1 The effectiveness of soap is reduced when used in hard water.
Keberkesanan sabun berkurang apabila digunakan di dalam air liat.
2 Hard water contains high concentration of calcium ion (Ca2+) and magnesium ion (Mg2+).
Air liat mengandungi ion kalsium (Ca2+) dan ion magnesium (Mg2+) dengan kepekatan yang tinggi.
3 Calcium ions and magnesium ions react with soap anions to form insoluble scum.
Ion kalsium dan ion magnesium bertindak balas dengan anion sabun untuk membentuk kekat sabun yang tak larut.
2C17H35COO− (aq/ak)
+ Mg2+(aq/ak) →
(C17H35COO)2Mg (s/p)↓
Stearic anion/soap anion
Anion stearik/anion sabun
Insoluble magnesium stearate (scum)
Magnesium stearat tak larut (kekat)
2C17H35COO− (aq/ak)
+ Ca2+ (aq/ak) →
(C17H35COO)2Ca (s/p)↓
Stearic anion/soap anion
Anion stearik/anion sabun
Insoluble calcium stearate (scum)
Kalsium stearat tak larut (kekat)
4 Formation of scum reduces the amount of soap available for cleaning.
Pembentukan kekat mengurangkan jumlah sabun yang diperlukan untuk pembersihan.
5 Detergent anions do not form insoluble scum with calcium ions and magnesium ions. This means detergent can act as cleaning agent in hard water. Thus, detergent is more effective than soap in hard water.
Anion detergen tidak membentuk kekat tak larut dengan ion kalsium dan ion magnesium. Ini bermakna detergen boleh bertindak sebagai agen pembersih dalam air liat. Maka, detergen lebih berkesan berbanding sabun dalam air liat.
6 Complete the following table: / Lengkapkan jadual berikut:
Cleaning agent
Agen pembersih Soap / Sabun Detergent / Detergen
Sources
Sumber
Animal fats or vegetable oil
Lemak haiwan atau minyak sayuran
Long chain hydrocarbon from petroleum
Rantai hidrokarbon yang panjang daripada petroleum
General formula
Formula am RCOONa R O SO3Na, ROSO3Na
The structure of polar end (Hydrophilic)
Struktur hujung berpolar (Hidrofilik) O C O– O O O S O– or O O O S O–
Carboxylate ion / Ion karboksilat
O C O– O O O S O– or O O O S O–
Benzene sulphonate ion Sulphate ion
Ion benzena sulfonat Ion sulfat
Effectiveness
Keberkesanan
Effective in soft water only
Pembersih yang berkesan dalam air lembut sahaja
Effective in soft water and hard water
Berkesan dalam kedua-dua air lembut dan air liat
Formation of scum
Pembentukan kekat
Forms scum in hard water
Membentuk kekat dalam air liat
Do not form scum in hard water
Tidak membentuk kekat dalam air liat pH
pH
Slightly alkaline
Sedikit beralkali
pH value is modified to suit cleaning task
Nilai pH boleh diubah mengikut jenis pembersihan Effect on environment
Kesan ke atas alam sekitar
Biodegradable, do not cause pollution
Terbiodegradasi, tidak menyebabkan pencemaran
Mostly non-biodegradable, cause pollution
Kebanyakannya tidak terbiodegradasi, menyebabkan pencemaran
U
N
I
T
5
U
N
I
T
5
7 Detergents generally contain a wide variety of additives. Additives are added to enhance its cleaning efficiency. Complete the
following table:
Secara amnya, detergen mengandungi pelbagai jenis bahan tambah. Bahan-bahan tambah dicampurkan untuk meningkatkan keberkesanan pembersihan. Lengkapkan jadual berikut:
Additive / Bahan tambah Function / Fungsi
Biological enzyme such as lipase and peptidase
Enzim biologi seperti lipase dan peptidase
Remove protein stains such as blood
Membuang kotoran-kotoran protein seperti darah
Whitening agent such as sodium perborate and sodium hypochlorite
Agen pemutih seperti natrium perborat dan natrium hipoklorit
Convert stain to colourless substances
Menukar kotoran kepada sebatian tanpa warna
Fragrances
Minyak wangi
Add fragrance to fabrics and detergent
Menambahkan kewangian fabrik dan detergen
8 Experiment to compare the effectiveness of soap and detergent
Eksperimen untuk membandingkan keberkesanan sabun dan detergen
(a) Apparatus: Beaker, measuring cylinder, glass rod / Radas: Bikar, silinder penyukat, rod kaca
(b) Materials: 1 mol dm–3 magnesium sulphate solution, detergent powder, soap powder and cloths with oily stain.
