Informe 3 Elaboración de Jabones

UNIVERSIDAD DE AMÉRICA – QUÍMICA INDUSTRIAL ORGÁNICA EXPERIMENTAL GRUPO 13

INFORME # 3

Fecha : 20-02-2013 | Nota :_____/50

ELABORACION DE JABONES Soler David, Código: 6101433 Tovar Nicolás, Código: 6101437 Se elaboraron tres tipos de jabón: solido, líquido y crema para lavaplatos. Cada uno de ellos con la libre decisión de agregar otros componentes como, esencias, vitaminas, colorantes, etc. En todos se obtuvieron resultados favorables, afirmando que la elaboración de jabones, en su proceso práctico, son métodos sencillos sencillos de realizar a nivel de laboratorio, laboratorio, además, de las diferentes tonalidades y formas que encontramos en cada uno de ellos. La gran variedad de jabones que encontramos en la insdustria comienza por aquí, los tres tipos de jabones comunes que encontramos en el comercio y que aquí elaboramos con resultados satifactorios. añadieron 100 mL de agua destilada en un beacker, a esto se le añadió 5 g de lauril sulfato de sodio, se Introducción calentó a fuego lento para disolverlo, se la añadió Ésta práctica tiene como primer objetivo identificar las mas de 1 g de carboximetil celulosa que es un agente condiciones y el proceso que se debe llevar a cabo para la espesante, para que ganara mas cuerpo el jabón y correcta elaboración de los jabones, teniendo en cuenta, que posterio post eriorment rmentee se le adiciono adic iono 2mL de glicerin glic erina, a, se cada uno de ellos, tiene un fin diferente, por lo tanto fue agitó y mezcló bien, posteriormente se le añadió necesaria la medición de pH, comprobando en todos los casos, vitamina e y esencia de limon. que el contacto de éste con la piel humana, no causara ningún Jabón lavaplatos: se mezclaron 13 mL de ácido tipo de lesión. Se necesitó de tiempo, paciencia y la sulfónico lineal con 3 mL de glicerina y 18 mL de manipulación correcta de todos los reactivos, intentando ser agua destilada en un vaso de precipitados, en otro exactos en cada una de las mediciones, para lograr unos vaso de precipitados se añadió 12.5 g de carbonato buenos buen os resul r esultado tados. s. de sodio y 12.5 g de carbonato de calcio. Se unieron las mezclas de estos dos vasos de precipitados Parte Experimental agitando lenta y constantemente hasta homogenizarlos, homogenizarlos, se añadió 2mL de silicato de sodio, Reactivos se tomó el pH del jabón y al ver que estaba muy Ácido Cítrico. básico bási co se añadió añadi ó 2 mL de acido acid o citrico citri co en solución soluc ión Solución de NaOH al 25% para par a neutral neu tralizar izar la muest m uestra. ra. Solución de KOH al 25% Manteca de res o de cerdo, aceite de ajonjolí, maíz, coco y Resultados y Discusión palma. pal ma. Etanol. Jabón Solido Solución de Cloruro de Sodio al 30%. La metodología metodología implementada implementada para la realización realización del jabón Estos reactivos en solucion estaban disponibles de antemano sólido, experimentalmente hablando, fue la correcta debido a en el laboratorio. que se obtuvieron los resultados esperados; esto se puede 

•

Métodos 



Se colocó en un beacker 20 g de aceite de coco, se calentó el aceite con llama suave hasta su punto de fusión, se le añadió con agitación constante 20.6 mL de hidróxiddo de potasio para su saponificación. Se mezcló a fuego lento durante aproximadamente 1 hora y se evidencio la completa saponificación por la ausencia de glóbulos grasos. Despues de esto se paso el conetenido del beacker a un vaso de precipitados, y se le agregó 240mL de solcuión concentrada de cloruro de sodui disponible en el laboratorio. Se agitó durante unos minutos. Eso ocacionó que el jabón formara grumos y flotara sobre la superficie de la solución. Despues de esto se filtro en un embudo Büchner, con vacío para aumentar la velocidad de filtracion. El jabón precipit prec ipitado ado se recogió reco gió en una cápsula cáp sula de porcelan porc elana, a, se calentó un poco para fundirlo y se pasó a un molde. Despues de enfriado el jabon quedo como una masa solida. Jabón líquido: Para la preparación de este se Jabón Solido:

Química Orgánica Industrial Experimental

confirmar con el resultado del jabón ya que su textura final fue solido aunque hubo errores humanos como el NO haber dejado el tiempo necesario en el calentamiento de la sustancia antes de agregar el colorante y la esencia para que su solidificación final estuviera más compacta, aun así su PH tomado y según la cinta medidora fue Un Ph balanceado (Color Amarillo) teniendo en cuenta que debe estar de esa manera ya que esta al contacto de la piel. La saponificación se dio en el tiempo debido (Una hora aproximadamente) aproximadamente) y al hacer contacto con el agua (el jabón final), se obtiene una capa de espuma suave sin irritar la dermis como se exige a nivel industrial. El rendimiento de este jabon es de 210 gramos de jabon por cada 100 mL de grasa, se obtumo mediante la division de la cantidad de jabon obtenido por la cantidad en mL de grasa gastados multiplicado multiplicado por 100.            ⁄                    

Universidad De América, 2013 | 1

•

Aceite

Jabón Liquido

En la obtención del jabón líquido; los resultados fueron satisfactorios pero en el momento de la prueba y a pesar de no haber producido irritación y ningún efecto secundario al contacto con la piel, el punto de saponificación resulto bajo, ya que al haber contacto con el agua esta capa de espuma no se presentóa simple vista debido a que el pH de las manos o de la piel corto este punto bajo y por un exceso de Colorante como resultado se obtuvo la tonalidad exacta al jabón la cual para ser removido se tuvo que esperar un tiempo prudente con la intervención de otro jabón, agua y un efecto alterno como la fricción constante o rozamiento de las manos. Concluyendo así que los errores para la elaboración de este producto fueron errores humanos y/o aleatorios. •

Jabón Lava Platos

En la elaboración de la crema lava platos experimentalmente hablando se obtuvo un resultado satisfactorio ya que en el momento de la utilización del mismo, la saponificación o espuma resultante se presentó al haber contacto con el agua de manera uniforme y suave sin ninguna alteración al contacto con la Piel ya que un PH debió haber estado entre 9 y 11 es decir un PH básico; por errores Humanos ese PH debió pasar un poco de 11 y dejando después del lavado, un desecamiento dermatológico nada grave pero si hubiese sido menor a 9 este efecto hubiera quemado la dermis, pero al haber sido experimento se debe tener en cuenta para la elaboración de este a nivel industrial con la normatividad cosmetológica para un resultado totalmente agradable en el uso cotidiano. Tipo de jabón

Color

Textura

Sólido

morado

Solido, resbaloso

Líquido

Agua-marina

Espeso

Crema

verde

suave

Tabla No.1 Textura y color de los jabones.

Se obtuvieron tres tipos de jabón, en la tabla 1 se muestra el color y textura de cada uno, sus características físicas varían dependiendo de la forma que se elaboraron, y el tipo de compuestos químicos que contienen. Análisis

Para la saponificación se tratan los aceites y grasas por soluciones acuosas de álcalis cáusticos, con esto formamos una solución más o menos concentrada, la saponificación es por si un proceso exotérmico, se verifica con adición de calor, por la aceleración que experimen ta la reacción por el calor para poder obtener una solución homogénea de la viscosidad correspondiente. El factor que más influye sobre las características físicas de las barras de jabones es la composición química de la materia prima grasa. En la tabla 1 se muestra las principales características físicas del jabón, comparadas con los diferentes aceites grasos de procedencia. Química Orgánica Industrial Experimental

Dureza Solubilidad (38°C)

Coco

20

10

Palma

5

190

Cacahuate

1,25

21

soja

1,25

9

Tabla No.2 Propiedades físicas de jabones de diferentes grasas.

La dureza depende principalmente del grado de instauración (índice de yodo) de la grasa, mientras que la solubilidad depende, no solo de la instauración, sino también en gran medida, del peso molecular media de la grasa. Crema lavaplatos: Este jabón se obtiene neutralizando ácidos grasos con hidróxidos, carbonato de sodio o de potasio. Estas sales sódicas dan una reacción alcalina en solución, un requerimiento de calidad para los jabones para lavaplatos exige un alto poder de saponificación de los ácidos libres de aceites, esta característica se logra con pH entre los 9 y 11. El silicato cumple con la tarea de reblandecer las aguas duras y por otra parte este aditivo del jabón le da un efecto antioxidante. Jabón solido: Se uso aceite de coco el cual contiene ácidos grasos: laurico, mirístico, palmítico y oleico de 12 a 18 átomos de carbono; todos estos aceites son saturados a excepción de el oleico, esto le da a el jabón una característica suave, por lo cual son destinados a jabones para usos de piel y tocador. Los jabones de tocados contienen alrededor de 10 a 15 % de humedad. Jabón líquido: Para la preparación de este jabón se uso lauril sulfato de sodio, este compuesto es detergente sintético y humectante, que son muy eficaces en contacto con las aguas duras, no forman compuesto de calcio y magnesio insolubles. Al contrario de los jabones, son estables y eficaces en soluciones neutras o ligeramente neutras. La considerable cantidad presente de sulfato sódico residual, se considera que mejora su acción, incluso su resistencia a la hidrolisis por los ácidos. Aceite solido: este jabón hace buena espuma; ya que contiene grandes cantidades de ácidos saturados que le dan esta característica de espumosidad. Los tres jabones presentaron una baja cantidad de espuma; para que un jabón contenga alta espumosidad se debe pasar por un proceso de molienda que consiste en pasar el jabón a través de rodillos pesados o molinos que mezclan y amasan el jabón. Las particularidades en la calidad de las distintas clases están en parte condicionadas por la grasa empleada y en parte son solamente de carácter exterior. La grasa es de importancia especial para la solubilidad y espumosidad del jabón. Los


