OBTENCIÓN DE JABÓN POR SAPONIFICACIÓN
INTRODUCCIÓN.
La preparación del jabón es una de las
más antiguas reacciones químicas conocidas. Durante siglos la elaboración de
jabones fue una tarea casera empleándose para ello cenizas vegetales y grasas
animales o vegetales. Posteriormente se sustituyó la ceniza por álcalis.
Las grasas y aceites son esteres formados por un alcohol más un ácido. Las sustancias grasas se descomponen al tratarlas con una disolución acuosa de álcalis (sosa sódica o potásica) produciéndose una reacción química denominada saponificación.
Las grasas y aceites son esteres formados por un alcohol más un ácido. Las sustancias grasas se descomponen al tratarlas con una disolución acuosa de álcalis (sosa sódica o potásica) produciéndose una reacción química denominada saponificación.
La fabricación de productos químicos por medio
de procesos que utilizan grasas y aceites representa sólo una fracción pequeña
de la producción total de compuestos químicos, no obstante estos procesos
juegan un papel importante y, en algunos casos, indispensable. Aunque el campo
principal de aplicación de las grasas y aceites se encuentra en la industria
alimentaria, desde un punto de vista industrial la principal aplicación de
grasas y aceites se centra en la fabricación de jabones.
Las grasas y aceites se obtienen a partir de
fuentes animales y vegetales. Están constituidos por triglicéridos, que son
triésteres de la glicerina (1,2,3-propanotriol) con tres ácidos carboxílicos
denominados ácidos grasos. La mayoría de los triglicéridos son mixtos; es
decir, 2 ó 3 de sus ácidos grasos son diferentes. En la Tabla se dan los ácidos
grasos más importantes constituyentes de los triglicéridos.
Ácido graso: Nombre (nº de C) y Estructura
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Especie en que se encuentra
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Láurico (C12): CH3(CH2)10COOH
|
coco y semillas de
palma
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Mirístico (C14):
CH3(CH2)12COOH
|
nuez moscada, coco
y semillas de palma
|
Palmítico (C16): CH3(CH2)14COOH
|
animales y casi
todos los aceites vegetales
|
Esteárico (C18): CH3(CH2)16COOH
|
animales, cacao y
casi todos los aceites vegetales
|
Araquídico (C20):
CH3(CH2)18COOH
|
cacahuete
|
Palmitoleico (C16):
CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH
|
animales y
vegetales
|
Oleico (C18): CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
|
aceituna y
almendra
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Linoleico (C18): CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH
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aceituna, girasol,
soja
|
Linolénico (C18): CH3CH2
(CH=CHCH2)3(CH2)6COOH
|
lino
|
Araquidónico (C20):
CH3(CH2)4(CH=CHCH2)3CH=CH(CH2)3COOH
|
vegetales
|
Erúcico (C22): CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11COOH
|
colza, uva
|
Salvo raras
excepciones, los ácidos grasos naturales tienen un número par de átomos de
carbono, ya que su biosíntesis se produce por unión de grupos acetilo. Los
ácidos grasos insaturados naturales son generalmente isómeros cis.
El jabón es la sal de sodio o de potasio
(éster metálico o carboxilato) que deriva de un ácido graso, aunque pueden
utilizarse otros metales.
La característica principal del jabón es la
presencia en la molécula de dos zonas de distinta polaridad: una hidrófila
(o lipófoba) y otra lipófila (o hidrófoba). La zona hidrófila se
localiza en torno al grupo carboxilo que está fuertemente polarizado y además
forma puentes de hidrógeno con las moléculas de agua. La zona lipófila es muy
poco polar y corresponde a la cadena hidrocarbonada.
Así, debido a su doble carácter
hidrófilo-lipófilo (anfifílico) las moléculas de jabón poseen la propiedad de
solubilizar moléculas polares y no polares. Además, del hecho de su doble
afinidad, las moléculas de jabón muestran una fuerte tendencia a migrar a las
interfases, de forma tal, que su grupo polar se encuentre dentro del agua y su
grupo apolar se encuentre orientado hacia un medio apolar como el aire o la
grasa, tal y como se observa en la figura. Debido a esta orientación las
moléculas de jabón tienen la propiedad de disminuir la tensión superficial
en una interfase aire-agua o grasa-agua; y por ello reciben el nombre de
sustancias tensoactivas.
Como consecuencia de esta disminución de la
tensión superficial los jabones tienen las siguientes propiedades:
-
poder detergenteo capacidad para eliminar la
suciedad y la grasa de una superficie
(piel, tejido etc.);
-
poder emulgenteo capacidad para producir dispersiones
coloidales de grasa en medio acuoso o de agua en medio de grasa;
-
poder espumógeno que da lugar a la formación de espuma
y
-
actividad mojante que hace que el agua impregne una
superficie de forma homogénea.
El poder detergente del jabón se debe a que la
cadena hidrocarbonada, lipófila, disuelve las gotas de grasa, responsables de
la suciedad, y la parte polar, hidrófila, arrastra las gotas de grasa,
solubilizando el conjunto en agua y arrancando la suciedad de la superficie
manchada.