Bahan-bahan: 1 mol dm–3 larutan magnesium sulfat, serbuk detergen, serbuk sabun dan kain dengan kotoran berminyak.
Cloth with oily stains
Kain dengan kotoran berminyak
Soap + hard water
Sabun + air liat Detergent + hard water
Detergen + air liat
(c) Procedure: / Prosedur:
(i) Two beakers are filled with 1 mol dm–3 magnesium sulphate solution until half full.
Dua bikar diisi dengan 1 mol dm–3 magnesium sulfat sehingga separuh penuh.
(ii) ½ spatula of soap is added to one beaker and ½ spatula of detergent is added to another beaker.
½ spatula serbuk sabun ditambahkan kepada satu bikar dan ½ spatula serbuk detergen ditambahkan kepada bikar yang lain.
(iii) The mixtures are stirred with a glass rod. / Campuran tersebut dikacau dengan rod kaca.
(iv) The dirty clothes are dipped into each of the beakers. / Kain yang kotor direndam di dalam setiap bikar.
(v) The dirty clothes in each beaker are washed by scrubbing. / Kain kotor dalam setiap bikar dibasuh dengan gosokan.
(vi) The cleansing actions of soap and detergent on the dirty clothes are observed and recorded.
Tindakan pembersihan sabun dan detergen ke atas kain-kain kotor tersebut diperhatikan dan direkodkan.
(d) Observation: / Pemerhatian:
Cleaning agent / Agen pembersih Detergent / Detergen Soap / Sabun
Effectiveness
Keberkesanan
Cloth is cleaned easily
Kain dibersihkan dengan senang
Cloth is still dirty
Kain masih lagi kotor
Formation of scum
Pembentukan kekat
No formation of scum
Tiada pembentukan kekat
Scum forms
Kekat terbentuk
(e) Conclusion: /Kesimpulan:
Detergent cleans stains more effective compared to soap in hard water. Detergent is more effective than soap in hard water.
Detergen membersihkan kotoran dengan lebih berkesan berbanding sabun dalam air liat. Detergen lebih berkesan berbanding sabun dalam air liat.
U
N
I
T
5
U
N
I
T
5
Exercise / Latihan
1 The diagrams below show the apparatus set-up for preparing soap.
Rajah di bawah menunjukkan susunan alat radas untuk penyediaan sabun.
Palm oil + concentrated sodium hydroxide
Minyak sawit + natrium hidroksida pekat Soap Sabun Substance X Bahan X Heat
Panaskan PanaskanHeat
(a) (i) What is meant by soap? / Apakah yang dimaksudkan dengan sabun?
Soaps are sodium or potassium salt of long chain fatty acid. / Sabun ialah garam natrium atau kalium bagi asid lemak
yang berantai panjang
(ii) State the name of the process to prepare soap. / Nyatakan nama proses penyediaan sabun.
Saponification / Saponifikasi
(b) Substance X is added to the soap mixture to complete the process.
Bahan X ditambahkan kepada campuran sabun untuk melengkapkan proses tersebut.
(i) State the name of substance X. / Nyatakan nama bahan X.
Sodium chloride / Natrium klorida
(ii) Why is substance X added to the mixture? / Mengapakah bahan X ditambahkan kepada campuran?
To reduce the solubility of soap / to precipitate the soap / Untuk mengurangkan keterlarutan sabun/ untuk pemendakan
sabun
(c) The following equation shows the reaction that takes place in the preparation of soap.
