Состав моющих средств и их влияние на человека
учебно-методический материал по химии (10 класс)

Состав моющих средств и их влияние на человека

Из истории моющих средств

В настоящее время развитие моющих средств достигло совершенства. На  рынках их появилось великое множество. Все они различны, производители с каждым годом стараются усовершенствовать продукцию, сделать её более качественной и практичной. На сегодняшний день моющие средства значительно упрощают нам жизнь, делая уборку более легкой, не требуя особых усилий. Но вместе со всеми положительными качествами моющих средств возник главный, немало важный вопрос, есть ли вред от моющих средств? Производители данной продукции утверждают, что вреда  моющие средства не представляют, но некоторые исследования прямо указывают нам на их вред, показывая, что они не полностью смываются водой.

Стиркой и мытьём занимались ещё в глубокой древности. Более чем за две тысячи лет до нашей эры в городах Римской империи существовали превосходно оборудованные бани с бассейнами для плавания. В этих банях для мытья тела использовали отруби, соки растений и некоторые сорта моющих глин.

Впервые о получении мыла из жира и золы упоминается в трудах римского врача Галена. Промышленное производство мыла в отдельных европейских странах возникло, по-видимому, в  19 веке. В это время мыло уже варили в Германии и во Франции. Позже мыловарение стало развиваться в Англии. В 1400 г. Исключительной славой пользовалось «венецкое» мыло.

До изобретения мыла жир и грязь с кожи удаляли золой и мелким речным песком. Египтяне умывались смешанной с водой пастой на основе пчелиного воска. В Древнем Риме при мытье пользовались мелко истолченным мелом, пемзой, золой. Видимо, римлян не смущало, что при таких омовениях вместе с грязью можно было «соскоблить» и часть самой кожи. Заслуга в изобретении мыла принадлежит, вероятно, галльским племенам. По свидетельству Плиния Старшего, из сала и золы букового дерева галлы делали мазь, которую применяли для окрашивания волос и лечения кожных заболеваний. А во II веке ее стали использовать в качестве моющего средства.

Христианская религия считала мытье тела делом «греховодным». Многие «святые» были известны только тем, что всю свою жизнь не умывались. Но люди давно заметили вред и опасность для здоровья загрязнения кожи. В 13 веке мыловарение на Руси уже существовало как вполне развитый промысел. Более того, мыло стало даже предметом вывоза в другие страны.

Уже в 18 веке на Руси было налажено мыловарение, а в ряде европейских стран еще раньше.

В последние десятилетия использование мыла для стирки тканей, очистки стеклянных, керамических, деревянных, металлических и полимерных изделий резко сократилось в связи с появлением синтетических моющих средств (СМС), которые называют также детергентами.

Принцип работы СМС

В состав СМС входят ПАВ, которые выполняют главную работу. ПАВ имеют два полюса — гидрофильный, то есть, тот, который любит воду, и гидрофобный, то есть, тот, который отталкивается водой, но легко соединяется с её противоположностью — с жирами. Основное назначение моющих средств — удаление загрязнений с различных поверхностей. Загрязнения прочно удерживаются на них за счет физико-химических сил, не смачиваются водой и поэтому практически ею не смываются. Чтобы перевести загрязнения в раствор, следует сделать их гидрофильными (смачивающимися). Молекулы ПАВ, адсорбируясь на грязевой частице, «притягивают» ее к воде, отрывают от поверхности препятствуют обратному прилипанию и слипанию частиц между собой. Таким образом, частицы переходят в раствор. Так как раствор поверхностно-активных веществ лучше смачивает поверхности, он проникает в мельчайшие поры и разрушает крупные частицы загрязнений .

Мыло

Мыло и синтетические моющие средства содержат вещества, повышающие смачивающие свойства воды за счет уменьшения силы поверхностного натяжения. Эти вещества называются поверхностно активными (ПАВ), поскольку действуют на поверхности жидкости (имеются в виду все границы, не только верхняя).

ПАВ делятся на катионные, анионные и неионогенные. Молекулы катионных ПАВ в растворе образуют положительно заряженные ионы, анионных — отрицательно заряженные, а молекулы неионогенных ПАВ ионов не образуют.

Во всех видах мыла ПАВ — анионные, в то время как синтетические моющие средства содержат анионные, катионные или неиногенные ПАВ (или комбинацию двух или трех типов).

Технология изготовления мыла из животных жиров складывалась на протяжении многих веков. Сначала составляется жировая смесь, которую расплавляют и омыляют – варят со щелочью. Для гидролиза жира в щелочной среде берется немного топленого свиного сала, около 10 мл этилового спирта и 10 мл раствора щелочи. Сюда же добавляют поваренную соль и нагревают полученную смесь. При этом образуются мыло и глицерин. Соль добавляют для осаждения глицерина и загрязнений. В мыльной массе образуется два слоя – ядро (чистое мыло) и подмыленный щелок.

