高中人教版化学选修2课件：第4单元 课题2 表面活性剂 精细化学品

高中人教版化学选修2课件：第4单元 课题2 表面活性剂 精细化学品

4.2《 表面活性剂精细化学品 》 教学目标 知识与能力 1 ．通过实例了解精细化工产品的生产特点，知道精细化工在社会发展中的作用。 2 、了解我国精细化工的发展现状。 教学重点、难点： 通过实例了解精细化工产品的生产特点 探究建议： 1 、参观当地的精细化工企业（或者观看有关 的影像片、收集有关的资料），讨论精细化工发展的前景和可能存在的问题。    2 、调查：化学在染整工艺中的应用。 课时划分 ：两课时 课题２ 表面活性剂 精细化学品 第一课时 油脂 油 脂 肪 1 ．植物油脂呈液态，称为油 2 ．如：菜籽油、花生油、豆油、棉籽油 1 ．动物油脂呈固态，称脂肪 2 ．如：猪油、牛油 属于酯类 复习：选修 5 油脂内容 　　油脂是由多种高级脂肪酸与甘油生成的酯。 　　结构： 复习：选修 5 油脂内容 油脂结构中的 R 1 、 R 2 、 R 3 的意义： 　 1 ）代表高级脂肪酸中的烃基 　 2 ）可能为饱和烃基，也可能为不饱和烃基 4 ）天然油脂大多为混甘油酯 　 3 ）可能相同（即单甘油酯），也可能不同（即混甘油酯） 复习：选修 5 油脂内容 ＋ 3H 2 　 催化剂 加压、加热 油酸甘油酯（油） 硬脂酸甘油酯（脂肪） 油脂的化学性质 油脂的氢化 （油脂的硬化） 复习：选修 5 油脂内容 2 ．油脂的水解 硬脂酸甘油酯（脂肪） ＋　 3H 2 O 硫　酸 3C 17 H 35 COOH 　＋ 硬脂酸 甘油 复习：选修 5 油脂内容 新授课 精细化学品 表面活性剂（肥皂、洗衣粉）、化学药物等 一、肥皂可以用来去油污 1 、肥皂的去污原理 亲水基 －－肥皂结构中 － COONa 或 － COO － 是极性基团，极易溶于水，具有亲水性； 憎水基 －－肥皂结构中的烃基－ R ，不溶于，但极易溶于有机溶剂，具有亲油性质； 科学探究 1 、在烧杯中加入一定量的水，取一枚针放在一片滤纸上，并将它们一起轻轻放在水面上，观察现象；用滴管滴加肥皂水，观察这枚针的变化。 2 、在盛有少量水的试管中滴加几滴植物油，震荡后静止，观察水与油的混溶情况，在水与油的混和溶液中加入适量的肥皂水震荡后静止，观察水与油的混溶情况。 3 、描述肥皂的去污过程 4 、肥皂在软水中去污效果好，而在硬水及酸性环境中去污效果不好，为什么 对自然现象作出合理解释 观察 配合 FLASH 课件及下列图，叙述肥皂去污过程。 肥皂去污是高级脂肪酸钠起作用。从结构上看，它的分子可以分为两部分，一部分是极性的 — COONa ，或 — COO - ，它可以溶于水，叫亲水基；另一部分是非极性的链状的烃基 — R ，这一部分不溶于水，叫做憎水基。憎水基具有亲油的性质。在洗涤的过程中，污垢中的油脂跟肥皂接触后，高级脂肪酸钠分子的烃基就插入油污内。而易溶于水的竣基部分伸在油污外面，插入水中。这样油污就被包围起来。再经摩擦、振动，大的油污便分散成小的油珠，最后脱离被洗的纤维织品，而分散到水中形成乳浊液，从而达到洗涤的目的。 肥皂制取的过程： 　　把动物脂肪或植物油 NaOH 溶液按一定比例放在皂化锅内，加热、搅拌使之发生 皂化反应 ； 　　往锅内加入食盐，使生成物高级脂肪酸钠从甘油和水的混合物中分离析出（ 盐析 ）； 　　　　集取 浮 在 液 面 的 高级脂肪酸钠，加入 填充剂 ，进行压滤、干燥、成型，就制成成品肥皂； 　　　下层液体经分离提纯后，便得到甘油。 