Reacția de saponificare și substanțele care pot fi obținute



saponificare este hidroliza de bază a unui ester. Aceasta înseamnă că esterul reacționează ireversibil cu o bază (NaOH sau KOH), producând alcool și carboxilați de sodiu sau potasiu. Cuvântul înseamnă "a face săpunuri" și, de fapt, este una dintre cele mai vechi reacții chimice folosite de omenire.

În vremurile babiloniene, cu ajutorul cenușii colectate din lemn și plante și grăsimi animale, ei perfecționau arta de a face săpunuri. De ce grăsimi animale? Motivul este că este bogat în triesteri ai glicerolului (trigliceride), iar cenușa lemnului este o sursă de potasiu, metalul de bază.

Imaginea superioară reprezintă reacția de saponificare, a cărui mecanism este explicat în secțiunea următoare. În acest fel, saponificarea are loc în prezența unui ester dacă condițiile sunt bazice, umede și temperatura este considerabil ridicată.

În caz contrar, reacția conduce la un randament mai mic, dar suficient pentru a reflecta efectele sale asupra vopselelor și a unor suprafețe. Acesta este cazul picturilor în ulei, unde pigmenții sunt amestecați cu ulei (sursă de esteri).

index

  • 1 Reacție de saponificare
    • 1.1 Mecanismul
    • 1.2 Kinetică
  • 2 Substanțe care pot fi obținute prin saponificare
    • 2.1 Acțiunea solvenților săpunurilor
  • 3 Referințe

Reacția de saponificare

mecanism

Esterii au o grupare acil (O = C-R), care este susceptibilă la atacuri nucleofile cum ar fi OH-.

Deoarece atomii de oxigen "fure" densitatea electronică de la atomul de carbon, este parțial încărcat, cu atât mai mult în cazul esterilor.

În consecință, această sarcină pozitivă atrage specii negative capabile să furnizeze electroni atomului de carbon, cu apariția atacului nucleofil (partea stângă a imaginii). Ca rezultat, se formează un intermediar tetraedric (a doua moleculă de la stânga la dreapta).

Încărcarea negativă asupra oxigenului intermediarului tetraedric este produsul unui OH- înconjurătoare. Apoi, această sarcină negativă este delocalizată pentru a provoca gruparea carbonil, "forțând" apoi să rupă legătura C-OR '. De asemenea, această relocare produce un acid carboxilic RCOOH și un ion alcoxidic R'O-.

În final, deoarece mediul de reacție este bazic, alcoxidul deprotonează o moleculă de apă și acidul carboxilic reacționează cu o altă OH- din mediu, generând produsele de saponificare.

cinetică

Viteza reacției de saponificare este proporțională cu concentrațiile reactanților. Cu alte cuvinte, creșterea fie a concentrației esterului (RCOOR '), fie a bazei (NaOH), reacția se va desfășura cu o viteză mai mare.

Aceasta se traduce și în felul următor: viteza de saponificare este de ordinul întâi în raport cu esterul și de ordinul întâi în raport cu baza. Cele de mai sus pot fi exprimate cu următoarea ecuație matematică:

Viteză = k [RCOOR '] [NaOH]

Unde k este coeficientul constant sau de viteză, care variază în funcție de temperatură sau de presiune; adică, cu cât este mai mare căldura, cu atât este mai mare viteza de saponificare. Din acest motiv, mediul este fiert.

Deoarece ambii reactanți sunt de ordinul cinetic, reacția generală este de ordinul doi.

În mecanismul de reacție de saponificare, formarea intermediarului tetraedric necesită atacul nucleofil, care implică atât esterul cât și baza.

Astfel, cinetica de ordinul doi se reflectă în acest fapt, deoarece ele 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 respectiv, obținut prin saponificarea grăsimilor și uleiurilor, care sunt cunoscute sub numele de acizi grași.

În acest fel, săpunurile constau din sărurile acizilor grași care rezultă din saponificare. Du-te cu ce cationi? Ei pot fi Na+, K+, Mg2+, Credință3+, etc.

Aceste săruri sunt solubile în apă, dar precipită prin acțiunea de NaCI adăugat la amestec, care deshidratează săpunul și îl separă de faza apoasă. Reacția de saponificare a unei trigliceride este după cum urmează:

Glicerina este alcoolul "E", iar săpunul este toate sărurile acizilor grași rezultate. Aici, fiecare lateral -R are lungimi diferite și grad de nesaturare. În consecință, aceste lanțuri fac diferența între grăsimi și uleiuri vegetale.

Cheia pentru fabricarea săpunurilor constă apoi în alegerea celor mai bune grăsimi și uleiuri sau, mai precis, în selectarea diferitelor surse de trigliceride.

Această masă albă de săpun poate conține în structură coloranți și alți compuși organici, 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 au neapărat legătură cu glicerina sau săpunurile.

De exemplu, hidroliza bazică a oricărui ester, cum ar fi acetat de etil simplu, va produce acid acetic și etanol.

Acțiunea de solvenți a săpunurilor

Sărurile acizilor grași sunt solubili în apă, dar nu în același mod în care solvații sunt ioni; adică înconjurat de o sferă apoasă. În cazul săpunurilor, lanțurile lor laterale-R îi împiedică să se dizolve teoretic în apă.

Prin urmare, pentru a contracara această poziție incomodă de energie, sunt orientate astfel încât aceste lanțuri vin în contact, formând un nucleu organic nepolar, în timp ce capetele polare, capătul (-COO- na+), interacționează cu moleculele de apă și creează o "coajă polară".

Cele de mai sus sunt ilustrate în imaginea de mai sus, unde este prezentat acest tip de structură cunoscută sub numele de micelă.

"Cozile negre" corespund lanțurilor hidrofobe, înfășurate într-un miez organic protejat de sferele gri. Aceste sfere gri formează scutul polar, capetele -COO- na+.

Apoi, micelii sunt grupări (aglomerări) ale sărurilor acizilor grași. În interiorul acestora se pot închide grăsimea, care este insolubilă în apă datorită caracterului apolar.

Cum o fac? Atât lanțurile de grăsimi cât și cele -R sunt hidrofobe, astfel încât ambele au o mare afinitate una pentru cealaltă.

Atunci când micele cuprind grăsimile, apa interacționează cu carcasa polară, permițând solubilitatea săpunului. De asemenea, micellele sunt încărcate negativ, provocând repulsii între ele și, prin urmare, generând dispersia grăsimilor.

referințe

  1. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (3 octombrie 2017). Definirea saponificării și reacția. Adus pe 24 aprilie 2018, de la: thoughtco.com
  2. Francis A. Carey. Chimie organică Acizi carboxilici. (a șasea ediție, p. 863-866). Mc Graw Hill.
  3. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. Chimie organică Lipidele (ediția a 10-a., Pag. 1056-1058). Wiley Plus.
  4. Wikipedia. (2018). Saponificare. Adus la data de 24 aprilie 2018, de la: en.wikipedia.org
  5. Boyd C. (27 februarie 2015). Înțelegeți chimia și istoria săpunului. Adus pe 24 aprilie 2018, de la: chemservice.com
  6. Luca Laghi. (27 martie 2007). Saponificare. Adus la 24 aprilie 2018 de la: commons.wikimedia.org
  7. Amanda Crochet (12 mai 2015). Micelle (în tonuri de gri). Adus la 24 aprilie 2018 de la: commons.wikimedia.org