Sæbe over bål
Lav sæbe over bål i fysik/kemi.
Kort om forløbet
I hverdagen nyder vi godt at hundredvis af kemiske produkter. Et af disse er sæbe i forskellige former, som håndsæbe, rengøringssæbe, opvaskesæbe osv. I forløbet her skal eleverne frembringe håndsæbe, ved en kemisk proces - forsæbning.
Forløbet kan gennemføres hele året. Dog bedst i den varme årstid, da der er meget lidt fysisk aktivitet. I forløbet er også supplerende aktiviteter.
Formål
- At eleverne selv fremstiller sæbe - og arbejder teoretisk med forsæbning.
- At eleverne får oplevelsen af selv at kunne frembringe kendte stoffer ved en kemisk proces.
- At eleverne diskuterer betydningen af kemisk produktion for det moderne samfund.
Forberedelse
Som forberedelse vil det være en fordel, hvis eleverne har arbejdet med og opnået en rimelig forståelse for syrer og basers natur og kender til syre og base ionerne (H+ og OH-). Det er også vigtigt at eleverne har opnået forståelse for pH-systemet og betydningen af pH-værdi.
Desuden er det vigtigt at eleverne har lært at omgås syrer og baser på en sikkerhedsmæssig forsvarlig måde, og lært om brug af sikkerhedsudstyr.
I Baggrundsafsnittet nederst kan du læse mere om forsæbning.
Til at røre rundt med, kan eleverne snitte piskeris af grantoppe.
Foto: Malene Bendix.
Sikkerhedsregler
I arbejder med syrer, baser og bål. Derfor er det nødvendigt at alle er enige om følgende sikkerhedsregler:
- Ingen leger eller løber rundt ved bålpladserne.
- Elever og lærere skal bruge sikkerhedsbriller ved arbejde med syrer og baser
- Elever og lærere skal bruge arbejdshandsker til at holde den varme gryde
- Hold fast i gryden, mens der røres. Tag den eventuelt væk fra varmen imens.
Sådan gør I
Ekstraopgaver
Hovedaktiviteten i denne opgave er at frembringe sæbe. Da det imidlertid tager lang tid at koge sæben ind - og da denne proces rummer meget lidt aktivitet - kan det være en fordel at have flere små delopgaver at sætte eleverne i gang med. Det kan f.eks. være:
- at samle velduftende urter, som kan komme i sæben. Det kunne være vandmynte, fyrrenåle eller kronblade af vilde roser.
- at save fint savsmuld af hårdt træ, som for eksempel bøg, til at komme i sæben, så man rigtig kan skrubbe.
- at konstruere en vandmølle eller lignende der kan pumpe vand op af en sø eller en å, så vi kan vaske hænder med sæben. (Det kan f.eks. være en archimedessnegl (se foto nedenfor).
Hvis du benytter delopgaver, kan du præsentere disse, når du gennemgår opgaven. For eksempel vil eleverne nok opdage, hvis der mangler noget at røre i gryden med. Og så er det jo oplagt at præsentere dem for en tør grantop som kan snittes til piskeris. Nødvendigheden bag arkimedessneglen kan være, at de skal vaske hænder, så de kan spise et stykke kage, som du har medbragt.
Arkimedessnegl. Trækkes rundt af strømmen i åen. Den grønne slange, der er formet som en snegl, drejer vand op, så eleverne kan vaske hænder med sæben. Foto: Thomas Grandt.
Kog sæbe over bål
Del eleverne op i grupper på 3-4 og giv hver gruppe et kopiark med opskrift og vejledning (find det i højre margin).
Præsenter eleverne for opgaven. Gennemgå opskriften punkt for punkt og præsenter materialerne.
Sørg for, at eleverne er opmærksomme på ætsningsfare, når de arbejder med syrer og baser. Påpeg også, at fedtstoffet ikke må være for varmt, når eleverne tilsætter luden, da det kan sprøjte kraftigt. Sørg for at gentage sikkerhedsregler og fortæl eleverne, hvor de kan finde vand til neutralisering.
Hver gruppe skal lave et bål med ophæng til gryde. Ophænget kan f.eks. bestå af tre grene/rafter, som er bundet sammen for oven og sat ned over bålet.
I gryden på stativ koges sæbe. I gryden på bålet koges vand til urtete.
Foto: Thomas Grandt.
Her er opskriften skrevet ganske kort ind. Se kopiark til eleverne for en mere grundig gennemgang.
Opskrift
- 500 g Animalsk fedt
- 440 ml NaOH i vandig opløsning
- 1 liter Urtete
- Evt. savsmuld
- Evt. urter som fyrrenåle, rosenblade, vandmynte
Kog fedt og lud sammen
- Smelt fedtstoffet i en gryde. Undgå for høj varme, da fedtstoffet kan sprøjte eller antændes.
- Når fedtstoffet er smeltet tilsætter I 1/4 af luden, mens I rører rundt.
- Kog blandingen op, så den står og bobler stille og roligt.
Lav urtete
- Kog 1 liter vand og lav en stærk urtete i en gryde eller en kedel.