Persamaan berikut menunjukkan tindak balas yang berlaku dalam penyediaan sabun.
Palm oil + Concentrated sodium hydroxide
Minyak sawit + Natrium hidroksida pekat
Boil / Pendidihan Sodium palmitate (soap) + Substance Y
Natrium palmitat (sabun) + Bahan Y
(i) What is the homologous series of palm oil? / Apakah siri homolog bagi minyak sawit?
Ester / Ester
(ii) Substance Y is another product in the reaction. State the name of substance Y. Bahan Y ialah hasil lain dalam tindak balas ini. Nyatakan nama bagi bahan Y.
Glycerol / Gliserol
(iii) A student wants to prepare a potassium palmitate soap. What alkali should be used?
Seorang pelajar mahu membuat sabun kalium palmitat. Apakah alkali yang patut digunakan?
Potassium hydroxide / Kalium hidroksida
(d) The diagram below shows the structural formula of a soap anion.
Rajah di bawah menunjukkan struktur formula bagi suatu anion sabun.
CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 C – O_
O Hydrophobic
Hidrofobik HydrophilicHidrofilik
(i) State the property of hydrophobic and hydrophilic parts of soap anion. Nyatakan sifat bagi bahagian hidrofobik dan hidrofilik dalam anion sabun.
Hydrophobic dissolves in organic solvent. Hydrophilic dissolves in water. / Hidrofobik larut dalam pelarut organik.
U
N
I
T
5
U
N
I
T
5
(ii) Soap is used to wash oily stains on cloth. Explain the cleansing action of soap on the oily stain. / Sabun digunakan
untuk membasuh kotoran berminyak pada kain. Terangkan tindakan pembersihan sabun ke atas kotoran berminyak.
Soap reduces the surface tension of water and increases the wetting ability of water on the surface of the oily cloth. The hydrophobic part of the soap anion dissolves in the oily stains. The hydrophilic part of the soap anion remains in the water. Scrubbing helps to lift the oily stains from the cloth and break the oily stains into small droplets. The droplets do not redeposit on the surface of the cloth due to repulsion between the negative charges on their surface. The droplets are suspended in water forming an emulsion. Rinsing washes away these droplets and leaves the surface clean.
Sabun mengurangkan ketegangan permukaan air dan meningkatkan kebolehan membasah air ke atas permukaan kain berminyak. Bahagian hidrofobik anion sabun larut dalam kotoran berminyak. Bahagian hidrofilik anion sabun larut dalam air. Gosokan dapat membantu menarik kotoran berminyak dan memecahkan kotoran berminyak kepada titisan kecil. Titisan-titisan tersebut tidak termendak pada permukaan kain kerana berlaku penolakan di antara cas negatif pada bahagian hidrofilik anion sabun. Titisan-titisan itu tersebar dalam air dan membentuk emulsi. Pembilasan dapat membersihkan titisan-titisan ini dan menjadikan permukaan kain bersih.
2 The diagrams below show the structural formula for the anion part of cleansing agent X and cleansing agent Y particles.
Rajah di bawah menunjukkan formula struktur bahagian anion agen pembersih X dan zarah-zarah agen pembersih Y.
O
R C O–Na+
O
R O S O–Na+
O
Cleansing agent X /Agen pembersih X Cleansing agent Y / Agen pembersih Y
(a) Identify cleansing agents X and Y as soap and detergent. / Kenal pasti agen pembersih X dan Y sebagai sabun dan detergen.
Soap: / Sabun: Cleansing agent X / Agen pembersih X
Detergent:/ Detergen:Cleansing agent Y / Agen pembersih Y
(b) Draw the hydrophilic part of cleaning agents X and Y. / Lukiskan bahagian hidrofilik agen pembersih X dan Y.
O C O–
O O S O–
O
Cleansing agent X / Agen pembersih X Cleansing agent Y / Agen pembersih Y
(c) State the name of part of the cleansing agents X and Y that is soluble in grease.