2 、肥皂的制取原理 实验 4-1 工业制皂原理 二、合成洗涤剂 　 1 ．　合成洗涤剂的组成：由憎水基和亲水基组成，如： 烷基苯磺酸钠 烷基磺酸钠 2 、合成洗涤剂与肥皂的比较 　　（ 1 ）肥皂不适合在硬水中使用，而洗涤剂使用不受限制； 　　（ 2 ）合成洗涤剂洗涤能力强，可以用于机洗； 　　（ 3 ）合成洗涤剂的原料便宜。 　　（ 4 ）合成洗涤剂的危害：由于其稳定性，在自然界中不易被细菌分解，造成水体污染。尤其含磷洗涤剂造成水体富营养。 在第一次世界大战期间，德国就开始制造烷基苯基磺酸盐以代替肥皂。 1930 年，美国 National Aniline 公司正式将烷基苯磺酸钠作为廉价的全成洗涤剂销售。这种产品，在第二次世界大战后的 1945 ～ 1950 年间迅速普及。在日本，利用硬性型 ABS （带支链的烷基苯磺酸盐）的合成洗涤剂的产量，在 1963 年已超过肥皂。但是随着合成洗涤剂消费量的增加，引起了河川发生泡沫等污染水质的问题。因而改用对微生物降解性良好的软性型 LAS （直链烷基苯磺酸盐）。 （ 1 ）软性型 LAS 最常见的是直链十二烷基苯磺酸钠，其结构中与肥皂（ C 17 H 35 COONa ）的憎水基团 — C 17 H 35 相当的基团为              。同浓度的直链十二烷基苯磺酸与肥皂溶液的 pH 值较大的是            。 （ 2 ）烷基苯磺酸钠用作洗涤剂时，需配加三聚磷酸钠、硅酸钠等助洗剂。当洗涤用水硬度较大时，洗衣粉与肥皂相比，          洗涤效果较好，原因是肥皂             。 （ 3 ） 1999 年 1 月 1 日开始的太湖流域的禁磷行动是指                   ，主要目的是                                                                。 （ 4 ）现在市场上销售的加酶洗衣粉中含有碱性蛋白酶，它对洗涤              类污渍效果极好，原因是                                            。 总结：合成优良洗涤剂的优化方案 1 、确定合适的碳链长度 2 、选择不含支链的烃基 3 、合理的配方 合成洗涤剂 知识介绍： 合成洗涤剂 课 堂 练 习 1 、下列有关油脂的叙述中，不正确的 [ ] A ．油脂没有固定的熔点和沸点，所以油脂是混合物 B ．油脂是由高级脂肪酸和甘油所生成的酯 C ．油脂是酯的一种 D ．油脂都不能使溴水褪色 D 2 、既能发生水解反应又能发生氢化反应的是 [ ] A ．油酸甘油脂 B ．软脂酸甘油酯 C ．油酸 D ．乙酸乙酯 A 课题２ 表面活性剂 精细化学品 第二课时 还包括： 香料与香精、化妆品与盥洗卫生品、印刷油墨及其助剂、感光材料、磁性材料、试剂、水处理剂与高分子絮凝剂、造纸助剂、皮革助剂、纺织印染剂及整理剂、动物用药、油田化学品、石油添加剂、石油炼制助剂、水泥添加剂、矿物浮选剂、铸造用化学品、金属表面处理剂、合成润滑油与润滑油添加剂、汽车用化学品、芳香除臭剂、工业防菌防霉剂、精细陶瓷、稀土、电子化学品及材料、功能高分子材料、生物化工制品等。 精细化学品按用途可归纳为：医药、农药、合成染料、有机颜料、涂料、表面活性剂、粘接剂、催化剂、添加剂、食品和动物饲料添加剂 、 塑料、合成纤维和橡胶用添加剂等。 