Laboratorio 6 Detergentes TERMINADO

DETERGENTES JABONOSOS Y NO JABONOSOS Jonathan Salinas & Lizeth Betancourth 1 Facultad de Ingenierías 2Tecnología de Alimentos 3 Instituto de Educación y Pedagogía 4 Licenciatura básica con énfasis en ciencias naturales jonathan.salinas@correou jonathan.sali [email protected] nivalle.edu.co .co [email protected] 12

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Universidad del valle, Cali - Colombia Fecha de realización: 15/Noviembre 2014 Fecha de entrega: 29/Noviembre 2014 Resumen: Se prepararon dos tipos de detergentes en el laboratorio por medio de hidrólisis, en la preparación de un detergente jabonoso por medio de la saponificación que consiste en una reacción entre un alcali y un ácido graso, en este caso se usó aceite de castor con hidróxido de sodio que se saturo con cloruro de sodio, la preparación preparación de un detergente no jabonoso se realizó por medio del aceite castor con ácido sulfúrico que produce una especie de gelatina o aceite. De la preparación de los detergentes se propone observar sus características y realizar una comparación sometiéndolos a cantidades de agua, sal de calcio y ácido clorhídrico, con ello pudo observarse que el detergente jabonoso tiende a formar mayor espuma que un detergente no jabonoso, que un detergente jabonoso tiende a presentar un precipitado cuando se expone a “aguas duras”, diferente a un detergente no jabonoso que no presenta precipitado, precipitado, finalmente el detergente jabonoso al ser expuesto a ácido clorhídrico forma un viraje de color blanco, es decir se forma una “solución lechosa ” que se presenta también en el detergente no jabonoso con la excepción de que se forma una fase de color amarillo superior que no se presenta en un detergente jabonoso. Palabras clave: Tensoactiva,

detergente jabonoso, detergente no jabonoso, preparación de un jabón, propiedades de los detergentes

DATOS, DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS RESULTADOS OBJETIVOS: 

Reconocer las características de los detergentes jabonosos y no jabonosos



Identificar Identif icar la acción de los detergentes detergente s en la limpieza cotidiana



Analizar la formación formac ión de jabones por medio de la hidrólisis de grasas

*La connotación detergente se refiere compuestos con agentes tensoactivos que facilitan la limpieza de superficies, con un grupo polar (Hidrofílico)y un grupo no polar (hidrofóbico).

Preparación Preparación de un u n jabón: En un vaso de precipitado se deposita 1mL de solución acuosa de NaOH al 20% y se agrega 0,2mL de aceite de castor. Se hierve la mezcla suavemente por unos 5 minutos, hasta que la capa aceitosa ya no se vea. Se agrega agua para mantener el volumen aproximado de 1mL de ser necesario. Posteriormente con 1mL de agua se diluye la mezcla hervida, se satura con cloruro de sodio (sal común, una medida de espátula), se hierve de nuevo por un minuto, luego se deja enfriar y se filtra el sólido; se lava con agua para eliminar cualquier exceso de álcali.

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A continuación el sólido filtrado f iltrado se expone a distintas mezclas de 5mL para examinar sus propiedades, (Tabla. 1)

El producto muy impuro se separa como un aceite. Se agregó solución NaOH hasta neutralizar el ácido. Se retiró por medio de un gotero un poco de aceite, al igual que con el detergente no jabonoso se utilizan 3 muestras de 5mL para la caracterización de sus propiedades. (Tabla. 2)

Figura 1. Formación de Jabón

a) Se agrega un poco de la solución a agua pura en un tubo de ensayo. b) Se agrega un poco de la solución a una solución de sal de calcio. c) Se agrega un poco de la solución a ácido clorhídrico diluido. Prueba

Observación

Producto + agua

Al agitar esta mezcla se observó la presencia de espuma blanca lo cual indica que es jabonoso

Figura 2. Formación de Detergente no Jabonoso

a) Se agrega un poco de la solución a agua pura en un tubo de ensayo. b) Se agrega un poco de la solución a una solución de sal de calcio. c) Se agrega un poco de la solución a ácido clorhídrico diluido. Prueba

Observación

Producto + agua

Al agitar esta mezcla se diluyo completamente el jabón amarillo, con menor formación de espuma

Tabla 1: Análisis 1: Análisis detergente jabonoso.

Producto + solución de sal cálcica

No hay cambio aparente en la solución acuosa, permanece homogénea

Preparación de aceite rojo de Turkey, detergente no-jabonoso:

Producto + solución de HCl

Se observó un viraje en menor proporción (solución lechosa)

Producto + solución sal de calcio

Se observa la presencia de un precipitado blanco.

Producto + solución de HCl

Se observa el viraje de la solución de incolora a blanco, una solución lechosa.

