- Reacție de saponificare
- Mecanism
- cinetică
- Substanțe care pot fi obținute prin saponificare
- Acțiunea solventă a săpunurilor
- Referințe
Saponificarea este hidroliza bazică a unui ester. Aceasta înseamnă că esterul reacționează cu o bază (NaOH sau KOH) în mod ireversibil, producând alcool și carboxilați de sodiu sau potasiu. Cuvântul înseamnă „fabricarea săpunului” și, de fapt, este una dintre cele mai vechi reacții chimice folosite de omenire.
În vremea babiloniană, cu ajutorul cenușei colectate din lemn și plante și grăsimi animale, au perfecționat arta fabricării săpunului. De ce grăsime animală? Motivul se datorează faptului că este bogat în triestere glicerol (trigliceride), iar cenușa de lemn este o sursă de potasiu, metalul de bază.
În caz contrar, reacția are loc cu un randament mai mic, dar suficient pentru a reflecta efectele sale asupra vopselelor și a anumitor suprafețe. Acesta este cazul vopselelor în ulei, unde pigmenții sunt amestecați cu ulei (sursa de esteri).
Reacție de saponificare
Mecanism
Esterii au o grupare acil (O = C - R), care este susceptibilă la atacuri nucleofile precum OH - .
Deoarece atomii de oxigen „fură” densitatea electronilor din atomul de carbon, se regăsește cu o sarcină parțial pozitivă, cu atât mai mult în cazul esterilor.
În consecință, această încărcare pozitivă atrage specii negative capabile să contribuie cu electroni la atomul de carbon, provocând atac nucleofil (partea stângă a imaginii). Ca urmare, se formează un intermediar tetraedric (a doua moleculă de la stânga la dreapta).
Taxa negativ oxigenul tetraedric intermediarului este un produs de OH - înconjurătoare. Apoi, această încărcare negativă este delocalizată pentru a da naștere grupei carbonil, apoi „forțarea” legăturii C - SAU să se rupă. De asemenea, această delocalizare produce un acid carboxilic RCOOH și un ion alcoxid R'O - .
În cele din urmă, întrucât mediul de reacție este de bază, alcoxidul deprotonează o moleculă de apă și acidul carboxilic reacționează cu un alt OH - din mediu, generând produse de saponificare.
cinetică
Viteza reacției de saponificare este proporțională cu concentrațiile reactivilor. Cu alte cuvinte, crescând fie concentrația esterului (RCOOR '), fie baza (NaOH), reacția va continua mai repede.
Aceasta se traduce, de asemenea, după cum urmează: rata de saponificare este de prim ordin în raport cu esterul și de primul ordin în raport cu baza. Cele de mai sus pot fi exprimate cu următoarea ecuație matematică:
Viteza = k
În cazul în care k este constanta sau coeficientul de viteză, care variază în funcție de temperatură sau presiune; adică cu cât este mai mare căldura, cu atât rata de saponificare este mai mare. Din acest motiv, mediul este supus fierberii.
Deoarece ambii reactanți sunt de primul ordin cinetic, reacția generală este de ordinul doi.
În mecanismul de reacție al saponificării, formarea intermediarului tetraedric necesită atac nucleofil, care implică atât esterul, cât și baza.
Astfel, cinetica de ordinul doi se reflectă în acest fapt, deoarece acestea intervin în etapa determinantă (lentă) a reacției.
Substanțe care pot fi obținute prin saponificare
Principalele produse ale saponificării sunt alcoolii și sărurile acizilor carboxilici. Într-un mediu acid, se obțin RCOOH respective, obținute prin saponificarea grăsimilor și uleiurilor, care sunt cunoscute sub numele de acizi grași.
Astfel, săpunurile constau în săruri ale acizilor grași produși prin saponificare. Ai ieșit cu ce cationi? Pot fi Na + , K + , Mg 2+ , Fe 3+ etc.
Aceste săruri sunt solubile în apă, dar sunt precipitate prin acțiunea de NaCl adăugat la amestec, care deshidratează săpunul și îl separă de faza apoasă. Reacția de saponificare pentru un triglicerid este următoarea:
Glicerina este „E” alcoolică, iar săpunul reprezintă toate sărurile acizilor grași rezultați. Aici, fiecare lanț lateral-R are lungimi și grade diferite de nesaturare. În consecință, aceste lanțuri fac diferența între grăsimile vegetale și uleiurile.
Cheia pentru prepararea săpunurilor constă apoi în selectarea celor mai bune grăsimi și uleiuri sau, mai precis, în selectarea diferitelor surse de trigliceride.
Această masă albă săpună poate conține coloranți și alți compuși organici în structura sa, oferindu-i arome plăcute și culori strălucitoare. De aici, gama de posibilități este îmblânzită de artă și vocație în acest comerț.
Cu toate acestea, reacția de saponificare este, de asemenea, o cale sintetică de acizi carboxilici și alcooli, care nu are neapărat legătură cu glicerina sau săpunurile.
De exemplu, hidroliza de bază a oricărui ester, precum acetatul de etil simplu, va produce acid acetic și etanol.
Acțiunea solventă a săpunurilor
Sărurile de acizi grași sunt solubile în apă, dar nu în același mod ca ionii sunt solvați; adică înconjurat de o sferă cu apă. În cazul săpunurilor, lanțurile lor laterale -R teoretic le împiedică să se dizolve în apă.
Prin urmare, pentru a contracara această poziție inconfortabilă din punct de vedere energetic, acestea sunt orientate astfel încât aceste lanțuri să intre în contact, formând un nucleu organic apolar, în timp ce capetele polare, capătul (–COO - Na + ), interacționează cu moleculele din apă și creează o „coajă polară”.
Cele de mai sus sunt ilustrate în imaginea superioară, unde este prezentat acest tip de structură cunoscut sub numele de micelă.
„Cozile negre” corespund lanțurilor hidrofobe, îmbrăcându-se într-un nucleu organic protejat de sferele cenușii. Aceste sfere cenușii alcătuiesc învelișul polar, capetele –COO - Na + .
Așadar, micelele sunt ciorchine (aglomerații) sărurilor acizilor grași. În interiorul acestora pot conține grăsime, care este insolubilă în apă, datorită caracterului său nepolar.
Cum fac asta? Atât lanțurile de grăsimi, cât și cele de -R sunt hidrofobe, deci ambele au o afinitate ridicată între ele.
Când micelele închid grăsimile, apa interacționează cu coaja polară, permițând solubilitatea săpunului. De asemenea, micelele sunt încărcate negativ, provocând repulsii reciproc și, prin urmare, generând dispersia grăsimii.
Referințe
- Anne Marie Helmenstine, doctorat. (03 octombrie 2017). Definiția și reacția saponificării. Preluat pe 24 aprilie 2018, de pe: thinkco.com
- Francis A. Carey. Chimie organica. Acizii carboxilici. (ediția a șasea, paginile 863-866). Mc Graw Hill.
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. Chimie organica. Lipide (ediția a 10-a., Paginile 1056-1058). Wiley Plus.
- Wikipedia. (2018). Saponificare. Preluat pe 24 aprilie 2018, de pe: en.wikipedia.org
- Boyd C. (27 februarie 2015). Înțelegeți chimia și istoria săpunului. Preluat pe 24 aprilie 2018, de pe: chemservice.com
- Luca Laghi. (27 martie 2007). Saponificare. Preluat pe 24 aprilie 2018, de la: commons.wikimedia.org
- Croșeta Amanda. (12 mai 2015). Micelle (scară de gri). Preluat pe 24 aprilie 2018, de la: commons.wikimedia.org