三、精细化学品及其生产特点 表面活性剂是从 20 世纪 50 年代开始随着石油化工飞速发展与合成塑料、合成橡胶、合成纤维一并兴起的一种新型化学品，是精细化工品的重要门类之一，在日常生活、工业生产和科技领域有着非常重要的作用和广泛的应用。它是许多部门必要的化学助剂，其用量虽小，但收获甚大，往往能起到意想不到的效果，被誉为 “ 工业味精 ” 的美称。 1 、精细化学品具有品种多、批量少、产值高等特点。 特点：用量少，显著降低水与空气或其他物质界面张力，大大提高工业生产效率，提高产品的性能和质量。 小批量、多品种 精细化工产品本身的用量不大。 药的服用量以毫克计； 食品添加剂的用量只是百万分之几； 染料是织物重量的 3-5% 对每一个精细化工部门来说，产品的品种通常会很多。 如染料：不同化学结构的品种为 5232 个。 小批量、多品种的特点决定了精细化工产品的生产通常采用间歇反应为主，采用批次生产。 用量小而效益显著 若在人造卫星的结构中采用结构胶粘剂代替金属焊接，节省一公斤金属，就有近十万元的经济效益。 在聚氯乙烯塑料中，采用耐温增塑剂代替普通增塑剂就可提高 40 0 C 的使用温度 1 、在灭火中的应用 2 、在化妆品中的应用 3 、在石油工业中的应用 4 、在纺织工业中的应用 5 、在包装中的应用 精细化学品在工农业生产中应用 表面活性剂在消防灭火中的应用是用作泡沫灭火剂。对于木材、原棉等固体物的火灾，由于表面活性剂的渗透和润湿作用，使水易于透入燃料体内部而起到阻止火继续燃烧。对于油类等液体物的火灾，由于表面活性剂能加速油的乳化或凝胶化，以及灭火剂迅速在燃料油的表面上铺展开来，形成隔离膜，而起到灭火作用。泡沫灭火剂生成的泡沫是由泡沫灭火剂中高起泡能力的表面活性剂的作用形成的。 在灭火中的应用 精细化学品在工农业生产中应用 近年来开发出一系列对皮肤有各种有益功能的霜膏，在配方中增添了各种有效成分，能促进皮肤新陈代谢和再生，解脂及增加皮肤蛋白，促进血液循环，防止皮肤变色，抑制皮肤病变，促使皮肤恢复正常生理功能，赋予皮肤柔软和缓解日晒红斑等。这类护肤霜受到从事各行业人们的喜爱。 制备护肤霜所用的乳化剂通常采用复配型的，既有良好的乳化性能，对皮肤的刺激性又小。常用的表面活性剂主要是非离子表面活性剂。 在化妆品中的应用 精细化学品在工农业生产中应用 在石油工业中的应用 石油产品添加剂之一 —— 助燃剂 助燃剂或促燃剂是当今所研究的节油剂中的一种最主要的成分。由于它的作用，燃料雾化更好，燃料的气化率及扩散性提高，燃料的发火点降低，燃烧速度加快、燃烧效率增大、输出功率提高。 总之，助燃剂能使燃料燃烧得更充分，从而降低燃料消耗，达到节能目的，井减轻废气对环境的污染。 精细化学品在工农业生产中应用 在纺织工业中的应用 织物的退浆、煮练和漂白加工过程统称为织物的前处理。 染料从染液向纤维表面和内部转移的过程大致分为 3 个阶段：吸附、扩散、固着。 染色助剂在染色中起着十分重要的作用。表面活性剂是品种最多、使用最广泛的一类染色助剂，它在染色中主要用作渗透剂、分散剂、匀染 ( 缓染 ) 剂以及固色剂、皂洗剂等。 精细化学品在工农业生产中应用 抗静电剂 聚烯烃、聚苯乙烯、聚酰胺、聚氯乙烯等塑料制品的表面，常因在成型过程中与模具或设备表面分开而积有静电，给人们生活增添了危害。消除塑料表面静电的方法中最普通的是使用抗静电剂。塑料包装材料常用的抗静电剂主要是表面活性剂。 