A su vez, estos ácidos grasos reaccionan con
la sosa produciendo tres ésteres de sodio o jabones. La adición de una
disolución de cloruro de sodio (sal común) favorece la precipitación del jabón.
Para la fabricación de jabones se utilizan triglicéridos cuyos ácidos grasos
tienen de 12 a 18 átomos de carbono
Una de las desventajas del jabón es que
resulta un limpiador ineficaz en aguas duras. Llamamos así a las de alto
contenido en sales de magnesio, calcio y hierro. Cuando se usa un jabón en
aguas duras se forman las sales de los ácidos carboxílicos con dichos cationes,
que son insolubles y precipitan en forma de coágulos o grumos. Por el
contrario, en aguas blandas el jabón es un adecuado agente limpiador.
Para evitar estos inconvenientes se suele
añadir al jabón sustancias que ablanden el agua. El carbonato de potasio y el
fosfato de sodio precipitan los iones magnesio, calcio, etc., en forma de
carbonato y fosfato insolubles. Desgraciadamente, estos precipitados pueden
alojarse en los tejidos dándole un color grisáceo. Por este motivo los jabones
se utilizan para el aseo personal fundamentalmente, mientras que para el lavado
de la ropa se usan los detergentes que no presentan este inconveniente. A pesar
de todo, el jabón presenta dos ventajas importantes; se obtiene de materias
primas naturales y es completamente
biodegradable. Los microorganismos son capaces de metabolizar las moléculas
lineales de jabón transformándolas en agua y dióxido de carbono.
PROCEDIMIENTO
EXPERIMENTAL
Objetivos
Obtener
un jabón por reacción de un aceite vegetal con una base fuerte, como el
hidróxido de sodio.
Materiales
3 vasos de precipitados de 250 ml
Mechero de alcohol
Probeta de 50 ml
Hornilla eléctrica
Soporte universal
2 Pinzas de sujeción metálicos
Rejilla de alambre con tela de asbesto
Balanza
Agitador
Hidróxido de sodio (NaOH)
Aceite vegetal
Agua destilada
Papel filtro
Sal común
Para que la saponificación se
produzca es necesario agitar la mezcla de la grasa con la sosa. Si la sosa es
sódica (hidróxido de sodio) se obtiene un jabón sólido y duro, si es potásica
(hidróxido potásico) el jabón que se obtiene es blando o líquido (cremas
jabonosas como las de afeitar).
Una vez producida la saponificación
se sala la mezcla para separar el jabón de la glicerina, se sigue con un
proceso de cocción, de amasado, enfriamiento y secado lento.
Los jabones industriales suelen
contener además diferentes productos químicos y aditivos, como fosfatos, agentes
espumantes o blanqueantes con el fin de incrementar su función limpiadora.
Según el tipo de grasa utilizado,
el proceso de fabricación seguido y los aditivos empleados se obtienen jabones
de diferentes calidades.
Los jabones son sales sódicas o potásicas de ácidos grasos superiores (que contienen 12 o más átomos de carbono). Sus moléculas están constituidas por dos partes, una apolar, formada por una cadena larga carbonada, como si fuera una cola, que es neutra y repele el agua (hidrófoba) pero atrae a la grasa (liposoluble). La otra parte, la cabeza, es polar y está formada por un extremo iónico cargado eléctricamente que es afín al agua (hidrófila).
Desarrollo de la práctica:
Coloque 15 ml de aceite vegetal (coco,
girasol, oliva, etc.) en un vaso de precipitados.
Añada una mezcla de 10 gr de NaOH en
20 ml de agua y 20 ml de etanol.
Caliente la mezcla en baño maría
durante 30 minutos agitando constantemente y agregando poco a poco 40 ml de una
mezcla etanol-agua al 50%.
En otro vaso preparar una disolución
de 50 gr de NaCl (sal común) en 150 ml de agua, si es necesario se debe
calentar para favorecer la disolución, pero se debe enfriar antes de continuar.
La grasa saponificada se agrega sobre
esta disolución agitando fuertemente y enfriando en un baño de hielo.
Filtrar el precipitado formado en un
embudo y lavarlo con agua helada.
El jabón obtenido se coloca en un
molde y de deja secar uno o dos días.
CUESTIONARIO
¿Por qué agrega
etanol en la saponificación?
¿Qué pasaría si la
cantidad de alcohol no fuera suficiente?
¿Cómo se determina
que el proceso de saponificación concluyó?
¿Para qué se agrega
sal?
Investigue cuáles son las ventajas de
usar un jabón en lugar de un detergente que no sea biodegradable.
GLOSARIO
Discutir y anotar
el significado de los siguientes términos: saponificación, jabón, detergente, ácidos grasos, hidrófoba,
hidrófila, liposoluble y biodegradable.
BIBLIOGRAFIA
Oliver C. 2012;”Guía laboratorio de
química orgánica”. Universidad Mayor de San Andrés. La Paz- Bolivia.
LARA, C. 2012; ”Manual de prácticas
de laboratorio de química orgánica”. Universidad Mayor de San Andrés. La
Paz- Bolivia.
Microsoft
encarta 2009. 1993-2008 microsoftCorporation. Reservados todos los derechos.
MORALES Y. 2010; “Manual de experiencias de química Orgánica”. La Paz-Bolivia. s.e.