jabones que contienen principalmente ácidos grasos sólidos de elevado peso molecular son difícilmente solubles en agua fría y dan poca espuma. Estos jabones no desarrollan su actividad hasta que se ponen en contacto con agua caliente; por el contrario los jabones que contienen ácidos grasos saturados de bajo peso molecular o ácidos grasos líquidos no saturados son también fácilmente solubles en agua y d an mucha espuma. Una cantidad de potasa aumenta la solubilidad y la espumosidad de los jabones. Rango Factores de diseño

80

–

Formando como subproducto glicerina. La reacción del lavaplatos es: (dos reacciones) 1ra:

100

Temperatura 30

–

50

Tiempo de agitación (min) 300

–

500

Cantidad de ácidos grasos (ml) 400 - 600 Cantidad de soda caustica (ml)

2da:

Tabla N. 3 Factores de diseño de los jabones CUESTIONARIO

1. Escriba la ecuación química para cada una de las reacciones ocurridas durante la practica La siguiente representación corresponde a los triacilglicéridos, es decir a la grasa que se utilizo para la elaboración de los jabones:

2. Esquematice un diagrama de flujo para un planta de jabones

O CH2

O

CH

O

CH2

O

C C O C

R1 R2

R3

O Donde R corresponde a los ácidos grasos. La reacción para el jabón duro es:

Formando como subproducto glicerina. La reacción del jabón blando es:



3. Investigar que es un champú e indicar sus principales constituyentes. El champú es un producto para el cuidado del cabello, usado para limpiarlo de suciedad, la grasa formada por las glándulas sebáceas, escamas de piel y en general partículas contaminantes que gradualmente se acumulan en el cabello. Cuando mezclamos champú con agua o con vinagre, se convierte en un tensoactivo, el cual mientras limpia el cabello y cuero cabelludo, puede quitar el sebo que lubrica la base del cabello. El elemento principal en la formulación de los champús es el agente limpiador, también conocido como Surfactante y se clasifican en cuatro categorías: Surfactante Aniónicos: Estos surfactantes contienen generalmente uno de cuatro grupos polares solubles carboxilato, sulfonato, sulfato o fosfato - combinado con una cadena hidrocarbonada hidrófoba. Si esa cadena es corta son muy hidrosolubles, y en caso contrario tendrán baja hidrosolubilidad y actuaran en sistemas no acuosos como aceites lubricantes. Dentro de esta clasificación se encuentran compuestos como el alquil benceno sulfonato lineal (LABS) objeto de este documento, los alquil sulfatos (AS) derivados principalmente del petróleo, y de alta utilización en la industria de jabones y detergentes. Surfactante Catiónicos: Éstos comúnmente utilizados en detergentes, agentes limpiadores, líquidos lavaplatos y cosméticos están compuestos por una molécula lipofílica y otra hidrofílica, consistente de uno o varios grupos amonio terciario o cuaternario. Las sales de cadenas larga de amonio terciario, obtenido por neutralización de las aminas con ácidos orgánicos o inorgánicos, son raramente usadas en detergentes y preparaciones para limpieza. Su principal aplicación esta en el tratamiento de textiles y ocasionalmente como suavizantes tipo rinse. En aplicaciones cosméticas, su aplicación está restringida a especialidades.

