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Hidrolisis Basica-Jabones

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PREPARACIÓN DE UN JABÓN POR HIDRÓLISIS BÁSICA

1. Introducción

Cuando se calienta una mezcla de un alcohol y un ácido carboxílico en presencia de


un ácido mineral como catalizador, se efectúa una deshidratación intermolecular y se forma
un ester:

La hidrólisis del ester puede llevarse a cabo en medio básico, y entonces se trata de
un proceso irreversible en el que se obtiene un alcohol y la sal del ácido.

2. Fundamento

En esta experiencia se trata de preparar jabón a partir de una grasa animal o aceite
vegetal. El jabón, tal como lo conocemos hoy en día, no apareció hasta el siglo I de nuestra
era. Hasta ese momento la ropa se lavaba mojándola y restregándola sobre rocas. Más tarde
se descubrió que ciertas hojas, raíces, frutos y cortezas formaban espumas jabonosas que
solubilizaban y eliminaban la suciedad. Estas sustancias naturales se conocen hoy en día
como sapogeninas, y fueron los primeros jabones conocidos.

El descubrimiento de lo que en la actualidad llamamos jabón probablemente tuvo


lugar a lo largo de siglos, a partir de experimentos con substancias grasas. La más antigua
fábrica de jabón de la que se tiene noticia se encuentra entre las ruinas de Pompeya. Desde
entonces, el proceso de fabricación de jabón se ha mantenido prácticamente inalterado
hasta nuestros días. Se basa en la hidrólisis alcalina de una grasa. La solución alcalina se
obtenía originalmente a partir de ceniza o mediante la evaporación de aguas alcalinas
naturales, pero hoy en día se emplea NaOH. La solución alcalina descompone la grasa en
un alcohol (el glicerol) y una sal de ácido graso de cadena larga (un jabón).
Cuando se añade sal común el jabón precipita. Se lava para limpiarlo de restos de
hidróxido sódico y se funde dándole la forma que convenga. Las sales de ácidos grasos
contienen de 12 a 18 átomos de carbono y pueden tener un número variable de dobles
enlaces. Las materias primas más empleadas para la fabricación de jabones son la manteca
de cerdo y el sebo, entre las grasas animales, y los aceites de coco y palma entre las
vegetales. Como puede verse a continuación, la composición en ácidos grasos es diferente,
y ello es importante, ya que la longitud de la cadena y el número de dobles enlaces
determinan las propiedades del jabón resultante. Así, la sal de un ácido saturado de cadena
muy larga da un jabón muy insoluble. Los fabricantes suelen mezclar el sebo con aceite de
coco para obtener jabones más blandos y solubles.

La modificación de las condiciones de reacción conduce también a diferentes tipos


de jabones. Los jabones de tocador retienen un elevado porcentaje del glicerol formado en
la saponificación, para aumentar la suavidad, y añaden diversos perfumes. Al sustituir el
NaOH por KOH se obtienen jabones más blandos, que se emplean como cremas de afeitar.
Los jabones para fregar llevan arena fina como abrasivo.
Una desventaja de los jabones es su escasa eficacia en aguas duras, con un elevado
contenido en sales de magnesio, calcio y hierro. Cuando se usa jabón en aguas duras se
forman las sales de los ácidos carboxílicos con dichos cationes, que son insolubles y
precipitan formando grumos.
Para evitar este inconveniente se añaden al jabón sustancias que ablanden el agua,
como carbonato potásico o fosfato sódico, que precipitan los iones metálicos en forma de
carbonatos o fosfatos insolubles.