Nyatakan nama bahagian bagi agen pembersih X dan Y yang larut dalam gris.
Hydrophobic / Hidrofobik
(d) Soap is ineffective as a cleansing agent in hard water. Explain.
Sabun tidak berkesan sebagai agen pembersih dalam air liat. Terangkan.
The soap anions react with the magnesium ions and calcium ions in hard water to form white precipitate of magnesium and calcium salt/ scum. Formation of scum reduces the amount of soap for cleaning. / Anion sabun bertindak balas dengan ion
magnesium dan ion kalsium dalam air liat membentuk mendakan putih magnesium dan garam kalsium/kekat. Pembentukan kekat mengurangkan jumlah sabun yang boleh digunakan untuk membersih.
U
N
I
T
5
U
N
I
T
5
(e) State one advantage of detergent over soap. / Nyatakan satu kelebihan detergen berbanding sabun.
Detergent anions react with the magnesium ions and calcium ions in hard water to form soluble salt/no scum. The cleansing action of detergent is more effective than soap in hard water. / Detergen tidak membentuk kekat dengan ion magnesium dan
ion kalsium dalam air liat. Tindakan pembersihan detergen lebih berkesan berbanding sabun dalam air liat.
(f) One of the properties of soap and detergent is that they can form lather with water. What is the function of lather?
Salah satu sifat sabun dan detergen ialah ia membentuk buih dengan air. Apakah fungsi buih?
It helps to suspend the grease particles. / Membantu mengapungkan titisan gris.
3 A student carried out two experiments to investigate the cleansing effect of soap and detergent on oily stained cloth in hard
water. / Seorang pelajar menjalankan dua eksperimen untuk mengkaji kesan pembersihan sabun dan detergen ke atas kain
kotor yang berminyak di dalam air liat.
Experiment / Eksperimen Experiment I / Eksperimen I Experiment II / Eksperimen II
Set up of apparatus
Susunan alat radas
Cloth with oily stains
Kain dengan kotoran berminyak
Soap + hard water
Sabun + air liat
Cloth with oily stains
Kain dengan kotoran berminyak
Detergent + hard water
Detergen + air liat
Observation
Pemerhatian
Oily stain remained
Kotoran berminyak kekal
Oily stain disappeared
Kotoran berminyak hilang (a) Compare the cleansing effect between experiment I and experiment II.
Bandingkan kesan pembersihan antara eksperimen I dengan eksperimen II.
Soap in experiment I is not effective as cleansing agent in hard water whereas detergent in experiment II is effective as cleansing agent in hard water. / Sabun dalam eksperimen I tidak berkesan sebagai agen pembersih dalam air liat manakala
detergen dalam eksperimen II berkesan sebagai agen pembersih dalam air liat.
(b) Explain why there are differences in the observations. / Terangkan mengapa terdapat perbezaan dalam pemerhatian.
Hard water contains calcium ions, Ca2+ and magnesium ions, Mg2+. Soap anions in hard water react with magnesium ions or
calcium ions to form scum, insoluble precipitate, no foam is formed. Detergent anions react with Ca2+ ions and Mg2+ ions to
form soluble salt, no precipitate, no scum, foam is formed. / Air liat mengandungi ion kalsium, Ca2+ dan ion magnesium,
Mg2+. Anion sabun dalam air liat bertindak balas dengan ion magnesium dan ion kalsium membentuk kekat, mendakan tak
larut, tiada buih yang terbentuk. Anion detergen bertindak balas dengan ion Ca2+ dan ion Mg2+ untuk membentuk garam
terlarut, tiada mendakan, tiada kekat. Buih terbentuk.
(c) State the substance which is more suitable as a cleansing agent to remove stains in hard water.
Nyatakan bahan yang lebih sesuai sebagai agen pembersih untuk membuang kotoran dalam air liat.
Detergent is more effective than soap as a cleansing agent in hard water.
Detergen lebih berkesan berbanding sabun sebagai agen pembersih dalam air liat.