.

Таблица для ответов.

 Напишите  отзыв о конкурсе. Укажите, какие задания оказались самыми легкими, трудными, наиболее интересными.