GAF. Todos los champús, con la excepción de algunos especializados, contienen un surfactante ya que este es necesario para la formación de la espuma, además de ser Agente Limpiador. Estas moléculas están formadas fundamentalmente por dos partes, una de las cuales es atraída por las grasas / aceites (lipofílica) y otra que es atraída por el agua (hidrofílica). Esta propiedad hermafrodita es la que permite que el agua y el aceite / grasas, lleguen a estar íntimamente mezclados. 4. ¿Cuál es el principio por el que opera los detergentes sintéticos? Los detergentes sintéticos cumplen un importante papel como tensidas ó tenso activos, es decir modificadores de la tensión superficial del agua. Una singular y propia característica de estos agentes de limpieza es su capacidad de formación de espuma al estar en contacto con el agua y con mecanismos de mezcla y agitación. Otras propiedades de los detergentes orgánicos es que son emulsionantes y humectantes de las telas. Se conoce que la propiedad de formación de espuma es heredada de los ABS y que los ALS forman espuma en menor cantidad, aunque mantienen siempre la acción detergente de los productos. El ingrediente activo de los detergentes orgánicos no biodegradables es el ABS, el cual representa la parte orgánica afín con las moléculas de suciedad típicas como la grasa, aceite, sangre, mugre, excretas, etc. La parte polar de la molécula del ABS se representa por la sal del grupo ácido y es la fracción afín con el agua, una molécula también polar con puentes de hidrógeno. Los detergentes basan así su accionar en una característica dual al ser afines con las moléculas orgánicas de suciedad en su parte no polar o hidrófoba y afines con el agua en su parte polar o hidrofílica. Esta dualidad de afinidades le permite la formación de miscelas las cuales son estructuras que pueden enlazar las moléculas de suciedad y ser a la vez arrastradas por el agua durante el lavado. A los detergentes que no son biodegradables se les denomina detergentes duros y a los degradables detergentes blandos 5. ¿Por qué los jabones son útiles para remover la mugre?

Surfactante No-iónicos: En contraste a sus contrapartes iónicas, los surfactantes no iónicos no se disocian en iones hidratados en medios acuosos. Las propiedades hidrofílicas son provistas por hidratación de grupos amido, amino, éter o hidroxilo. Cuando existe un número suficiente de estos grupos la solubilidad acuosa es comparable con la de los surfactantes iónicos. Las aplicaciones son extensas y dependen de la cantidad de grupos polares presentes, que determinaran la solubilidad tanto en agua como en aceite (cuantificada en la práctica mediante el índice HLB, o balance hidrofílico lipofílico). Surfactante Anfotéricos: Productos que según el pH de la solución pueden presentar tanto cargas positivas como negativas, al mismo tiempo. El término surfactante es una contracción de la expresión agente activo de superficie y fue creado por la corporación


En un jabón los compuestos ejercen su acción limpiadora debido a que los dos extremos de su molécula son muy diferentes. La sal de sodio, en uno de los extremos de la molécula de la cadena larga es iónica y polar, tal extremo es por lo tanto HIDROFILICO o afín al agua, y tiende a disolverse en ella. Por otro lado, la larga porción de cadena de hidrocarburo de la molécula es no polar, dicho extremo es por lo tanto HIDROFOBICO O LIPOFILO o afín a la grasa y tiende a disolverse en ella. Así el secreto de su acción limpiadora reside en sus moléculas, que por un lado se disuelven en agua pero por otro la repelen, atrapando cuanta grasa encuentran a su paso. Ayudado por el agua, arrastra la suciedad más incrustada 6. Explicar la propiedad física de tensión superficial en jabones y detergentes.


Los jabones y detergentes tienen la propiedad de ser tenso activos, por lo que modifican la tensión superficial de los líquidos, especial del agua. Esta tensión superficial es un fenómeno que ocurre en la superficie de todo líquido, que se comporta como una membrana tensionada debido a las fuerzas intermoleculares. El jabón específicamente, reduce la tensión superficial del agua, en donde las moléculas del agua experimentan una fuerte atracción con las moléculas del jabón, las cuales tienen una atracción mucho más grande que la que ocurre entre las moléculas del agua. 7. Enumerar las pruebas físicas y químicas para caracterizar los jabones y detergentes. Pruebas Físicas

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Lavado Picado Purgado Secado Cortado Prensado Empacado Extruido Enfriado Filtrado

jabón es que los de tipo comercial deben contener ciertos aditivos que se pueden convertir en graves contaminantes del agua.

9.

en aguas duras. Los detergentes catiónicos poseen las mejores propiedades bactericidas y bacterio státicas, pero son bastante caros y sólo se usan en instituciones de salud para limpieza de utensilios

Diferenciar un jabón biodegradable y uno no biodegradable.