表面活性剂型抗静电剂，其分子中的亲油部分牢固地吸附在塑料的表面，亲水部分从空气中吸收水分，从而在塑料表面形成薄薄的导电层，起到消除静电的作用。 在包装中的应用 精细化学品在工农业生产中应用 大量采用复配技术 由于应用对象的特殊性，很难采用单一的化合物来满足各种特定的要求，需要多种组分配合起来才能达到目的。 如：洗涤剂就需要有乳化润湿作用的表面活性剂、柔软平滑剂、抗静电剂等。 表面活性剂复配的原则是：通过几种表面活性剂的混合复配，可使制剂或 配方的效果更好，各类表面活性剂之间具有较好的配伍性，或者说相容性。在 实际使用的配方中，复配体系成功的关键就是利用表面活性剂之间的良好的协 同效应。而这可通过理论预测来优选配方。例如在离子型表面活性剂和非离子 型表面活性剂复配体系中，离子表面活性剂和非离子表面活性剂在溶液中可形 成混合胶束，产生协同增效作用，提高表面活性，降低表面活性剂用量，阴离 子表面活性剂有利于最大限度的增溶，剂复配体系时，必须要考虑到其混合胶束的溶液特性以及它们相互作用的机 理，这将为复配提供很大的帮助。 复配技术应用举例 2 、 精细化工具有技术密集附加值高的特点 研究开发 (R&D) 投资高 工艺流程长 情报密集、信息快 技术密集 产品的更新换代快，市场寿命短，技术专利性强，市场竞争激烈等。 研究开发是指从制定具体的研究目标开始直到技术成熟进行投产前的一段过程。 开发一种新药需要 5-10 年，投资需 2000 万美元，达年销售额的 14% 。 一般精细化工产品研究开发投资占年销售额的 6-7% 是正常现象。 成功率较低：染料的专利开发中成功率通常只是 0.1-0.2%. 投资高 单元反应多、原料复杂、中间过程控制要求严格。 如： 感光材料的成色剂合成单元反应多达十几步，最后产率有时会低于 20% 。 在制药工业中，除采用合成原料外，还要采用天然产物，或是用生化方法得到的半人工合成中间体。 工艺流程长 由于精细化工产品是根据具体应用对象而设计的，它们的要求经常会发生变化。 一旦有新的要求提出，就必须按照新要求来重新设计结构，或对原有的化学结构进行改进，其结果就会产生新产品。 大量的基础研究工作产生的新化学品也不断地需要寻求新的用途。 情报密集、信息快 技术密集的特点反映在精细化工产品的生产中是技术保密性、专利垄断性强 。 厂家通过自己拥有的技术开发得到的技术进行生产，并以此为手段在国内及国际市场上进行激烈竞争。 附加价值是指在产品的产值中扣除原材料、税金、设备和厂房的折旧费后剩余部分的价值。 是指当产品从原材料开始经加工到生产出产品的过程中实际增加的价值。包括利润、工人劳动、动力消耗以及技术开发等费用。 附加价值高 一个新药约需 5 ～ 10 年时间 , 耗资 2000 万美元 , 这种研究是必需的 , 但风险较大。 拓展材料 --- 化学与药物设计、制造 自学 例题 关于卡托普利的说法正确的是 A 、它是一种蛋白质 B 、它会发生水解反应 C 、卡托普利是治疗新脑血管疾病的 D 、药物与受体之间包括氢键、范德华力、离子键、疏水作用等。 C 、 D 作业： P104 8 、 11 表面活性剂 重金属去除技术中的应用 废气净化中的应用 对植物吸收有机毒物的影响 表面活性剂的环境安全性 表面活性剂对土壤的修复 表面活性剂对土壤的危害 在医药行业中 作为杀菌剂和消毒剂使用 废纸脱墨剂 在皮革工业的应用 在油田中的应用 药剂制备过程 的应用 树脂障碍 控制剂