Мыло получают при реакции жиров (например, кокосового или пальмового масла) со щелочью — каустической содой (гидроксидом натрия) или каустическим поташем (гидроксидом калия). Данный химический процесс называется омылением.

На современном мыловаренном заводе непрерывного действия исходные материалы смешиваются и под давлением нагреваются до 130'С. В результате реакции образуются мыло и глицерин. После отделения глицерина расплавленное мыло проходит дальнейшую обработку.

Твердые сорта получают, высушивая ленту расплавленного мыла, добавляя красители и отдушки и прессуя готовую массу в куски. Туалетное мыло делается из более высококачественных жиров; после сушки его нагревают для уменьшения содержания влаги.

CMC

 Самое простое моющее средство было получено на Ближнем Востоке более 5 000 лет назад. Скорее всего, оно было открыто по чистой случайности, когда над костром жарили мясо, и жир стек на золу, обладающую щелочными свойствами. Первое синтетическое моющее средство появилось только в 1916 году. Изобретение немецкого химика Фрица Понтера предназначалось для промышленного использования, бытовые синтетические моющие средства, более-менее безвредные для рук, стали выпускать в 1935 году . С тех пор был разработан целый ряд синтетических моющих средств (CMC) узкого назначения, а их производство стало важной отраслью химической промышленности.

Синтетические моющие средства (СМС) — это жидкие, пастообразные и порошкообразные вещества, в состав которых входят:

Таблица состава СМС

В чем опасность бытовой химии

Пройдя путь от магазина через нашу раковину, ванну, туалет, стиральную машину СМС попадают в канализацию, а из канализации в водоемы реки  и т.п.  Итак, СМС в реке. В первую очередь страдают от синтетических моющих средств животные, которые живут в воде. Почему страдают именно они? Потому что СМС прилипают к жабрам и рыбы погибают.

Влияют ли СМС на человека? Возможно, вы решите, что это странный вопрос. Ведь люди не плавают и не дышат жабрами. Однако, попадание синтетических моющих средств в организм человека с водой всё же возможно. В первую очередь это происходит, когда человек ест или пьёт из плохо промытой от детергентов посуды. Другой путь попадания синтетических моющих средств – во время купания. Он наиболее част для детей.

В желудке находится соляная кислота. Она выполняет важную задачу – позволяет расщеплять белки пищи. Почему же тогда желудок не растворяется под её воздействием? Потому что он покрыт защитной оболочкой из слизи, которая постоянно вырабатывается клетками стенок желудка, которая разрушается под действием СМС.

Значит, если в организм человека попадает СМС с недомытой тарелки, то защитная, отталкивающая воду оболочка вокруг стенок желудка, становится тоньше. Результат – развивается язва желудка..

Что же делать? Во-первых, мыть посуду преимущественно без синтетических моющих средств или с их минимальным количеством. Во-вторых, очень тщательно ополаскивать посуду.

Многие ПАВ трудно поддаются биологическому разложению. Поступая со сточными водами в реки и озера, они загрязняют окружающую среду. В результате образуются целые горы пены в канализационных трубах, реках, озерах, куда попадают промышленные и бытовые стоки. Использование некоторых ПАВ приводит к гибели всех живых обитателей в воде. Почему раствор мыла, попадая в реку или озеро, быстро разлагается, а некоторые ПАВ нет? Дело в том, что мыла, полученные из жиров, содержат неразветвленные углеводородные цепи, которые разрушаются бактериями. В то же время в состав некоторых СМС входят алкилсульфаты или алкил(арил)сульфонаты с углеводородными цепями, имеющими разветвленное или ароматическое строение. Такие соединения бактерии «переварить» не могут. Поэтому при создании новых ПАВ необходимо учитывать не только их эффективность, но и способность к биологическому распаду – уничтожению некоторыми видами микроорганизмов.

Влияние на организм

Пав могут попадать в наш организм при вдыхании, контакте кожи с моющим средством, через одежду и плохо промытую от средств посуду.   Итак, основные действующие вещества — это так называемые поверхностно активные вещества (ПАВ), которые представляют собой чрезвычайно активные химические соединения. ПАВ при определенной концентрации способны вызвать нарушения важнейших биохимических процессов нарушить функцию и саму целостность клетки, существенно изменяют интенсивность окислительно-восстановительных реакций, влияют на активность ряда важнейших ферментов, нарушают белковый, углеводный и жировой обмен . Но если внимательно рассмотреть этикетки стиральных порошков на прилавках наших магазинов, то можно заметить, что наши производители не особо заботятся о нашем здоровье, ведь концентрация поверхностно-активных веществ в них иногда доходит до 60 %. Это чревато нарушением иммунитета, развитием аллергии, поражением мозга, печени, почек, легких и нарушением передачи нервных импульсов в ЦНС. Особенно агрессивны в своих действиях анионные ПАВ.