- Lad teen trække, mens den køler af.
Kog ind
- Kog sæbemassen ind, til den har konsistens som risengrød.
- Tilsæt resten af vandet lidt af gangen, over 1 times tid. Hæld ikke for meget vand i af gangen, men sørg hele tiden for at koge massen ind til risengrødstykkelse.
pH
Undersøg sæbemassens pH-værdi med et stykke indikatorpapir. pH værdien har betydning for, hvad I kan bruge sæben til:
pH 11 = RengøringssæbepH 9 = Meget kraftig håndsæbepH 8 = Almindelig håndsæbepH 7 = Meget mild håndsæbe
Tilsæt urtete
Når al lud er tilsat og massen er kogt ind, så fortsætter I processen med urtete.
- Tilsæt urtete lidt ad gangen og kog ind. Tag løbende pH målinger.
- Hvis sæbemassen bliver for tyk, må I lave mere urtete - eller spæde op med vand.
- Hvis sæbemassen bliver grynet, må I spæde op med vand og røre til den er glat igen.
- Sæben er først færdig, når I har nået den ønskede pH-værdi og sæbemassen er tyk.
Bearbejdning
Prøv den sæbe I har lavet af. Eleverne kan tage noget af det oprindelige fedtstof på hænderne, og prøve at vaske det af med rent vand. Derefter kan de prøve med sæben. Den skulle gerne gøre det meget lettere.
Hvis de oven i købet kan bruge vand fra deres egen pumpe, giver det en god helhedsoplevelse.
Sæbe og pH-værdi
Efterfølgende kan det være en godt ide at præsentere eleverne for forskellige typer af sæbe som kan købes ved købmanden. Eleverne kan gætte på, hvilken pH værdi de forskellige sæber har - og derefter måle pH værdien med pH strimler. Her er angivet en omtrendtlig pH-værdi:
- Mild håndsæbe (pH 7)
- Almindelig håndsæbe (pH 8)
- Kraftig håndsæbe (pH 9)
- Brun sæbe (ph 10)
- Rengøringsmiddel (pH 11)
Tal med eleverne om pH-værdi og hvad vi bruger de forskellige sæber til.
Diskussion
Sæbe er let nedbrydeligt i naturen og forurener derfor ikke permanent, modsat mange af de kemiske rensemidler som i dag bliver brugt i mange rengøings- og vaskemidler. Tal med eleverne om den forurening med hverdagsprodukter, som vi alle er med til at udlede.
Det er også oplagt at drage sammenligninger til andre kemiske stoffer fra elevernes hverdag. O lam sammen opstille et billede af, hvor mange af de stoffer vi omgiver os med, der er frembragt ved kemisk produktion, og hvor stor betydning kemi har i det moderne samfund.
Bål og diskussion om arkimedessnegl.
Foto: Malene Bendix.
Baggrund
Forsæbning
De to ingredienser der indgår i sæben er natriumsalt opløst i vand - og fedtsyre.
Forsæbningsprocessen sker gennem kogning og frembringer, gennem hydrolyse af fedtstofferne, limsæbe som er en flydende blanding af vand, sæbe og glycerin. Den rene kernesæbe kan udvindes af limsæben ved at tilføre salt.
Det kan skrives sådan:
CH2-OOC-R - CH-OOC-R - CH2-OOC-R (fedt) + 3 NaOH =>
CH2-OH -CH-OH - CH2-OH (glycerin) + 3 R-CO2-Na (sæbe)
R=(CH2)14CH3
Som udgangspunkt er pH-værdien kraftigt basisk på grund at luden (NaOH).
Forholdet mellem fedtsyre og base
Når vi laver sæbe, er det vigtigt, at forholdet mellem fedtsyre og base passer, da vi ellers ikke får dannet sæbe nok, eller pH-værdien bliver for høj. Hvis vi ikke får dannet sæbe nok vil ”Sæben” have dårlige vaskeevner på grund af for stort fedtindhold. Tilsættes derimod for meget lud bliver ”sæben” for basisk, med fare for ætsningsskader.
Base
NaOH er den almindeligste base i fysiklokalet og særdeles velegnet til sæbeproduktion da den er relativt nem at arbejde med. NaOH kan også købes som Kaustisk soda på pilleform. Dette giver mulighed for at fremstille stærkere koncentrationer, hvorved kogetiden reduceres da mængden af vand der skal fordampes er mindre. Vær dog opmærksom på at 4 Mol er den kraftigste koncentration eleverne bør arbejde med. Askelud kan også bruges, men er meget vanskelig at beregne styrken af.
Fedtsyre
De fleste fedtstoffer kan bruges, men nogle er mere velegnede end andre. Her er en liste over fire velegnede fedtstoffer med den beregnede mængde NaHO.
Blandingsforhold:
| Fedtstof, 500 gram | NaOH | NaOH i vandig opløsning. 4M |
| Animalsk fedt | 1,75 Mol | 440 ml |
| Olivenolie | 1,71 Mol | 430 ml |
| Palmekerneolie | 2,21 Mol | 555 ml |
| Kokosolie | 2,29 Mol | 570 ml |