Acción del jabón

Cuando la ropa, la piel u otra superficie están sucias, las partículas de suciedad se
hallan envueltas en una capa de grasa apolar, que las moléculas polares de agua son
incapaces de disolver. Las moléculas del jabón tienen una cabeza polar soluble en agua (el
grupo carboxilato) y una larga cola liposoluble (la cadena hidrocarbonada). Ésta se disuelve
en la grasa, dejando el extremo iónico en la superficie de la capa aceitosa. Cuando un
número suficiente de moléculas de jabón se han orientado alrededor de una gota de grasa,
esta se despega de la superficie a limpiar arrastrando la suciedad suspendida en su interior.
Ello se debe a que ahora las partículas de grasa quedan cargadas negativamente y el agua ya
es capaz de solvatarlas.

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Filtración en un embudo Büchner
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En esta operación se pretende aislar un sólido precipitado en un disolvente. Para
conseguir esto se procede a una filtración mediante una succión con una trompa de agua a
la que se conecta un matraz kitasato provisto con un embudo büchner (figura 9). El papel
de filtro debe cubrir todos los orificios de la superficie del büchner, pero su diámetro debe
ser ligeramente inferior al de la placa del büchner; ya que al colocarlo debe quedar
completamente liso y sin arrugas para que no pueda pasar nada de sólido por sus bordes.
Esto se consigue fácilmente humedeciendo el papel con unas gotas del disolvente y
haciendo succión con la trompa de agua. A continuación, manteniendo una ligera succión
(o incluso, sin ella) se añade la mezcla o una parte de ella dentro del embudo y se aplica
todo el vacío de la trompa de agua. Cuando finalice la filtración se interrumpe la succión, se
cubren los cristales con una pequeña cantidad del disolvente frío y se agita el sólido
cuidadosamente con una varilla de vidrio para asegurar que todos los cristales se
humedecen con el disolvente; a continuación, se aplica de nuevo la succión, y este proceso
se repite dos-tres veces.

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Material

1 Vaso de precipitados de 100mL


1 Vaso de precipitados de 250mL
1 Baño de agua
1 Balanza
1 Embudo Büchner
1 Papel de filtro
1 Probeta de 25 mL
1 Erlenmeyer de 100 mL
1 Tapón de goma
1 Matraz Kitasato
1 Vidrio de reloj
1 Varilla de vidrio

Reactivos

NaOH
Etanol al 95%
Grasa o aceite
Solución de jabón
Fosfato sódico
NaCl
Cloruro de calcio al 4%

Procedimiento

1. Prepara una disolución de 10 g de NaOH en una mezcla de 18 mL de agua y 18 mL de


etanol al 95%.
2. Introduce 10 g de la grasa o aceite en un vaso de precipitados de 250 mL y añade la
disolución anterior.
3. Calienta la mezcla en un baño de agua por un período de tiempo de 30 minutos, durante
los cuáles, y para evitar la formación de espuma, se añaden poco a poco 40 mL de una
mezcla al 50% de etanol y agua. Conviene mantener una agitación constante.
4. Prepara una disolución de 50 g de NaCl en 100 mL de agua en un vaso de precipitados
de 500 mL. Puede calentarse el vaso para favorecer la disolución de la sal, pero antes de
continuar debe enfriarse de nuevo.
5. Vierte rápidamente la grasa saponificada sobre la solución fría.
6. Agita durante unos minutos y enfría a temperatura ambiente.
7. Recoje el precipitado formado por filtración a vacío con un embudo Büchner (ver
apartado correspondiente).
8. Lava con agua fría y haz pasar el aire hasta que el precipitado esté medianamente seco.

Deja secar durante toda la noche y pesa el producto obtenido para calcular la masa de jabón
obtenida.
Ensayo con agua dura

1 1. Introduce 10 mL de una solución de jabón en agua destilada en un matraz


Erlenmeyer de 100 mL.
2 2. Cierra con un tapón de goma y agita con fuerza durante 15 segundos.
3 3. Deja reposar 30 segundos y observa el nivel de la espuma.
4 4. Añade 4 gotas de una solución de cloruro cálcico al 4% y de nuevo agita y deja
reposar, observando la diferencia con el ensayo anterior.
5 5. Añade 1 g de fosfato sódico y repite el experimento.

Cálculos y observaciones:

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