Se obtiene mediante el tratamiento de aceite de castor con ácido sulfúrico concentrado por debajo de 35°C. La reacción principal tiene lugar con los grupos hidroxilos (=CH-OH) del ácido ricinoelico, el cual se sulfata para producir CH-O-SO3H. En un tubo de ensayo se agrega 1mL de aceite de castor se le agrega 2 porciones

Tabla 2: 2: Análisis detergentes-no jabonoso



ANÁLISIS DE RESULTADOS CON EL DETERGENTE JABONOSO 1. Por medio de una hidrólisis básica se realizó la obtención de un detergente no jabonoso, esto se debe a la mezcla de un aceite con álcali, donde el aceite se convierte a glicerina y logra detectar la presencia de una sal alcalina correspondiente al ácido graso, esta sal es el jabón que tiene acción limpiadora tensoactiva. Por lo tanto tiene una estructura con una parte polar la cual es hidrofilica y una no polar es decir, (figura. 4) carbonada lipolifica formando micelas al agregarlo en una solución acuosa en superficies que se desean limpiar en la cotidianidad, el interior de la micela (ósea la parte no polar) atrapa el mugre ya que es soluble en grasas o aceites, de modo que el mugre es una delgada película de grasa que se adhiere y el exterior de la micela está cargado negativamente con los iones sodio que compensan esta carga.

Esto pasa al agregar agregar la sal y se se observa un producto más compacto, el agregado de sal común precipita el jabón. Estos ja bone bo ness comu co mune ne s pr esen es en ta n do s caracte rísti cas una de ellas es que el jabón en agua da como producto una solución alcalina por la hidrólisis de la sal. Para la prueba donde se adiciona a la solución alcalina (jabón con agua) una sal de calcio, se produce un precipitado que indica la presencia de la sal insoluble, en donde la solución de calcio hace las veces de agua dura, esta sal formada impide la acción limpiadora y la formación de espuma debido a que la sal cálcica contiene iones Ca 2- este precipito en forma decarboxilato de calcio, un precipitado de ligeramente amarillo. (Figura 5)

Figura 5: Formación 5: Formación de precipitado de un detergente jabonoso frente a solución de sal de calcio

Figura 4: Estructura 4: Estructura con una parte polar la cual es hidrofilica y una no polar.

El aceite de castor el cual se utilizó contiene 18 carbonos, con un enlace doble y un grupo hidroxi, al adicionar la sosa hay una desplazamiento del hidrogeno del ácido carboxílico por el Na, de manera que se forma una sal de árido que pertenece al jabón, después de obtener este precipitado blanco se saturo con cloruro de sodio, principalmente para retirar los restos de agua en la superficie

A la prueba donde donde a la solución álcali álcali se le agrega ácido clorhídrico diluido, Esta reacción implica la obtención de aceite de castor, por lo que la solución obtenida debió presentar 2 capas, en esta se generó una ligera turbidez de la solución (formación de solución lechosa), en esta reacción se le da protonación al jabón para dar lugar lugar al ácido graso.

CON EL DETERGENTE NO-JABONOSO 2. En el detergente-no jabonoso la sal obtenida pertenece al detergente no jabonoso que se presentó como un



extremo polar que es hidrofilito, en el cual al igual que el jabón la parte no polar atrapa y remueve el mugre y la polar lo aleja. En el detergente no jabonoso se presentó que en ambas reacciones, con HCl y sal de calcio, no formo precipitado y además hubo una completa solubilidad. Este fenómeno se debió a que este tipo de detergentes forman sulfatos que tienden a ser solubles en las aguas acidas y las aguas duras. Después comparamos los resultados obtenidos usando detergente jabonoso y no jabonoso fue posible notar que a diferencia del detergente jabonoso el detergente no jabonoso es soluble aun en aguas duras, esto se debe a la alta solubilidad de los sulfatos y sulfonatos con compuestos polares.

SOLUCIÓN AL CUESTIONARIO 1) ¿Por qué los jabones jabones se cortan cortan en contacto con aguas que contienen iones Ca2+ o Mg2+? Escribir las ecuaciones correspondientes La dureza del agua es uno de los parámetros para calificar la calidad del agua(1), según Aldabe, Bonazzola, Aramendia & Lacreu (2004) las aguas duras poseen carbonatos de Ca y Mg, que generalmente tienden a acumular sarro en las cañerías y limitan la capacidad efectiva del jabón en la acción cotidiana, esto se debe a que el jabón es una sal sódica de ácidos grasos de cadena larga que frente a aguas duras se forman sales de metales que resultan insolubles, de lo anterior es posible afirmar que el jabón “se corta” frente a las impurezas del agua y que se hace necesario mayor cantidad del mismo para una acción efectiva.