Также следует избегать средств, в составе которых имеются следующие вещества: Фенолы и крезолы в бытовой химии используются для усиления очищающих свойств, также обладают противомикробным эффектом. Эти бактерицидные вещества очень едки и могут вызвать диарею, головокружение, потерю сознания и нарушение функций почек и печени. Формальдегид используется в некоторых моющих средствах для очистки пятен и поверхностей, кроме того, формальдегид добавляют в роли консерванта в различные клеи и лакокрасочные изделия. Канцероген, вызывающий сильное раздражение глаз, горла, кожи, дыхательных путей и легких. Фосфаты и фосфонаты содержатся в большинстве стиральных порошков в качестве смягчителя воды, но способны вызвать аллергические реакции кожи и поражение дыхательных путей. В настоящее время многие производители отказываются от введения в средства бытовой химии фосфатных добавок, заменяя их более экологичными веществами — цеолитами и поликарбоксилатами. Гипохлорид натрия — хлор очень опасен, он является причиной заболевания сердечно-сосудистой системы, способствует возникновению атеросклероза, анемии, гипертонии, аллергических реакций, отрицательно влияет на кожу и волосы, повышает риск заболевания раком .

В ходе анализа исследований в литературных источниках  были отобраны виды самых популярных порошков: «Миф-автомат», «TIDE», «ARIEL», а из посудомоющих средств «AOS», «Fairy». Лучшей моющей способностью обладают СМС «МИФ»(8 баллов) и «TIDE» (8 баллов), с их помощью удаляются все виды загрязнений, но применение этих, а также СМС «ARIEL», требует осторожности из-за высокого уровня рН (9–10). Наиболее качественными являются средства, хорошо растворимые в воде, значит прозрачные. Косвенно можно судить о наличии а-ПАВ в стиральном порошке по интенсивности пенообразования при стирке. Чем выше пена, тем выше концентрация а-ПАВ. Наименее качественным средством для мытья посуды является Fairy, из-за щелочной рН среды и присутствия фосфат-ионов, а также из-за плохого смывания его с посуды и кожного покрова человека, что может привести к заболеванию внутренних органов.  Популярность СМС, пользующихся наибольшим спросом, обусловлена только работой рекламных компаний, так как моющие средства схожи по своему составу. Можно использовать экологически «мягкие» бесфосфатные порошки (Далли актив плюс, сентимат колор) с низким содержанием ПАВ, у которых негативное действие на организм практически отсутствует. Загрязнения вымываются из тканей с помощью своеобразной «молекулярной стирки», даже без механического перемешивания и трения. Кроме того, после стирки на ткани, как правило, почти не остается частиц стирального порошка, что исключает необходимость многократного полоскания белья.  В составе моющих средств могут быть вещества, способные нанести вред здоровью человека. Также выяснилось, что чистящие средства могут плохо смываться. Поэтому нужно ограничить использование синтетических веществ в повседневной жизни. Их можно заменить натуральными веществами: хозяйственным мылом, столовым уксусом, содой. Более ответственно относитесь к выбору моющих средств и не позволяйте рекламам обманывать себя. Возможно, что в ходе прогресса будут изобретены более безопасные моющие средства, которые будут иметь возможность полностью растворяться в воде, не образуя вредных химических соединений.

Довольно просто защитить свое здоровье — руководствоваться простыми правилами техники безопасности при работе с моющими средствами и внимательнее относиться к выбору продукта.

Правила предосторожности

Сложно представить, что полный отказ от использования моющих средств возможен – эти вещества значительно облегчают поддержание чистоты в доме, упрощают такие неприятные бытовые обязанности, как уборка и мытье посуды. Но можно свети риск от использования бытовой химии к минимуму, соблюдая простые правила предосторожности:

 При покупке проверять моющие средства  на подлинность.

Отдавать предпочтение средствам без ярко выраженного запаха.

Ополаскивать посуду от моющего средства не менее 15 секунд в проточной воде.Никогда не смешивать несколько средств бытовой химии.

Обращать внимание на содержание вредных веществ в составе средства. Отдавать предпочтения средствам с содержанием ПАВ и фосфатов не более 5%.