Los jabones biodegradables son empleados con el objetivo de preservar el medio ambiente, evitando la contaminación de las aguas. Las investigaciones de la química biodegradable para la elaboración de jabones y detergentes con este tipo de materiales, es parte del interés creciente por encontrar una salida al problema de los residuos y contaminantes. Los jabones NO biodegrad ables y la degradación de estos produ cen compuestos químicos, que tardan años en desintegrarse por completo, por lo que son altamente contaminantes para las aguas, con lo preciado que es este recurso para la vida. También otros ingredientes que entran en la composición de los jabones y detergentes convencionales, pueden ser muy tóxicos, en particular los derivados del petróleo, como así también agentes potenciadores y blanqueadores, que no sólo son perju diciales indirectamente a través de la contaminación del agua, sino también directamente, dañando la salud de quienes los utilizan.

Pruebas Químicas

1. Fusión 2. Mezclado 3. Saponificación inicial 4. Saponificación Final 5. Decaptado 6. Cromado 7. Neutralización alcalina. 8.

Elaborar un paralelo entre un jabón y un detergente. J ABÓN DETERGENTE

Es una sustancia tensoactiva y anfipática que tiene la propiedad química de disolver las impurezas de un Sal de sodio o potasio de un objeto sin corroerlo. Agente limpiador que se fabrica a partir de grasas animales y vegetales.

ácido graso que se forma por la reacción de grasas y aceites con alcalí.

Generalmente se aplica sobretodo para remover la mugre de la ropa, pues su Los jabones presentan la acción es mucho más desventaja de que si se usan penetrante, para remo ver éste en agua dura, tienden a tipo de moléculas. formar sales con los cationes de los metales formando "natas" que neutralizan su acción.

Los detergentes aniónicos y especialmente los sulfonatos, son los que se utilizan más, cuestan poco y son estables

Un problema del uso del Química Orgánica Industrial Experimental

CONCLUSIONES

Clasificamos, identificamos y relacionamos los distintos tipos de esencias que se pueden encontrar en el reino vegetal, utilizadas en varios campos en la Industria Química. •

Comprendimos y analizamos la importancia de las reacciones de Saponificación para la obtención de varios tipos de Jabones y detergentes. •

Identificamos y elaboramos de forma continua las diferentes etapas de producción de diversos tipos de jabones. •

Investigamos y analizamos las pruebas requeridas para la caracterización de jabones y detergentes, comprobando de este modo su calidad como producto de consumo. •

ANEXOS

Aplicación en la industria Durante varias generaciones el uso del jabón se ha difundido al grado de que su fabricación se ha convertido en una industria vital para el bienestar y la salud de los seres humanos civilizados. Las producciones relativa y total de jabones y detergen tes a base de materias primas naturales y a través de procesos industriales como la hidrólisis han aumentado notablemente desde 1930 a la actualidad. Los usos Universidad De América, 2013 | 5

industriales comprenden productos de limpieza, surfactantes especiales para germicidas destinados a hospitales, acondicionadores de productos terminados, emulsificantes para cosméticos, agentes para proporcionar fluidez y capacidad de humectación para productos agrícolas.

Crema lavaplatos

Resultado final de la crema lavaplatos, con colorante verde y esencia de limón.

Fotos Práctica Experimental. Jabón solido

Fundición del Aceite de Coco a una temperatura máxima de 60°C mezclado con el álcali NaOH para el proceso de Saponificación. (Fig.1)

Fig. 4 autor: Nicolás Tovar

Bibliografía Caballero Giménez, D., Heredia Rudecindo, D., García Gomez, V., Gilabert Sellés, A., Martorell Betanzo, S., & Vázquez Franco, D. (2009). Esencias y Fragancias. Cádiz: I.E.S Santo Domingo. Fig.1 Autor: Nicolás Tovar

Producto final del jabon solido antes de dejar en reposo durante 24 horas. (Fig. 2)

Departamento de Química. (2008). Extracción de Esencias. Guías de Laboratorio De Química Orgánica Industrial , 3. Peibol. (2012). Infodrinks.com. Recuperado el 10 de Febrero de 2013, de http://es.infodrinks.com/bebidasalcoholicas/espirituosas/rones/bacardi-limon/

Fig. 2 Autor: Nicolás Tovar. Jabón liquido

Mezcla final de Lauril Sulfato de Sodio, Carboximetil Celulosa y Glicerina con Agua destilada a una temperatura de 40°C durante un tiempo aproximado de 30 minutos de agitación constante.

Fig.3 Autor: Nicolás Tovar



Informe 3 Elaboración de Jabones

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