Ecuación 1: Formación 1: Formación de sales insolubles en agua

2) ¿Qué determina determina la la formación formación de de un precipitado? ¿Cuál es el rango de valores Kps para sales cálcicas y magnésicas de ácidos carboxílicos de cadenas entre 12 y 18 átomos de carbono? La formación de precipitado se forma por la presencia de aguas duras, que facilita la formación de sales metálicas, el Kps es el producto de solubilidad de un compuesto, que cuando tiene un valor pequeño quiere decir que el equilibrio se da cuando las concentraciones de los iones son muy pequeñas, es decir hay baja solubilidad entre los compuestos. Acorde con lo consultado el Kps de las sales cálcicas y magnésicas entre ácidos carboxílicos es aproximadamente de 22,8 Kps (2) que indica que poseen poca solubilidad. 3) Normalmente ¿a qué longitud de cadena carbonada de un carboxilato se empieza a presentar la propiedad del jabón? Se entiende que el jabón tiene dos artes, una hidrofílica y otra hidrofóbica, la parte hidrofílica está compuesta por un grupo carboxilato (COO -) que generalmente es polar y soluble en agua, la parte hidrofóbica está compuesta por una cadena carbonada, al ser hidrofóbica podría decirse que tiene entre 12 a 18 carbonos porque debajo de los 10 carbonos el compuesto tiende a ser polar y no cumple su función de arrastrar la mugre que es no-polar, si fuese a ser mayor de 18 átomos de carbono el compuesto resulta ser muy insoluble en agua, mayor a lo necesario para que sea capaz de interactuar con la parte sucia. La longitud a la cual la cadena carbonada puede presentar propiedades de un jabón seria entre los 12 a 18 carbonos.



4) Escriba las ecuaciones para las reacciones implicadas en la obtención de su jabón y de su detergente Se parte que se utilizó aceite de castor denominado también como aceite de ricino en ambas reacciones como grasa que se expone a un proceso de hidrólisis para producir jabón.

Figura 6: Estructura 6: Estructura del aceite de ricino

DETERGENTE JABONOSO

Figura 7: Obtención 7: Obtención de un detergente jabonoso

5) ¿Por qué los detergentes de tipo sulfato o sulfonato no se cortan en contacto con aguas duras? No se “cortan” porque el extremo polar e hidrofílico de la molécula al agregarlo a aguas duras se forman sales de calcio y magnesio que se separan de la fase acuosa en forma de espuma, fue debido a esa tolerancia al agua dura que en los años 40 los detergentes no jabonosos como el dodecil benceno sulfonato desplazo los jabones de ácidos grasos, sin embargo la biodegradación en las aguas negras era lenta e incompleta, lo que llevo a producir alquilatos lineales. (3) 6) Describa un detergente de tipo catiónico con su estructura y usos Según Hill & Kolb (1999) los tensoactivos catiónicos son aquellos que poseen como grupo funcional un ion positivo, se denominan sales cuaternarias de amonio debido a que tienen 4 grupos unidos a un átomo de nitrógeno con carga positiva. (4)

El proceso consiste en un ataque nucleofilico por parte del oxígeno del hidróxido de sodio, de ello se produce un rompimiento del doble enlace del grupo carboxilo, formándose 3 moléculas de jabón con 3 moléculas moléculas de glicerol. glicerol.

Figura 10: Estructura de Cloruro de hexadeciltrimetilamonio Figura 8: Mecanismo 8: Mecanismo de reacción

DETERGENTE NO-JABONOSO

No son buenos detergentes pero actúan como germinicidas, en este caso puede presentarse tanto en cloruro como bromuro, su uso se relaciona con la extracción de ADN y es un antiséptico tópico efectivo contra bacterias y hongos

CONCLUSIONES



(hidrofobica) que al reaccionar con una superficie la parte hidrofóbica “arrastra” la mugre por su compatibilidad y la parte polar se adhiere a la superficie, en este proceso se forman micelas que son un conjunto de moléculas de detergente que rodean a la molécula que se quiere remover, en la cotidianidad es la mugre. Una de las características que diferencia los detergentes jabonosos de los no jabonosos es su reacción frente a aguas duras, mientras que el primero forma un precipitado por la formación de sales metálicas, en el segundo se forman sales que salen a la superficie en forma de burbujas y no afectan la solubilidad del mismo, hecho que conllevo que a partir de los 40 se crearan diversas clases de detergentes no jabonosos. Los jabones son producto de una saponificación de grasas que en otros términos se entiende como hidrólisis, estas grasas son esteres, producidos bien fuese por una fuente animal o vegetal.

BIBLIOGRAFIA Bonazzola, Aramendia & (1) Aldabe, Bonazzola, Lacreu (2004), Química 2, química en acción, Buenos Aires, Argentina, Argentina, Ediciones Colihue, 2004, p. 298. (2) USÓN (1987), Química, una ciencia experimental, España, Editorial Reverté, p. 185-186 <> Visitado el 27 de noviembre de 2014 (4) HILL & KOLB (1999), Química para el nuevo milenio, México (1999), Editorial Prentice Hall, p. 495.

Laboratorio 6 Detergentes TERMINADO

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