Colegio San Ignacio de Loyola Cátedra de Química Orgánica II Ciclo Diversificado de Ciencias Prof. Luis F Guevara B. Año escolar 2012-2013
Práctica N°3- Saponificación de Ésteres (Obtención del Jabón). Fundamentos de la práctica: En la naturaleza se encuentran gran número de ésteres en las ceras, grasas y aceites. Estos ésteres producen glicerina (propanotriol) por hidrólisis, y el ácido correspondiente (ácido graso: oleico, que abunda en el aceite de oliva) queda en forma de sal sódica o potásica, según el hidróxido utilizado en el proceso de hidrólisis alcalina. Las sales sódicas y potásicas de los ácidos grasos son jabones. Se suele llamar saponificación de los ésteres al proceso de hidrólisis de los mismos (que es el proceso inverso al de esterificación u obtención de ésteres). Los jabones son producidos a partir de la reacción de saponificación, saponificación, que no es más que una reacción química entre un ácido graso o un lípido un lípido saponificable, portador de residuos de ácidos grasos, y una base en la que se obtiene como principal producto la sal o jabón de dicho ácido y de dicha base. La industria del jabón y los productos de limpieza se caracteriza por ser un sector industrial de gran extensión. Esta se caracteriza por utilizar como materia prima muchos productos químicos, que por lo general son de altos costos en el mercado, y por ende se debe buscar al máximo su aprovechamiento. Los ingenieros químicos deben recomendar a las empresas que materias primas son más eficientes para un proceso, y tratar de sugerir las que generen costos más bajos. Al haber múltiples grasas que se
conviertan en jabón la empresa debe garantizar cuál de ellas es más eficiente para las necesidades que se buscan. El método de saponificación en el área industrial consiste en hervir la grasa en grandes calderas, añadiendo lentamente hidróxido de sodio (NaOH), agitándose continuamente la mezcla hasta que comienza esta a ponerse pastosa. La reacción general de saponificación en la industria es la que se muestra a continuación:
Figura 1. Reacción general de saponificación
Existen múltiples variables a considerar en un jabón para poder ser comercializado, entre ellas están su pH, su cantidad y calidad de espuma producida,su capacidad de limpieza y como enfrenta la tensión superficial generada por el agua. Los jabones con pH muy alcalinos generalmente irritan la piel pero son buenos limpiadores de grasa, por lo que se debe cuidar que este tenga su pH entre 10 y 11. La piel tiene un pH ligeramente ácido entre 5.5 y 6.5. La espuma genera una impresión óptica de limpieza. No obstante, no necesariamente tiene que ver con la calidad de limpieza del producto. Usualmente, los detergentes producen mayor espuma que los jabones. El efecto de los jabones y detergentes en la tensión superficial es fundamental para el proceso de limpieza. La capacidad de limpieza es la razón de ser de los jabones o detergentes.
Entre las variables que se miden en una industria de fabricación del jabón son el porcentaje de rendimiento y el índice de saponificación: % =
ó 100 %
Í ó =
ó
El índice de saponificación permite determinar la cantidad en peso de hidróxido de potasio para cierta cantidad de grasa utilizada. En caso de no poseer el KOH, se puede realizar una conversión para llevarlo a cantidad de hidróxido de sodio, que comúnmente es el que más se utiliza. =
40 ∗ 56.1
Materiales y reactivos: -Vasos precipitados -Mechero -Varilla de vidrio. -Moldes para la pastilla de jabón -Aceite de coco (traído por el alumno) -Aceite de maíz (traído por el alumno) -Manteca vegetal (traído por el alumno) -Hidróxido de sodio. -Sal común (NaCl). (traído por el alumno)
Experiencia 1 (elaborar jabón): 1) En un vaso de precipitado introducir 200 ml de aceite y calentar suavemente. Al cabo de 10 minutos añadir 50 ml solución de hidróxido de sodio 0,5 M, calentando y agitando continuamente por 40 minutos. (Ver figura)
Figura 2. Montaje experimental de elaboración de jabón. 2 ) Pasado este tiempo pasar el contenido del vaso precipitado a otro vaso precipitado con 100 ml de agua y hervir el contenido por 10 minutos. 3 ) Mientras hierve el agua añadir sal común poco a poco. El jabón se “corta” y aparece en forma de grumos en la superficie del líquido. (Investigue porque se debe añadir sal al proceso de saponificación). 4 ) Los grumos se deben separar y calentar , para luego vertirlos en los moldes traídos por el estudiante. 5) Repetir la experiencia con al menos 2 grasas diferentes. 6) Calcule el Rendimiento y el índice de saponificación de cada uno.
Experiencia 2 (Medición de pH) 1) Con los jabones obtenidos , verter pedazos en un beaker con agua, y con ayuda del papel tornasol medir su pH. ¿ Es realmente básico ?
Pre-Laboratorio 1. Explique la diferencia entre el jabón líquido y el jabón común. 2. Explique que es la saponificación. 3. Dibuje la estructura molecular de 2 grasas 4. Explique la utilidad de la glicerina.